腐植酸與無機(jī)肥配施對楊樹生理生化特性的影響

張敬敏

摘要 [目的]探究腐植酸對楊樹高產(chǎn)的影響。[方法]利用盆栽試驗(yàn)，研究常規(guī)施量化肥和高施量化肥水平下配施腐植酸對楊樹生理生化指標(biāo)、生物量的影響。[結(jié)果]與同施肥量的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸可增強(qiáng)楊樹根系活力和提高葉綠素含量，提高葉片光合作用和水分利用率，增加根部和葉部生長素、赤霉素和玉米素含量，并明顯增加了楊樹的根、莖、葉生物量。[結(jié)論]施用褐煤腐植酸可明顯促進(jìn)楊樹生長，以高施肥量配施腐植酸效果最佳。

關(guān)鍵詞 腐植酸；楊樹；生理生化特性；生物量

中圖分類號 S718.3；S184 文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）31-10959-02

Effects of Application of Humic Acid with Inorganic Fertilizers on Physiology and Biochemistry Porperties on Poplar

ZHANG Jingmin （Weifang University of Science and Technology，Weifang，Shandong 262700）

Abstract [Objective]The aim was to study the effect of humic acid on poplar yield.[Method]Populus physiology and biochemistry porperties and growth were studied as affected by application of humic acid under regular and higherfertilized level by pot.[Result]Under the same inorganic fertilizer，the application of humic acid with inorganic fertilizers could significantly raise root activity and chlorophyll content，enhance the photosynthesis and water utilising efficiency，increase the contents of IAA，GA and ZT，and significantly increase the biomasses of root，stem and leaf.[Conclusion]The application of humid acid with inorganic fertilizers can have a significant impact on the poplar growth，and the application of humic acid with higherinorganic fertilizers gets the best result of all.

Key words Humic acid；Poplar； Physiology and biochemistry properties； Biomass

腐植酸是動植物遺骸經(jīng)過微生物的分解和轉(zhuǎn)化以及地球化學(xué)的一系列過程而形成和積累起來的一類有機(jī)物質(zhì)，主要存在于泥炭、褐煤和風(fēng)化煤中^[1-2]。腐植酸具有的多種活性基團(tuán)（羧基、醇羥基、甲氧基等）賦予腐植酸親水性、陽離子交換性、絡(luò)合能力及較高的吸附能力等^[3-4]。腐植酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被人們廣泛關(guān)注。腐植酸能促進(jìn)作物生長，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)^[2-7]。楊樹生產(chǎn)中，土壤施肥管理尤其是氮肥和有機(jī)物料的施用有著極其重要的作用。例如湖北省崇陽縣桂花林場對13～19年生杉木中齡林進(jìn)行5年施肥，投資與純利潤比例為1∶2.48～4.27，江蘇對1～72/58楊施氮、磷、鉀比例為10∶8∶6的混合肥，7年投資與利潤比例為1∶5.50，林地施肥效果顯著^[8]。目前，腐植酸在楊樹上的應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。腐植酸來源廣、價(jià)格低，用作肥料可大大降低化肥投入比例，改善土壤肥力^[9]。為此，筆者通過盆栽試驗(yàn)，以山西褐煤為供試原料，在單施無機(jī)肥的基礎(chǔ)上探討了腐植酸對楊樹生理生化特性和生長的影響，以期為腐殖質(zhì)化學(xué)研究以及指導(dǎo)楊樹生產(chǎn)、建立楊樹高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)山東省林業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)苗圃，供試土壤為潮土，土壤速效氮28.03 mg/kg，速效磷27.05 mg/kg，速效鉀75.00 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為6.62 g/kg。

1.2 材料 供試腐植酸為山西產(chǎn)粉末狀褐煤，腐植酸含量為46.5%，所用肥料為尿素、磷酸一銨、氯化鉀。楊樹扦插苗品種為I107，接穗長12～15 cm，粗2 cm。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)，共設(shè)置4個處理，即F1：常規(guī)用量化肥，每盆施用量7.00 g尿素、3.00 g 磷酸一銨和2.50 g氯化鉀，肥料用量相當(dāng)于氮164.22 kg/hm2，P2O5 70.38 kg/hm2和K2O 58.65 kg/hm2的施肥水平；F1M：常規(guī)用量化肥+褐煤腐植酸，常規(guī)用量的化肥與F1相同，在此基礎(chǔ)上每盆再施入30.00 g褐煤腐植酸；F2：高施量化肥，施肥量為常規(guī)用量的1.5倍，即每盆施用10.50 g尿素、4.50 g磷酸一銨和3.75 g氯化鉀；F2M：高施量化肥+褐煤腐植酸，化肥施用量同F(xiàn)2，在此基礎(chǔ)上每盆再施入30.00 g褐煤腐植酸。試驗(yàn)用盆為高20 cm、直徑30 cm的塑料盆，每盆裝土13 kg，于2009年3月20日開始扦插，氮肥分別在盆栽扦插時和2009年7月15日等量2次施入，磷鉀肥和腐植酸肥在扦插時作為底肥一次性全部施入。各處理分別設(shè)置5盆重復(fù)。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 根系活力和葉綠素含量的測定。

于旺盛生長期（7月1日）取樣并測定根系活力（TTC比色法）、葉片葉綠素含量（80%丙酮浸提，UV265分光光度計(jì)比色）。

1.4.2 光合生理指標(biāo)的測定。采用CI310便攜式光合儀（美國CID公司）測定，每處理選5～6片長勢基本一致的新梢中部朝陽成熟葉，于9：00～10：30測定葉片的蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、光合速率（Pn）。單葉水分利用率（WUE）∶WUE=Pn/Tr。

1.4.3 激素含量的測定。采用高效液相色譜法。使用儀器為美國Agilent HP 1100 series型液相色譜儀，紫外檢測波長254 nm，過C18柱（250.0 mm×4.6 mm），流動相為45%甲醇-55%水（含0.5%醋酸），進(jìn)樣量20 μl，流速1 ml/min，外標(biāo)法定量。

1.4.4 生物量的測定。楊樹落葉前取楊樹的根、莖及葉樣品，在殺青、烘干后稱重，即生物量。

2 結(jié)果與分析

2.1 楊樹根系活力、葉綠素與硝酸還原酶

根系活力是一種客觀反映根系生命活動的生理指標(biāo)。由表1看出，與相同施肥量下的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸均不同程度地提高了楊樹的根系活力。F1M和F2M處理分別比F1和F2提高28.57%和25.93%。F1M根系活力甚至高于F2，表明低施肥量下配施腐植酸比提高無機(jī)肥的施用量更利于根系對養(yǎng)分的吸收。

葉綠素含量反映植株進(jìn)行光合作用的能力，一定葉綠素含量范圍內(nèi)，光合作用與葉綠素含量呈正相關(guān)。與相同施肥量下的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸可提高楊樹葉綠素含量，低施肥量下差異顯著，高施肥量下差異不顯著。但葉綠素整體變幅不大，這可能是因?yàn)槿~綠素是與一定的品種相關(guān)的參數(shù)。

2.2 葉片光合特性

光合作用對植物生長發(fā)育有重要影響。由表2可知，相同無機(jī)肥用量下，配施腐植酸處理F1M和F2M的光合速率分別顯著高于F1和F2，隨施肥量的增加，光合速率也增強(qiáng)；與相同施肥量下的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸可提高楊樹的蒸騰速率，差異顯著；氣孔導(dǎo)度以F1最低，F(xiàn)1M、F2和F2M間無顯著差異；與相同施肥量下的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸還可提高水分利用率，同時減少了胞間CO2濃度。細(xì)胞間隙CO2濃度的降低正是光合作用同化較多CO2的結(jié)果。

2.3 內(nèi)源激素

植物的內(nèi)源激素與植物的生長發(fā)育密切相關(guān)。生長素主要在莖端生長點(diǎn)產(chǎn)生，通過韌皮部向基部極性運(yùn)輸。由表3可知，葉部的生長素遠(yuǎn)高于根部。隨施肥量的增加，葉片生長素也相應(yīng)提高。相同無機(jī)肥用量下，F(xiàn)1M和F2M葉部生長素分別比F1和F2提高11.53%和21.98%，根部分別提高6.43%和11.41%。說明配施腐植酸提高了楊樹生長素的合成與運(yùn)輸。

葉部及根部赤霉素含量均較高，說明此時葉部和根部都處于旺盛生長期。相同無機(jī)肥用量下，F(xiàn)1M和F2M葉部生長素分別比F1和F2提高30.75%和24.76%，根部分別提高11.50%和13.42%。隨施肥量的增加，葉片赤霉素含量也相應(yīng)增加，但根部赤霉素含量以F1M最高。

玉米素是一種細(xì)胞分裂素。相同無機(jī)肥用量下，配施腐植酸處理葉部玉米素均無顯著差異，但隨施肥量的增加玉米素含量也相應(yīng)增加，高施肥量與低施肥量間差異顯著。根部玉米素含量均高于葉部，相同無機(jī)肥用量下，F(xiàn)1M和F2M葉部玉米素分別比F1和F2提高45.53%和25.07%，隨施肥量的增加，根部玉米素含量也相應(yīng)提高。這是因玉米素合成部位為根系，細(xì)胞分裂素移動性差，可隨木質(zhì)部蒸騰流向上輸送。配施腐植酸可顯著提高根部的玉米素含量，一定程度上延緩根系的衰老。

2.4 楊樹生物量

由表4可知，相同無機(jī)肥用量下，配施腐植酸均明顯增加了楊樹的根、莖、葉生物量。F1M和F2M處理與F1和F2處理相比，總干重分別增加14.99%和22.51%，差異達(dá)到顯著水平。根的干重差異最明顯，分別增加38.99%和58.60%，F(xiàn)1M根的干重甚至高于F2，說明施用褐煤腐植酸可明顯促進(jìn)楊樹根系生長。

3 討論

腐植酸對根系有良好影響，部分學(xué)者冠以腐植酸“根系肥料”稱號。該試驗(yàn)中，配施腐植酸不僅可增強(qiáng)楊樹根系活力，而且可明顯增加根的干重，配施腐植酸處理分別比單施無機(jī)肥處理增加38.99%和58.60%，F(xiàn)1M根的干重甚至高于F2。配施腐植酸還可明顯提高楊樹葉綠素含量，提高生長素、赤霉素和玉米素的含量，由于激素間的相互作用，如玉米素加強(qiáng)生長素的極性運(yùn)輸，因而更利于作物的生長。這與前人研究結(jié)果一致[6，10-11]。

產(chǎn)量的高低與光合速率密切相關(guān)，光合的限制作用分為氣孔限制和非氣孔限制。氣孔限制是由于葉片胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度影響較大^[12]。施肥可通過影響植物的蒸騰作用、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度來改善光合速率。從該試驗(yàn)結(jié)果來看，雖然氣孔導(dǎo)度在F1M、F2和F2M處理間無差別，但配施腐植酸可提高楊樹光合速率，從而降低胞間CO2濃度，說明配施腐植酸可改善葉肉細(xì)胞的光合功能，且隨施肥量的提高，光合速率也明顯提高，胞間CO2濃度出現(xiàn)與其相反的趨勢，這與前人研究結(jié)果一致。楊樹的光合作用增強(qiáng)，使其有機(jī)物含量增加，氮磷鉀養(yǎng)分吸收增多，從而使楊樹生物量大幅提高。

腐植酸對植物生長的促進(jìn)作用是各官能團(tuán)協(xié)同產(chǎn)生的。不同來源、不同原料得到的腐植酸在活性官能團(tuán)含量上有較大差別[2，11]，也可通過對腐植酸適度的硝化提高其促進(jìn)植物生長的活性物質(zhì)的含量^[13]。該種差別也給腐植酸的研究帶來了一定困難，因而不同來源的腐植酸對不同植物的作用可能存在差異。

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