不同基肥處理對黧蒴栲幼苗生理特性的影響

宋倩　卜朝陽　盧家仕　李春?！±钚懔帷⊥狡?/p>

摘要：為了研究不同基肥處理對黧蒴栲幼苗生理特性的影響，以當(dāng)年生黧蒴栲實(shí)生苗為試驗(yàn)材料，研究不同磷肥水平及復(fù)合肥、尿素及空白對照下，植株超氧陰離子含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性、葉綠素含量、凈光合速率等五項(xiàng)生理指標(biāo)在施肥后的季節(jié)變化，為施用基肥選擇提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，中低濃度的磷肥對黧蒴栲幼苗生理活動有促進(jìn)作用；因此，黧蒴栲幼苗適合的基肥種類及濃度為每公頃施用過磷酸鈣（含有效P2O5 16%）25～50 t，其抗氧化保護(hù)酶活性、葉片葉綠素含量和凈光合速率有所提高，O₂ˉ含量有所降低。

關(guān)鍵詞：黧蒴栲；幼苗；基肥；生理特性

中圖分類號：S722.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號：cias15030013

0 引言

黧蒴栲（Castanopsis Fissa Rehd.et Wils）為殼斗科（Fagaceae）栲屬（Castanopsis）的常綠喬木，別名黧蒴、閩粵栲、大葉櫟；中國廣東、廣西、云南、福建、貴州、四川、湖南等地均有分布，老撾、印度亦有。黧蒴栲為殼斗科生長速度最快的樹種，且其熱值較高，是營造防火林、菇木林、工業(yè)原料林和生物質(zhì)能源林的理想樹種，是廣東、廣西、福建等地營造闊葉林的主要樹種，具有十分廣泛的發(fā)展和應(yīng)用前景。中國從20世紀(jì)80年代開始對黧蒴栲有研究，但主要研究都集中在21世紀(jì)初，其中童方平、蔣皴等為國內(nèi)對黧蒴栲研究較為全面的專家，主要從種子發(fā)芽生理、單株選優(yōu)、生長過程、熱值、遺傳多樣性等方面對其進(jìn)行了較為深入的研究。另劉賢王采取人工措施于黧蒴栲天然林中培育遺傳改良型母樹林，取得良好成效；郝海坤等對黧蒴栲容器苗進(jìn)行了不同基質(zhì)試驗(yàn)，得出結(jié)論：黃心土的基質(zhì)最為適合黧蒴栲容器苗，其成活率、苗高、根系數(shù)和生物量值均最高；彭玉華等㈣對黧蒴栲容器實(shí)生苗進(jìn)行不同濃度和頻率的施肥試驗(yàn)，試驗(yàn)證明：對黧蒴栲容器苗平衡施用氮、磷、鉀3種元素的肥料，且施用頻率為4次時(shí)對其各項(xiàng)指標(biāo)促進(jìn)作用最大；孫麗靜等研究了黧蒴栲實(shí)生苗在不同梯度N、P、K配比施肥下苗木的生長的情況，得出不同營養(yǎng)條件對黎蒴栲幼苗的形態(tài)指標(biāo)有很明顯的影響，且N、P、K對黎蒴栲幼苗生長的影響效應(yīng)各不相同。

現(xiàn)有研究對黧蒴栲的生理生化現(xiàn)象及對實(shí)生苗的基肥處理方面較少，筆者以此為切入點(diǎn)，主要從黧蒴栲實(shí)生苗在不同種類基肥處理下的生理生化變化情況出發(fā)，旨在篩選出適合其幼苗生長的基肥種類，以期為黧蒴栲實(shí)生苗造林前整地時(shí)施用基肥的種類和數(shù)量奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

本研究大田試驗(yàn)試點(diǎn)位湖南省林業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)林場（113.00°E，28.18°N），平均日照時(shí)數(shù)1496～1850 h，年均溫17.11℃，年平均降水量1400～1900 mm，無霜期264天。土壤為第四紀(jì)紅色粘土，土層為厚度為70 cm，土壤pH 5.6，土壤含有機(jī)質(zhì)2.630%，全氮0.380%，全磷0.085%，全鉀2.180%，速效磷4.8 mg/L，速效鉀108.0 mg/L。

1.2 試驗(yàn)材料

供試幼苗由家系種子育苗所得，供試肥料于2011年6月施基肥于試驗(yàn)林場預(yù)備土地，其中，過磷酸鈣含有效P205 16%，尿素含N 46%，粒徑為0.85 mm，復(fù)合肥含N 15%、P 15%、K 15%，粒徑為2.75 mm。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 施肥試驗(yàn)采取磷水平單因素隨機(jī)施基肥法，包括磷肥高水平、中水平、低水平3個(gè)實(shí)驗(yàn)組以及復(fù)合肥、尿素、不施肥3個(gè)對照組，一共6個(gè)處理，詳情見表1。種植密度為100萬株/hm²，每個(gè)處理1m²，重復(fù)3次，每處理苗床1 m，苗床（規(guī)格：1.0 m×0.1 m×0.1 m）用3 cm黃心土覆蓋，土壤用濃度為800～1000mg/L的多菌靈消毒。

1.3.2 各種生理生化指標(biāo)測定 室內(nèi)試驗(yàn)在湖南省林業(yè)科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。2012年7、9、11月采集試驗(yàn)各處理幼苗平均木葉片，每個(gè)處理的每個(gè)重復(fù)各選取3株苗木中上部成熟葉片，每處理共選取9株。超氧化物歧化酶和過氧化物酶活性參照李合生等的方法進(jìn)行測定，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。葉綠素含量和超氧自由基含量按照高俊鳳的方法進(jìn)行測定，重復(fù)3次，取平均值。光合速率測定時(shí)，選取從頂部往下數(shù)第5～7片健康成熟葉片，使用美國拉哥斯公司（LI-CORI產(chǎn)的LI-6400便攜式光合測定系統(tǒng)進(jìn)行測定，每處理隨機(jī)選取3片葉，葉位一致，每片葉進(jìn)行5次記錄，取平均值。

1.3.3 試驗(yàn)儀器LI-6400便攜式光合測定儀、津島UV-1800分光光度計(jì)、冷凍離心機(jī)、微量進(jìn)樣器、恒溫水浴鍋等。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)用Excel 2003統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和整理，用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，苗木光合數(shù)據(jù)用Photosyn Assistant軟件進(jìn)行分析計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

化學(xué)肥料磷肥和鉀肥一般可用作基肥施用，南方土壤普遍缺磷，本試驗(yàn)主要考慮使用不同梯度的過磷酸鈣（含磷）對黧蒴栲實(shí)生幼苗進(jìn)行基肥試驗(yàn)，同時(shí)以復(fù)合肥、施尿素、不施肥為參比；分別測定6個(gè)處理幼苗葉片超氧陰離子自由基（O₂）含量、抗氧化保護(hù)酶活性（SOD、POD）葉綠素含量（葉綠素a、b、a+b）和凈光合速率（Pn）等幾項(xiàng)生理指標(biāo)。

2.1 不同基肥處理對幼苗超氧陰離子自由基含量的影響

本試驗(yàn)對6個(gè)處理黧蒴栲幼苗的成熟葉片在7月、9月和11月分別進(jìn)行采樣后，根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。由圖1可得，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)曲線的R²值分別在7月達(dá)到0.9993（99.93%），9月達(dá)0.9978（99.78%），11月達(dá)0.9939（99.39%），準(zhǔn)確值較大，達(dá)到一般要求的水平。因此，3個(gè)月的試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)可分別帶入方程式：y=0.8836x+0.0274，y=0.8776x+0.1144，y=1.0551x+0.1191；得到O₂濃度后再經(jīng)過計(jì)算可得到超氧陰離子自由基含量，如圖2所示。

植物在逆境中產(chǎn)生自由基，因此02的含量在一定程度上說明著植物受傷害的程度。從圖2可知，黧蒴栲不同基肥處理對幼苗O₂含量影響幅度較大，其中，復(fù)合肥和CK的O₂含量較大，P低、P中的O₂含量較??；這可能是因?yàn)槭┯脧?fù)合肥的濃度較高，對黧蒴栲幼苗造成了一定的脅迫。同時(shí)，幼苗體內(nèi)的O₂含量隨著季節(jié)的變化磷肥的3個(gè)處理呈緩慢增加的趨勢，而復(fù)合肥、尿素和CK的增加趨勢都較明顯；這說明，隨著季節(jié)更替，黧蒴栲幼苗體內(nèi)普遍積累了一定量的O₂，但施以磷肥為基肥的處理能有效控制O₂的積累速度，不施基肥、復(fù)合肥和尿素做基肥的處理則難以到達(dá)這一效果。

2.2 不同基肥處理對幼苗抗氧化保護(hù)酶活性的影響

2.2.1 超氧化物歧化酶活性超氧化物歧化酶（SOD）廣泛存在于生物體中，是生物體中一種重要的抗氧化保護(hù)酶類，它能維持活性氧代謝的平衡，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)，在一定程度上緩解或抵御逆境脅迫。本試驗(yàn)對6個(gè)處理黧蒴栲幼苗的成熟葉片在7月、9月和11月分別進(jìn)行采樣后，測定了其葉片SOD酶活性，見圖3。

從圖3可知，黧蒴栲不同基肥處理對幼苗SOD酶活性影響較大，其中，復(fù)合肥的SOD酶活性最大，其次是P低和P中，而P高和尿素的活性較小。復(fù)合肥處理SOD酶活性最大的原因可能是該處理使造成一定脅迫使得幼苗體內(nèi)產(chǎn)生了很多O₂，相應(yīng)則SOD活動頻繁；P低和P中的SOD酶活性較大的原因可能是施用較為適合濃度的磷肥為基肥后增加了幼苗本身的生理能力，從而保護(hù)酶的活性增大。

同時(shí)，幼苗體內(nèi)的SOD酶活性隨著季節(jié)的變化，P高、復(fù)合肥、尿素、CK呈先減少再增加的趨勢，而P低和P中是隨著季節(jié)變化一直下降的。這可能是由于幼苗早期較為幼嫩，體內(nèi)各種有害自由基的清除需要大量的SOD加以清除，因此進(jìn)入生長旺季時(shí)SOD酶活性最大，隨后開始逐漸降低；而理3、4、5、6進(jìn)入冬季時(shí)SOD酶活性又增加的原因可能是到年度生長末期幼苗體內(nèi)的O₂含量增大，故而需要的SOD也增大。

2.2.2 過氧化物酶活性過氧化物酶（POD）屬于氧化還原酶，廣泛存在于植物體中與植物生長有密切關(guān)系，是植物抗氧化酶系的重要保護(hù)酶之一。本試驗(yàn)對6個(gè)處理黧蒴栲幼苗的成熟葉片在7月、9月和11月分別進(jìn)行采樣后，測定了其葉片過氧化物酶活性，見圖4。

從圖4可知，黧蒴栲不同基肥處理對幼苗POD酶活性影響較大，其中P中的POD酶活性最大，其次是P低和P高，最低的為尿素；說明，施用磷肥中水平能有效促進(jìn)幼苗體內(nèi)新陳代謝和保護(hù)酶的活性。同時(shí)，幼苗體內(nèi)的POD酶活性隨著季節(jié)變化基本都呈上升趨勢，且磷肥的3個(gè)處理上升的速率明顯高于其他3個(gè)處理；這可能是由于幼苗生長過程中氧化酶在不斷的催化的氧化還原反應(yīng)，因此積累的HzOz隨時(shí)間推移不斷增加，體內(nèi)的POD酶活性也隨之增強(qiáng)；而施以磷肥為.基肥的處理POD酶活性增加速率明顯較高，能更有效的清除植物體內(nèi)H₂O₂，以減少毒害。

2.3 不同基肥處理對幼苗葉綠素含量的影響

本試驗(yàn)對6個(gè)處理黧蒴栲幼苗的成熟葉片在7月、9月和11月分別進(jìn)行采樣后，測定了其葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量，見圖5。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，它在光合作用的光吸收中起核心作用，黧蒴栲葉片中葉綠素最主要的有葉綠素a和葉綠素b 2種。從圖5可知，黧蒴栲不同基肥水平對幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b含量影響較大。葉綠素a含量從整體上看，P低和P中較大，其次是P高和CK，復(fù)合肥和尿素含量較少；葉綠素b和葉綠素a+b含量的變化也基本與葉綠素a含量一致。這說明，施以適量磷肥為基肥的處理能增加黧蒴栲葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b含量；但以較高濃度復(fù)合肥和尿素為基肥的處理則會抑制黧蒴栲葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b的形成。

從季節(jié)變化上來看，葉綠素含量基本上都處于先略升后降低的變化趨勢。這可能是由于，幼苗葉片在年度生長末期一些酶和酶促反應(yīng)能一定程度上引起葉綠素的分解或破壞；因此，在生長季節(jié)黧蒴栲葉片葉綠素不受那些酶和酶促反應(yīng)的影響，其葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b含量普遍增加，尤其是P低和P中兩種處理增加幅度明顯；而在進(jìn)入冬季后生長減緩，受酶和酶促反應(yīng)的影響葉綠素含量出現(xiàn)逐漸降低趨勢。

2.4 不同基肥處理對幼苗凈光合速率的影響

植物的光合速率是指光合作用的固定二氧化碳（或產(chǎn)生氧）的速度。本試驗(yàn)對6個(gè)處理黧蒴栲幼苗的成熟葉片在7月、9月和11月分別進(jìn)行光合速率測定，其變化規(guī)律見圖6。

從圖6可以看出，黧蒴栲幼苗Pn在7月呈現(xiàn)雙峰曲線，在中午出現(xiàn)明顯的“午休”現(xiàn)象，原因?yàn)橹形鐪囟冗^高葉片氣孔關(guān)閉以減少蒸發(fā)；各處理均于11：00達(dá)到最大值，其中P低最大達(dá)16.23 μmol/（m²·s）。黧蒴栲實(shí)生苗Pn在9月也呈現(xiàn)雙峰曲線，且9月Pn日變化規(guī)律與7月相似，各處理最大值均出現(xiàn)在10：00，其中P低最大達(dá)3.51 μmol/（m²·s）。黧蒴栲實(shí)生苗Pn在11月呈現(xiàn)單峰曲線，中午未出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，這可能是由于黧蒴栲幼苗在冬天出現(xiàn)的一種對環(huán)境的有利適應(yīng)，能更充分的利用光照資源，增加自身光合積累；各處理在14：00達(dá)到最大值，其中P低最大達(dá)4.91μmol/（m²·s）。就Pn值整體來看，磷肥的3個(gè)處理光合能力高于對照，而復(fù)合肥和尿素較低于對照，說明施以磷肥為基肥的處理能夠提高幼苗的光合能力，增加植物光合積累。

2.5 各項(xiàng)生理指標(biāo)的Q型聚類分析

不同基肥處理下黧蒴栲幼苗7月主要生理指標(biāo)的聚類分析見圖7，可知，6個(gè)處理經(jīng)過五步聚類，聚成了一個(gè)大類：P中和P低最先進(jìn)行了聚類，第二步尿素和CK進(jìn)行了聚類，第三步復(fù)合肥和第一步聚類形成的類進(jìn)行了聚類，第四步為P高和第三步聚類形成的類進(jìn)行了聚類，最后第二步和第四步的類聚成了一個(gè)大類。結(jié)果表明，以中低濃度的磷肥為基肥的處理最先聚為一類，說明，它們能在幼苗的快速生長期提高幼苗的生理機(jī)能；而以尿素為基肥的處理與對照聚為一類，對幼苗影響較小。

不同基肥處理下黧蒴栲幼苗9月主要生理指標(biāo)的聚類分析見圖8，可知，6個(gè)處理經(jīng)過五步聚類，聚成了一個(gè)大類：P中和P低率先聚成一類，第二步為復(fù)合肥與尿素聚成一類，第三步為CK與第二步聚成一類，第四步為P高與第一步聚成一類，最后第三步和第四步聚成一類。結(jié)果表明，隨著葉片的生長，其生理機(jī)能分化越來越明顯，以中低濃度的磷肥為基肥的處理最先聚為一類，說明它們在幼苗生長中能持續(xù)提高其生理活動能力；而以復(fù)合肥和尿素為基肥的處理則對幼苗的生理活動存在一定的抑制作用。

不同施肥處理下黧蒴栲幼苗11月主要生理指標(biāo)的聚類分析見圖9，可知，6個(gè)處理經(jīng)過五步聚類，聚成了一個(gè)大類，P低和P中最先進(jìn)行了聚類，第二步P高和復(fù)合肥進(jìn)行了聚類，第三步尿素和CK類進(jìn)行了聚類，之后這個(gè)3個(gè)類分兩步依次聚成一個(gè)大類。結(jié)果表明，在幼苗進(jìn)入年度生長末期時(shí)，以中低濃度的磷肥為基肥的處理最先聚為一類，能顯著提高幼苗的生理機(jī)能，減緩植物生理衰老，為提高苗木質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；以較高濃度磷肥和復(fù)合肥為基肥的處理在幼苗年度生長末期抑制了其生理活動，不適合作為幼苗基肥；以尿素為基肥的處理雖然在生長期對幼苗生理活動也造成了一定程度的抑制，但在幼苗年度生長末期其一直程度逐漸降低。

3 結(jié)論與討論

（1）通過對黧蒴栲不同基肥處理的幼苗進(jìn)行生理生化指標(biāo)測定和綜合分析的結(jié)果來看，黧蒴栲幼苗適合的基肥種類及濃度為每公頃施用過磷酸鈣（含有效P₂O₅16%）25～50 t，其抗氧化保護(hù)酶活性、葉片葉綠素含量和凈光合速率有所提高，O₂含量有所降低。因此，使用黧蒴栲幼苗進(jìn)行造林前應(yīng)在整地后對土地施用濃度為25～50 t/hm²且有效磷成分含量在16%左右的肥料，能有效促進(jìn)幼苗生理和生長發(fā)育。

（2）本研究得到的結(jié)果和大多數(shù)施基肥的研究結(jié)果一致，但由于復(fù)合肥和尿素的濃度可能對于幼苗來說偏高，因此得出的結(jié)果與藍(lán)立斌等、韋龍賓等的不同，有待更加精確、完善的試驗(yàn)來進(jìn)行深入探討。因此，合理施用肥料，才能改善植物品質(zhì)，有力提高植物生理能力、生長量和葉片光合速率。

（3）本次基肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)較少，還存在一些不合理的地方，得出的結(jié)論試用范圍有限。下一步可以可以考慮對黧蒴栲實(shí)生苗進(jìn)行氮、磷、鉀3種肥料的正交追肥試驗(yàn)、進(jìn)行建模分析，以篩選出其最佳施肥方案，為生產(chǎn)提供更加有效的理論依據(jù)。