小叶楠幼苗对不同施肥处理的生理响应

杨秀玲，董妍君，亢亚超，王凌晖，滕维超

（广西大学林学院，广西南宁 530004）

施肥可为植物提供所需的营养成分，促进植物生长发育，提高苗木产量。研究表明，合理的施肥配比能有效提高苗木的生长速度和光合速率，光合速率的提高能有效促进苗木生长[1-4]。王莉珊[5]研究表明3414试验设计下海南风吹楠（Horsfieldia haina⁃nensis）氮（N）、磷（P）和钾（K）最佳施肥配比为3．80 g/株N、0．48 g/株P 和1．46 g/株K。李桃祯[6]研究显示240 mg/株N、36 mg/株P 和162 mg/株K 为促进刨花润楠（Machilus pauhoi）生长发育的最佳施肥用量。龙杰超等[7]研究得出长柱十大功劳（Mahonia duclouxi⁃ana）的氮、磷和钾最佳施肥配比为2．37～2．85 g/株N、1．38～1．76 g/株P 和1．19～1．48 g/株K。不同树种的林木生物学特性和需肥特性不同，需要根据具体树种确定其最佳施肥量。

小叶楠（Phoebe microphylla）为樟科（Lauraceae）楠木属常绿乔木，分布于我国西南等地区，是国家Ⅱ级保护树种，既是极好的绿化树种，也可与其他用材树种混交，具有较高的经济价值。广西林业发展“十三五”规划期间，楠木被广西壮族自治区林业局纳入广西重点种植发展的珍贵树种。对楠属植物施肥方面的研究有不同施肥措施对闽楠（P.bournei）的影响[8]、不同施氮量对闽楠幼苗生长生理的影响[9]和不同施肥处理对细叶楠（P.hui）容器苗耐寒性的影响[11]等，对小叶楠配方施肥的系统研究很少。本试验通过研究不同配方施肥对小叶楠幼苗生长及生理指标的影响，揭示幼苗各项指标的变化规律，筛选能提高幼苗质量的施肥方案，为小叶楠幼苗的生产及应用提供科学依据。

1 材料与方法

1．1 试验地概况

试验于2014年12月—2015年10月在广西大学林学院教学科研实习基地（108°18'E，22°50'N）展开。该地属亚热带季风气候，冬短夏长，雨量充沛，阳光充足，年均气温20～27 ℃，年均降水量1 304．2 mm 左右，年均相对湿度约为79%，适宜小叶楠植株的生长。

1．2 试验材料

试验材料为1年生小叶楠幼苗，来自广西壮族自治区林业科学研究院。试验用土采自广西大学林学院苗圃基地，为偏酸性赤红壤，试验前土壤主要理化性质为有机质含量14．52 g/kg、全氮含量1．55 g/kg、全磷含量0．33 g/kg 和全钾含量1．97 g/kg，pH 值5．62。土壤与沙子3∶1 均匀混合作为栽培基质。供试肥料为尿素（含46．67%N）、过磷酸钙（含22．22%P2O5）和氯化钾（含52．70%K2O）。

1．3 试验方法

2014年12月选取长势一致且健康无病害的幼苗栽植于25 cm（直径）×35 cm（高）的塑料盆中，每盆1株，埋土深度为12～15 cm，隔2～3天浇1次水，缓苗至2015年3月底，待幼苗稳定后，于2015年5、7和9月的10日进行施肥处理（肥料溶于水后冲施），共3 次。采用3414 正交试验设计，设置氮、磷和钾3个因素，各4 个施肥水平，共14 个处理[11-12]，其中T1为不施肥对照（CK），每处理30次重复（表1）。

预试验中，土壤N/P=4．70，相对较低，植物生长受到氮限制，因此试验中适当增施氮肥。根据平衡施肥法确定施肥量，施肥量=苗木需肥量-土壤供肥量[13]。根据计算所得理论数据，综合各环境因素，得出施肥因素水平（表1）。

表1 3414正交试验设计Tab.1 Design of 3414 orthogonal test

1．4 指标测定

1．4．1 生理指标测定

2015年6 和10月进行幼苗叶片生理指标的测定，每处理3次重复。叶绿素含量测定采用丙醇-乙醇混合提取法[14]；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[15]；可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250法[16]。

1．4．2 光合指标测定

2015年10月（13～15）日上午10～12 点（晴朗），每组选择3 株长势均匀且生长健康的植株，选取不同方向中部和上部位置成熟健康且无病虫害的叶片3 片，每片叶子重复测3 次，测量结果取3日平均值，采用LI-6400 XT 便携式光合作用测量仪对植株的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）进行测量[17-19]。

1．4．3 营养元素含量测定

2014年12月（试验前），每组选择3 株生长状况良好且无病虫害的植株，采其表土约5～10 cm 处土壤，3 处土壤混合均匀后重复测定3 次养分含量；2015年10月（试验后），采用同样方法选择3 株植株，采集不同方向上、中和下部成熟叶片，剪去主脉，测定叶片营养元素含量，重复测定3次。全氮和全磷含量测定采用浓硫酸-高氯酸消煮法[20]，全钾含量测定采用火焰光度计法[21]，有机碳含量测定采用重铬酸钾氧化-外加热法[22]。

1．5 数据处理

采用Excel 2007和Word 2007统计和绘制图表，DPS 7．05 软件进行方差分析，Duncan 法进行多重比较，单因素方差分析进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2．1 叶绿素、可溶性糖及可溶性蛋白对不同施肥组合的响应

6月和10月，不同施肥处理小叶楠幼苗叶片的叶绿素含量均高于CK；6月，T6 处理的叶绿素含量最高（3．61 mg/g），T3 处理次之（3．17 mg/g），T2 处理最低（1．94 mg/g），T6 处理是T2 处理的1．86 倍；10月，T6 处理的叶绿素含量最高（4．20 mg/g），T4 处理次之（4．06 mg/g），T9 处理最低（2．82 mg/g），T6 处理是T9处理的1．49倍（图1a）。

6月和10月，不同施肥处理叶片的可溶性糖含量均高于CK；6月，T6处理的可溶性糖含量最高（3．29%），T3处理次之（3．03%），T13处理最低（1．63%），T6处理是T13处理的2．02 倍；10月，T6处理的可溶性糖含量最高（4．72%），T2处理次之（4．23%），T12处理最低（2．33%），T6处理是T12处理的2．03倍（图1b）。

6月和10月，不同施肥处理叶片的可溶性蛋白含量均高于CK；6月，T6 处理的可溶性蛋白含量最高（3．26 mg/g），T5 处理次之（3．12 mg/g），T12 处理最低（1．97 mg/g），T6 处理是T12 处理的1．65 倍；10月，T6处理的可溶性蛋白含量最高（5．60 mg/g），T3处理次之（5．02 mg/g），T4 处理最低（4．28 mg/g），T6 处理是T4处理的1．31倍（图1c）。

方差分析显示，6月和10月小叶楠幼苗叶片的叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白对不同施肥组合的响应差异极显著（P＜0．01）。单因素分析得知，氮、磷和钾对叶片的叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量影响显著（P＜0．05）；6月，氮、磷和钾对叶片叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响分别为N＞K＞P、N＞K＞P和N＞P＞K，10月分别为N＞K＞P、N＞K＞P和P＞N＞K。

图1 小叶楠生理特性对不同处理的响应Fig.1 Responses of P.microphylla physiological characteristics to different treatments

2．2 Pn、Gs和Tr对不同施肥组合的响应

不同施肥处理对小叶楠幼苗叶片Pn、Gs和Tr的影响差异极显著（P＜0．01），各施肥处理叶片的Pn、Gs和Tr均高于CK（图2）。叶片的Pn、Gs和Tr均在T6处理下最大，分别为5．77 μmol·m-2·s-1、0．113 mmol·m-2·s-1和3．41 mmol·m-2·s-1，分别在T14、T8 和T14 处理下最小，分别为1．80 μmol·m-2·s-1、0．048 mmol·m-2·s-1和0．96 mmol·m-2·s-1，最大值分别为最小值的3．20、2．35和3．55倍；极差分析显示，氮、磷和钾对叶片Pn、Gs和Tr的作用分别为K＞P＞N、K＞N＞P和K＞N＞P，表明钾对小叶楠幼苗叶片Pn、Gs和Tr的作用较大。

对氮、磷和钾进行多重比较，3 种因素的不同水平对幼苗叶片的Pn、Gs和Tr均有一定促进作用。随着氮和磷浓度的增加，Pn、Gs和Tr均呈先升高后降低的趋势，均为水平2 下的影响大于水平1 和水平3。随着钾浓度的增加，Pn和Tr呈先升高后降低的趋势；Gs呈上升趋势，但水平2 和水平3 间差异不显著，表明施高浓度K 作用不大，根据节省经济原则，2 水平K处理下Gs适宜。

图2 小叶楠光合特性对不同处理的响应Fig.2 Responses of P.microphylla photosynthetic characteristics to different treatments

2．3 叶片全氮、全磷、全钾和有机碳对不同施肥组合的响应

各施肥处理下小叶楠幼苗叶片的全氮、全磷、全钾和有机碳含量均高于CK（图3）。叶片的全氮含量在T11 处理下最大（43．90 g/kg），T6 处理次之（38．66 g/kg），T2 处理最小（28．98 g/kg），各处理的平均全氮含量为34．43 g/kg（图3a）；全磷含量在T7 处理下最大（3．32 g/kg），T6 处理次之（2．84 g/kg），T4处理最小（2．19 g/kg），各处理的平均全磷含量为2．48 g/kg（图3b）；全钾含量在T10 处理下最大（7．87 g/kg），T11 处理次之（7．42 g/kg），T8 处理最小（5．50 g/kg），各处理的平均全钾含量为6．5 g/kg（图3c）；有机碳含量在T6 处理下最大（43．12 g/kg），T3处理次之（39．48 g/kg），T2 处理最小（32．16 g/kg），各处理的平均有机碳含量为36．88 g/kg（图3d）。T2、T3、T6 和T11 处理间比较（P 和K 水平相同），全氮含量为T11＞T6＞T3＞T2；T4、T5、T6 和T7 处理间比较（N 和K 水平相同），全磷含量为T7＞T6＞T5＞T4；T6、T9、T8 和T10 处理间比较（N 和P 水平相同），全钾含量为T10＞T6＞T9＞T8。

方差分析显示，小叶楠幼苗全氮对不同施肥组合的响应差异极显著（P＜0．01）。极差分析显示，氮、磷和钾对小叶楠幼苗叶片全氮含量、全磷含量、全钾含量和有机碳含量的作用分别为N＞K＞P、P＞N＞K、K＞N＞P和N＞P＞K。

对氮、磷和钾进行多重比较，小叶楠幼苗叶片全氮含量的氮、磷和钾各水平间，氮的各水平间差异极显著（P＜0．01），磷的各水平间差异显著（P＜0．05），K0、K1和K2水平间差异显著（P＜0．05），K2与K3水平差异不显著；氮、磷和钾的3个水平对全氮含量的增加均有显著促进作用，高浓度钾作用不明显；随着氮、磷和钾浓度的增加，叶片全氮含量呈增大趋势。叶片全磷含量的氮、磷和钾各水平间，N0与N1水平差异不显著，N1与N2水平差异显著（P＜0．05），N2与N3水平差异不显著，磷的各水平间差异显著（P＜0．05），K0与K1和K2水平差异不显著，与K3水平差异显著（P＜0．05）；磷的3 个水平对全磷含量均有显著促进作用，高浓度氮和钾作用显著；随着氮、磷和钾浓度的增加，叶片全磷含量呈增大趋势，均在水平3 达到最大。叶片全钾含量的氮、磷和钾各水平间，N0与其他水平差异极显著（P＜0．01），N1与N2水平差异显著（P＜0．05），N2与N3水平差异不显著，P3与P0和P1水平差异显著（P＜0．05），与P2水平差异不显著，钾的各水平间差异极显著（P＜0．01）；氮和钾的3 个水平对全钾含量均有显著促进作用，高浓度氮、磷和钾作用较大；随着氮、磷和钾浓度的增加，叶片的全钾含量呈增大趋势，均在水平3 达到最大。叶片有机碳量含量的氮、磷和钾各水平间，N0与其他水平差异显著（P＜0．05），N1、N2和N3间差异不显著，P0与其他水平差异显著（P＜0．05），P1、P2和P3间差异不显著，钾的各水平间差异不显著；随着氮、磷和钾浓度的增加，叶片的有机碳含量呈先增大后降低的趋势，氮和钾在水平2 达到最大，磷在水平1达到最大；氮和磷对叶片有机碳含量的作用明显，但施肥水平间差异不明显，高浓度钾对其有一定抑制作用。

图3 小叶楠叶片营养元素对不同处理的响应Fig.3 Responses of leaf nutrients of P.microphylla to different treatments

2．4 各项指标的相关性分析

叶绿素含量和全氮含量与全钾含量、可溶性蛋白含量与有机碳含量、Pn与Gs和Tr均呈极显著正相关（P＜0．01）（表2）。其余各指标间均呈正相关或显著正相关（P＜0．05），说明各指标间密切相关。

表2 不同处理下各项指标的相关性分析Tab.2 Correlation analysis of indexes under different treatments

3 结论与讨论

氮是影响幼苗叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的主要因素，磷和钾也有不可忽视的作用。氮是叶绿素的重要组成元素，增施氮能有效增强叶片的光合作用[23]，钾能促进叶绿素的生成，改变叶绿体结构[24]。本试验结果显示随着氮和磷浓度的增加，小叶楠幼苗叶片的叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈先升高后降低的趋势，N2水平下表现最好；不同施肥处理下叶片的可溶性糖含量均大于CK，可溶性糖含量受磷的影响较大，适量磷能显著提高可溶性糖含量，浓度过高则会抑制可溶性糖的生成，N2P2K2为最佳施肥组合，与吴春芳等[25]的研究结果相似。蛋白质是生物基本有机碳的重要来源，是构成细胞组织的主要材料，也是构成生命的物质基础，与各种形式的生命活动息息相关，可溶性蛋白的含量在一定程度上决定了植株的生理状况。本试验中，氮是蛋白质的重要组成元素，可溶性蛋白含量受氮的影响较大，氮浓度过高抑制蛋白质形成，N2水平最佳，与敬夫[26]的研究结果一致。

氮、磷和钾对Pn的作用为K＞P＞N，对Gs和Tr的作用均为K＞N＞P，钾是影响小叶楠幼苗光合指标的重要因素，氮和磷的作用也不可忽视。相关研究表明，钾能调节叶片细胞的渗透压影响Tr的大小，对植物叶片气孔的开闭起调节作用，能增大碳水化合物的形成速率，加快有机物的产生和代谢，促进光合效率[27]。本试验发现，钾对小叶楠幼苗Pn、Gs、和Tr的作用较大，随着钾浓度增加，Pn和Tr呈先升高后降低的趋势，Gs呈上升趋势但2水平与3水平间差异不显著，说明高浓度钾对Pn和Tr有抑制作用，对Gs的增长作用不明显，合理施钾能显著提小叶楠幼苗的Pn、Gs、和Tr，增大其光合作用。

综合各指标因素，叶片全氮、全磷和全钾含量分别为26～39 g/kg、2～3 g/kg 和4．5～7 g/kg 时，小叶楠幼苗的生长较好，且氮、磷和钾浓度较低的处理组，其叶片的全氮、全磷和全钾含量较低；施氮对叶片有机碳含量作用较大，与马宗桓[28]的研究结果一致。本试验对不同处理下小叶楠幼苗的综合指标进行分析，结果表明各生理指标间、各光合指标间和各养分指标间相关度均较高，生理指标分别与光合指标和养分指标相关度高，光合指标与养分指标相关度偏小。

科学合理的施肥能有效促进苗木生理和光合代谢，提高叶片养分含量，增加苗木成活率，高浓度施肥则会对其起到抑制作用，不利于苗木生长和生理发育[5]。N2P2K2（3．60 g/株N、0．60 g/株P 和1．20g/株K）施肥组合为小叶楠幼苗生长发育最佳施肥用量和比例。