鈣肥對(duì)楊樹(shù)幼苗生長(zhǎng)及光合特性的影響

劉素榮

(山西省桑干河楊樹(shù)豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)隊(duì)，山西 大同 037000)

1 引言

楊樹(shù)(PopulusL.)，屬楊柳科楊屬植物。在我國(guó)華中、華北、西北、東北等地區(qū)均有分布，楊樹(shù)不僅是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)林速生樹(shù)種，也是我國(guó)干旱半干旱地區(qū)的主要生態(tài)防護(hù)樹(shù)種之一，還被用作工業(yè)用材，具有較高的生態(tài)價(jià)值和工業(yè)價(jià)值[1]。

植物的生長(zhǎng)與細(xì)胞分裂、分化有著密切的關(guān)系，這些過(guò)程又決定了植物的形態(tài)建成[2]，鈣是植物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)也參與植物的各項(xiàng)生理活動(dòng)，是細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)的重要信號(hào)物質(zhì)[3]。研究表明，鈣還會(huì)影響植物的光合作用，當(dāng)外界供給的Ca2+低于植物體所需的正常范圍時(shí)，植物的生長(zhǎng)及光合作用會(huì)受到影響，但是Ca2+過(guò)多也會(huì)破壞葉綠體內(nèi)膜，產(chǎn)生毒害作用，干擾光合作用，抑制植株生長(zhǎng)[4]。因此，適量的鈣肥是保證植株正常生長(zhǎng)的關(guān)鍵。吳朝波等[5]研究表明，外源鈣濃度≤300 mg/kg時(shí)，檳榔在形態(tài)、生理、養(yǎng)分吸收方面均積極響應(yīng)，當(dāng)鈣濃度≥400 mg/kg時(shí)，隨鈣濃度增加，檳榔細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)和活性氧清除能力下降，氮磷鉀鈣積累開(kāi)始減少，檳榔生長(zhǎng)隨鈣濃度增加而減弱。高靜[6]研究表明，施鈣處理下，馬鈴薯株高、莖粗、莖葉和塊莖的干物質(zhì)積累量顯著增加，施鈣處理的凈光合速率顯著高于對(duì)照。黃遠(yuǎn)博[7]研究表明，在無(wú)花果生長(zhǎng)過(guò)程中添加適宜濃度的鈣可以增強(qiáng)葉片的光合作用，促進(jìn)植株生長(zhǎng),提高果實(shí)的品質(zhì)。本試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)鈣肥施用量，研究楊樹(shù)幼苗物質(zhì)積累以及光合參數(shù)變化特征，為楊樹(shù)的高效種植提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年4～8月份在試驗(yàn)基地的溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)選用1年生的楊樹(shù)幼苗為試驗(yàn)材料，選擇頂芽飽滿、大小一致、無(wú)機(jī)械損傷的苗木，栽植前用清水沖去表面泥土，栽植到裝有蛭石的塑料盆中進(jìn)行緩苗，定植后苗木每隔3 d澆一次Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，每次每桶200 mL。培養(yǎng)1個(gè)月后用于試驗(yàn)處理。試驗(yàn)用蛭石購(gòu)自當(dāng)?shù)鼗ɑ苁袌?chǎng)，試驗(yàn)用土壤為疏林草地土壤，土壤pH值為6.7，有機(jī)質(zhì)8.53 g/kg，堿解氮7.18 mg/kg，速效磷32.56 mg/kg，速效鉀73.18 mg/kg。試驗(yàn)用肥料為尿素(N 46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)和氧化鈣(Ca含量71.3%)。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用桶栽法，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)以不施鈣肥為對(duì)照(CK)，設(shè)置4個(gè)鈣肥施用量，分別為0.8 g/kg(T1)，1.6 g/kg(T2)，2.4 g/kg(T3)，3.6 g/kg(T4)，每個(gè)處理氮肥(N)施用量為2.0 g/kg，磷肥(P2O5)1.0 g/kg，鉀肥(K2O)1.0 g/kg，在試驗(yàn)前將所有處理肥料摻混均勻，將配制好的土壤填入直徑為32.0 cm，高為34.6 cm的桶中，每桶填裝干土14 kg，隨后澆透水一次，放置3 d，將預(yù)處理后的苗木取出，移栽到桶中，每個(gè)處理重復(fù)9 次。每隔6 d澆一次水，處理60 d后將楊樹(shù)幼苗取出測(cè)定各指標(biāo)。

2.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

2.3.1 植株形態(tài)特征的測(cè)定

處理完成后用卷尺測(cè)定楊樹(shù)幼苗株高，用游標(biāo)卡尺測(cè)定地徑。

2.3.2 生物量的測(cè)定

處理結(jié)束后，將植株全部取出，用蒸餾水清洗幼苗，將植株分成根、莖、葉三部分，分別放入烘箱中，用105 ℃殺青0.5 h后，然后在80 ℃烘干至恒重，用天平稱(chēng)重，記錄各處理各部位生物量。

2.3.3 光合參數(shù)的測(cè)定

在楊樹(shù)幼苗處理后40 d，選擇晴朗天氣條件下的8：30～ 11：30，使用 Li-6400 便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)(LI-COR，Inc，USA)測(cè)定水曲柳葉片的凈光合速率(Pn)，氣孔導(dǎo)度(Cr)、蒸騰速率(Tr)和胞間二氧化碳濃度(Ci)光合參數(shù)。重復(fù)3次，進(jìn)行測(cè)量。

2.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0 和Microsoft Excel 2010 軟件分析試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)和作圖，采用多重比較法(Duncan)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 鈣肥對(duì)楊樹(shù)幼苗形態(tài)特征的影響

由表1可知，鈣肥顯著影響楊樹(shù)幼苗形態(tài)特征，其中隨著鈣肥用量的增加，樹(shù)高呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，T1、T2和T3處理顯著高于CK，分別比CK高出9.20%、21.50%和11.17%，T4處理顯著低于CK。地徑隨著鈣肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，T1、T2和T3處理顯著高于CK，分別比CK高出7.53%、17.66%和16.36%，T4處理和CK沒(méi)有顯著差異。

3.2 鈣肥對(duì)楊樹(shù)幼苗物質(zhì)積累的影響

由表2可知，鈣肥顯著影響楊樹(shù)幼苗物質(zhì)積累，其中隨著鈣肥用量的增加，葉片物質(zhì)積累呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，T1、T2和T3

處理顯著高于CK，分別比CK高出13.04%、60.87%和44.57%，T4處理顯著低于CK。莖物質(zhì)積累量隨著鈣肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，T1、T3和T4處理顯著高于CK，分別比CK高出25.37%、44.78%和28.36%，T4處理低于CK。根系物質(zhì)積累量隨著鈣肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理顯著高于CK，分別比CK高出31.75%、41.27%、23.81%和14.29%。物質(zhì)量總和隨著鈣肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，T1、T2和T3處理顯著高于CK，分別比CK高出22.07%、50.45%和33.78%，T4處理合CK差異不顯著。

表2 鈣肥對(duì)楊樹(shù)幼苗物質(zhì)積累的影響 g

3.3 鈣肥對(duì)楊樹(shù)幼苗光合特性的影響

由表3可知，鈣肥顯著影響楊樹(shù)幼苗光合特性，其中凈光合速率隨鈣肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，T2和T3處理顯著高于CK，分別比CK高出12.57%和11.23%，T4處理低于CK。氣孔導(dǎo)度隨鈣肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，T2和T3處理顯著高于CK，分別比CK高出19.35%和16.87%，T4處理低于CK。胞間二氧化碳濃度在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，各處理表現(xiàn)為T(mén)2>T1>CK>T3>T4，T3和T4處理顯著低于CK。蒸騰速率隨著鈣肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，T1、T2和T3處理顯著高于CK，分別比CK高出8.59%、74.75%和32.83%，T4處理顯著低于CK。

4 討論

植物在生長(zhǎng)過(guò)程中，不僅需要適宜的環(huán)境條件，也需要礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，養(yǎng)分是植物生長(zhǎng)過(guò)程中參與物光合作用決定作物物質(zhì)積累，通過(guò)合理施鈣，能夠調(diào)節(jié)作物光合性能及光合產(chǎn)物的積累與分配[13]，當(dāng)鈣肥施用量發(fā)生變化時(shí)，作物通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)碳、氮含量分配，使其更好地適應(yīng)生存環(huán)境[14]，葉片是植物進(jìn)行光合作用的最主要器官，其光合作用為植物的生長(zhǎng)提供了大部分能量。缺鈣時(shí)，植物細(xì)胞胞內(nèi)結(jié)構(gòu)破壞、液膜破裂、葉綠體松散膨脹、基粒片層結(jié)構(gòu)破壞，甚至?xí)鸺?xì)胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)而影響光合作用[15]。本研究結(jié)果表明，鈣肥可顯著提高楊樹(shù)幼苗凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，說(shuō)明鈣肥能夠增加楊樹(shù)幼苗光合作用，而光合參數(shù)隨著鈣肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，可能是由于Ca2+過(guò)多也會(huì)破壞葉綠體內(nèi)膜，產(chǎn)生毒害作用，干擾光合作用。因此，在一定范圍內(nèi)，鈣肥能夠促進(jìn)楊樹(shù)幼苗生長(zhǎng)、物質(zhì)積累量以及光合參數(shù)，土壤施鈣量為1.6 g/kg時(shí)，效果最好，用量過(guò)多則會(huì)抑制生長(zhǎng)。

表3 鈣肥對(duì)楊樹(shù)幼苗光合特性的影響

質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵物質(zhì)[8]，也是影響植物形態(tài)特征的重要因素。前人研究發(fā)現(xiàn)，增施鈣肥會(huì)使植物株高增加，莖枝粗壯[9]。鈣元素是真核生物中細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)的重要信號(hào)物質(zhì)，同時(shí)也是植物細(xì)胞壁和細(xì)胞間層間的重要組成部分，是植物細(xì)胞分裂必需的重要成分。但是鈣肥施用量過(guò)多也會(huì)影響植物正常生長(zhǎng)，阻滯植物發(fā)育[10]。鞏磊等[11]研究表明，Ca處理顯著增加黃瓜株高、葉片光合色素含量、果實(shí)可溶性固形物及Ca、Mg和Fe含量。譚迪等[12]研究表明，噴施鈣肥提高葉片和果實(shí)鈣含量，幼果期噴施效果最明顯，鈣處理裂果率降低，果實(shí)橫徑增加，貯藏期間果實(shí)腐爛減少。鈣肥能夠顯著促進(jìn)楊樹(shù)幼苗生長(zhǎng)，增加楊樹(shù)幼苗樹(shù)高和地徑，增加楊樹(shù)幼苗根、莖、葉的物質(zhì)積累量，主要是由于增施鈣肥能夠促進(jìn)植株對(duì)其他養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)物質(zhì)積累。隨著鈣肥用量的增加，植株形態(tài)和物質(zhì)積累量呈先增加后降低的趨勢(shì)，說(shuō)明過(guò)量的鈣肥會(huì)對(duì)楊樹(shù)生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。