配比施肥對假蘋婆幼苗葉片生理特性的影響

潘 虹，粟春青，王凌暉

（廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西 南寧 530004）

0 引言

假蘋婆（Sterculia lanceolata），為梧桐科（Sterculiaceae）蘋婆屬（Sterculia）常綠闊葉喬木，別名雞冠木、賽蘋婆等，是中國西南地區(qū)的特色樹種之一。目前，國內(nèi)對假蘋婆有文獻記載的研究主要涉及外觀形態(tài)鑒別、嫁接試驗、群落特征、生物多樣性研究、耐鹽性研究、葉變色盛期對氣候因子的響應(yīng)、光合與水分利用等方面［1-8］。通過查閱資料，了解到研究配比施肥對假蘋婆葉片生理及養(yǎng)分含量影響的文獻記載尚未見報道。假蘋婆為廣西優(yōu)良的行道樹樹種，進行配比施肥方面的研究，對其幼苗的培育具有十分重要的意義。

施肥作為林木培育的一項關(guān)鍵性技術(shù)措施，可以改善林木營養(yǎng)狀況，增加土壤肥力［9］。研究科學(xué)經(jīng)濟的氮磷鉀施肥配比，對于最大限度地發(fā)揮土壤對林木的肥力作用有十分重要的意義，既能使肥料物盡其用，又能加速培育壯苗［10］。不同氮磷鉀配比的施肥會對植物的生理特性產(chǎn)生影響。羅婷等［11］研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)施肥處理的云南藍果樹幼苗抗旱性生理指標(biāo)高于CK（不施肥），且最依賴氮肥，氮磷鉀三者間互作影響肥效的發(fā)揮，適當(dāng)施肥會增強其生理生化過程，提高抗逆性。同樣，李靜文等［12］研究發(fā)現(xiàn)在氮磷鉀配比施肥中，氮素顯著影響毛竹筍產(chǎn)量和品質(zhì)及其葉片的生理特性。周樊等［13］研究發(fā)現(xiàn)合理的氮磷鉀配比施肥可以顯著提高薄殼山核桃幼苗主要碳氮代謝產(chǎn)物的含量和關(guān)鍵酶的活性，其中氮對硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶的影響顯著。本文以9月苗齡的假蘋婆幼苗為試驗對象，采用N、P、K3個因素4個水平的正交試驗方案進行配比施肥，研究了不同施肥處理對假蘋婆幼苗葉片生理特性的影響。以期找出最佳施肥方案，為假蘋婆的培育及生產(chǎn)應(yīng)用中的高效施肥提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本試驗在廣西區(qū)南寧市廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃教學(xué)基地內(nèi)（108°17′E，22°51′N，海拔78 m）進行。該地處于北回歸線附近，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，全年日照和降雨量充足，夏長冬短，無霜期長。

1.2 試驗材料

試驗材料為9月苗齡的假蘋婆實生幼苗，平均苗高15.42 cm，平均地徑2.6 mm，采用21 cm×18 cm高的黑色塑料育苗盆，1盆1株，緩苗至2019年2月底，2019年3月至9月開展施肥試驗。試驗的氮肥選用尿素（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，含N46.67%），磷肥選用過磷酸鈣（天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司，含P2O522.6%），鉀肥選用氧化鉀（天津博迪化工股份有限公司，含K2O 52.7%）。供試土壤來自廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃，為偏酸性赤紅壤，與沙子以3∶1的比例混勻后作栽培基質(zhì)。在試驗處理前測定盆栽土的基礎(chǔ)理化性質(zhì)（pH值：5.50，有機質(zhì)含量：11.20 g/kg，全氮含量：1.38 g/kg，全磷含量：0.27 g/kg，全鉀含量：2.58 g/kg，硝態(tài)氮含量：69.56 mg/kg，銨態(tài)氮含量：10.27 mg/kg，速效磷含量：6.45 mg/kg，速效鉀含量：53.60 mg/kg）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用“3414”正交試驗設(shè)計，即氮、磷、鉀為3個因素，4個施肥水平，13個處理組，1個對照組（CK）為不施肥，共14個處理組，每個處理組設(shè)10個重復(fù)，共140株。試驗前采集幼苗葉片，測得其 N、P、K 含量分別為23.08、1.37、12.43 g/kg。苗木的合理施肥量=（苗木對養(yǎng)分的吸收量—土壤養(yǎng)分含量）/肥料利用率［13］，計算得到理論數(shù)據(jù)，考慮土重并結(jié)合預(yù)實驗，同時參考付曉鳳［15］的實驗設(shè)計確定施肥水平（詳見表1）；施肥處理的試驗設(shè)計詳見表2；2019年3月至9月對9月苗齡的假蘋婆進行施肥處理，每40天施肥一次，共5次。

表1 不同處理下肥料施用水平 g/株

表2 施肥試驗設(shè)計

試驗參照大田管理標(biāo)準(zhǔn)，日常澆水除草，必要時防治病蟲害。

1.4 測定項目和方法

收獲前一天，采摘各處理組中長勢一致的植株的成熟功能葉并測定相關(guān)的生理指標(biāo)。其中，可溶性糖（SS）的測定參考蒽酮比色法［16］；可溶性蛋白（SP）的測定用考馬斯亮藍G-250法［17］；游離脯氨酸（Pro）的測定參考酸性茚三酮比色法［18］；丙二醛（MDA）的測定參考硫代巴比妥酸顯色法［16］；過氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶活性（SOD）活性的測定分別參考愈創(chuàng)木酚法和NBT光化還原法；硝酸還原酶（NR）的測定參考離體法［19］；谷氨酰胺合成酶（GS）的測定參考分光光度計法［18］。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2016 軟件進行數(shù)據(jù)分析、整理和作圖，用SPSS 23.0軟件進行方差分析和顯著性分析，用 LSD 法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對假蘋婆幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.1.1 對可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）含量的影響 由圖1可知，不同處理下假蘋婆可溶性糖和可溶性蛋白含量有顯著差異（P＜0.05）。各處理組的SS含量大小排序為T2＞T6＞T11＞T12＞T3＞T4＞T1＞T7＞T5＞T8＞T13＞T9＞CK＞T10，與CK相比，各處理的SS含量均有所上升，而T10（N3P2K2）的SS含量低于CK，但兩者差異不顯著（P＞0.05）；其中，T2（N1P2K2）的SS含量最高，為12.47%，比CK增加了194.10%，同時顯著高于其他處理；其次是T6（N2P3K2）和T11（N1P1K2）；T10（N3P2K2）的SS含量最低，比CK低9.20%，同時顯著低于其他所有施肥處理。

由圖1可知，可溶性蛋白（SP）的變化趨勢與可溶性糖相似，各處理的SP含量大小排序為T2＞T11＞T6＞T12＞T13＞T4＞T8＞T7＞T9＞T10＞T3＞T5＞T1＞CK。其中，T2（N1P2K2）和T11（N1P1K2）的SP含量分別為9.17和8.99 mg/g，分別是CK的205.15%和201.12%，均顯著高于其他處理；CK的SP含量為4.47 mg/g，顯著低于其他所有施肥處理。

圖1 不同配比施肥對幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

方差分析和極差分析顯示，不同配比施肥對SP含量的影響極顯著（P＜0.01），N、P、K因素對SS和SP含量的影響大小均為N＞P＞K。以上得出，對于假蘋婆幼苗葉片SS和SP含量的增加而言，T2（N1P2K2）的施肥處理效果最佳。

2.1.2 對游離脯氨酸（Pro）含量的影響 由圖2可得，不同配比施肥處理對假蘋婆游離脯氨酸（Pro）含量具有顯著（P＜0.05）的影響。各處理的Pro含量從大到小的順序為T10、T9、CK、T7、T3、T13、T12、T5、T11、T2、T4、T1、T6、T8。與CK相比，除T9（N2P2K3）和T10（N3P2K2）以外，各處理的游離脯氨酸含量均小于CK。其中T10含量最大，為775.79 μg/g，比CK增長了27.84%；其次是T9，為695.37 μg/g，比CK增 長 了14.59%；T8（N2P2K1）含量最小，為145.13 μg/g，比CK減少了76.08%，同時顯著低于其他處理。由方差分析和極差分析可知，不同配比施肥處理對Pro含量的影響極顯著（P＜0.01），N、P、K因素對Pro含量的影響大小為N＞P＞K。

圖2 不同配比施肥對幼苗游離脯氨酸含量的影響

2.2 不同施肥處理對假蘋婆幼苗丙二醛和抗氧化物酶的影響

2.2.1 對丙二醛（MDA）含量的影響 由圖3可看出，不同施肥處理間的假蘋婆幼苗MDA含量有顯著性的差異（P＜0.05）。各處理的MDA含量從大到小順序：CK、T3、T5、T13、T10、T8、T9、T4、T7、T12、T1、T2、T6、T11。CK（不施肥）處理的假蘋婆葉片中的MDA含量最高，其他處理的MDA含量均小于CK。其中，T3（N2P0K2）的MDA含量居第2位，為9.90 μmol/g，是CK的92.52%；T11（N1P1K2）的MDA含量最小，為6.90 μmol/g，是CK的64.49%。方差分析和極差分析顯示，不同配比施肥處理對MDA含量的影響極顯著（P＜0.01），N、P、K因素對MDA含量的影響大小為P＞N＞K。

圖3 不同配比施肥對幼苗丙二醛含量的影響

2.2.2 對過氧化物酶（POD）活性的影響 分析結(jié)果如圖4，對于葉片POD活性而言，不同施肥處理間存在顯著差異（P＜0.05）。

圖4 不同配比施肥對幼苗過氧化物酶活性的影響

與CK相比，不同施肥處理的POD活性均顯著低于CK（P＜0.05），但T1與CK相比，兩者差異不顯著（P＞0.05）。各處理的POD活性均值從大到小排列順序為：CK、T1、T10、T9、T3、T8、T12、T7、T5、T4、T6、T13、T11、T2。其 中，T2（N1P2K2）的POD活性最低，為639.66 μmol/g，是CK的54.70%；其次較低的是T11和T13，分別是686.66、693.33 μmol/g，分別為CK的58.72%、59.29%；T1（N0P2K2）的POD活性居第2位，為1126.33 μmol/g，是CK的96.32%。由方差分析和極差分析可知，不同配比施肥處理對POD活性的影響極顯著（P＜0.01），N、P、K因素對POD活性的影響大小為N＞P＞K。

2.2.3 對超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響 分析結(jié)果如圖5，不同施肥處理下假蘋婆SOD活性影響極顯著（P＜0.01）。各處理的SOD活性均值從大到小排列順序為：T10、T9、T3、T13、CK、T1、T8、T7、T4、T6、T11、T5、T12、T2。T1（N0P2K2）與CK相比，兩者差異不顯著（P＞0.05）；除T3、T9、T10、T13的SOD活性大于CK外，其他處理均小于CK。其中，T10（N3P2K2）的SOD活性最高（831.39 U/g FW），是CK的110.41%；T2（N1P2K2）的活性最低（512.64 U/g FW），是CK的68.08%。方差分析和極差分析表明，不同配比施肥處理對SOD活性的影響極顯著（P＜0.01），N、P、K因素對SOD活性的影響大小為N＞P＞K。

圖5 不同配比施肥對幼苗超氧化物歧化酶活性的影響

2.3 不同施肥處理對假蘋婆幼苗氮素代謝關(guān)鍵酶的影響

2.3.1 對硝酸還原酶（NR）活性的影響 由圖6可知，不同施肥處理對假蘋婆幼苗硝酸還原酶（NR）的影響差異顯著（P＜0.05）。N×P互作對NR影響顯著。T2（N1P2K2）的葉片NR活性最大，為3.84 μg/（g·h），是CK的1.66倍；其次是T11（N1P1K2），為3.64 μg/（g·h），是CK的1.58倍；T10（N3P2K2）的葉片NR活性較小，為1.99 μg/（g·h），是CK的0.86倍；T3（N2P0K2）的NR活性最小，為1.63 μg/（g·h），是CK的0.71倍。所以影響NR 的最佳施肥配比為T2（N1P2K2），即N肥0.9 g/株、P肥2 g/株、K肥1.8 g/株。

圖6 不同配比施肥對幼苗硝酸還原酶活性的影響

2.3.2 對谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影響 由圖7可知，不同施肥處理對假蘋婆谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影響極顯著（P＜0.01）。各處理組的GS活性大小排序為T2＞T4＞T11＞T6＞T3＞T12＞T7＞T5＞T13＞T8＞T9＞T1＞T10＞CK。N×P互作對GS影響顯著。T2（N1P2K2）的GS活性最大，為17.62 A/（mg·h），是CK的1.40倍；T10（N3P2K2）的葉片GS活性最小，為12.73 A/（mg·h），是CK的1.01倍。所以影響GS的最佳施肥配比為N1P2K2。

圖7 不同配比施肥對幼苗谷氨酰胺合成酶活性的影響

2.4 不同施肥處理下假蘋婆幼苗各項生理指標(biāo)的相關(guān)性分析和隸屬函數(shù)分析

由表3可見，在大部分生理指標(biāo)之間存在極顯著或顯著正相關(guān)，只有Pro和其他指標(biāo)不呈顯著或極顯著相關(guān)性。其中SS和SP、NR，SP和NR、GS，MDA和POD、SOD，POD和SOD呈極顯著正相關(guān)（P＜ 0.01），MDA和GS，SOD和GS，NR和GS呈 顯著正相關(guān)（P＜ 0.05）。

表3 不同施肥處理下各項生理指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果

由表4可知，隸屬度平均值從大到小依次為T2、T11、T6、T12、T9、T4、T7、T1、T10、T3、T13、T8、T10、CK，所有施肥處理的隸屬均值均大于不施肥處理（CK），說明一定的氮磷鉀配比施肥能夠提高植物的生理特性，其中T2（N1P2K2）的施用效果最佳，對假蘋婆幼苗的生理特性影響最大。

表4 不同處理下各項生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值

3 結(jié)論

氮磷鉀是植物生長發(fā)育必不可少的營養(yǎng)元素，影響植物的一系列生理生化過程［20］。本試驗結(jié)果表明，氮磷鉀不同的配比施肥對假蘋婆幼苗的生理生長均有促進作用，對SS、SP、Pro、MDA含量和POD、SOD、NR、GS活性有顯著影響，除對MDA含量的影響效應(yīng)大小是P＞N＞K外，對其他生理指標(biāo)的影響效應(yīng)大小均為 N＞K＞P。

可溶性糖是植物細胞中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，也是光合作用的直接產(chǎn)物，在植物碳氮代謝中起著重要作用［21-22］。本研究發(fā)現(xiàn)合理的配比施肥能夠增加假蘋婆葉片中的SS含量，T2（N1P2K2）的SS含量最高，較CK增加了194.10%；N肥對假蘋婆SS含量影響顯著，但過量施用N肥會導(dǎo)致假蘋婆葉片的SS含量下降，施高氮水平的T10（N3P2K2）的SS含量最低，較CK低9.20%，同時顯著低于所有施肥處理。作為植物體內(nèi)重要的生理生化指標(biāo)，可溶性蛋白參與調(diào)控植物多種生理生化代謝過程，是構(gòu)成植物體內(nèi)酶的重要組成部分和營養(yǎng)物質(zhì)［23-24］。本研究表明施低氮水平的T2（N1P2K2）和T11（N1P1K2）的SP含量較CK分別增加了105.15%和101.12%。游離脯氨酸（Pro）是植物體內(nèi)滲透壓調(diào)節(jié)物質(zhì)［25］。試驗結(jié)果表明，T8（N2P2K1）的Pro含量最?。?45.13 ug/g），比CK低了76.08%，同時顯著低于其他處理，適宜的配比施肥能夠降低植物體內(nèi)Pro含量。

MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一，其含量的高低能夠在一定程度上反映出植物膜脂過氧化和受脅迫傷害的程度［26］。本試驗發(fā)現(xiàn)，不施肥（CK）處理的MDA含量最高，T11（N1P1K2）含量最小，適當(dāng)N、P、K配比施肥能夠降低MDA含量，減弱膜脂過氧化程度，促進植物生長。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）是植物細胞中主要承擔(dān)清除活性氧的保護酶，它們的活性與植物的呼吸和光合作用，以及抗性密切相關(guān)，在逆境下維持較高生物活性，使植物表現(xiàn)出較強的抗性［27-28］。通過本次試驗可知，在施肥處理后葉片的POD和SOD活性均有不同程度的下降，其中T2（N2P2K1）的POD、SOD活性較CK分別降低了45.30%、31.92%。

硝酸還原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）是植物體內(nèi)氮素同化的關(guān)鍵酶，氮素的多少影響著NR和GS的活性大小。試驗結(jié)果表明，氮肥的用量與假蘋婆葉片NR活性有直接關(guān)系，磷肥的用量也有間接影響。在T2（N1P2K2）和T11（N1P1K2）中，適量地供應(yīng)N能夠增加葉片NR活性；但在T10（N3P2K2）和T3（N2P0K2）中，葉片NR的活性均較低，說明過量地施加N肥對葉片NR活性會產(chǎn)生一定的抑制作用，不施加P肥也能夠影響NR活性。綜上，不同氮磷鉀因素對假蘋婆NR、GS活性的影響效應(yīng)大小為：N＞P＞K。

各個施肥處理對假蘋婆幼苗的可溶性糖、可溶性蛋白含量等均有所提高，綜合分析各項生理指標(biāo)可知，單株施氮肥（N）0.9 g、磷肥（P2O5）2.0 g、鉀肥（K2O）1.8 g的處理表現(xiàn)最好，即T2（N1P2K2）是本試驗的最佳施肥配比。

4 討論

針對假蘋婆的研究報道甚少，在配方施肥方面的研究也近乎空白。本試驗結(jié)果對指導(dǎo)假蘋婆育苗期的施肥與管理有一定的參考價值。但本試驗的研究對象僅為9個月苗齡的假蘋婆實生苗，不代表植物整個苗期的需肥規(guī)律，也未涉及施肥配比的最佳施肥時間、次數(shù)或頻率等方面的探討，還需對以上方面進行深入研究，才能更加全面準(zhǔn)確且科學(xué)地掌握假蘋婆育苗期的需肥規(guī)律。