一種長效復合鐵肥矯治樟樹缺鐵黃化的評價

李利敏，吳良歡，馬國瑞

（1. 教育部環(huán)境修復與生態(tài)健康重點實驗室，浙江大學環(huán)境與資源學院，杭州 310029；

2. 浙江省亞熱帶土壤與植物營養(yǎng)重點實驗室，浙江大學環(huán)境與資源學院，杭州 310029）

樟樹(Cinnamomum camphora(L)Presl)又名香樟，具有樹型美觀、四季常青、抗病驅(qū)蟲，并能短期耐水淹、對二氧化硫和臭氧有較強的抗性等多種優(yōu)點[1]，深受歡迎，在南方被廣泛栽植．所以，早在 1984年樟樹已榮膺杭州“市樹”之美名，2009年又被評為浙江省“省樹”．

樟樹喜歡濕潤肥沃的微酸性土壤，不耐干旱和瘠薄，而市區(qū)土壤瘠薄，污染嚴重，所以樟樹在市區(qū)特別是濱海地區(qū)的市區(qū)難以獲得適宜的生存條件，致使樟樹黃化現(xiàn)象普遍而嚴重[2]，從而導致巨大的經(jīng)濟和生態(tài)損失．誘致失綠的內(nèi)外因素極為復雜，對失綠原因也有不同看法. 有研究指出，濱海地區(qū)石灰性土壤，樟樹失綠黃化癥主要起因于土壤條件，即土壤 pH高、HCO3

-濃度高、有機質(zhì)含量低，從而影響了土壤中鐵的活化和吸收[3]．目前市場上的鐵肥多為不同類型的無機鐵肥，土施效果均不理想，如施入七水硫酸亞鐵，鐵離子很快就與土壤中的碳酸鹽結(jié)合為鐵的難溶性化合物，同時Fe2+易轉(zhuǎn)化成Fe3+而變得無效，不易被植物吸收[4]；而葉面噴施因Fe2+易氧化為 Fe3+而失效，難以保證噴灑均勻，點狀復綠，效果不佳[5-6]．其他防治措施如埋瓶、吊瓶、浸根和強力注射等[7-8]，其共同特點是在短期內(nèi)強力補鐵，且易分配不均形成肥害和對樹體造成傷害．有機螯合鐵肥[9-11]如 FeEDDHA、FeEDDHSA和FeEDDHMA等，這類鐵肥適應性廣、肥效穩(wěn)長[12-14]，但其成本昂貴、售價極高．

至今對樟樹黃化病的防治仍無經(jīng)濟有效的方法，為此，在前人研究的基礎(chǔ)上，筆者研制了一種長效復合鐵肥，旨在確認一種肥效高、施肥成本低、可操作性強的根際施肥技術(shù)來矯治和預防樟樹黃化?。娝苤?，樟樹生長規(guī)律受溫度、光照、降水等環(huán)境因子不同程度制約，這些環(huán)境因子影響葉片顏色及其營養(yǎng)元素的變化．但是，迄今這方面的研究不多，尤其施肥對黃化樟樹葉片營養(yǎng)元素隨時間變化的研究更少．因此，這里對杭州市濱海地區(qū)黃化樟樹施肥后葉片營養(yǎng)元素隨時間變化規(guī)律做了探討，以便為樟樹養(yǎng)分綜合管理提供實驗依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 供試肥料

長效復合鐵肥為浙江大學環(huán)資學院研制，以亞鐵試劑與有機材料為主要原料，并添加氮、磷、鉀等多種養(yǎng)分．

1.2 供試樹

供試樹為浙江省杭州市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)五號大街行道樟樹．

1.3 實驗設計方案

設 7個處理，即：對照(CK)，5,kg肥料(F1)，7.5,kg肥料(F2)，25,kg 紅土+5,kg肥料(S1+F1)，25,kg紅土+7.5,kg肥料(S1+F2)，50,kg紅土+5,kg肥料(S2+F1)，50,kg紅土+7.5,kg肥料(S2+F2)．每個處理重復3次，于2008年4月中旬在下沙五號路選黃化程度和樹體大小一致的樟樹施入．基礎(chǔ)土壤和所用紅土基本理化性質(zhì)見表1．

表1 施肥前土壤和所用紅土基本理化性質(zhì)Tab.1 Basic physical and chemical properties of pre-fertilization soil and red soil used in the experiment

1.4 采樣時間與方法

分別于2008年6月1日、8月12日、10月24日和12月31日，在每株樹上隨機取數(shù)片葉，除全磷、全氮、全鉀和全鐵分析用烘干樣品外，其余項目均采用洗凈，混勻的鮮樣測定．

1.5 測試項目

葉片活性鐵采用 1,mol/L HCl浸提24,h，用原子吸收分光光度計測定[15]；全鐵采用干灰化法[16]；過氧化氫酶和過氧化物酶分別采用碘量法[17]和愈創(chuàng)木酚法[18]測定；樣品經(jīng) H2SO4-H2O2消煮后全氮采用擴散法[16]測定，全磷用釩鉬黃比色法測定，全鉀用火焰光度計測定[16]；葉綠素計讀數(shù)(SPAD 值)判讀方法如下：從各處理每株樹的樹冠中部不同方位隨機取6張葉片，分別在供試葉片中脈兩側(cè)各取上下兩點，用日本產(chǎn)葉綠素測定儀(SPAD-520)讀取葉綠素計讀數(shù)(SPAD 值)，最后取平均值；土壤堿緩沖性能按水土質(zhì)量比為2∶1提取，測定[19-20]．

實驗數(shù)據(jù)用EXCEL2000和DPS(data processing system)軟件進行統(tǒng)計分析，差異顯著性分析采用Duncan’s新復極差檢驗法．

2 結(jié)果與分析

2.1 對葉片活性鐵、全鐵和SPAD值的影響

在石灰性土壤上生長的果樹根系吸收并運輸?shù)饺~片中的鐵并不一定都被葉肉細胞所利用，部分鐵在葉片質(zhì)外體中可能出現(xiàn)沉淀或失活，而不能被葉肉細胞所利用，被葉肉細胞所利用的鐵是葉片中的活性鐵，其與葉片的失綠黃化程度有極大的相關(guān)性，是葉片內(nèi)鐵營養(yǎng)水平的量度[21]．由表 2可以看出，不同取樣時間、不同處理，活性鐵變化較大，范圍為 8～54,mg/kg．與 CK 相比，各取樣時間不同處理均顯著增加了葉片的活性鐵．CK、F1和 F2活性鐵隨取樣時間呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，F(xiàn)1+S1，F(xiàn)2+S1、F1+S2和F2+S2活性鐵隨取樣時間呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，除F2+S1在8月、10月和12月之間外，其余處理各取樣時間間差異顯著．總體上，不同取樣時間活性鐵含量高低順序為8月＞10月＞12月＞6月；不同處理活性鐵高低順序為F2+S2＞F2+S1＞F1+S2＞F2＞F1+S1＞F1＞CK．

表2 不同處理各采樣期葉片SPAD、活性鐵和全鐵Tab.2 SPAD value, active Fe and total Fe in leaves with different treatments in different sampling periods

不同取樣時間不同處理全鐵變化較大，范圍為30～110,mg/kg．與 CK 相比，12月 F1、F2和 F1+S1顯著減少了葉片的全鐵含量，其他取樣時間各處理均顯著增加了葉片的全鐵含量．CK和F2全鐵隨取樣時間呈現(xiàn)先增加后減少而再增加的趨勢，F(xiàn)1、F1+S1和F1+S2全鐵隨取樣時間呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，F(xiàn)2+S1和 F2+S2全鐵隨取樣時間呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，且各取樣時間間差異顯著．總體上，不同取樣時間全鐵含量高低順序為8月＞12月＞10月＞6月；不同處理全鐵含量高低順序為 F2+S2＞F1+S2＞F2+S1＞F1+S1＞F2＞F1＞CK．

SPAD 值與葉綠素總量呈極顯著相關(guān)[3]，可用SPAD值來表述葉片葉綠素含量．不同取樣時間不同處理 SPAD 值變化較大，范圍為 10～40．與 CK 相比，各取樣時間不同處理均顯著增加了葉片的 SPAD值．對照和各處理 SPAD值隨取樣時間均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，除F16月和12月之間，F(xiàn)26月、10月和12月之間，F(xiàn)2+S1、F1+S28月和 10月之間外其余處理各取樣時間間差異顯著．總體上，不同取樣時間SPAD值高低順序與活性鐵一致；不同處理SPAD值高低順序為 F2+S2＞F2＞F2+S1＞F1＞F1+S2＞F1+S1＞CK．

2.2 不同處理各時期葉片過氧化氫酶和過氧化物酶變化情況

由表3可以看出，不同取樣時間不同處理過氧化氫酶變化較大，范圍為 8～33,mg/(g·min·20,℃)．與CK相比，各取樣時間不同處理均顯著增加了葉片的過氧化氫酶．CK、F1和 F2過氧化氫酶隨取樣時間均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢；F1+S1、F2+S1、F1+S2和F2+S2過氧化氫酶隨取樣時間呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，且各取樣時間間差異顯著．總體上，不同取樣時間過氧化氫酶含量高低順序為12月＞8月＞10月＞6月；不同處理過氧化氫酶含量高低順序為 F2＞F2+S2＞F2+S1＞F1＞F1+S2＞F1+S1＞CK．

不同取樣時間不同處理過氧化物酶變化較大，范圍為3～13,mg/(g·min·20,℃)．與CK相比，各取樣時間不同處理均顯著增加了葉片的過氧化物酶．CK過氧化物酶隨取樣時間呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，各處理過氧化物酶隨取樣時間呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，除F210月和12月之間外其余處理各取樣時間間差異顯著．總體上，不同取樣時間過氧化物酶含量高低順序為10月＞12月＞8月＞6月；不同處理過氧化物酶含量高低順序為F2+S2＞F2+S1＞F1+S1＞F2＞F1+S2＞F1＞CK．

過氧化氫酶和過氧化物酶受鐵營養(yǎng)支配，缺鐵黃化這兩種酶活性急劇下降，施用復合鐵肥后它們的活性顯著提高，其原因可能是進入樹體內(nèi)的鐵具有較高的活性，可直接參與細胞內(nèi)生理生化反應．

表3 不同處理各采樣期葉片過氧化物酶和過氧化氫酶Tab.3 Peroxidase, catalase in leaves with different treatmentsin different sampling periods mg/(g·min·20 ℃)

2.3 不同處理各采樣期葉片全氮、全磷和全鉀變化2.3 情況

由表4可以看出，不同取樣時間不同處理全氮變化較大，范圍為 15～35,g/kg．與 CK 相比，各取樣時間不同處理均顯著增加了葉片的全氮．CK和各處理全氮隨取樣時間呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，且各取樣時間間差異顯著．總體上，不同取樣時間全氮含量高低順序為8月＞10月＞6月＞12月；不同處理全氮高低順序為 F2+S2＞F2＞F1+S2＞F2+S1＞F1＞F1+S1＞CK．

表4 不同處理各采樣期葉片全氮、全磷和全鉀Tab.4 Total N, total P and total K in leaves with different treatments in different sampling periods (g/kg)

不同取樣時間不同處理全磷變化較大，范圍為1～4 g/kg．與CK相比，8月F1+S2和F2+S2顯著增加了葉片的全磷，除 8月 F1+S1外，其余處理各取樣時間均顯著降低了葉片的全磷．CK、F1和 F2全磷隨取樣時間呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢；F1+S1、F2+S1、F1+S2和 F2+S2全磷隨取樣時間呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，除 F1+S110月和 12月之間外其余處理各取樣時間間差異顯著．總體上，不同取樣時間全磷含量高低順序為6月＞12月＞10月＞8月，8月磷含量較低的原因可能與磷是植物種子和果實等生殖器官的重要構(gòu)成物質(zhì)有關(guān)，因這個時期正是果實發(fā)育，生殖生長加快，消耗大量營養(yǎng)的時候；不同處理全磷高低順序為CK＞F1＞F1+S2＞F1+S1＞F2＞F2+S1＞F2+S2.

不同取樣時間不同處理全鉀變化較大，范圍為9～20,g/kg．與CK相比，各取樣時間不同處理均顯著增加了葉片的全鉀．CK和F1全鉀隨取樣時間呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢；F2全鉀呈現(xiàn)先增加后減少再增加的趨勢；其余處理全鉀隨取樣時間呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，且各取樣時間間差異顯著．總體上，不同取樣時間全鉀含量高低順序為12月＞10月＞8月＞6月；不同處理全鉀高低順序為 F2+S2＞F2＞F2+S1＞F1+S2＞F1+S1＞F1＞CK．

缺鐵還使葉片內(nèi)營養(yǎng)元素含量發(fā)生明顯變化，這些元素間比例的變化又進一步加劇葉片內(nèi)鐵的有效性下降，使失綠黃化加重，施用復合鐵肥后可調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分平衡．

2.4 葉片各元素間的相關(guān)性

葉片中各營養(yǎng)元素不是孤立存在的，一種元素濃度的變化必然會引起另一種元素濃度的相應改變，使得礦質(zhì)元素間的相互關(guān)系表現(xiàn)為拮抗和增效兩種作用．通過對樟樹葉片礦質(zhì)元素之間的相關(guān)性(見表 5)分析發(fā)現(xiàn)：全磷與活性鐵之間呈極顯著負相關(guān)，說明全磷與活性鐵之間表現(xiàn)為拮抗作用．其余元素與活性鐵之間為極顯著正相關(guān)，表現(xiàn)為增效作用．其中過氧化氫酶作用最為顯著，全鉀次之，全鐵最?。f明樟樹正常生長發(fā)育不僅需要具備充足的礦質(zhì)營養(yǎng)，而且還需要各礦質(zhì)營養(yǎng)協(xié)同作用來創(chuàng)造動態(tài)平衡的環(huán)境，過氧化氫酶和全鉀對調(diào)節(jié)鐵的平衡，改善缺鐵癥狀有重要的生理作用．

表5 葉片各營養(yǎng)元素間的相關(guān)性Tab.5 Correlation between the nutrient elements in leaves

3 結(jié) 論

(1)各處理均減少了葉片的全磷含量，增加葉片的過氧化氫酶、過氧化物酶、SPAD 值、活性鐵、全鐵、全氮和全鉀的含量，增加高低順序為活性鐵＞過氧化氫酶＞過氧化物酶＞全鉀＞SPAD值＞全鐵＞全氮；F1和 F2發(fā)揮肥效迅速，F(xiàn)1+S1和 F2+S1次之，F(xiàn)1+S2和F2+S2肥效發(fā)揮得最緩慢，但較持久，有后效．所加紅土酸性強，有機質(zhì)及氮、磷、鉀含量低，紅土堿緩沖容量為 0.60,mol/kg，比一般的基質(zhì)[19]和土壤[20]的堿緩沖容量大，即所用紅土質(zhì)地黏重，吸附性強，可改變局部土壤環(huán)境，避免長效復合鐵肥與石灰性土壤直接接觸，使其在酸性環(huán)境中長期、穩(wěn)定發(fā)揮肥效，有利于根系對鐵等養(yǎng)分的吸收. 紅土用量根據(jù)樟樹黃化程度、樹體大小加以確定，在條件允許下，越多越好.

(2)葉片的全磷含量為 F1＞F2，F(xiàn)1+S1＞F2+S1，F(xiàn)1+S2＞F2+S2，其余養(yǎng)分正好相反．合適的施肥料為5～7.5,kg，氣候、土壤、樟樹大小及樹勢等對施用量也有影響，在適宜的施肥料下，肥料越多，效果越好．

(3)不同處理養(yǎng)分變化規(guī)律性不強，不同取樣時間養(yǎng)分變化規(guī)律性也不強，僅活性鐵和 SPAD值變化規(guī)律一致，可能是因為影響葉片養(yǎng)分含量的因素較多，且各種營養(yǎng)元素間關(guān)系也比較復雜．多數(shù)養(yǎng)分在8月較高，可能是8月份光照充足、降雨較多[22]，同時微生物活動快，根系分泌物多、根生長迅速，這些都有助于養(yǎng)分的吸收．

(4)全磷與活性鐵之間表現(xiàn)為拮抗作用，其余養(yǎng)分與活性鐵之間表現(xiàn)為增效作用．

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