基质和水氮处理对假茉莉水分利用率及生物量的影响

聂丽云 张弯弯 李仕裕 王发国 盛爱武 刘东明

摘 要：假茉莉（Clerodendrum inerme）是一种重要的半红树植物，是海岛及沿海防护林的重要组成部分，淡水、土壤是海岛植被恢复的重要生态因子。为了总结出最适合假茉莉生长发育的土壤及水肥条件，该文设置了不同基质、浇水频率及氮素处理，对不同处理下假茉莉的生物量及水分利用率进行了研究。结果表明：（1）在不同的基质中，含泥炭的混合基质对于假茉莉生物量的积累具有突出作用，S4基质（珊瑚砂∶泥炭∶红壤土∶椰糠=12∶2∶3∶3）地下生物量（平方根）为1.66 g，极显著高于不含泥炭的基质，S1基质（珊瑚砂∶泥炭=3∶2）总生物量（平方根）为4.54 g，极显著高于其他基质。（2）中、低浇水频率下的总生物量分别为4.02、4.23 g，极显著高于高浇水频率下的3.46 g，而不同氮素处理间生物量的差异并不显著，这表明假茉莉在中、低浇水频率，少施氮肥或不施氮肥的条件下仍然能够获得较高的生物量。（3）对于水分利用率而言，原珊瑚砂基质保水性较差，水分利用率较低，而混合基质在中、低浇水频率下水分利用率均有不同显著程度的提高。综上结果显示，假茉莉在含泥炭基质，中、低浇水频率，无氮或低氮条件下能够较好生长。

关键词：假茉莉，基质，水分利用率，生物量

Abstract：Clerodendrum inerme is a semi-mangrove plant that is an important part of island and coastal shelter forests. Fresh water and soil are important ecological factors for island vegetation restoration. In order to summarize the most suitable soil，water and fertilizer treatment for C. inerme，we set different matrices，irrigation frequencies and nitrogen treatments，and studied the biomass and water use efficiency of C. inerme under the different treatments. The results were as follows：（1） Peat-containing mixed matrix had a prominent effect on the biomass accumulation of C. inerme. The underground biomass（Square Root Calculations） of S4 matrix （coral sand∶peat∶red soil∶coco peat=12∶2∶3∶3） was 1.66 g，which was significantly higher than that of peat-free matrix，and the total biomass （Square Root Calculations） of S1 matrix （coral sand∶peat=3∶2） was 4.54 g，which was significantly higher than other matrices. （2） In addition，the total biomasses treated at medium and low irrigation frequencies were 4.02 and 4.23 g，respectively，which were significantly higher than 3.46 g at high irrigation frequency. But the biomass between different nitrogen treatments was not significant，indicating that C. inerme could obtain high biomass under medium and low irrigation frequencies，with less or no nitrogen fertilizer. （3） For water use efficiency，the original coral sand matrix was kept at a low level，and the mixed matrix has been significantly improved，especially at medium and low irrigation frequencies. Therefore，C. inerme can grow well under peat-containing matrix，medium and low irrigation frequencies，with low nitrogen or no nitrogen.

Key words：Clerodendrum inerme，matrix，water use efficiency，biomass

假茉莉（Clerodendrum inerme），又稱苦郎树、许树，是马鞭草科（Verbenaceae）大青属（Clerodendrum L.）攀援状灌木（吴德邻，1995）。假茉莉分布于亚洲东南部至大洋洲北部的海岸沙滩及岛屿，在我国主要分布于福建、台湾、浙江南部、广东、香港、海南等地（方笑等，2017）。假茉莉直立或平卧，根、茎、叶有苦味，幼枝四棱形，被短柔毛;叶卵形、椭圆形或椭圆状披针形，长3～7 cm，宽1.5～4.5 cm，基部楔形或宽楔形，顶端钝尖，全缘，常略反卷;聚伞花序，稀二歧分枝，具3（7～9）花，芳香，花冠白色，5裂，花果期3月—12月（中国植物志，2004）。

作為红树林的主要组成物种之一，假茉莉具有耐干旱、耐盐碱的优良特性，是我国南方沿海防沙造林主要树种之一（单家林等，2008）。假茉莉所在的珊瑚砂岛目前树木生长状况相对较弱，某些病原菌可能在短时间内流行并危害植物（李婕等，2016）。假茉莉叶提取物对于动植物病原菌具有较好的抑菌活性（Chen et al.，1996;阳振等，2007;毕秀莲等，2008;邓业成等，2012），从中分离出的二萜类化合物对于鳞翅目昆虫具有拒食活性（Pereira & Gurudutt，1990;Gebbinck et al.，2002;方笑等，2017）。因而，在热带珊瑚岛礁人工种植假茉莉能够预防病虫害的侵染，提高苗木成活率，减少养护步骤以及使用农药导致的二次污染（张弯弯，2018）。另外，在珊瑚岛礁及现有的沿海防护林中，木麻黄都是主要树种，木麻黄凋落物对于植物生长具有抑制作用（王海生等，2018）。而假茉莉适宜在木麻黄林地中生长，这为建立木麻黄-假茉莉混交林提供了可能性，对于提高岛礁及沿海防护林的生物多样性和生态稳定性具有积极作用（袁秋进等，2017）。

热带珊瑚岛光照强且季节性干旱明显、土壤贫瘠、保水能力差，因而淡水、土壤是海岛植被恢复的重要生态因子（李婕等，2016;任海等，2017）。目前，岛礁人工种植的苗木成活率不高，后期养护成本投入较大。如何提高人工种植植株的成活率，尽可能减少养护成本是本研究的核心问题。本研究从岛礁立地条件出发，围绕低养护成本、避免二次污染的原则，分析土壤、水分、氮肥三个因素对于假茉莉生物量和水分利用率的影响，总结出最适合假茉莉的土壤、水和氮养护管理技术，为进一步完善岛礁植被的栽培管理技术，改善岛礁生境条件，构建能自维持宜居生态岛奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

于2016年6月至2016年12月，选取生长健壮、高度约为90 cm的两年生假茉莉苗，在广州华南植物园实验大棚进行试验，将原栽培土去除后分别按照不同配比的基质，将苗种植于30 cm × 25 cm的花盆中。栽培基质为珊瑚砂、红壤土、泥炭、椰糠、氮素肥料的不同质量比组成。假茉莉植株、花、果见图1。

1.2 试验设计

试验包括3个因素：基质、水分、氮肥。栽培基质设置5个组别：100%珊瑚砂（S0）、珊瑚砂∶泥炭=3∶2（S1）、珊瑚砂∶红壤土=3∶2（S2）、珊瑚砂∶椰糠=3∶2（S3）、珊瑚砂∶泥炭∶红壤土∶椰糠=12∶2∶3∶3（S4）。浇水频率设置为3个水平：高频（W0，2 d 1次）、中频（W1，5 d 1次）、低频（W2，7 d 1次）。氮素设置3个水平：低氮（N0，不施氮肥）、中氮（N1，0.2 g·kg1氮肥）、高氮（N2，0.4 g·kg1氮肥）。共计45个处理，每个处理30株苗。

1.3 试验测定的指标及方法

1.3.1 基质理化性质 栽培前，采集配比土壤过 2 mm 孔径筛，室温下自然风干，测定土壤pH值（中华人民共和国农业行业标准，2007）、电导率（中华人民共和国国家环境保护标准，2016）、含盐量（中华人民共和国林业行业标准，1999）等理化性质。

1.3.2 植株生理生长指标测定 从2016年6月起，每隔45 d，选取有代表性的植株测定其生理生长性状。

每个处理选取3～10株长势均一的植株，用LI-6400便携式光合仪测定瞬时光合速率（Pn）、 蒸腾速率（Tr）等光合作用参数。水分利用率（WUE）根据WUE（μmol·mol1）=Pn/Tr计算得出（罗亚勇等，2009）。

每个处理选取3株长势均一的植株，用FA2004电子分析天平测定其地上、地下部分鲜重及干重等生长指标。

1.3.3 数据处理 本研究使用Excel 2016进行数据录入，利用R 3.5.3及相关软件包对基质理化性质，假茉莉的生物量及水分利用率进行方差分析（LSD法）;对假茉莉生物量进行单因素和两因素方差分析时，为使数据满足正态性和方差齐性，对所有生物量数据进行了平方根转换;对假茉莉的水分利用率进行两因素方差分析时，对个别不符合齐性条件的组别采用了秩和检验（Kruskal-Wallis法）。

2 结果与分析

2.1 不同基质理化性质的差异

由表1可见，从土壤pH值来看，混合基质（S1、S2、S3、S4）的pH值要显著低于原有珊瑚砂基质（S0），但四种混合基质间并无显著区别，含泥炭的基质（S1、S4）pH值降低效果要略优于不含泥炭的基质;四种混合基质的电导率有不同程度的增加，但差异不显著;基质的可溶性盐含量的变化趋势与电导率基本相似，除S4基质外，其他基质含盐量无显著差异。

2.2 不同基质及水、氮处理对假茉莉生物量的影响

2.2.1 不同基质对假茉莉生物量的影响 从图2可以看出，就8月份而言，不同基质的地下生物量（图2：B）差异极显著，总生物量（图2：C）近显著;对于地下生物量，S0、S2、S3组差异不显著，S1、S4组差异不显著，S4显著或极显著高于S0、S2、S3组。就10月份而言，无论是地上生物量（图2：D）还是地下生物量（图2：E）均存在显著差异;对于地上生物量，S1基质要显著高于S0基质;对于地下生物量，S1、S4均显著高于其他基质。

2.2.2 不同水、氮处理对假茉莉生物量的影响 由表2可知，不同浇水频率（W）组间，假茉莉生物量差异显著;而不同氮素处理（N）组间，生物量差异不显著;W和N之间无交互作用。对于地上生物量及总生物量，中、低浇水频率组（W1、W2）要显著高于高浇水频率组（W0），而W1、W2组间差异不显著;对于地下生物量，不同浇水频率组间差异不显著（图3）。

2.3 不同水、氮处理对假茉莉水分利用率的影响

由圖4可知，四种基质内不同水、氮处理间均存在极显著差异。对于原珊瑚砂基质S0，低浇水频率W2组水分利用率较低，而改良后的混合基质在低浇水频率下的水分利用率都有明显的提高，表现出中、低浇水频率下的水分利用率要高于高浇水频率;对于S1基质，W2N1显著高于W0、W1组;表明与其他基质相比，S4基质具有较好的保水性。

3 讨论与结论

新建的热带珊瑚岛主要的土壤介质为珊瑚和贝壳组成的珊瑚砂，土壤非常贫瘠，有机质和营养元素（如氮）含量极低，保水性差，很不利于植物的生长（龚子同等，2013;任海等，2017;王炜韧等，2018）。因而，对原有土壤进行改良，改良后基质的盐碱含量、植株的生物量及水分利用率在一定程度上可以评价改良方案的优劣。

从土壤pH值来看，混合基质的pH要显著低于原有珊瑚砂基质，但四种混合基质间并无显著的区别，泥炭的改良效果要略优于椰糠、红壤土的改良效果;从土壤电导率及可溶性盐含量来看，混合基质要高于原有基质，这表明混合基质为假茉莉的生长提供了丰富的有机质或营养元素。在不同的基质中，含泥炭的混合基质最有利于假茉莉生物量的积累，由珊瑚砂、泥炭、椰糠、红壤土配比组成的混合基质对于假茉莉地下生物量的积累具有突出的作用;地下生物量的积累有利于根的生长，而发达的根系有利于蓄水保肥，有利于地上枝叶的生长，对珊瑚岛礁根际微生境的形成也有促进作用。

本研究结果发现，不同浓度氮素处理，假茉莉生物量的差异并不显著。这表明人工施加的氮肥并不是假茉莉生长的关键因子，假茉莉能够适应原有的珊瑚砂基质，从中获得养分。已有研究发现，虽然珊瑚岛土壤贫瘠，但是移栽到珊瑚岛上的多数植物并未表现出显著的氮素亏缺，表明多数海岛植物都能够适应海岛生境（李婕等，2016）。研究发现珊瑚岛常见植物草海桐、长春花等根际土壤养分含量偏低，但植物体内营养元素含量却较高，且生长状况良好，表明这些植物对土壤养分的利用效率都较高，能够适应土壤贫瘠的珊瑚岛环境（徐贝贝等，2018;童升洪等，2018）。不同的浇水频率对于假茉莉的水分利用率和生物量都有显著影响。珊瑚砂保水能力较差，低浇水频率下的水分利用率较低，必须辅以高频率的浇水才能保证假茉莉的水分吸收和利用。而改良基质的中、低频浇水下的水分利用率有了明显的提高。对于泥炭改良基质，低浇水频率、低氮水平能够有效提高假茉莉的水分利用率;对于添加红壤土的改良基质，在同一氮素水平下，低浇水频率能够提高水分利用率;对于椰糠改良基质，中、低浇水频率更有利于提高水分利用率;而由珊瑚砂、泥炭、椰糠、红壤土组成的基质具有较好的保水性，各组的水分利用率都较高。同时，相比高频率的浇水，中、低频率浇水也更有利于假茉莉生物量的积累，这也表明，水分利用率和氮素利用率可能存在协同作用，提高水分利用率有利于提高假茉莉的氮素利用效率，这为进一步研究假茉莉的生理抗逆性提供了基础。

因此，合理低频浇水，少施氮肥既可以提高假茉莉的生物量，又有利于提高水、氮资源利用效率，减少水资源的过量消耗及过度施加氮肥导致的土壤污染问题。在热带珊瑚岛礁植被恢复工作中，假茉莉是优良的新建植被先锋树种，针对假茉莉构建的群落应合理地低频浇水、少施氮肥，即可达到快速、高效构建珊瑚砂环境植被的目标。

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（责任编辑 何永艳）