镁肥对杜仲幼苗生长的影响

2018-01-30孙春艳

湖南林业科技 2017年6期

孙春艳

杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.）是杜仲科杜仲属落叶乔木，其树皮具有极高药用价值，是一种名贵滋补中药材，为我国著名国药［1］。此外，杜仲的叶、果、皮均富含杜仲胶［2］。杜仲胶是除三叶橡胶之外唯一具有巨大开发前景的天然橡胶资源［3］。国家发改委在 2011 年新的产业结构调整目录中，将“天然橡胶及杜仲种植生产”作为独立的一项列入鼓励类农林产业类中［4］。因杜仲可作医药和工业原料，又具适应性极强的特点，在我国亚热带至温带的 27 个省（市、区）均有种植，其中湖南为中心产区之一，且张家界素有中国杜仲之乡的美称。汪洪等［5］研究表明，南方酸性土壤供镁易缺乏，不少作物出现缺镁症状。镁是植物所必需的营养元素，已被学者评价为继 N、P、K 之后的植物第四大营养元素［6］，也是叶绿素重要组成成分，占叶绿素分子量的 27%［7］。植物缺 Mg 会影响叶绿素的合成，降低光合效率，施镁肥对植物生长有重要作用。为此，本试验采用盆栽试验方法，选用 MgO、钙镁磷肥、MgSO43 种常见镁肥对杜仲幼苗进行处理，试图探究增施镁肥对杜仲幼苗生长的影响，以期为杜仲施用镁肥提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选择长势一致的“华仲 5 号”1 年生杜仲嫁接苗为施肥对象；肥料为 MgSO4（含氧化镁27.0%）、MgO（含氧化镁 90.0%）、钙镁磷肥（用 Ca-Mg-P 表示，含氧化镁 21.0%）、尿素（含氮 46.0%）、过磷酸钙（含 P2O516%）、氯化钾（含 K2O 63.1%）；基质为红壤与泥炭土2 : 1 的混合基质。

1.2 试验设计

于 2016 年 1—11 月，在湖南省永州市植物园内进行盆栽试验，设置 4 个处理，每个处理 6 株。根据伍江波等［8］的杜仲最佳施肥配比施 N、P、K 肥，施 N 量 3.6 g/盆、P2O5量 4.5 g/盆、K2O量 2.4 g/盆，于 3 月 10 日和 6 月 10 日均分施用；镁肥施用量按氧化镁 0.4 g/盆，于 3 月 10 日 1 次性施用。镁肥试验设计详见表 1。

表1 施镁肥试验设计Tab.1 Experiment design of magnesium fertilizer

1.3 样品采集与测定

2016 年 3 月，当杜仲叶片长出后，以枝条顶部从上至下第 3 片叶为测定材料，并挂牌标记；从叶片长出后第 7 天开始测定，其后每隔 7 天测定 1 次叶片叶绿素相对含量，直到第 56 天，并测定 56 天后叶绿素含量；于当年 9 月测定植株生长量及矿质元素含量。

叶绿素含量测定：叶片相对叶绿素含量（SPAD）用 SPAD-502 Plus 便携式叶绿素测定仪测定，叶绿素含量采用丙酮乙醇混合液法提取，用打孔器切取 0.1 dm2鲜叶剪成细丝，浸泡在 10 mL 丙酮乙醇（V : V＝1 : 1）溶液中遮光提取 24 h，用紫外分光光度计测定 663、645 nm 处光密度（OD 值），计算叶绿素 a、叶绿素 b 及叶绿素总量，重复 3 次。

植株生长量测定：株高和地径分别用卷尺和游标卡尺测量，重复 6 次；植株干质量测定参考李卫国等［9］的方法，小心将植株从盆中取出，尽量避免根系损伤，用水冲洗干净后在 105 ℃ 下杀青 15 min，80 ℃ 下烘 24 h 至恒质量后，分别称量地上部分和地下部分干质量，重复 3 次。

植株矿质元素测定：分别称取根系、茎、叶片干样，用浓 H2SO4-H2O2法［10］消解待测，N、P 用全自动间断分析仪测定，K 用火焰分光光度计测定，Mg 用原子荧光分光光度计测定，重复 3 次。

1.4 数据处理

用 Excel 2007 对数据进行处理和作图，用SPSS 19.0 软件进行方差分析（one-way ANOVA），检验其差异显著性。

2 结果与分析

2.1 镁肥对杜仲幼苗生长的影响

由表 2 可知：施用镁肥对杜仲幼苗生长有明显促进作用，施镁肥的处理与 CK 间差异显著。不同镁肥效果不同，其中对株高、地径、地上部分干质量、地下部分干质量、叶片数表现为促进作用，其观测值大小为 MgO＞MgSO4＞Ca-Mg-P＞CK；对根冠比则表现为降低作用，其比值大小为 CK＞Ca-Mg-P＞MgSO4＞MgO；施 MgO 的幼苗地径、地上部分干质量、地下部分干质量均最大，分别为 11.77 mm、151.93 g、59.82 g，较 CK 的分别增长了 31.95%、41.05%、25.59%，显著优于施 Ca-Mg-P 和 MgSO4的，后两者间差异不显著；施 Ca-Mg-P 的处理增长率均最低，仅为 16.48%、20.73%、15.37%；施 MgO 的处理幼苗株高、根冠比、叶片数分别为 95.72 cm、0.39、23.92 个，较 CK 的增长了 25.44%、-11.36%、32.89%，与施 MgSO4的无显著差异，但显著优于施 Ca-Mg-P 的，施 Ca-Mg-P 的增长仅为 16.14%、-4.55%、20.06%。

综上所述，施用镁肥对地上部分干质量、叶片数和地径促进作用较明显，且施 MgO 的增效最大；根冠比以 CK 的最大，施用镁肥使根冠比降低，即镁肥对地上部分生长促进作用大于地下部分。

表2 施不同镁肥的杜仲幼苗生长量Tab.2 Growth volume of Eucommia ulmoides seedlings under different magnesium fertilizer treatments

2.2 镁肥对杜仲幼苗矿质元素含量的影响

由表 3 可知：施镁肥的处理组，幼苗全株 N、P、K、Mg 含量增长率范围分别为 7.58%～30.51%、6.69%～28.78%、2.30%～4.92%、22.68%～39.67%，平均增长率分别达 17.97%、16.83%、3.95%、30.29%。施 MgO 处理的根、叶中 N含量显著高于其余处理，相比 CK 平均高 25.12%，尤以茎、叶的 N 含量增加最大，分别达到 29.24%、30.51%。P 则以施 Ca-Mg-P 的处理根系中含量最高，施 MgO 的次之，比 CK 平均高 22.37%。这可能是 P 对根系生长有促进作用，根系对 P 的吸收量加大，且 Ca-Mg-P 有更多 P 供给所致。K 含量在 3 个施镁肥的处理间均无显著差异，平均增长量均在 3.95% 左右。各处理的根、茎、叶中 Mg 的含量均表现为 MgO＞MgSO4＞Ca-Mg-P＞CK，施镁肥的处理与 CK 差异均达显著；施MgO 的显著高于施 MgSO4、Ca-Mg-P的，其增长率达 37.75%，后两者间无显著差异。对比 CK，施用镁肥后叶中 Mg 的含量增长最大，平均增长率达 32.51%，且施 MgO 的处理最高，达 39.67%；其次为施 MgSO4的，为 33.06%；施镁肥促进植株Mg 的累积，尤其是叶片中 Mg 含量增长最大，同时也促进了植株 N 的累积。由此可见，施用镁肥有利于促进矿质元素吸收，可减少杜仲幼苗缺镁现象的发生，促进幼苗生长。

表3 施不同镁肥的杜仲幼苗矿质元素含量Tab.3 Content of mineral elements in Eucommia ulmoides seedlings treated with different magnesium fertilizer（mg/g）

2.3 镁肥对杜仲幼苗叶绿素含量的影响

由图 1 可知：CK 组杜仲幼苗叶片长出后 42天左右叶绿素累积到最大值，且相对稳定，此时SPAD 值为 48.9。施镁肥组幼苗叶片长出后 35 天左右叶绿素累积到最大值，且相对稳定，此时施 MgO、Ca-Mg-P、MgSO4处理的 SPAD 值分别为 61.7、54.6、57.9，显著高于 CK；施 MgO 处理的最大，比 CK 稳定值高 26.18%；其次为 MgSO4处理的，较 CK 稳定值高 18.40%。由图 2 可知：在叶片生长前期，各处理叶片叶绿素总含量（chl（a+b））均表现为 MgO＞MgSO4＞Ca-Mg-P＞CK。各处理成熟叶片的叶绿素 a 与叶绿素 b 的比值（chla/chlb）表现为 CK＞Ca-Mg-P＞MgSO4＞MgO，与叶绿素含量表现相反，说明 Mg 含量较低时不利于叶绿素b 合成。叶绿素 b 是 PSⅡ捕光色素的重要组成部分，它的减少不利于捕获光能，从而影响光合作用。可见，镁肥可以提升杜仲幼苗叶绿素累积量及合成速率，加快叶片增色成熟，从而提升光合效能。

图1 施不同镁肥的杜仲幼苗SPAD值变化曲线Fig.1SPAD numerical changes of Eucommia ulmoides seedlings treated with different magnesium fertilizer

图2 施不同镁肥的杜仲幼苗叶片chl（a+b）及chla/chlbFig.2The ratio of chlorophyll a to chlorophyll b of Eucommia ulmoides seedlings treated with different magnesium fertilizer

3 结论与讨论

李泽等［11］研究结果表明，低镁浓度抑制了油桐的生长，其叶绿素含量、净光合速率等指标显著降低，补充适量的镁有助于油桐正常生长。亦有学者在烤烟［12］、番茄［13］、荔枝［14］、葡萄［15］等上做过镁肥效应研究，结果表明施用镁肥提高了叶片叶绿素含量和作物产量。本试验结果显示：MgO、钙镁磷肥、MgSO43 种镁肥对杜仲幼苗生长均有显著促进作用，其中 MgO 效果最佳；地上部分生长量大于地下部分的，降低了根冠比。这主要是由于施镁肥有助于幼苗对镁元素的累积，缓解了植株缺镁症状，使杜仲叶片的 Mg 含量提高了，且试验结果也显示施镁肥处理的杜仲叶片生长前期叶绿素累积速率加快，增色成熟提前了 7 天左右，叶绿素总量平均增加 18.75%；施用镁肥也增加了幼苗对矿质元素 N、P、K 的吸收，有效提升了幼苗光合效率，从而促进幼苗的生长。不同镁肥的促进效果表现为 MgO＞MgSO4＞Ca-Mg-P。赵冰等［13］研究结论为 MgSO4的效果优于 MgO 的，与本试验结果有差异，可能是因该研究中所用基质为稻田土，MgO 溶解性较差，其效果不如易溶性较好的 MgSO4，而在酸性较高的红壤中，MgO 溶解效果较好。关于土壤类型、土壤 pH 值等因素对镁肥效果的影响还有待进一步讨论。

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