腐植酸与无机肥配施对杨树生理生化特性的影响

张敬敏 (潍坊科技学院，山东潍坊262700)

腐植酸是动植物遗骸经过微生物的分解和转化以及地球化学的一系列过程而形成和积累起来的一类有机物质，主要存在于泥炭、褐煤和风化煤中［1－2］。腐植酸具有的多种活性基团(羧基、醇羟基、甲氧基等)赋予腐植酸亲水性、阳离子交换性、络合能力及较高的吸附能力等［3－4］。腐植酸在农业生产中被人们广泛关注。腐植酸能促进作物生长，提高产量，改善品质［2－7］。杨树生产中，土壤施肥管理尤其是氮肥和有机物料的施用有着极其重要的作用。例如湖北省崇阳县桂花林场对13～19年生杉木中龄林进行5年施肥，投资与纯利润比例为1∶2.48 ～4.27，江苏对1 ～72/58 杨施氮、磷、钾比例为10∶8∶6的混合肥，7 年投资与利润比例为1∶5.50，林地施肥效果显著［8］。目前，腐植酸在杨树上的应用研究鲜有报道。腐植酸来源广、价格低，用作肥料可大大降低化肥投入比例，改善土壤肥力［9］。为此，笔者通过盆栽试验，以山西褐煤为供试原料，在单施无机肥的基础上探讨了腐植酸对杨树生理生化特性和生长的影响，以期为腐殖质化学研究以及指导杨树生产、建立杨树高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验地点设山东省林业科学研究院试验苗圃，供试土壤为潮土，土壤速效氮28.03 mg/kg，速效磷27.05 mg/kg，速效钾75.00 mg/kg，有机质含量为 6.62 g/kg。

1.2 材料 供试腐植酸为山西产粉末状褐煤，腐植酸含量为46.5%，所用肥料为尿素、磷酸一铵、氯化钾。杨树扦插苗品种为I-107，接穗长12～15 cm，粗2 cm。

1.3 试验设计 采用盆栽试验，共设置4个处理，即F1:常规用量化肥，每盆施用量7.00 g尿素、3.00 g磷酸一铵和2.50 g 氯化钾，肥料用量相当于氮164.22 kg/hm2，P2O570.38 kg/hm2和K2O 58.65 kg/hm2的施肥水平;F1M:常规用量化肥+褐煤腐植酸，常规用量的化肥与F1相同，在此基础上每盆再施入30.00 g褐煤腐植酸;F2:高施量化肥，施肥量为常规用量的1.5倍，即每盆施用10.50 g尿素、4.50 g磷酸一铵和3.75 g氯化钾;F2M:高施量化肥+褐煤腐植酸，化肥施用量同F2，在此基础上每盆再施入30.00 g褐煤腐植酸。试验用盆为高20 cm、直径30 cm的塑料盆，每盆装土13 kg，于2009年3月20日开始扦插，氮肥分别在盆栽扦插时和2009年7月15日等量2次施入，磷钾肥和腐植酸肥在扦插时作为底肥一次性全部施入。各处理分别设置5盆重复。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 根系活力和叶绿素含量的测定。于旺盛生长期(7月1日)取样并测定根系活力(TTC比色法)、叶片叶绿素含量(80%丙酮浸提，UV-265分光光度计比色)。

1.4.2 光合生理指标的测定。采用CI-310便携式光合仪(美国CID公司)测定，每处理选5～6片长势基本一致的新梢中部朝阳成熟叶，于9:00～10:30测定叶片的蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、光合速率(Pn)。单叶水分利用率(WUE)∶WUE=Pn/Tr。

1.4.3 激素含量的测定。采用高效液相色谱法。使用仪器为美国Agilent HP 1100 series型液相色谱仪，紫外检测波长254 nm，过 C18柱(250.0 mm ×4.6 mm)，流动相为 45%甲醇－55%水(含0.5%醋酸)，进样量20 μl，流速1 ml/min，外标法定量。

1.4.4 生物量的测定。杨树落叶前取杨树的根、茎及叶样品，在杀青、烘干后称重，即生物量。

2 结果与分析

2.1 杨树根系活力、叶绿素与硝酸还原酶 根系活力是一种客观反映根系生命活动的生理指标。由表1看出，与相同施肥量下的单施无机肥处理相比，配施腐植酸均不同程度地提高了杨树的根系活力。F1M和F2M处理分别比F1和F2提高28.57%和25.93%。F1M根系活力甚至高于F2，表明低施肥量下配施腐植酸比提高无机肥的施用量更利于根系对养分的吸收。

表1 杨树根系活力和叶片叶绿素含量

叶绿素含量反映植株进行光合作用的能力，一定叶绿素含量范围内，光合作用与叶绿素含量呈正相关。与相同施肥量下的单施无机肥处理相比，配施腐植酸可提高杨树叶绿素含量，低施肥量下差异显著，高施肥量下差异不显著。但叶绿素整体变幅不大，这可能是因为叶绿素是与一定的品种相关的参数。

2.2 叶片光合特性 光合作用对植物生长发育有重要影响。由表2可知，相同无机肥用量下，配施腐植酸处理F1M和F2M的光合速率分别显著高于F1和F2，随施肥量的增加，光合速率也增强;与相同施肥量下的单施无机肥处理相比，配施腐植酸可提高杨树的蒸腾速率，差异显著;气孔导度以F1最低，F1M、F2和F2M间无显著差异;与相同施肥量下的单施无机肥处理相比，配施腐植酸还可提高水分利用率，同时减少了胞间CO2浓度。细胞间隙CO2浓度的降低正是光合作用同化较多CO2的结果。

表2 叶片光合特性指标

2.3 内源激素 植物的内源激素与植物的生长发育密切相关。生长素主要在茎端生长点产生，通过韧皮部向基部极性运输。由表3可知，叶部的生长素远高于根部。随施肥量的增加，叶片生长素也相应提高。相同无机肥用量下，F1M和F2M叶部生长素分别比F1和F2提高11.53%和21.98%，根部分别提高6.43%和11.41%。说明配施腐植酸提高了杨树生长素的合成与运输。

叶部及根部赤霉素含量均较高，说明此时叶部和根部都处于旺盛生长期。相同无机肥用量下，F1M和F2M叶部生长素分别比F1和F2提高30.75%和24.76%，根部分别提高11.50%和13.42%。随施肥量的增加，叶片赤霉素含量也相应增加，但根部赤霉素含量以F1M最高。

玉米素是一种细胞分裂素。相同无机肥用量下，配施腐植酸处理叶部玉米素均无显著差异，但随施肥量的增加玉米素含量也相应增加，高施肥量与低施肥量间差异显著。根部玉米素含量均高于叶部，相同无机肥用量下，F1M和F2M叶部玉米素分别比F1和F2提高45.53%和25.07%，随施肥量的增加，根部玉米素含量也相应提高。这是因玉米素合成部位为根系，细胞分裂素移动性差，可随木质部蒸腾流向上输送。配施腐植酸可显著提高根部的玉米素含量，一定程度上延缓根系的衰老。

表3 叶片激素含量 μg/g

2.4 杨树生物量 由表4可知，相同无机肥用量下，配施腐植酸均明显增加了杨树的根、茎、叶生物量。F1M和F2M处理与 F1和 F2处理相比，总干重分别增加14.99%和22.51%，差异达到显著水平。根的干重差异最明显，分别增加38.99%和58.60%，F1M根的干重甚至高于F2，说明施用褐煤腐植酸可明显促进杨树根系生长。

表4 杨树生物量 g

3 讨论

腐植酸对根系有良好影响，部分学者冠以腐植酸“根系肥料”称号。该试验中，配施腐植酸不仅可增强杨树根系活力，而且可明显增加根的干重，配施腐植酸处理分别比单施无机肥处理增加38.99%和58.60%，F1M根的干重甚至高于F2。配施腐植酸还可明显提高杨树叶绿素含量，提高生长素、赤霉素和玉米素的含量，由于激素间的相互作用，如玉米素加强生长素的极性运输，因而更利于作物的生长。这与前人研究结果一致［6，10－11］。

产量的高低与光合速率密切相关，光合的限制作用分为气孔限制和非气孔限制。气孔限制是由于叶片胞间CO2浓度和气孔导度影响较大［12］。施肥可通过影响植物的蒸腾作用、气孔导度和胞间CO2浓度来改善光合速率。从该试验结果来看，虽然气孔导度在F1M、F2和F2M处理间无差别，但配施腐植酸可提高杨树光合速率，从而降低胞间CO2浓度，说明配施腐植酸可改善叶肉细胞的光合功能，且随施肥量的提高，光合速率也明显提高，胞间CO2浓度出现与其相反的趋势，这与前人研究结果一致。杨树的光合作用增强，使其有机物含量增加，氮磷钾养分吸收增多，从而使杨树生物量大幅提高。

腐植酸对植物生长的促进作用是各官能团协同产生的。不同来源、不同原料得到的腐植酸在活性官能团含量上有较大差别［2，11］，也可通过对腐植酸适度的硝化提高其促进植物生长的活性物质的含量［13］。该种差别也给腐植酸的研究带来了一定困难，因而不同来源的腐植酸对不同植物的作用可能存在差异。

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