过量施肥对盆栽荷花生长表现的影响

刘丽 刘阿梅 向言词 田代科

（1 上海辰山植物园（中国科学院分子植物科学卓越创新中心辰山科学研究中心），上海201602；2 上海市植物功能基因组学和资源重点实验室，上海 201602；3 湖南科技大学，湘潭 411201；4 上海古猗园，上海 201802）

荷花又名莲花、水芙蓉等，是莲科莲属多年生挺水植物，在观赏、食用、药用、生态、宗教和文化等多方面均具有重要价值[1,2]。利用容器栽培荷花（又称盆栽荷花）是赏荷的一种重要形式，因其拉近了人与荷花的距离，在装饰园林景观、打造荷文化休闲景区、举办荷花展等方面得到了广泛应用[3]。

我国盆栽荷花的栽培历史悠久，且种植水平较高[4]。但通过调查发现，在我国盆栽荷花的栽培过程中，由于缺乏对施肥量的把握，容易施肥过多，从而导致盆栽荷花的生长发育异常，甚至造成植株死亡。而目前关于荷花的相关研究，大多集中在栽培技术[5-6]，关于过量施肥对盆栽荷花影响的研究几乎为空白[7]。在此背景下，笔者通过进行正常和过量施肥处理，研究分析了肥害胁迫对盆栽荷花的观赏性状及生理特征的影响，以期为盆栽荷花的合理施肥提供理论和实践参考。现将相关试验结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试盆栽荷花品种为中小型亚美杂交莲‘金陵女神’（该品种为重台型复色系，盆栽表现好，花量大，花朵盛开时呈碟状），种藕由上海市新浜荷花研究基地提供，种藕要求规格一致（均包括2个完整节间和3 个藕节）、色泽健康、带有完好无损的顶芽和侧芽。

供试肥料为美国Scotts公司生产的“花多多”水溶性复合肥3号(质量分数，下同，N∶P∶K=15∶20∶25)，该肥料具体成分为铵态氮（含量为3.68%）、硝态氮（含量为7.50%）、尿素态氮（含量为3.82%）、水溶性磷酐（含量为20%）、水溶性钾（含量为25%）、水溶性镁（含量为0.05%）、硼（含量为0.006 8%）、螯合态铜（含量为0.003 6%）、螯合态铁（含量为0.05%）、螯合态锰（含量为0.025%)、螯合态钼（含量为0.012 5%）、螯合态锌（含量为0.002 5%），最大溶解度为387 g/L，具有促进植株茎干强健和花叶艳丽的作用，适用于盆栽荷花。供试栽培基质为无污染的山泥（全氮含量为3.19 g/kg，全磷含量为0.75 g/kg，全钾含量为16.73 g/kg，有机质含量为75.48 g/kg，pH 为6.67，电导率为0.51 m S/c m）。

1.2 试验设计

本研究设在位于上海市松江区的上海辰山植物园国际荷花资源圃中进行。于2017年4月25 日，将种藕栽植于口径为33 cm、高为24 cm、底部无孔的塑料盆中，每盆栽1支种藕。在盆栽荷花植株生长前期进行统一管理，使植株长势保持一致，剔除植株长势偏弱的盆，保持每处理组有7盆盆栽荷花。待盆栽荷花立叶长出后，各处理组统一施“花多多”肥料2 次，施肥量分别为2、3 g/盆，施肥间隔15 d。

在各处理组所有植株长势健康且出现花蕾时，于2017 年7 月10 日进行正常施肥和过量施肥处理，依据“花多多”水溶性复合肥的施肥量不同，设4个施肥量处理，分别为3、6、9、12 g/盆，处理编号依次为CK、A、B、C，每处理重复7 次。其中，施肥量3 g/盆为正常施肥量，盆栽荷花在此施肥量下无肥害出现（参考国际荷花资源圃在同时期对盆栽荷花的施肥量6 g/盆，花盆口径为55 cm、高为30 cm）；施肥量分别为6、9、12 g/盆对盆栽荷花的肥害程度依次为轻度肥害、中度肥害、重度肥害。

由于研究开展期正值夏季，此时气温高、水分蒸发快，在整个研究过程中，笔者对盆栽荷花进行了正常的水分管理，控制盆内水位高度为距离盆缘5 cm 处。

1.3 调查项目及统计方法

1.3.1 盆栽荷花的植株肥害情况观测

分别于过量施肥处理前（第0天）和过量施肥后第3、7、14 天，结合盆栽荷花的植株特性，调查不同肥害程度盆栽荷花的植株叶片形态及颜色变化（每处理重复调查4次），并参考潘亚菲等[8]的研究建立盆栽荷花叶片肥害程度分级标准（见表1），分别统计各处理盆栽荷花的幼叶和成熟叶受害情况，并计算受害指数。计算公式为：受害指数=[∑(各级受害叶片数×各级代表值)÷(调查总叶片数×最高级代表值）]×100%。

表1 盆栽荷花的叶片肥害程度分级标准

1.3.2 植物形态指标测量

在过量施肥处理后第15 天，测量盆栽荷花的植株高度，同时选取同一生长年龄的成熟叶片测量叶片厚度、叶面积、叶片数量，每处理随机选取6盆进行测量，取平均值。其中，植株高度用卷尺测量从盆底到最高叶片顶端的高度；在叶边缘内侧3 cm处的叶脉间用叶片厚度计测量叶片厚度；用塑料皮尺测量叶长和叶宽，并运用椭圆面积公式进行叶面积计算；叶片数量直接计数。

1.3.3 植株生理指标测量

分别于过量施肥处理前（第0天）和过量施肥后第3、7、14天，取叶片测量叶片水势、质膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量、叶绿素含量及光合作用各指标，每处理随机选取6盆进行测量，取平均值。其中，叶片水势采用美国Wescor 公司的PSYPRO 露点水势仪进行无损测量，测量后的叶片带回实验室测量其他生理指标；叶片质膜透性采用组织液外渗电导法进行测量；叶片丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法进行测量[9]；叶片脯氨酸含量参考李合生[10]的磺基水杨酸方法进行测量；叶片叶绿素含量采用乙醇提取的方法进行测量[11]；选择过量施肥处理10 d后的晴天，使用LI-6400 XT 便携式光合仪，分别测量叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率。

1.3.4 数据统计

利用Microsoft Excel 软件整理数据，采用SPSS 21.0 软件对数据进行方差分析和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 过量施肥后盆栽荷花的肥害表现

由表2可知，在过量施肥处理后第3天，各处理盆栽荷花的幼叶均未表现出异常，处理B、处理C盆栽荷花的成熟叶叶脉间叶色出现了不同程度的失绿黄化，但各处理间成熟叶肥害指数差异不显著（p<0.05）。在过量施肥处理后第7天，各处理盆栽荷花的成熟叶肥害指数差异达显著水平，其中，处理C 盆栽荷花的成熟叶肥害指数显著高于其他处理，达18.47%，表现为叶片的叶缘呈黄褐色、焦枯斑点的面积较大，叶边缘皱缩、凹凸不平、不再平展；处理A 盆栽荷花的成熟叶大部分表现为叶脉间叶色失绿变黄；处理B 盆栽荷花的成熟叶，不仅叶脉间叶色黄化程度加重，少部分叶片的叶缘还出现了黄褐色焦枯斑，但面积小。在过量施肥处理后第7天，各处理盆栽荷花的幼叶也开始出现肥害，其中，处理A 盆栽荷花的幼叶肥害指数低，仅少部分叶片的叶脉间叶色轻微失绿；处理B 和处理C 盆栽荷花的幼叶肥害指数显著增加，分别为3.73%和5.35%，处理B 盆栽荷花的幼叶叶脉间叶色失绿严重，处理C 盆栽荷花的幼叶叶脉间叶色失绿变黄。在过量施肥处理后第14天，各处理盆栽荷花的幼叶和成熟叶肥害指数均明显增加，处理间肥害指数差异均达显著水平。其中，处理A 盆栽荷花的成熟叶肥害指数为20.74%，表现为叶片叶脉间叶色失绿变黄，且少部分叶片的叶缘呈褐色、焦枯状；处理A 盆栽荷花的幼叶肥害指数虽有所增加，但仍显著小于处理B 和处理C，表现为较多幼叶的叶脉间叶色失绿。处理B 盆栽荷花的幼叶和成熟叶肥害指数均有所增加，表现为成熟叶已有一两片出现大面积的棕褐色焦枯，且叶片萎缩卷曲；幼叶叶脉间叶色失绿，少部分幼叶叶脉间出现小黑斑。处理C 盆栽荷花的幼叶和成熟叶肥害指数均为各处理中最大，表现为成熟叶的焦枯面积增大且较多，甚至部分叶片枯萎死亡；幼叶叶脉间也出现了面积较大的黑褐色斑块。

表2 过量施肥后盆栽荷花幼叶和成熟叶的肥害指数比较

另据调查，过量施肥处理还会影响盆栽荷花的花朵。具体表现为：（1）盆栽荷花的花被尖端的黄褐色斑块面积随着肥害程度的加重而变大，即轻度肥害盆栽荷花的花蕾外瓣尖和瓣缘出现小褐斑，中度肥害盆栽荷花的花蕾褐色面积变大，重度肥害盆栽荷花的花蕾外瓣上半部为深褐色。（2）盆栽荷花的花朵开放程度随着肥害程度的加重而变小。其中处理C 盆栽荷花的花朵开放程度为各处理中最小。

2.2 过量施肥后盆栽荷花的形态指标

由表3 可知，CK、处理A、处理B 间盆栽荷花的叶片厚度差异不显著，但随着施肥量的增加，叶片厚度表现为先增加后减小，处理C 盆栽荷花的叶片厚度最小，与CK 间差异达显著水平。各处理间盆栽荷花的叶面积差异达显著水平，处理A 和处理B（盆栽荷花的叶面积较大，均在110 cm2以上，均显著高于处理C 和C K。处理C 盆栽荷花的叶片数量显著少于CK，其他处理间盆栽荷花的叶片数量差异不显著。随着施肥量的增加，各处理盆栽荷花的花径逐渐变小，处理C 盆栽荷花的花径最小，与CK 间差异达显著水平。处理C 盆栽荷花的植株高度显著低于CK，其他3 个处理间盆栽荷花的植株高度差异不显著。

表3 过量施肥后盆栽荷花的形态指标

2.3 过量施肥后盆栽荷花的叶片水势变化

由图1 可知，在过量施肥处理后第3 天，与CK相比，其他施肥处理盆栽荷花的叶片水势显著降低，且施肥量越大，叶片水势越小。在过量施肥处理后第7天，各处理盆栽荷花的叶片水势较第3天稍微上升，经分析，这是因为各处理在过量施肥处理后第5天进行了浇水，降低了容器内的溶液浓度，在一定程度上缓解了植株的生理失水。在过量施肥处理后第14 天，各处理盆栽荷花的叶片水势仍较第7 天有所上升，但上升幅度不明显，其中处理C 盆栽荷花的叶片水势显著低于其他处理，表明重度肥害对植株体内水分的影响大。

图1 过量施肥后盆栽荷花的叶片水势变化

2.4 过量施肥后盆栽荷花的叶片质膜透性变化

由图2 可知，在过量施肥处理后第3 天，处理B和处理C 盆栽荷花的叶片质膜透性较处理前均有所增加，其中处理C 的增加幅度较明显，处理A 盆栽荷花的叶片质膜透性较处理前变化不大。在过量施肥处理后第7 天，处理C 盆栽荷花的叶片质膜透性显著高于C K 和处理A，表明随着肥害胁迫时间的增加，肥害程度越大，盆栽荷花的叶片细胞受到的损伤越大。在过量施肥处理后第14 天，处理B 和处理C 盆栽荷花的叶片质膜透性均较第7 天稍微增加，处理A 盆栽荷花的叶片质膜透性则没有明显变化，这可能是因为在肥害持续14 d后，轻度肥害对盆栽荷花的叶片细胞损伤已较小。

图2 过量施肥后盆栽荷花的叶片质膜透性变化

2.5 过量施肥后盆栽荷花的叶片丙二醛含量变化

丙二醛是细胞膜脂过氧化的最终产物，其含量是衡量植物细胞膜脂过氧化程度的重要生理指标[12]。由图3 可知，在过量施肥处理后第3 天和第7 天，处理C 盆栽荷花的叶片丙二醛含量均显著高于CK 和处理A，各处理盆栽荷花的叶片丙二醛含量均随着施肥量和肥害胁迫时间的增加而增加，表明过量施肥促使盆栽荷花的叶片细胞膜脂质发生了过氧化。在过量施肥处理后第14 天，各处理盆栽荷花的叶片丙二醛含量均较第7 天有所降低，其中，CK、处理A 和处理B 间盆栽荷花的叶片丙二醛含量差异不显著，处理C 盆栽荷花的叶片丙二醛含量显著低于其他处理。

2.6 过量施肥后盆栽荷花的叶片脯氨酸含量变化

脯氨酸是植物在逆境胁迫下累积的主要有机分子[13]。由图4可知，各处理盆栽荷花的叶片脯氨酸含量均随着施肥量和肥害胁迫时间的增加而增加，且处理间差异达显著水平。在过量施肥处理后第3 天至第7 天，各处理盆栽荷花的叶片脯氨酸含量上升速度较快。在过量施肥处理后第14 天，处理A 盆栽荷花的叶片脯氨酸含量较第7天没有增加，处理B和处理C 盆栽荷花的叶片脯氨酸含量较第7 天仍持续增加，且以处理C 的增加幅度较大。

图4 过量施肥后盆栽荷花的叶片脯氨酸含量变化

2.7 过量施肥后盆栽荷花的叶片叶绿素含量变化

由图5、图6、图7 可知，过量施肥导致了各处理盆栽荷花的叶片叶绿素含量变化，3个过量施肥处理盆栽荷花的叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量均随着肥害胁迫时间的增加而降低。在过量施肥处理后第3天，3个过量施肥处理盆栽荷花的叶片叶绿素a 含量较处理前下降明显，且处理间差异达显著水平；叶片叶绿素b 含量较处理前也有所下降，但下降幅度没有叶片叶绿素a含量明显；叶片类胡萝卜素含量较处理前大幅下降，其中处理C 盆栽荷花的叶片类胡萝卜素含量下降幅度最大。在过量施肥处理后第14 天，CK 盆栽荷花的叶片叶绿素a 含量、叶绿素b 含量、类胡萝卜素含量较第7天稍微下降，这可能和盆栽荷花植株生长速度较快，对养分需求较大，后期养分供应不足有关系。

图5 过量施肥后盆栽荷花的叶片叶绿素a 含量变化

图6 过量施肥后盆栽荷花的叶片叶绿素b 含量变化

图7 过量施肥后盆栽荷花的叶片类胡萝卜素含量变化

2.8 过量施肥后盆栽荷花的叶片光合特性变化

由表4可知，随着施肥量的增加，各处理盆栽荷花的叶片净光合速率、气孔导度、叶片蒸腾速率均逐渐下降，胞间CO2浓度逐渐上升。其中，处理B 和处理C 盆栽荷花的叶片净光合速率、气孔导度、叶片蒸腾速率均显著低于CK，且均是处理C 的各项指标数值为最低；处理B 和处理C 盆栽荷花的叶片胞间C O2浓度均显著高于C K，且处理C 的指标数值为最高。

表4 过量施肥后盆栽荷花的叶片光合特性变化

3 结论与讨论

3.1 过量施肥对盆栽荷花观赏性状和植株生长的影响

研究结果表明，过量施肥会使植株叶片、叶尖和叶缘发黄，甚至留下褐色、焦枯斑块，表现出烧灼现象，导致植物生长受到抑制，甚至出现过早或非正常死亡[14]。例如，于丹[15]发现，施用过量复合肥会导致草莓叶片边缘变褐坏死，并由叶缘向内干枯。本研究结果表明，过量施肥对盆栽荷花的植株造成了肥害，肥害程度随着施肥量的增加和肥害胁迫时间的增加而增加，且成熟叶比幼叶更早出现明显肥害症状。成熟叶主要肥害表现为叶片叶脉间叶色失绿并逐渐加重，叶边缘出现黄褐色斑点，斑点面积逐渐增加且连接成圈，呈褐色、焦枯状，焦枯面积也逐渐由叶边缘向叶片中心扩展，使叶片丧失水分；幼叶主要肥害表现为除叶脉外的整张叶片逐渐黄化，随后叶脉间出现黑斑，但未见整张叶片变黑或死亡的现象。同时，过量施肥致使盆栽荷花的花蕾外被逐渐变褐干枯，且花朵开放直径变小。此外，轻度肥害对盆栽荷花的植株长势影响不大，中度和重度肥害则会降低盆栽荷花的叶片厚度和植株高度，且随着肥害程度的加重而影响更加明显。但是，轻度和中度肥害盆栽荷花的叶片面积会有所增大，说明过量施肥在一定范围内，会导致盆栽荷花的叶片变大变薄。

值得注意的是，过量施肥在本研究中并没有表现出会明显抑制花芽发育和减少花朵数量，而在美洲莲的栽培试验中，过量施肥不仅会明显抑制开花，还会减少立叶数量，说明美洲莲较亚洲莲对肥料施用更为敏感[7]。但是，过量施肥对亚洲莲和美洲莲的不同生态型、不同品种的影响是否存在差异，还有待进一步研究考证。

3.2 过量施肥对盆栽荷花生理特性的影响

本研究结果表明，过量施肥使容器内溶液营养浓度过高、水势下降；当溶液水势低于盆栽荷花的根系细胞水势时，盆栽荷花根系会发生水分外渗，导致根系吸水困难，植株发生生理性干旱，但在肥害胁迫后期，盆栽荷花的叶片水势又有所上升，这可能是因为研究期间进行浇水，稀释了溶液，从而缓解了植株生理性干旱，也有可能是盆栽荷花本身对逆境做出了适应性调整。

本研究结果表明，过量施肥后，盆栽荷花的叶片质膜透性有所增加，说明叶片细胞有所损伤。同时，随着肥害胁迫时间的增加，各处理盆栽荷花的叶片丙二醛含量均呈先上升后下降的趋势（该结论与前人的研究结果保持一致[12,16]），且以重度肥害盆栽荷花的叶片丙二醛含量下降较为明显，这可能是因为肥害胁迫已经超过了盆栽荷花叶片细胞的最大抵御能力。此外，过量施肥后，盆栽荷花的叶片脯氨酸含量不断增加，说明过量施肥导致植物自身产生了适应性变化，盆栽荷花的叶片通过积累脯氨酸来抵消或减弱肥害胁迫。

本研究结果表明，在过量施肥后，盆栽荷花的叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量均随着肥害胁迫时间的增加而降低。究其原因：（1）过量施肥使盆栽荷花的植株发生生理性干旱，间接影响了叶片的正常发育和生长；（2）过量施肥抑制了荷叶光合色素的合成，且叶片细胞膜脂质发生了过氧化等，对叶绿素造成了破坏，促使了叶绿素降解；（3）过量施肥抑制了盆栽荷花的养分吸收，例如，Mg是叶绿素分子环形结构的组成元素，Fe 与叶绿体类囊体膜的结构和功能相关，缺乏这些元素都会直接或间接地影响叶片中的叶绿素合成。

研究表明，逆境胁迫导致植物光合作用减弱，一般有气孔限制和非气孔限制两种原因。其中，气孔限制是叶片气孔导度下降，导致光合作用所需的CO2供应不足，从而使叶片净光合速率下降，且叶片胞间CO2浓度表现为下降；非气孔限制则是由于叶肉细胞的光合活性下降，导致叶片净光合速率下降，且叶片胞间CO2浓度增加[17-18]。本研究结果表明，在过量施肥后，盆栽荷花的叶片净光合速率下降，叶片胞间CO2浓度随着施肥量的增加而显著增加，表明导致盆栽荷花叶片光合作用减弱的原因是非气孔限制。经分析，这是因为过量施肥使盆栽荷花的植株发生了生理性干旱，造成叶片水势下降，叶绿体结构受到破坏，细胞膜脂质发生过氧化产生超氧自由基，光合电子传递系统受到破坏，光能利用率降低，相关合成酶活性下降，进而抑制了荷叶的光合作用。

3.3 结 论

本研究结果表明，过量施肥会引起盆栽荷花‘金陵女神’的植株出现一些生理生化反应，从而对植株的器官形态、代谢调节和生命周期等产生较大影响。具体肥害表现为：成熟叶叶脉间叶色失绿、由叶缘向内逐渐焦枯皱缩，幼叶叶色黄化并出现黑色坏死斑。花朵开放程度变小，荷叶厚度和植株高度下降，但轻微过量施肥后会增大叶面积。盆栽荷花的植株会发生生理性干旱，叶片水势急剧下降，细胞质膜受到损伤，叶片质膜透性增加，叶片丙二醛含量先升后降，叶片脯氨酸含量逐渐增加，叶片叶绿素含量逐渐下降，叶片光合作用受抑制，叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率有所下降，叶片胞间CO2浓度有所上升。

本研究分析了过量施肥对盆栽荷花植株观赏性状、生长势和生理特性等的影响，但为了将来更好地研究出缓解肥害的补救措施，仍需对过量施肥后盆栽荷花植株体内的养分变化及再分配情况等进行进一步研究。同时，为减少肥害胁迫，在盆栽荷花的管理养护中，特别是盆栽荷花的植株生长早期，要制定科学合理的水肥管理措施，以防施肥过量。