山杏扦插枝条对不同复配材料的养分响应

摘 要：为了研究山杏（Armeniaca sibirica）扦插枝条在复配材料的作用下，其土壤速效养分含量和根系吸收养分能力的变化，解析地下生物量和地上生物量与各养分之间的相关关系。选取由无机复合肥、硝酸稀土、聚天门冬氨酸（PASP）和保水剂（SAP）组成的不同配比（5：1：5：5、1：0：0：1、5：2：1：10、0：0：0：1）的复合材料进行试验。试验结束后测定土壤养分含量和根系吸收养分含量以及山杏扦插枝条的地下部分生物量和地上部分生物量，利用SPSS对测量结果进行相关分析。结果表明，肥料增效剂比例较高的组合（配比组合为5：1：5：5），能显著提高土壤速效磷、速效钾和碱解氮的含量（分别是对照试验的2.96、1.23、1.83倍），显著增加了根系吸收的全氮和全磷含量（分别是对照试验的1.44和8.60倍）。研究表明，山杏扦插枝条的地上部分生物量和地下部分生物量在0.01的水平下极显著相关， 相关系数为0.95，回归分析表明，地下生物量是影响地上生物量的主要因素，而地下部分生物量与土壤速效养分含量和根系吸收养分的能力显著相关。综上所述，在山杏扦插前期，在土壤基质添加保水剂、无机复合肥和适量的聚天门冬氨酸以及适量的硝酸稀土能显著提高土壤速效养分含量和扦插枝条根系的养分吸收能力，最终实现山杏扦插枝条壮根壮苗的目的。

关键词：复配材料；速效养分；山杏；扦插；生物量

中图分类号：S662.2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132034

近年来，保水剂和肥料的复合一体化研究成为了热点，这是因为保水剂不仅作为抗旱材料在农业上得到了广泛应用[1]，而且在土壤中对肥料养分有延迟释放作用，可以改善土壤持蓄水分和水肥交互作用，促进植物对养分的吸收和作物增产[2]。为了促进植物对养分的吸收利用效率，减少肥料在土壤中的渗漏损失，节省肥料的用量提高农作物的产量，开发新型水肥协同的复合保水材料成为重要的研究方向。前人已在保水剂与肥料的复合材料中通过添加肥料增效剂以及植物生长调节剂以提高肥水耦合的效率，重点研究了复合材料对苗木生长的影响[3-4]，而复合材料对土壤速效养分变化及其对根系吸收养分能力的影响研究却较少。

山杏（Armeniaca sibirica）为蔷薇科（Rosaceae）李亚科（Prunoideae）杏属（Armeniaca）植物[5]，适应性强、抗旱、耐寒、耐瘠薄，高山、丘陵、沙荒都能生长结果。山杏管理容易、投资少、见效快、效益高。大力发展山杏可增加森林覆盖率、控制水土流失，是改变我国北方干旱山区贫困面貌的重要途径之一[6]。以往山杏苗木繁殖主要是采用种子播种，此种繁殖方法不能保持优良品种和优良性系的特性，其实生后代可分离出大量的低产单株。扦插繁殖可以保持树种或品种的遗传特性，拓宽繁殖渠道，最大限度提高林木的繁殖系数，快速、高质、高效繁殖苗木，调节和利用树木的阶段发育规律等，扦插繁殖被广泛应用于林木生产繁殖中[7]。目前对山杏的研究主要集中在种质资源的研究[8]和容器苗的研究，对山杏扦插枝条的研究则多侧重于生根过程[9]。

肥料对作物的产量和品质的影响研究较多，主要集中在农作物如水稻[10]和玉米[11]等，其次集中在瓜果蔬菜类[12-13]，肥料对苗木生物量的影响研究相对较少。本文在前人研究的基础上，通过复合材料对山杏扦插枝条根系和土壤养分的分析，探索复配材料类型对土壤养分变化的影响机理，研究其对生长发育的效果，为该树种的无性繁殖和大面积荒山造林提技术支持。

1 试验材料和方法

1.1 供试土壤

本研究试验地位于北京鹫峰国家森林公园，地理坐标是E116°28′，N39°54′，土壤类型主要为棕壤，盆栽的栽培基质在林场就近取土和沙，按照2：1的比例混合而成，混合后的栽培基质的各项化学性质如表1。

1.2 供试材料

春季扦插选择优良品种和优系第1年的春发枝条，其木质化程度高，易生根。

复配材料主要是由无机复合肥、硝酸稀土、聚天门冬氨酸（PASP）和保水剂（SAP）组成。无机复合肥由北安河西口植物医院提供，主要成分是尿素CO（NH2）2、磷酸铵（NH4）3PO4·3H2O、氯化钾KCl组成。硝酸稀土是一种含镧（La）、铈（Ce）的固体硝酸盐，含镧、铈的硝酸氧化物稀土38%（有效成分）。聚天门冬氨酸（PASP）是天然的存在于软体及蜗牛类的壳内的1种氨基酸的聚合物，是一种新型的可生物降解的环境友好型高分子材料，具有阻垢、缓蚀、分散、鳌合、保湿等多种功能，作为肥料增效剂被逐渐应用到农业生产上[14]。

蘸根处理材料选用促进扦插枝条生根的3-吲哚乙酸（IBA）和α-萘乙酸（NAA）[15-16]。

1.3 试验设计

本试验于当年4月—11月进行，为了便于观测和控制试验条件，采用盆栽法，花盆规格为上口径 30 cm、下底径 25 cm、高 30 cm，按照试验设置将复配材料和培养基质充分混合后装入盆中，约占花盆总体积的2/3，土壤基质总质量约为4 kg。每盆设置扦插枝条数量为1株。

试验共设 5 个处理（ 1、2、3、4、CK），每个处理5个重复。分别添加相应的复配材料，对照试验设计详见表2。各处理和对照组都进行蘸根处理来促进山杏扦插枝条生根，处理1、2、3和处理4添加的复合材料用量均为20g。为了探求保水剂和肥料的耦合关系，处理1和处理2的肥料和保水剂等比例混合，處理3中，保水剂用量是肥料的2倍。处理1和处理3通过添加硝酸稀土和聚天门冬氨酸来研究肥料增效剂和植物生长调节剂对养分的影响，并探讨肥料增效剂和生长调节剂合适的施用比例。处理4是为了观察在单一施用保水剂的前提下，土壤速效养分以及根系养分吸收能力的响应。

选好山杏枝条后，剪成长 15cm 的插条，插条上至少要有 2 个以上健康的腋芽，插条的上切口剪平，下切口剪成 30°斜面，下切口距其上方第 1 个腋芽的距离至少 10cm，之间的腋芽抹去，防止腋芽过多养分消耗过大。插条剪好后捆成 1 捆，待药剂处理。蘸根处理半小时后进行扦插，埋土深度不超过下方第 1 个腋芽。将盆栽放置在向阳的地方，1次灌水后不再进行灌水处理，让苗木靠天然降水进行生长。endprint

1.4 测量指标

土壤化学性质测量： 土壤全氮、全磷和全钾含量分别采用浓硫酸消煮-凯氏定氮仪、氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法、氢氧化钠熔融-火焰光度计法测定，重铬酸钾容量法测定土壤中的有机质，速效磷和速效钾含量分别采用 NaHCO3浸提-钼锑抗比色法、NH4OAc-K浸提-火焰光度法测定[17]，碱解扩散法测量土壤碱解氮。

生物量测定：生物量分为地上部分和地下部分，在10月末试验结束后，将苗木从土中取出（取出时避免根系受损），用自来水把根上的泥土冲洗干净，再用枝剪将苗木根部剪下，根部为地下部分，其余为地上部分。将处理好的苗木放入供箱内，先调至105℃进行杀青，大约15min，然后再下调至75℃，在洪箱内供大约24h直到恒重为止，称重即得到生物量。

苗木根部营养元素含量：将处理好的苗木地下部分生物量用粉碎机粉碎，收集粉碎后的苗木根部送到实验室检验，测其中全氮、全磷、全钾的含量。

1.5 数据分析

采用SPSS 22.0和Excel对数据进行处理和分析，利用Origin 9作图。

2 结果和分析

2.1 不同处理土壤的养分含量

在培养基质中添加不同组分比例的复配材料后，试验结束后土壤的养分含量如表3所示。4种添加了复配材料的处理组养分含量均高于对照，说明不同處理可以增加土壤养分含量，特别是增加了土壤的有机质和土壤速效养分含量，平均提高速效钾、速效磷、碱解氮和有机质含量 11.02%、98.00%、46.11%和136.68 %，具有显著差异性（p<0.05）。

不同处理间对土壤养分含量的影响反映了不同材料用量及比例的效用差异性。复合肥料含量较高的处理（处理2）的效用主要在于提高土壤养分含量，但是对土壤中的速效养分含量的贡献率较小；硝酸稀土含量较高的处理（处理3）显著提高了土壤碱解氮和速效钾含量，保水剂含量较高的的处理（处理4）除土壤全钾、有机质和土壤速效磷与对照有显著差异外，其他养分含量均无显著差异；聚天门冬氨酸较高含量的处理（处理1）显著增加了土壤的有机质和速效养分含量。

从对土壤养分含量的影响来看，对全氮、全磷和全钾含量影响的主要组分是复合肥料，对速效氮、速效磷、碱解氮和有机质含量影响的主要组分是肥料增效剂聚天门冬氨酸。

2.2 不同处理植物根系吸收养分能力

不同处理下植物根系养分含量如图1所示。各处理均能显著提高山杏根系吸收的氮元素和磷元素含量，而对其钾元素含量影响却不显著，表明复配材料具有显著改善山杏对氮和磷元素的吸收利用效率的功能。其中植物根系吸收的全氮含量较高，处理1的根系全氮含量平均值为12.71g/kg，显著高于对照组，是对照组的1.44倍。处理3的根系全氮含量显著高于处理2以及对照组，处理4和对照组无显著差异，表明单施用保水剂不能增加山杏根系吸收氮元素。植物根系全磷含量的表现为处理1>处理3>处理2>处理4>对照CK，处理1、处理2和处理3显著高于对照组，分别是对照组的8.60、5.53和7.21倍。处理4和对照组的植物根系全磷含量无显著差异。不同处理根系全钾含量的表现为处理1>对照>处理3>处理2>处理4，处理1、处理2、处理3和对照组均无显著差异。

2.3 不同处理山杏地下部分和地上部分生物量

不同处理的山杏平均单株生物量的差异如图2所示，与对照相比各处理均能提高山杏的地上和地下生物量，山杏地上部分生物量显著高于地下部分生物量。地下部分生物量各处理均具有显著差异，四种处理分别是对照组的1.77、1.33、1.49和1.22倍，其中处理1显著高于其他处理和对照组，总体表现为处理1>处理3>处理2>处理4>对照组。山杏地上部分的生物量为处理1显著高于其他处理和对照组，处理2和处理4无显著差异，处理3的地上部分的生物量值仅次于处理2，各处理均显著高于对照组。

2.4 山杏生物量与养分含量之间的相关关系

山杏生物量与土壤养分和根系吸收养分的相关关系如表4所示，山杏的地下部分生物量与土壤全氮、速效磷、速效钾、碱解氮含量、土壤有机质、根系全氮、全磷含量都极显著相关。地上部分生物量与土壤有机质、速效磷、速效钾、碱解氮含量、根系全氮、全磷含量极显著相关。地下部分生物量和地上部分生物量的相关系数最大，且为正相关，这与樊军锋等[18]研究一致。地下部分生物量主要就是山杏苗木的根系生物量，根系生物量对土壤养分含量比较敏感，土壤碱解氮含量与植物生长关系密切，与根系生物量的相关系数为0.93，大于地上部分与土壤碱解氮的相关系数。主要原因在于山杏扦插枝条从生根到根系基本稳定大约需要50d的时间[19]，其后以地上部分的生长为主。

根据山杏扦插枝条地上部分的生物量与其他变量的相关性，选取相关系数大于0.9的因素作为自变量，进行多元线性回归分析，根据表5可知各自变量的影响水平不同，只有地下部分生物量对其有显著影响，显著性为0.031（小于0.05）。植物的地上部分生物量可以反映植物的生长动态，主要反映在植物的茎、枝和叶[20]。

3 讨论

复配材料中的植物生长调节剂（硝酸稀土）和肥料增效剂（聚天门冬氨酸）可以增加肥料的转化和利用，促进植物根系养分吸收，增强植物抗逆性，促进苗木生长[21]。处理1和处理3的复配材料都添加了硝酸稀土和聚天门冬氨酸，由于比例的原因，处理3的硝酸稀土添加量显著高于处理1，结果表明，处理3复配材料的使用效果不如处理1理想，原因在于高浓度的硝酸稀土对植物根尖细胞具有明显的遗传毒性和细胞毒性[22]，因此在实际应用中一定要引起注意。处理2是在复配材料中只单一添加肥料和保水剂，关于肥料和保水剂耦合效果的研究较多，这种复合保水剂能有效地提高营养元素的利用率，并大大的减少肥料的使用量[23]，如果单一考虑操作简便可以选择处理2的这一配比。处理4单一使用保水剂，虽然对山杏的根系生长和苗木生长都有一定的促进作用，但是其经济效益低，无法充分发挥保水剂的保水保肥能力。endprint

山杏是一个野生天然杂交种，对优良品种进行无性繁殖具有重要意义，在山杏的扦插繁殖的土壤基质中添加复配材料，显著提高了土壤速效养分含量，尤其是土壤碱解氮含量，对山杏这种非固氮植物具有重要意义。土壤中速效钾、速效磷和碱解氮的含量的显著增加促进了山杏根系全氮、全磷和全钾的吸收，提高了植株根系的养分吸收能力，最终促进了根系的生长。而山杏的地上部分生物量和地下部分生物量有着极显著的相关关系，从回归分析来看，地下植物的生物量是影响地上生物量的主要因素，作为难扦插生根植物，山杏的根系发达有利于苗木后期的快速生长。

试验采用无机复合肥，而不是单一某种肥料，是为了提高养分的利用率，单一施氮和氮、磷、钾三元素中的两两配合施入，可较明显地提高该配合所含养分在土壤中的含量[24]。按照处理1的配比形成的复合材料可以称为一种新型的缓控释肥，它可有效提高肥料利用率。好的缓控释肥需要满足以下要求：对于生育期仅几个月的多数作物，后期不再追施肥料；释放性能适当且可调，材料绿色环保，无残留公害；价格合理。缓控释肥价格显著高于普通肥料，但由于能够代替后期追肥，可以节省追肥的人工费[25]。

4 结论

由无机复合肥、硝酸稀土、聚天门冬氨酸和保水剂组成的复配材料能显著增加土壤中速效养分包括土壤速效磷、速效钾和碱解氮的含量。

复配材料可以显著提高根系养分吸收能力，尤其是植物根系对土壤全氮和全磷的吸收能力。

山杏扦插生根后，扦插苗木的地上部分生物量主要受地下部分生物量的影響，地下部分的生物量与土壤全氮含量、土壤有机质和土壤碱解氮的含量极显著相关，在山杏扦插苗木前期的土壤基质中施入复配材料，有利于提高地上部分生物量，促进植物生长。

山杏不仅作为优良的水土保持树种大面积的应用于荒山造林，而且山杏同样具有较高的经济价值，可以为山区人民提高经济收入，增加经济来源。因此对优良品种的无性扦插繁殖具有重要意义，扦插前期添加复配材料经济可行，对山杏苗木的前期生长有重要意义，可以最终实现山杏壮根壮苗的目的。

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作者简介：李明伟（1984-），辽宁朝阳人，工程师，现就职于中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，主要从事水土保持方面研究。endprint