葉綠素?zé)晒馓匦詫埬X樟配方肥的響應(yīng)

溫 婷,陳周琴,張 露*,易 敏,李燕山,楊 亮

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)江西特色林木資源培育與利用2011協(xié)同創(chuàng)新中心，江西南昌330045；2.江西省吉安市林業(yè)科學(xué)研究所,江西吉安343011)

龍腦樟(Cinnamomumcamphorachvar.Borneol)是1986年發(fā)現(xiàn)的樟樹(Cinnamomumcamphora(L.) Presl)[1]5個化學(xué)類型中的一個新的珍稀類型[2-3],其鮮葉精油中右旋龍腦含量較高，現(xiàn)已成為提取右旋龍腦的最佳植物資源[4]。右旋龍腦又稱天然冰片，是我國傳統(tǒng)的中藥材和香料，原料基本來源于進口[5]。目前，國內(nèi)外對天然冰片的需求量日益增長，供不應(yīng)求，因此龍腦樟市場潛力巨大，前景廣闊[6]。至今為止，人們對龍腦樟這一樹種的開發(fā)利用較少，研究多集中于無性快繁技術(shù)[7-13]、撫育技術(shù)[14-15]、葉油成分[16-19]等方面。也有少數(shù)在施肥方面進行了研究[20-22]，結(jié)果表明合理地施肥可以明顯的提高龍腦樟龍腦的產(chǎn)量，但對于施肥對龍腦樟葉片光合能力、熒光特性的影響研究卻鮮見報道。

葉綠素?zé)晒馓匦耘c植物的光合作用密切相關(guān)，能夠準確地、迅速地反映光合作用的能量轉(zhuǎn)化軌跡[23]。植物的葉綠素?zé)晒鈪?shù)可通過分析技術(shù)測得，能反映環(huán)境變化對光合作用的影響規(guī)律[24]，是決定產(chǎn)量的重要因素[25-26]，因而被視為揭示植物光合作用與環(huán)境關(guān)系的內(nèi)在探針，成為研究作物光合生理的有力工具[27]。近幾年，有關(guān)植物熒光特性與其抗性生理[28-29]及不同品種間葉綠素?zé)晒馓卣鞅容^[30-31]的研究較多，但對樟屬植物葉綠素?zé)晒馓卣髋c施肥調(diào)控的關(guān)系等方面的研究鮮有報道。

本研究以龍腦樟多年生矮林為試驗材料，采用“3414”不完全最優(yōu)回歸設(shè)計方案，對龍腦樟矮林的葉綠素?zé)晒鈪?shù)進行了測定，比較不同施肥處理下龍腦樟葉綠素?zé)晒馓匦缘淖兓?，闡明龍腦樟矮林光合作用對不同施肥處理的響應(yīng)機制，為龍腦樟高效栽培和生物產(chǎn)量提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以多年生矮林作業(yè)方式經(jīng)營的龍腦樟為研究材料。試驗地設(shè)在吉安市青原區(qū)吉安市林業(yè)科學(xué)研究所科經(jīng)營山場內(nèi)(27°03′N，115°02′E)，年平均氣溫18.4 ℃，無霜期281 d，年均降雨量1 475.5 mm，但分布不均，大部分降雨集中在3—6月，7、8月份干旱較嚴重。試驗地土壤理化性質(zhì)為堿解氮71.16 mg/kg，有效磷53.7 mg/kg，速效鉀84.71 mg/kg，有機質(zhì)18.15 g/kg，pH值4.5。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗采用“3414”不完全正交回歸設(shè)計，設(shè)計氮、磷、鉀三因素四水平14個處理，隨機排列(表1)，每個處理10株，3次重復(fù)。供試用商品化肥為尿素(N質(zhì)量分數(shù)為46%)，鈣鎂磷肥(P2O5質(zhì)量分數(shù)為12%)和氯化鉀(K2O質(zhì)量分數(shù)為60%)。施肥分2次進行，分別在4月中旬施總施肥量的2/3，8月中旬追施1/3的肥，采用每株溝施進行施肥。

表1 施肥處理的試驗設(shè)計

1.2.2 試驗設(shè)計指標測定 2014年 9 月中旬的一晴天，每處理各選取3株生長條件、受光一致的龍腦樟葉片，用德國 PAM-2500 葉綠素?zé)晒鈨x對龍腦樟葉片進行葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定。測定方法參照陳周琴[32]的方法，測定龍腦樟葉片的初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)、可變熒光(Fv=Fm-Fo)，PSII的最大量子產(chǎn)量(Fv/Fm)、PSII的潛在活性(Fv/Fo)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)等參數(shù)和快速光響應(yīng)曲線。數(shù)據(jù)取其結(jié)果的平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2010對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計；采用SPSS17.0進行方差分析；利用Origin 8.0進行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對龍腦樟快速光響應(yīng)曲線的影響

圖1 不同施肥處理對龍腦樟快速光響應(yīng)曲線的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on rapid light curves in C. camphora leaves

由圖1 的快速光響應(yīng)曲線可知，在施不同量的氮磷鉀肥的情況下，龍腦樟的光合電子傳遞速率(ETR)先隨著光合輻射(PAR)強度的增加而增加，而到一定光強后趨于穩(wěn)定。在氮磷鉀肥各處理中N0、P0、K0處理的光合電子傳遞速率(ETR)和初始斜率(α)最小，其它處理均高于N0、P0、K0處理，說明施氮磷鉀肥可以提高龍腦樟的光合速率。且N2、P2、K2處理的光合電子傳遞速率(ETR)最大，初始斜率(α)也最大，說明N2P2K2處理下龍腦樟的光合速率最大，光化學(xué)反應(yīng)的啟動速率也最大。說明施適量的氮磷鉀肥可以顯著提高龍腦樟的光合速率和光合效能。

2.2 不同施肥處理對龍腦樟葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)的影響

由圖2可知，在施不同量的氮磷鉀肥的情況下，隨著光合有效輻射(PAR)的增加龍腦樟葉片的qP反而下降。而在相同PAR情況下，N2P2K2處理下的qP最大，反映了在該處理下龍腦樟葉片的光合活性最高。說明施加不足或過量的氮磷鉀肥會抑制龍腦樟葉片的光合活性，降低龍腦樟的光能有效利用率，對龍腦樟產(chǎn)生脅迫。

圖2 不同施肥處理對龍腦樟葉片qP的影響Fig.2 Effects of different fertilization treatments on qP in C. camphora leaves

圖3 不同施肥處理對龍腦樟葉片NPQ的影響Fig.3 Effects of different fertilization treatments on NPQ in C. camphora leaves

2.3 不同施肥處理對龍腦樟葉片非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)的影響

從圖3可以看出，在施不同量的氮磷鉀肥的情況下，龍腦樟葉片非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)與光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)相反，隨著光合有效輻射(PAR)的增加而增加。而在相同PAR情況下，N2P2K2處理下的NPQ最小，反映了在該處理下龍腦樟耗散吸收的光能更少，保護PSII的能力更強。說明施加適量的氮磷鉀肥可以減少葉片光能的耗散，提高光能有效利用率，有利于龍腦樟的生長。

2.4 不同施肥處理對龍腦樟葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由表2可知，施不同量的氮磷鉀肥后龍腦樟的葉片熒光參數(shù)發(fā)生了顯著變化。在施不同氮磷鉀肥情況下，龍腦樟葉片的初始熒光(Fo)均隨著施肥量的增加先下降后增加，在N2P2K2處理為1.188，均小于其他處理且差異顯著(P<0.05)；而龍腦樟葉片的最大熒光(Fm)、Fv/Fm、Fv/Fo則均隨著施肥量的增加先增加后下降，在N2P2K2處理達到最大值，分別為6.052、0.804、和4.097，且均與其他處理差異顯著(P<0.05)，反映了在該處理下龍腦樟潛在的光合能力和光化學(xué)活性更高，光抑制更小。說明施加適量的氮磷鉀肥可以提高龍腦樟的潛在光合能力和光化學(xué)活性，降低光抑制程度，使其獲得較高的光合效率和光合潛能。

表2 不同施肥處理對龍腦樟的葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

數(shù)字后面不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Different letters behind the digital is to indicate significant difference at 0.05 level

3 結(jié)論與討論

葉綠素?zé)晒馐枪夂献饔玫挠行结?，是光合作用研究的重要手段之一，同時葉綠素?zé)晒庾兓瘜Νh(huán)境影響較為敏感，可以很好的反應(yīng)環(huán)境對植物光合作用的影響[33]。葉綠素?zé)晒獾目焖俟忭憫?yīng)曲線可以反映植物光能的利用效率、耐受強光的能力和光抑制的程度[34]。本試驗研究了不同氮磷鉀施肥量對龍腦樟葉綠素?zé)晒獾挠绊?，結(jié)果表明，在施不同量的氮磷鉀肥的情況下，龍腦樟的光合電子傳遞速率(ETR)先隨著光合輻射(PAR)強度的增加而增加，而到一定光強后趨于穩(wěn)定。在氮磷鉀肥各處理中N0、P0、K0處理的光合電子傳遞速率(ETR)和初始斜率(α)最小，其它處理均高于N0、P0、K0處理，說明施氮磷鉀肥可以提高龍腦樟的光合速率。且N2、P2、K2處理的光合電子傳遞速率(ETR)最大，初始斜率(α)也最大，說明N2P2K2處理下龍腦樟的光合速率最大，光化學(xué)反應(yīng)的啟動速率也最大。說明施適量的氮磷鉀肥可以顯著提高龍腦樟的光合速率和光能利用效率。

光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)反映了植物光合活性的高低[35]，而非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)則反映了植物耗散葉片所吸收的光能的能力[36]。qP的值愈大，說明植物的光合活性越高。在本試驗中，在施不同量的氮磷鉀肥的情況下，隨著光合有效輻射(PAR)的增加龍腦樟葉片的qP反而下降，說明施加不足或過量的氮磷鉀肥會抑制龍腦樟葉片的光合活性，降低龍腦樟的光能有效利用率；而龍腦樟葉片非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)與其相反，隨著光合有效輻射(PAR)的增加而增加，說明施加適量的氮磷鉀肥可以減少葉片光能的耗散，提高光能有效利用率。施不同氮磷鉀肥后龍腦樟的葉片熒光參數(shù)發(fā)生了顯著變化。龍腦樟葉片的初始熒光(Fo)均隨著施肥量的增加先下降后增加，在N2P2K2處理為1.188；而龍腦樟葉片的最大熒光(Fm)、Fv/Fm、Fv/Fo則均隨著施肥量的增加先增加后下降，在N2P2K2處理達到最大值，分別為6.052、0.804、和4.097，反映了在該處理下龍腦樟潛在的光合能力和光化學(xué)活性更高，光抑制更小。說明施加適量的氮磷鉀肥可以提高龍腦樟的潛在光合能力和光化學(xué)活性，降低光抑制程度，使其獲得較高的光合效率和光合潛能。

許多研究者在植物的葉綠素?zé)晒夥矫娑甲隽撕芏嗟难芯?，并且都取得了不錯的成果。其中徐偉洲等[37]對甜高粱(SorghumbicolorL.)施加生物有機液體混合肥的研究發(fā)現(xiàn)施加適宜濃度的生物有機液體肥可顯著提高甜高粱幼苗葉片的Fv/Fm、ФPSII、qP和ETR，能提高葉片PSII 光化學(xué)效率和光合電子傳遞速率，降低了葉片的NPQ和非輻射性熱能量耗散。朱榮等[38]研究表明適量施氮肥可以緩解高溫對春小麥(TriticumaestivumL.)的脅迫，提高其葉片的Fo、Fm、Fv/Fo、Fv/Fm以及光合電子傳遞速率。張珍明等[39]研究表明施生物肥、有機肥和混合肥均可提高青錢柳(Cyclocaryapaliurus)葉片的Fo、Fm、Fv/Fm、Y(II)和qP的值。汪本福等[40]的研究表明施氮會降低了水稻(OryzasativaL.)葉片的Fo和NPQ，但提高了其Fv/Fo、ФPSII以及葉片的光能轉(zhuǎn)化效率。牛富榮等[41]的研究表明施肥可以提高白羊草(Bothriochloaischaemum)葉片的Fv/Fm、ФPSII、qP和ETR值。王慧等[42]的研究表明在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上施加肥料添加劑降低了甘薯(Dioscoreaesculenta(Lour.) Burkill)葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fo、Fo/Fm、DIo/RC的值，但提高了葉片F(xiàn)v/Fm、Fv/Fo、TRo/RC、ETo/RC、φEo、φPo、Ψo和PIabs的值。汪順義等[43]的研究結(jié)果表明在薯塊膨大期，氮鉀肥的配施可以提高甘薯葉片的SPAD、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和ΦCO2的值。林鄭和等[44]的研究表明低氮條件提高了油茶(Camelliaoleifera)葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fo、Y(NPQ)、Y(NO)及NPQ的值，而降低了Fm、Fv/Fm、qP、qL和Y(II)的值。陳曦等[45]通過研究氮素用量及春季灌溉對冬小麥光合特性及產(chǎn)量的影響表明增加氮素可以顯著提高冬小麥的Fv/Fm，且延長冬小麥旗葉的RSP和PAD。金微微等[46]的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)鹽堿互作脅迫對高丹草(Sorghumbicolor×S.sudanense)葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)有顯著影響，F(xiàn)m、Fv/Fm、qP均隨鹽堿濃度的增加而下降，而NPQ則先增加后降低。姚春娟等[47]的研究發(fā)現(xiàn)隨著氮磷鉀肥施肥量的增加，掌葉覆盆子(Rubuschingii)的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm、ΦpsⅡ、NPQ、qP的值也增加。本試驗結(jié)果表明，合理的施加氮磷鉀肥，龍腦樟葉片ETR、qP、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo的值保持在較高的水平，在對龍腦樟的施肥處理中經(jīng)分析N2P2K2是最有利于龍腦樟生長的。