氮磷钾配比施肥对观光木幼苗生理与光合特性的影响

唐新瑶，亢亚超,2，梁喜献,3*，马道承，王凌晖

(1.广西大学 林学院，广西 南宁 530004；2.驻马店市绿化处，河南 驻马店 463000；3.广西大学 行健文理学院，广西 南宁 530004)

观光木(Tsoongiodendronodorum)，木兰科(Magnoliaceae)观光木属(Tsoongiodendron)常绿乔木，其树形高大、枝叶稠密，木材结构细致、易加工，具有绿化价值与经济价值。观光木是中国特有的古老孑遗树种与极小种群物种，被国家列为珍稀濒危二级保护植物，是重要的植物种质资源，因此具有重要的研究意义。目前，我国学者对于观光木的研究主要集中在遗传多样性[1]、培育技术[2]、抗性生理[3]等方面，有关观光木配比施肥的研究比较欠缺，尚未形成科学合理的施肥体系。

N、P、K是植物需求最多的3大元素，合理的配比施肥能促进植物的生长生理发育[4]，近年来许多学者进行了N、P、K配比施肥的相关研究，其中，周樊等[5]对薄壳山核桃的施肥研究结果表明，N肥对幼苗生长生理指标有显著影响，不同施肥处理均不同程度地促进了植物的生长发育。闫杰伟等[6]对观赏桃‘元春’的施肥研究结果表明，不同施肥处理组的生长、生理、光合指标表现均优于未施肥组，合理的施肥能使植物生长健壮及充分积累营养物质。李文[7]对青钱柳的施肥研究结果表明，施肥处理有效地促进了青钱柳体内的生理代谢过程，提高光合能力，有利于增强青钱柳的抗逆性，为提高苗木质量提供科学依据。

本研究以1年生观光木幼苗为试验材料，对其进行N、P、K配比施肥试验，分析不同配比施肥组合对观光木幼苗生长、生理及光合特性的影响，选出本试验条件下最适宜观光木健康快速成长的配比施肥组合，为观光木苗期高效栽培提供理论依据，对珍稀树种观光木的育苗工作具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于广西壮族自治区南宁市广西大学林学院教学实验基地内(108°22′E，22°48′N)，该地属亚热带季风气候，年降水量大，无霜期长，适宜观光木幼苗的生长。苗圃内地势平坦，并装有可定时灌水系统，可以保证水分的供给。

1.2 试验材料

试验用苗为1年生实生苗，由南宁市树木园提供。2018年10月选取100株长势一致、无病虫害的观光木幼苗(株高24.17±0.29 cm，地径5.57±0.1 mm)移栽于17 cm(半径)×14 cm(高)的塑料盆中，经过5个月的缓苗，于2019年3月开始N、P、K配比施肥试验，试验周期共8个月，其间统一对苗木进行养护管理工作。试验中N肥选用尿素(含N率46.4%)，P肥选用磷酸钙(含P2O5率16%)，K肥选用氯化钾(含K2O率60%)。

1.3 试验设计

本研究采用3因素3水平正交试验设计，以CK为不施肥对照组，共10个处理组，每个处理组均设10个重复。参考银彬吾等[9]的配比施肥试验设计及合理施肥量计算公式[10]，分析调整后确定本试验的N、P、K水平(N为0.6、1.2、1.8 g/株；P为0.9、1.8、2.7 g/株；K为0.5、1.0、1.5 g/株)，正交试验设计见表1。试验于2019年3月至10月的每个月初施肥，共8次，施肥方法为浇灌施肥，每株幼苗施加100 mL处理液。

表1 施肥试验正交设计Table 1 Orthogonal design table of fertilizer application

1.4 指标测定

生长指标：株高、地径用到的测定工具为直尺、游标卡尺，株高、地径增量=处理结束后数值-处理开始前数值。

生理指标：叶绿素测定方法为丙酮-乙醇法[10]；可溶性糖测定方法为蒽酮比色法[11]；可溶性蛋白测定方法为考马斯亮蓝(G-250)染色法[12]；丙二醛测定方法为硫代巴比妥酸法[13]；游离脯氨酸测定方法为酸性茚三酮[13]。

光合指标：使用LI-6400XT光合仪测定净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度(摩尔分数)、蒸腾速率。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Office Excel软件进行数据统计与制图，SPSS、DPS软件进行数据处理与分析，LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同配比施肥对观光木幼苗生长的影响

由图1可知，不同施肥处理下，观光木幼苗的株高、地径均有所增长，株高、地径影响效应为N>K>P。株高增量的排序为T6>T5>T2>T4>T1>T8>T3>T9>T7>CK，其中株高增量在T6处理组取得最大值，在对照组CK取得最小值，T6处理组株高增量为对照组CK的3.08倍；地径增量的变化趋势与株高增量相似，整体排序为T6>T5>T4>T2>T8>T1>T3>T9>T7>CK，其中地径增量在T6处理组取得最大值，在对照组CK取得最小值，T6处理组地径增量为对照组CK的3.81倍。由此可知，T6处理组为促进观光木幼苗株高、地径增长的最佳配比施肥组合。

注：同列数值出现相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不同字母表示差异极显著(P<0.01)。下同。图1 不同配比施肥对幼苗株高增量、地径增量的影响Fig.1 Effects of different ratio fertilizers on height increment and ground diameter increment of seedlings

2.2 不同配比施肥对观光木幼苗可溶性糖(SS)、可溶性蛋白含量(SP)的影响

由图2可知，不同施肥处理下，观光木幼苗叶片的可溶性糖、可溶性蛋白含量均有所增长，可溶性糖影响效应为N>P>K，可溶性蛋白影响效应为K>N>P。可溶性糖含量的排序为T6>T5>T4>T2>T3>T8>T9>T1>T7>CK，其中可溶性糖含量在T6处理组取得最大值，在对照组CK取得最小值，T6处理组可溶性糖含量为对照组CK的1.89倍；可溶性蛋白含量的变化趋势与可溶性糖含量相似，整体排序为T6>T4>T8>T2>T1>T5>T3>T9>T7>CK，其中可溶性蛋白含量在T6处理组取得最大值，在对照组CK取得最小值，T6处理组可溶性蛋白含量为对照组CK的3.27倍。由此可知，T6处理组为促进观光木幼苗叶片可溶性糖、可溶性蛋白含量增长的最佳配比施肥组合。

图2 不同配比施肥对叶片可溶性糖、可溶性蛋白含量的影响Fig.2 Effects of different ratio fertilizers on soluble sugar,soluble protein content in leaves

2.3 不同配比施肥对观光木幼苗丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(Pro)的影响

由图3可知，不同施肥处理下，观光木幼苗叶片的丙二醛、游离脯氨酸含量均有所降低，丙二醛影响效应为N>K>P，游离脯氨酸影响效应为N>P>K。丙二醛含量的排序为CK>T7>T9>T3>T1>T8>T2>T5>T4>T6，其中丙二醛含量在对照组CK取得最高值，在T6处理组取得最小值，对照组CK丙二醛含量为T6处理组的1.96倍；游离脯氨酸含量的变化趋势与丙二醛含量相似，整体排序为CK>T7>T3>T9>T8>T4>T1>T2>T5>T6，其中游离脯氨酸含量在对照组CK取得最大值，在T6处理组取得最小值，对照组CK游离脯氨酸含量为T6处理组的2.28倍。由此可知，T6处理组为降低观光木幼苗叶片丙二醛、游离脯氨酸含量的最佳配比施肥组合。

图3 不同配比施肥对叶片丙二醛、游离脯氨酸含量的影响Fig.3 Effects of different ratio fertilizers on MDA,proline content in leaves

2.4 不同配比施肥对观光木幼苗叶绿素a、叶绿素b的影响

由图4可知，不同施肥处理下，观光木幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b含量均有所提高，叶绿素a、b影响效应为N>K>P。叶绿素a含量的排序为T6>T4>T5>T9>T2>T8>T1>T7>T3>CK，其中叶绿素a含量在T6处理组取得最高值，在对照组CK取得最小值，T6处理组叶绿素a含量为对照组CK的1.63倍；叶绿素b含量的变化趋势与叶绿素a含量相似，整体排序为T6>T4>T5>T9>T2>T8>T1>T7>T3>CK，其中叶绿素b含量在T6处理组取得最大值，在对照组CK取得最小值，T6处理组叶绿素b含量为对照组CK的1.69倍。由此可知，T6处理组为提高观光木幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b含量的最佳配比施肥组合。

图4 不同配比施肥对叶片叶绿素a、叶绿素b含量的影响Fig.4 Effects of different ratio fertilizers on chlorophyll a,b content in leaves

2.5 不同配比施肥对观光木幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)的影响

由表2可知，不同施肥处理下，观光木幼苗叶片的净光合速率、气孔导度均有所提高，净光合速率、气孔导度影响效应为N>K>P。净光合速率的排序为T6>T5>T4>T2>T8>T7>T9>T1>T3>CK，其中净光合速率在T6处理组取得最高值，在对照组CK取得最小值，T6处理组净光合速率为对照组CK的4.24倍；气孔导度的变化趋势与净光合速率相似，整体排序为T6>T5>T8>T2>T4>T7>T1>T9>T3>CK，其中气孔导度在T6处理组取得最大值，在对照组CK取得最小值，T6处理组气孔导度为对照组CK的4.86倍。由此可知，T6处理组为提高观光木幼苗叶片净光合速率、气孔导度的最佳配比施肥组合。

2.6 不同配比施肥对观光木幼苗胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)的影响

由表2可知，不同施肥处理下，观光木幼苗叶片的胞间CO2浓度、蒸腾速率均所提高，胞间CO2浓度、蒸腾速率影响效应为N>K>P。胞间CO2浓度的排序为T6>T5>T8>T4>T7>T2>T9>T1>T3>CK，其中胞间CO2浓度在T6处理组取得最高值，在对照组CK取得最小值，T6处理组胞间CO2浓度为对照组CK的1.72倍；蒸腾速率的变化趋势与胞间CO2浓度相似，整体排序为T6>T5>T8>T2>T4>T7>T1>T9>T3>CK，其中气孔导度在T6处理组取得最大值，在对照组CK取得最小值，T6处理组气孔导度为对照组CK的4.81倍。由此可知，T6处理组为提高观光木幼苗叶片胞间CO2浓度、蒸腾速率的最佳配比施肥组合。

表2 不同配比施肥对叶片光合指标的影响Table 2 Effects of different ratio fertilizers on photosynthesis indices in leaves

3 讨论

本试验中，施肥组整体表现优于对照组，根据N、P、K影响效应可知，N是影响观光木幼苗生长、生理与光合指标的重要因子，但N肥必须与P肥、K肥合理搭配，才会有更好的效果。本研究发现，N、P、K配比施肥对观光木幼苗的生长、生理及光合指标影响达到极显著差异水平(P<0.01)，观光木幼苗表现最好的配比施肥组均为T6处理组，各项指标变化呈现先上升后下降的趋势，说明在适当的比例范围内，观光木幼苗的生长发育、生理活性及光合能力会随着N肥施用量的增加而有更好的表现，当比例超过一定限度时植物的生长则遭受抑制，苗木发育不佳，这与吴彦桦[14]、胡厚臻[15]对粉花山扁豆、巨尾桉的施肥研究结果相似。

植物株高、地径的增量可以直观地反映植物的生长情况[16]，本研究发现，不同施肥处理下观光木幼苗株高、地径增量均大于不施肥对照组，说明适量施肥对植物的生长起到了促进作用，有利于株高、地径的积累，这与陈琳等[17]、郑绍鑫等[18]对灰木莲、麻风树的施肥研究结果相似。

通过测定可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛、游离脯氨酸含量有助于了解植物的生理代谢状况[19]。本研究发现，不同施肥处理下观光木幼苗可溶性糖、可溶性蛋白含量均高于不施肥对照组，丙二醛、游离脯氨酸含量均高于T6处理组，说明适量施肥有利于调节植物生命活动，增强植物的C、N代谢能力，提高糖和蛋白的产生与积累，为植物的生长发育提供能量，这与李婷等[19]、魏国余等[20]等对望天树、红锥的施肥研究结果相似。但植物处于低N或高N环境中会受到一定程度的胁迫，细胞膜质过氧化程度高导致丙二醛含量升高，植株需要通过渗透调节来适应不利影响，游离脯氨酸便大量积累，这与粟春青[21]对假苹婆的施肥研究结果相似。

光合作用是植物生长的基础，叶绿素是光合作用中将光能转化为化学能的关键物质，其含量高低可以直接影响到植物光合能力的大小[22]。本研究发现，不同施肥处理下观光木幼苗叶绿素a、b含量、光合指标参数均高于不施肥对照组，说明适量施肥能增加观光木幼苗叶绿素a、b含量，有利于改善植株光合性能，促进观光木幼苗干物质的积累，这与胡厚臻等[16]、刘福妹等[23]对刨花润楠、白桦树的施肥研究结果相似。当处于施氮量不足或过量的逆境条件下，植物的光合生理参数受到影响而降低，而适量的氮磷钾配比施肥有利于促进光合产物的运转和积累，对植物的光合能力起到促进作用，因此观光木幼苗的光合指标整体呈现先上升后下降的趋势，这与付晓凤等[22]、吴焦焦等[24]对海南风吹楠、黄栌的施肥研究结果相似。

4 结论

采用3因素3水平正交试验设计，可高效探索不同配比施肥对观光木幼苗的影响。研究结果表明，不同施肥处理均促进了观光木幼苗的生长发育、生理活性及光合能力，当施用尿素2.586 g/株，过磷酸钙16.875 g/株，氯化钾0.833 g/株时促进作用最佳，T6(N2P3K1)处理组为本试验条件下的最佳配比施肥组合。目前，针对观光木育苗施肥的研究较少，由于气候、土壤等不同均会导致最适宜的配比施肥量存在差异，今后应继续研究不同条件下观光木苗期施肥量的最佳范围，以期为观光木的应用推广及壮苗施肥提供参考依据。