硝铵配比对银杏苗生长和叶品质及产量的影响

花 蕊，郁万文，李婷婷，汪贵斌，曹福亮

（南京林业大学 南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037）

银杏Ginkgo biloba是中国特有的，集食用、药用、材用和景观等多种用途于一身的珍贵经济树种[1]。随着银杏叶中黄酮类和萜内酯等物质的药用价值不断被认识和开发，银杏叶用林资源的培育及加工利用成为银杏产业发展的热点[2]。在所有必需营养元素中，氮是限制植物生长、产量和品质形成的首要元素，对植物生长发育、生理代谢及产量和品质的形成发挥重要作用[3-5]。目前，许多研究涉及到氮素形态及配比对植物生长、有效成分含量及目标收获物产量的影响[6]。2 种氮素NO3--N 和NH4+-N 在形态上的差异导致植物对其吸收、运输和同化等过程产生不同反应，从而影响植物生长发育、生物量积累和次生代谢[7-10]。经研究发现，混合形态氮素营养较单一形态氮素营养更有利于大部分植物的生长发育，氮素利用率更高，混合形态和单一形态氮素的最佳配比因植物种类、生长环境及生长发育期不同而存在差异[11-14]。 叶用银杏是以叶片为目标收获物，高产优质是其种植的主要目标，而氮肥是影响银杏叶生长发育和品质的主要营养元素[15-16]。郑军等[17]、黄东静等[18]经研究发现，铵硝配施能够显著促进碳氮化合物的积累，提高相关酶活性，其中25∶75 或50∶50 的铵硝配比供应更有利于银杏的碳氮代谢。目前，有关氮素形态及配比对银杏苗生长、叶产量及有效成分含量影响的研究报道较为鲜见，忽视了氮素形态及配比对银杏生长和叶品质的影响。另外，生产实践中普遍使用单一氮肥，且存在超量的现象[19-22]。课题组在前期研究中发现，以盆栽银杏生长和叶黄酮含量为衡量指标，银杏以每盆2 g 的供氮水平为宜[23]。本研究中，在参考黄东静[23]和吴家胜等[24]的研究结果的基础上，采用每盆2 g 的氮供给水平，以0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0 的硝铵配比进行盆栽试验，以苗木生长、叶生物量、叶绿素含量、叶中NPK含量、初生代谢物含量、次生代谢物含量及产量等为指标，开展硝铵配比对银杏苗生长及叶品质影响的研究，探究促进叶用银杏高产优质的硝铵配比，为合理高效利用氮素和提高银杏叶经济产量提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地位于南京林业大学白马基地。供试对象为未经过施肥处理的2年生半同胞家系银杏幼苗。2020年1月，选择长势均一、无病虫害银杏苗，移栽于上口径30 cm、下口径25 cm、高27 cm 底部带孔的聚乙烯塑料盆中，每盆装10 kg 黄壤干土，盆下配有托盘防止养分流失。土壤理化性质为全氮含量5.45 g/kg、全磷含量0.95 g/kg、全钾含量10.87 g/kg、铵态氮含量3.00 mg/kg，硝态氮含量 6.12 mg/kg，pH 6.45。银杏栽植后，置于通风良好的遮雨棚内进行常规管理，5月中旬转移到温室大棚内适应1 周后进行施肥试验。

1.2 试验设计

试验采用完全随机区组设计，每盆总氮量为 2 g，设置5 种硝铵比[m(NO3--N)∶m(NH4+-N)]，以不施氮肥为对照（CK），其中NO3--N 和NH4+-N分别由分析纯(CaNO3)2·4H2O 和(NH4)2SO4提供，各处理详见表1。另外，各处理均施加相同量的磷钾肥，以平衡各处理间除氮肥以外的差异。每个处理45 盆，每盆2 株。所有盆栽苗随机摆放，互不遮挡。2020年5月25日傍晚，将各处理每盆所需肥料使用分析天平称量并溶解于300 mL 蒸馏水中依次一次性浇入盆土中，试验过程中进行定期定量浇水及除草等常规管理。

表1 银杏苗不同硝铵配比施肥处理试验设计Table 1 Experimental design of fertilizer treatments with different ammonium nitrate ratios for ginkgo seedlings

1.3 试验方法

1.3.1 植株生长指标测定

1）相对生长量：分别使用卷尺和游标卡尺测定施肥前及施肥后90 d 时每处理植株的苗高和地径，计算相对生长量（Ir）。

式中：M1为5月25日施肥前的苗高或地径，M2为施肥后90 d 时的苗高或地径。

2）叶生物量：施肥后90 d 时每处理随机取5株，用蒸馏水洗净并擦干后，带回实验室将每株叶片放入牛皮纸信封中，在80 ℃下烘干至恒质量，称取叶干质量。

3）叶面积参数：施肥后90 d 时，采集每处理植株朝南方向枝条的顶部、中部、基部的功能叶15 片拍照测定，并使用Photoshop 软件测定叶面积，再将其烘干至恒质量称取质量，计算比叶干质 量（ms）。

式中：ml为叶干质量，Sl为叶面积。

1.3.2 叶片生理指标测定

施肥后90 d 时，采集每株树朝南方向枝条的顶部、中部、基部的功能叶，用蒸馏水洗净并使用吸水纸擦干，将各部位叶片混合后放入干冰盒带回实验室，转移至-80 ℃超低温冰箱保存备用。

叶绿素含量采用无水乙醇提取法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定[25]，全氮含量采用凯式定氮法测定，全磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用火焰光度法测定，萜内酯含量采用分光光度法测定[26]，黄酮的提取及含量测定参照文献[27]，略有改动。

式中：Ct为总黄酮含量，C槲为槲皮素含量，C山为山奈酚含量，C异为异鼠李素含量。

式中：Yt为单株总黄酮经济产量，ml′为单株叶干质量。

式中：Y萜为单株萜内酯经济产量，C萜为萜内酯 含量。

1.4 数据处理

使用Excel 2019 和SPSS 25.0 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同硝铵配比处理下银杏苗的生长和叶片品质及产量

2.1.1 不同硝铵配比对银杏苗生长的影响

不同硝铵配比处理下银杏苗的生长状况见表2。由表2 可知，不同硝铵配比处理显著影响了银杏苗单叶的生长（P＜0.05）。按照单叶面积由高到低排序，各处理依次为T3、T1、T4、T2、T5、CK，除T4与T2、T5与CK 处理间无显著差异 （P＞0.05），其他各处理间均有显著差异（P＜ 0.05），其中T3处理的单叶面积比CK 提高了12.88%。按照单叶干质量由高到低排序，各处理依次为T3、T4、T2、T5、T1、CK，其中T3处理的单叶干质量比CK 提高了13.77%，T3、T4与T1、CK 处理间有显著差异（P＜0.05），其他各处理间均无显著差异（P＞0.05）。按照比叶干质量由高到低排序，各处理依次为T4、T5、T3、CK、T2、T1，T1和T2处理的比叶干质量低于对照，除了T4与T1处理间有显著差异（P＜0.05），其他各处理间均无显著差异（P＞0.05）。

由表2 可知，不同硝铵配比处理显著影响了银杏苗高和地径的生长（P＜0.05）。按照苗高相对生长量由高到低排序，各处理依次为T4、T3、T2、T5、T1、CK，除T4与T3处理间无显著差异（P＞0.05），T4与其他处理间均有显著差异 （P＜0.05），其中T4处理的苗高相对生长量比CK 提高了61.95%。按照地径相对生长量由高到低排序，各处理依次为T4、T2、T5、T3、T1、CK，T2、T3、T4、T5处理之间均无显著差异（P＞0.05），其他处理间有显著差异（P＜0.05），其中T4处理的地径相对生长量比CK 提高了50.26%。

表2 不同硝铵配比处理下银杏苗的生长状况†Table 2 Growth of ginkgo seedlings under different ammonium nitrate treatments

2.1.2 不同硝铵配比对银杏叶叶绿素和营养物质含量的影响

不同硝铵配比处理下银杏苗叶片的叶绿素和营养物质含量见表3。由表3 可知，按照叶片的叶绿素含量由高到低排序，各处理依次为T5、T4、T2、T3、T1、CK，其中T5处理叶片的叶绿素含量最高，比CK 提高了31.05%。按照叶片的可溶性糖含量由高到低排序，各处理依次为T4、T3、T2、T1、T5、CK，除T4与CK、T1、T5处理间有显著差异（P＜0.05），其他各处理间均无显著差异（P＞0.05），其中T4处理叶片的可溶性糖含量比CK 提高了16.08%。按照叶片的可溶性蛋白含量由高到低排序，各处理依次为T4、T5、T3、T2、T1、CK， 除T4与CK、T1、T2，T5与CK 处理间有显著差异（P＜0.05），其他各处理间均无显著差异（P＞0.05），其中T4处理叶片的可溶性蛋白含量比CK 提高了9.39%。按照叶片的N含量由高到低排序，各处理依次为T4、T5、T3、T2、T1、CK，其中T4处理与T3、T2、T1、CK 差异显著（P＜0.05），T4处理叶片的N 含量比CK提高了23.21%。按照叶片的P 含量由高到低排序，各处理依次为T4、T3、T2、T5、T1、CK，其中T4处理与T1、CK 差异显著（P＜0.05），T4处理叶片的P 含量比CK 提高了44.74%。按照叶片K 含量由高到低排序，各处理依次为T4、T3、T2、T5、T1、CK，各处理间无显著差异（P＞0.05）。

表3 不同硝铵配比处理下银杏苗叶片的叶绿素和营养物质含量†Table 3 Chlorophyll and nutrient contents of leaves of G.biloba seedlings treated with different ammonium nitrate ratios

2.1.3 不同硝铵配比对银杏叶次生代谢物含量及其经济产量的影响

不同硝铵配比处理下银杏苗叶片的次生代谢物含量及其单株经济产量见表4。由表4 可知，不同硝铵配比处理显著影响了单株叶生物量、次生代谢物含量及其单株经济产量（P＜0.05）。按照单株叶生物量由高到低排序，各处理依次为T4、T3、T5、T2、T1、CK，其中T4与T5、T2、T1、CK处理之间差异显著（P＜0.05），T4处理的单株叶生物量比CK 提高了42.00%。按照叶片的总黄酮含量由高到低排序，各处理依次为T4、T5、T1、CK、T3、T2，其中T4处理叶片的总黄酮含量最高，比CK 提高了22.59%。按照叶片的萜内酯含量由高到低排序，各处理依次为CK、T5、T2、T4、T1、T3，其中T3的萜内酯含量最低，比CK 减少了24.55%。按照单株总黄酮经济产量由高到低排序，各处理依次为T4、T5、T3、T1、T2、CK，其中T4处理的总黄酮经济产量最高，比CK 提高了74.22%。按照单株萜内酯经济产量由高到低排序，各处理依次为T4、T5、T2、T3、CK、T1，其中T4处理的单株萜内酯经济产量最高，比CK 提高了27.91%。

表4 不同硝铵配比处理下银杏苗叶片的次生代谢物含量及其单株经济产量†Table 4 Secondary metabolite content of leaves of G.biloba seedlings treated with different ammonium nitrate ratios and their economic yield per plant

2.2 不同硝铵配比处理下银杏苗的生长和叶片品质及产量指标的相关性

不同硝铵配比处理下银杏苗的生长和叶片品质及产量指标的相关系数见表5。对其中影响叶产量、总黄酮含量及其单株经济产量、萜内酯含量及其单株经济产量的主要因子进行分析。由表5 可知，单株叶生物量与苗高相对生长量、地径相对生长量、单叶干质量、叶片可溶性糖含量、叶片可溶性蛋白含量、叶片N 含量、叶片P 含量、叶片K 含量、单株总黄酮经济产量显著或极显著正相关（P＜0.05或P＜0.01），叶片总黄酮含量仅与单株总黄酮经济产量显著正相关（P＜0.05），叶片萜内酯含量与单叶面积极显著负相关（P＜0.01），单株黄酮经济产量与叶片可溶性糖含量、叶片可溶性蛋白含量、叶片N 含量、叶片P 含量、叶片K 含量、单株叶生物量、叶片总黄酮含量显著或极显著正相关（P＜0.05 或P＜0.01），单株萜内酯经济产量与比叶干质量、叶片叶绿素含量、叶片可溶性蛋白含量、叶片N 含量、单株总黄酮经济产量显著或极显著正相关（P＜0.05 或P＜0.01）。

表5 不同硝铵配比处理下银杏苗的生长和叶片品质及产量指标的相关系数†Table 5 Correlation coefficients of growth and leaf quality and yield indicators of ginkgo seedlings treated with different ammonium nitrate ratios

2.3 不同硝铵配比处理下银杏苗的生长和叶片品质及产量指标的主成分分析

为了更好地评价硝铵配比处理的施肥效果，并筛选出适用于叶用银杏栽培的硝铵配比，将银杏苗的生长和叶片品质及产量共16 个指标进行主成分分析，结果见表6。由表6 可知，第1 主成分的特征值为10.769，方差贡献率为67.31%，是最主要的主成分；第2 主成分的特征值为2.959，方差贡献率为18.50%；第3 主成分的特征值为1.253（＞1），方差贡献率为7.83%。前3 个主成分的累计贡献率达到93.63%（＞85%），表明前3 个主成分代表了16 个指标的93.63%的综合信息，因此，前3 个主成分可以较好地反映这16 个指标的相对重要性及各指标间的关系。

对16 个指标在各主成分上的因子载荷进行分析，结果见表6。由表6 可知：对第1 主成分影响较大的指标有苗高相对生长量、地径相对生长量、单叶干质量、叶片可溶性糖含量、叶片可溶性蛋白含量、叶片NPK 含量、单株叶生物量和单株总黄酮经济产量，主要综合了NPK 吸收利用及生长、初生代谢和叶产量等相关信息；对第2 主成分影响较大的是叶片萜内酯含量和单叶面积，其中单叶面积起负效应；对第3 主成分影响较大的是叶片叶绿素含量和总黄酮含量，其中叶绿素含量发挥负效应。第1 主成分包含的信息主要与初生代谢相关，第2、3 主成分包含的信息主要与次生代谢相关。

表6 不同硝铵配比处理下银杏苗的生长和叶片品质及产量指标的主成分荷载矩阵及方差贡献率Table 6 Principal component load matrices and variance contributions of growth and leaf quality and yield indicators of ginkgo seedlings treated with different ammonium nitrate ratios

根据因子载荷矩阵，计算出特征向量矩阵，以X1、X2、X3……X16分别代表苗高相对生长量、地径相对生长量、单叶面积、单叶干质量、比叶干质量、叶片叶绿素含量、叶片可溶性糖含量、叶片可溶性蛋白含量、叶片N 含量、叶片P 含量、叶片K 含量、单株叶生物量、叶片总黄酮含量、叶片萜内酯含量、单株总黄酮经济产量、单株萜内酯经济产量等原始数据的标准化值，得到各主成分得分的线性方程：

F1=0.279X1+0.277X2+0.145X3+0.270X4+ 0.189X5+0.234X6+0.2667X7+0.285X8+0.285X9+ 0.294X10+0.288X11+0.296X12+0.131X13-0.156X14+ 0.269X15+0.238X16；

F2=-0.164X1-0.015X2-0.491X3- 0.178X4+0.331X5+0.123X6-0.059X7+0.179X8+ 0.035X9-0.084X10-0.145X11-0.035X12+0.355X13+ 0.471X14+0.193X15+0.352X16；

F3=0.136X1-0.368X2+0.128X3+0.237X4+ 0.160X5-0.527X6+0.297X7-0.048X8-0.295X9- 0.079X10+0.007X11-0.013X12+0.457X13-0.043X14+ 0.262X15-0.081X16。

式中：F1、F2和F3分别代表第1、2、3 主成分的得分。

根据计算出的各主成分得分，以各主成分的贡献率作为权重，计算各处理的综合得分。3 个主成 分的权重值分别为67.306%、18.493%、7.834%，综 合得分计算公式为F=0.673F1+0.185F2+0.078%F3，计算结果见表7。由表7 可知，各硝铵配比处理的肥效综合得分由大到小依次为T4、T3、T5、T2、T1、CK，说明各硝铵配比处理能有效调控银杏的生长发育和叶品质。其中，高比例的硝铵配比处理（T4）的表现较佳，单施硝态氮处理（T5）促进银杏叶生长发育和提高叶品质的效果优于单施铵态氮处理（T1），银杏苗表现出一定的喜硝特性。

表7 不同硝铵配比处理下银杏苗的生长和叶片品质及产量指标的综合评价结果Table 7 Results of a comprehensive evaluation of growth and leaf quality and yield indicators of ginkgo seedlings treated with different ammonium nitrate ratios

3 结论与讨论

本研究结果表明，氮素通过影响银杏的养分吸收和光合同化等过程，影响植株的生长及叶产量和品质。同等施氮水平下，硝铵配施不同程度地促进了银杏生长及叶产量、叶片叶绿素含量、叶片可溶性糖含量、叶片可溶性蛋白含量和叶片主要矿质元素N、P、K 含量的提高。施用适宜形态和配比的氮素较施用单一形态的氮素更有利于叶产量和品质的提高，银杏表现出喜硝性，其中(NO3

--N)和(NH4+-N)质量比为75∶25 的T4处理能有效促进银杏植株生长、叶绿素含量提高、初生代谢物积累、NPK 的吸收、叶片总黄酮积累，同时提高叶产量和经济产量，可以将其作为叶用银杏种植园的施氮配方。

施氮是调控植物生长和次生代谢的重要手段。植物对氮源具有一定的偏好，不仅取决于自身的生理特性，还与环境中提供的氮素形态有关[28-30]。有研究结果表明，适宜的氮素形态及配比能有效促进川芎Ligusticum chuanxiong[31]、半夏Pinellia ternata[32]和甘草Glycyrrhiza uralensis[33]等药用植物的生长，提高其产量和品质。本研究中得到了较为一致的结论：硝铵配比显著影响了银杏叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白含量，且随着肥料中硝比例的升高，总体呈现升高的趋势，其中叶绿素含量在全硝处理下达到最大值，可溶性蛋白含量在高比例的硝铵配比处理（T4）下达到最大值，说明高比例的硝铵配比处理和单一硝态氮处理更有利于叶绿素和可溶性蛋白的合成和积累。各硝铵配比处理显著促进了银杏苗叶中N、P 的积累 （P＜0.05），同样促进了K 的积累，但效果不显著（P＞0.05）；叶中N、P、K 含量两两间存在极显著的线性正相关关系（P＜0.01），说明氮素的施入促进了叶中P、K 元素的积累，表现出强烈的协同性。随着供硝比例的升高，叶中P、K 含量总体呈现升高的趋势，且硝铵配施的效果优于施用单一形态的氮素，施硝态氮的效果优于施铵态氮。通过主成分分析提取出3 个独立的主成分，综合排名结果表明高比例的硝铵配比处理（T4）的综合得分最高。综合分析结果表明，硝铵配施通过影响银杏各项生理指标（如促进叶绿素合成）以及初生代谢过程（如促进可溶性糖和可溶性蛋白的合成），从而影响了银杏地上部分的生物量和叶中有效成分的经济产量（如促进叶生物量、叶中总黄酮含量的升高等）。

氮素是各种含氮化合物的重要组成元素，不同形态的氮素可能通过影响植物体内的碳氮代谢，来影响其次生代谢产物的含量[34-36]。各硝铵配比处理显著促进了银杏苗叶生物量的积累，且随着供硝比例的升高总体呈现升高的趋势，硝铵配施优于施用单一形态的氮素，施硝态氮的效果优于施铵态氮。不同形态的氮素配合施用可提高银杏叶的产量，但是其叶中活性成分含量的变化与叶片干质量增加的趋势不一致。氮肥显著影响了银杏苗叶中总黄酮和萜内酯含量，其中高比例的硝铵配比处理和施用单一形态的氮素处理均有利于叶中总黄酮的积累，而低比例的硝铵配比处理不利于总黄酮的积累；各氮素处理均不利于叶中萜内酯的积累，且各处理叶中萜内酯含量均显著低于对照。相对于叶中次生代谢物质含量的变化，不同氮肥配比对于银杏群体产量的影响更值得关注。氮肥显著提高了银杏苗叶总黄酮和萜内酯的经济产量，高比例的硝铵配比处理（T4）和单施硝态氮肥处理的效果最优，结合氮肥对总黄酮和萜内酯含量的影响，可知氮肥对银杏苗叶总黄酮和萜内酯经济产量的正效应主要是叶生物量贡献的。

邢世岩等[37]在研究银杏叶生长发育规律时发现，4月15日—6月14日是银杏单叶干质量增加最快的阶段，此阶段叶干质量生长量占全年的96.30%，说明银杏属于前期生长型树种，因此在植株生长前期按照75∶25 的硝铵配比供应足量氮肥利于叶的形态建成，可提高叶产量。本研究结论是在温室盆栽条件下获得的，所筛选出的硝铵配比应进一步通过大田试验进行验证，方可推广应用。