不同磷肥对尾巨桉DH3229苗木生长及抗性生理的影响

杜 旭，黄平升，杨 梅

(1.广西大学林学院，广西 南宁 530004；2.南宁树木园，广西 南宁 530031)

磷是控制植物生命活动的重要营养元素之一，在植物新陈代谢过程中不可或缺[1]。林业生产中通常用林地土壤有效磷的含量来评价土壤磷元素的丰缺程度, 不同土壤类型的土壤有效磷源不同，酸性土壤中主要有效磷源是铁-磷、铝-磷，石灰性土壤中主要有效磷源是钙-磷[2]。实际林地土壤养分中的磷含量并不低，但土壤磷素非常容易被吸附固定，大量的磷元素与矿质元素、土壤黏粒吸附结合形成难溶的磷酸盐，导致土壤中磷素的有效含量低，不利于植物吸收利用，尤其在气温较高的热带及亚热带地区，磷匮乏极其严重[3]。研究发现，无机磷来源(磷酸二氢钾)施磷处理的野生大麦(HordeumvulgareL.)土壤中有效磷含量最高，无机磷与有机磷(植酸钠)混合施磷处理次之，有机磷来源(植酸钠)施磷处理最低，可见磷酸二氢钾具有良好的水溶性和速效性，使得野生大麦对其同化吸收较高，有利于植株生长发育[4]。钙-磷、铝-磷对油茶(CamelliaoleiferaAbel.)苗高生长、地上部分干质量和地下部分鲜重的积累有显著的促进作用, 明显降低根冠比, 而铁-磷、氧-磷效果不显著[5]。低磷胁迫状态下水稻(OryzasativaL.)幼苗的过氧化物酶(peroxidase，POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、过氧化氢酶(catalase，CAT)等保护酶活性增强，丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量也显著提高，说明水稻在磷匮乏状态下根系中活性氧含量显著增加并且磷脂氧化性过高，进而使根系中保护酶活性增强，有效抑制自由基，增加抗逆能力[6]。土壤高效解磷菌可以改变土壤的磷供应水平，进而大幅度提高土壤、植株体内有效磷含量，对桉树(EucalyptusrobustaSmith)叶片的叶绿素含量、光合作用均有显著的促进作用[7]。可见，不同磷形态、供磷水平、施放时间对植株生长、同化物吸收及分配、地下部分形态、生理特性、土壤理化性质及微生物的影响均存在一定差异[8-9]。

桉树是桃金娘科桉属的重要速生树种，具速生、抗逆性强、轮伐期短、干形通直、材质优、产量高及用途广泛等特点，是热带、亚热带地区优质的木材[10]。广西是我国桉树人工林种植面积最大的省份，但是种植区内土壤酸性较强，导致桉树人工林土壤有效磷缺乏严重，林地平均有效磷含量低于1 mg · kg-1[11]。施肥能提高桉树林地有效磷的含量，改善土壤的理化性质，提高土壤肥力，对桉树的生长及生物量的积累有显著的促进作用，是桉树人工林培育中一个重要且有效的抚育措施[12]。缺磷条件下桉树通过根系伸长生长,扩大根系与土壤的接触面积，促进磷的吸收同化[13]。桉树在不同供磷条件下地下部分的养分同化效率及酸性磷酸酶活性差异明显，其中部分桉树品系缺磷有利于地上部分同化物向地下部分运输，部分向地上部分供磷的桉树品系得到同化物优先利用供其地下部分伸长生长[14-15]。无机难溶外源磷(钙-磷、铝-磷、铁-磷)、有机外源磷(氧-磷)均能促进土壤中难溶性磷解吸附为有效磷，提高植株对土壤中难溶磷的利用[5]，其中钙-磷、铝-磷作用效果最显著，而磷肥中添加活化剂后对桉树促生效果更优，活化剂能达到促进难溶磷的释放和控制水溶性磷的缓释性的双重效果，使土壤供磷机制高效[16]。目前对生产上常用的肥料成分钙镁磷、磷酸一铵对桉树的作用效果报道较少，磷酸一铵是一种含磷为主的高浓度速效无机氮磷复合肥，含五氧化二磷55%左右，含氮量11%左右，磷酸一铵在土壤中容易离解，形成的铵根离子被土壤胶体(负电)吸收，同时形成的磷酸二氢根离子也是作物可吸收利用的形态，而且和铵离子共存的磷酸根离子极易被作物根系吸收。钙镁磷肥又称熔融含镁磷肥，是一种含有磷酸根的无机难溶性的硅铝酸盐玻璃体，五氧化二磷含量12%～18% ，培育大苗时作为底肥效果良好，植株能够缓慢吸收所需养分。通过研究尾巨桉DH3229苗木生长、生理特性对两种磷源不同配比的响应，对不同磷肥效果进行综合评价，为桉树人工林追肥抚育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

试验地位于南宁树木园组培基地(108°21′E，22°48′N)，属亚热带季风气候，夏季湿润多雨，年平均气温21.6 ℃，年平均降雨量可达1 300.0 mm，平均相对湿度79.0%，日均积温≥10 ℃超过300 d，年积温7 200 ℃。

1.2 试验材料与方法

选取长势一致、无病虫侵扰、无机械损伤的两个月生尾巨桉DH3229无性系组培苗木为试验材料，平均苗高(20.00±1.15) cm，平均地径(2.50±0.14) mm。采用单因素随机区组设计，设置5个不同磷来源处理：不施肥(CK)、m钙镁磷∶m磷酸一铵=10 ∶ 3(P1)、m钙镁磷∶m磷酸一铵=1 ∶ 1(P2)、钙镁磷(P3)、磷酸一铵(P4)。肥料量为300 g · 株-1，磷肥基本情况见表1(尿素的氮质量百分含量为46%；钙镁磷的五氧化二磷质量百分含量为18% ；磷酸一铵的五氧化二磷质量百分含量为55%、氮质量百分含量为11%；氯化铵的氮质量百分含量为25%；碳酸氢铵的氮质量百分含量为17%；氯化钾的钾质量百分含量为60%，每个处理氮磷钾养分质量总比相同，均为15 ∶ 6 ∶ 9)。每个处理3个重复，每个重复12株苗木。盆栽容器为 72 cm×60 cm×48 cm的塑料桶，基质选择黄心土和珍珠岩(体积比为7 ∶ 3)，每桶装填基质40 cm高，质量约为30 kg，定时浇灌供水，每月进行1次病虫害防治，每周进行1次除草。2014年6月1日进行基质施肥，试验时间从2014年6月1日至12月1日。

表1 不同处理的磷肥质量比例Table 1 Fertilizer compositions and phosphorus amounts of the treatment groups

1.3 指标测定与方法

利用钢卷尺和游标卡尺分别对苗高和地径进行生长指标本底值测定，每30 d对试验苗木进行1次每木检尺(每月1日)，最后一次每木检尺后计算高径比(苗高/地径)、根冠比[根干质量/(茎干质量+叶干质量)]及苗木质量指数[植株干质量/(高径比+茎干质量/根干质量)]，然后各处理分别取3～5株平均木，对桉树苗木根、茎、叶鲜样进行称重，后置烘箱中于105 ℃杀青2 h，然后于80 ℃烘至恒重，测定干质量，作为生物量数据。最后一次每木检尺后，每个苗木取10片鲜叶并混合，每个处理取3份0.5 g，装入封口袋置于-70 ℃超低温冰箱保存，作为生理指标测定样。可溶性糖含量用蒽酮比色法测定；可溶性蛋白含量用紫外吸收法测定；MDA含量用硫代巴比妥酸法测定；SOD活性用氮蓝四唑比色法测定；POD活性用愈创木酚法测定；多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性用邻苯二酚法测定；CAT活性用紫外吸收法测定[17-18]。

1.4 数据统计分析

用Excel 2010软件对数据进行处理，用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析和主成分分析，Duncan检验进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对苗木生长的影响

2.1.1 对苗高生长的影响 由图1可以看出，4种不同磷肥均能促进尾巨桉DH3229苗高的生长，且苗高的增长速率随施肥试验时间的增加而不断增大，而CK在整个试验的6个月内曲线平稳，增长趋势不明显，生长缓慢。施肥6个月后(12月)的苗高月平均增长量为23.53～31.03 cm，P4处理对苗高促生效果最优，P2处理次之，且P2、P4处理存在极显著差异。P4处理的生长状况在9月之前次于P2处理，在9月之后优于P2处理，表明P2处理的促生优势主要体现在施肥前期，而P4处理在后期有明显的促生优势。

2.1.2 对地径生长的影响 由图2可以看出，4种不同磷肥均能促进尾巨桉DH3229苗木地径的生长，施肥6个月后的平均月增长量达3.37～4.32 mm，P4处理对地径促生效果最优，P2处理次之，且P4处理与P2处理存在显著性差异。CK在整个施肥试验中前3个月生长较为迅速，后3个月生长平稳，增长趋势不明显，生长缓慢。P4处理的生长状况在10月之前次于P2处理，但10月之后增长速率明显变大，表明P2处理的促生优势主要体现在施肥前期，而P4处理在后期有明显的促生优势。

注：不同大写字母表示在0.01水平下差异显著；不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

注：不同大写字母表示在0.01水平下差异显著；不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

2.1.3 对生物量的影响 如表2所示，4种不同磷肥对苗木的根、茎、叶和单株的干质量均有显著的促进作用，且均与CK差异极显著，单株、根干质量均表现为P2、P4处理促生效果优于P1、P3处理，茎、叶干质量表现为P4处理的促生效果最佳。说明肥料中磷酸一铵比重越大，促进效果更显著。

表2 不同磷肥处理下苗木的生物量Table 2 Seedling biomass accumulation after phosphorus fertilizer treatment

2.1.4 对苗木质量指数的影响 由表3可以看出，4种不同磷肥均对苗木的高径比、苗木质量有显著的促进作用，对根冠比有显著的抑制作用，且均与CK差异极显著。4种不同磷肥处理相比CK，高径比提高了14.91%～22.11%，根冠比则降低了 45.07%～76.76%，苗木质量指数增加了10.16～16.51倍，且以磷酸一铵为主要磷来源的P4、P2处理相比以钙镁磷为主要磷来源的P1、P3处理，苗木质量指数提高了25.52%～62.43%。CK的苗木生长、生物量相比各磷肥处理最小，而根冠比最大，表明地上部分对养分匮乏的响应大于地下部分，为适应养分胁迫，地下部分相比地上部分更发达。

表3 不同处理下苗木的高径比、根冠比和质量指数Table 3 Seedling height-diameter ratio, root-shoot ratio, and quality index after phosphorus fertilizer treatment

2.2 不同处理对苗木叶片生理的影响

2.2.1 对可溶性糖、可溶性蛋白含量的影响 可溶性糖、可溶性蛋白含量可以反应苗木抗磷胁迫能力，如图3所示，4种处理对苗木叶片可溶性糖、可溶性蛋白含量均有显著的促进作用，分别相比CK提高了16.20%～31.81%、36.28%～52.70%，说明4种施肥处理能够显著提高苗木抗磷胁迫能力。P2处理对可溶性蛋白含量促进效果最佳，P3、P4处理对可溶性糖含量促进效果相比P1、P2处理更佳，说明钙镁磷与磷酸一铵同等配比更有利于提高可溶性蛋白含量，单一磷来源更有利于提高可溶性糖含量。

注：不同大写字母表示在0.01水平下差异显著；不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

2.2.2 对丙二醛含量的影响 MDA含量能反应细胞膜脂过氧化程度和细胞膜的通透性，从而间接反应植株的抗胁迫能力。如图4所示，4种不同磷来源施肥处理对苗木叶片MDA含量均有显著的抑制作用，相比CK下降了29.73%～62.65%，其中P2、P4处理对MDA含量影响效果大于P1、P3处理，说明以磷酸一铵为主要磷来源的磷肥能显著降低叶片MDA含量，提高苗木的抗胁迫能力。

注：不同大写字母表示在0.01水平下差异显著；不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

2.2.3 对抗氧化酶活性的影响 抗氧化酶能够清除植株受逆境胁迫产生的活性氧自由基，抑制膜脂过氧化，保护细胞膜透性，从而提高植株抗胁迫能力。如图5所示，4种磷肥处理后，苗木的低磷胁迫减弱，细胞恢复正常，抗氧化酶活性降低，各抗氧化酶指标表现有所差异，P1、P2处理对SOD酶活性的影响效果优于P3、P4处理，说明单一磷来源不利于降低SOD活性；P4、P2处理对POD活性影响效果优于P1、P3处理，说明以磷酸一铵为主要磷来源的磷肥能显著降低POD活性；P1处理对CAT活性影响最大，说明缓释性的钙镁磷适当添加水溶性的磷酸一铵更有利于降低CAT酶活性；P2处理对PPO活性影响最大，说明钙镁磷与磷酸一铵同等配比更有利于降低PPO活性。

注：不同大写字母表示在0.01水平下差异显著；不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

3 不同处理下各指标的主成分分析

从表4可看出，对不同磷肥处理进行主成分分析，共提取4个主成分，其中前2个主成分的特征值大于1，方差贡献率分别为85.44%、6.89%，累积方差贡献率已达到92.33%，说明这2个主成分的贡献率可以解释不同磷肥处理下尾巨桉生长及生理特性92.33%的变异度，可以反映出研究中16个指标的大部分信息。因此，可以用这2个主成分来分析不同磷肥处理对苗木生长及抗性生理的影响。

由表5可知，主成分分析的综合得分表现为P4>P2>P1>P3>CK，综合主成分得分越高，说明该处理对巨尾桉苗木生长及生理促进作用越佳。P4和P2处理的得分较高，说明其对尾巨桉DH3229苗木生长促进效果较好，肥料中的磷酸一铵对苗木生长的促进作用占主导地位，施肥抚育应选用水溶性的磷酸一铵为主要来源的磷肥。CK得分最低，说明未施肥处理对巨尾桉苗木综合特性表现最差。

表4 不同处理下各项指标的主成分分析Table 4 Principal component analysis of the growth indicators after phosphorus fertilizer treatment

表5 不同处理下主成分值及综合排名Table 5 Principal component values and comprehensive ranking of the phosphorus fertilizers

4 讨论与结论

不同磷源在土壤中的存在形式和化学行为存在一定差异，直接导致土壤中有效磷含量的差异，进而间接导致植株对磷养分的吸收存在差异[19-20]。研究中，不同磷肥处理后，苗木可吸收利用的有效磷含量增加，在促进苗木根系发育的同时，加强了光合作用和碳水化合物的合成和运转，从而使桉树苗木的苗高、地径、高径比、质量指数及生物量的积累显著提高；苗木的同化物分配也发生变化，地上部分干质量同化效率优于根系干质量同化效率，使得根冠比降低[21-22]。而在养分缺乏的情况下，苗木根系吸收养分和水分的能力变弱，苗木的整个根系变浅，主要吸收土壤表层磷，植株合成光合产物的能力下降，桉树苗木地上部分受抑制明显，根冠比增加[23]。此外，根系对不同形态磷源的响应存在差异。王金路等[24]报道，虽然4种外源磷肥处理对油茶幼苗的苗高、地径生长及生物量的积累均有显著的促进作用，但促进效果有差异，表现为钾-磷>钙-磷>铝-磷>铁-磷，钾-磷肥(磷酸二氢钾)水溶性、有效性较强，更有利于植株的吸收利用[25]。研究中两种磷源的水溶性及固定效率相差较大，桉树苗木生长表现有显著不同，以磷酸一铵为主要磷源的磷肥，促生效果更好。磷酸一铵与磷酸二氢钾均是水溶性磷酸盐，具有较强的溶解性和有效性，有利于苗木的吸收同化，而钙镁磷与钙-磷、铝-磷、铁-磷相似，均是与钙、铝、铁吸附成难溶性磷，具有缓释性，肥效迟缓、肥效长特点。钙镁磷肥中的磷酸盐需在土壤酸或土壤微生物和苗木根系分泌酸的作用下进行溶解，释放出磷素进入到土壤溶液中，才能被苗木吸收，因此施放基肥时适应增加难溶性的钙镁磷肥比例，起到缓释养分、维持植株生长的作用。也有可能由于磷酸一铵与钙镁磷肥对根际土壤磷酸酶活性、根系分泌物等根际效应产生不同的影响，二者配施后起到互补作用，活化了部分难溶性磷，提高了土壤中有效磷含量，利于不同生长阶段的养分供应，持续促进植株生长[26]。

研究证明，可溶性糖、可溶性蛋白、MDA含量及抗氧化酶活性可以作为衡量苗木抗性的判定指标。可溶性糖、可溶性蛋白是光合作用同化物储存及代谢主要形式，可以有效调节细胞的渗透压，提高苗木抗胁迫能力；MDA含量变化能反应细胞膜脂过氧化程度和细胞膜的通透性，间接反映植株的抗胁迫能力；抗氧化酶能够清除植株受逆境胁迫产生的超氧自由基，抑制膜脂过氧化，在保护细胞膜透性中起着重要作用[27-28]。苗木发生低磷胁迫时，直接影响叶片磷素的供应，光合磷酸化受到抑制，导致可溶性糖、可溶性蛋白等相关产物制造减少，细胞过氧化程度加剧，保护酶活性升高。裘珍飞等[29]研究发现，缺磷条件下黑木相思(AcaciamelanoxylonR.Br.)苗木的叶、根系中SOD、POD及CAT活性显著提高，说明植株通过提高抗氧化酶活性，以清除植株受磷胁迫产生的活性氧自由基，保护细胞膜系统免受其氧化破坏。外源磷(钙-磷、铝-磷、铁-磷和氧-磷)可提高油茶扦插苗的可溶性蛋白、可溶性糖等养分含量和与生根相关酶的活性，同时降低MDA的含量，有利于生根[30]。可见，增加磷素供给有利于增强植株的生理功能。有研究表明，增施磷肥可显著提高植物的抗逆性。在水分胁迫下，添加外源磷促进了马铃薯(SolanumtuberosumL.)叶片可溶性蛋白含量增加，降低了MDA含量，有效抑制磷脂氧化性过高而导致细胞膜透性下降，有效缓解干旱对马铃薯生长的限制[31]；施放外源磷素可以显著改善铝胁迫对桉树幼苗生长发育的抑制效应，可溶性蛋白、可溶性糖含量显著提高，MDA含量显著降低，提高了桉树抗铝毒能力[32]。研究中，采用钙镁磷与磷酸一铵不同配比的磷肥处理桉树苗木后，叶片的可溶性蛋白、可溶性糖含量提高，MDA含量及SOD、POD、CAT、PPO酶活性降低，尤其是速效水溶性磷肥磷酸一铵更有利于减缓叶片的膜质过氧化程度，保证生物膜系统及生理代谢完整性，提高抗逆性，进而显著提高苗木生长、生物量的积累，增强对不良环境的抵抗能力。结合桉树苗木的生长情况，在生产实践中追肥时以磷酸一铵与钙镁磷肥适当配比，既起到较快促进生长的作用，又提高植株的抗逆能力。

追施磷肥对尾巨桉苗木的生长及生物量积累有显著的促进作用，苗木质量指数升高，根冠比降低，磷酸一铵(P4)、m钙镁磷∶m磷酸一铵=1 ∶ 1(P2)相比(m钙镁磷∶m磷酸一铵)=10 ∶ 3(P1)、钙镁磷(P3)对苗木促生效果更显著，说明以磷酸一铵为主要磷来源的磷肥对苗木生长促进作用最佳。此外，不同磷肥处理均能显著提高苗木叶片的可溶性蛋白、可溶性糖含量，显著降低MDA含量及SOD、POD、CAT、PPO酶活性，有利于减缓叶片的膜质过氧化程度，提高抗逆性。不同磷源的配合使用可以起到养分速效与缓效释放的协同互补作用，从而有利于养分的持续供给，显著提高苗木生长、生物量的积累。综上，桉树林业生产中，应选用主要磷源为水溶性磷酸一铵的磷肥作为追肥，适当添加缓释性的钙镁磷。