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    微生物保水劑對(duì)大花序桉幼苗生長生理及養(yǎng)分含量的影響

    2023-11-16 06:54:54韋存瑞廖思左秋玉楊梅
    熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年9期
    關(guān)鍵詞:增長量保水劑花序

    韋存瑞 廖思 左秋玉 楊梅

    微生物保水劑對(duì)大花序桉幼苗生長生理及養(yǎng)分含量的影響

    韋存瑞1廖思2左秋玉2楊梅2

    (1. 廣西壯族自治區(qū)南寧樹木園 廣西南寧 530031;2. 廣西大學(xué)林學(xué)院 廣西南寧 530004)

    為篩選有利于大花序桉抗旱且促生效果較好的保水劑用量,以廣西林科院培育的大花序桉容器苗為試材,利用盆栽試驗(yàn),對(duì)比分析微生物保水劑不同用量下,大花序桉幼苗生長、光合特性及養(yǎng)分含量的差異及相關(guān)性。結(jié)果表明:(1)干旱脅迫下,施用保水劑可以促進(jìn)大花序桉幼苗生長,施用量為5 g/株時(shí),苗高增長量最大,分別為42.18 cm,較對(duì)照提高26.25%;(2)隨保水劑用量增加,大花序桉凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì),施用量為5 g/株時(shí),三者達(dá)到最大,分別較對(duì)照提高100.15%、52.94%、16.87%,胞間CO2濃度則呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì);(3)葉片N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn等元素含量在施用量為5 g/株時(shí)最高,分別較對(duì)照高75.73%、6.38%、65.67%、209.78%、193.21%、20.34%、59.04%;(4)大花序桉苗高及地徑的增長量與凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度、N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn呈顯著或極顯著相關(guān)。綜上,適宜的微生物保水劑用量可以緩解干旱脅迫,提高大花序桉的光合能力,促進(jìn)養(yǎng)分吸收和苗木生長。大花序桉最適保水劑用量為5 g/株。

    微生物保水劑;大花序桉;干旱脅迫;生長生理;養(yǎng)分含量

    大花序桉()為桃金娘科(Myrtaceae)桉屬()大喬木樹種,自然分布于澳大利亞昆士蘭州,材質(zhì)堅(jiān)硬、紋理美觀,廣泛應(yīng)用于建筑、家具及礦柱等,是一種優(yōu)良的鋸材樹種[1]。1972年,我國開始引種大花序桉,目前在海南、福建、廣西、廣東等地區(qū)均有分布[2]。大花序桉生長快、對(duì)水分需求量高,但由于主栽區(qū)屬熱帶亞熱帶地區(qū),季節(jié)性干旱明顯,土壤保水保肥能力差,林木生長發(fā)育容易受阻,樹種應(yīng)有的生產(chǎn)潛力與經(jīng)濟(jì)價(jià)值得不到充分發(fā)揮[3]。保水劑是一種環(huán)保型抗旱節(jié)水材料,具有吸水、保水、釋水、保肥的能力,常應(yīng)用于農(nóng)林抗旱節(jié)水植物栽培技術(shù)中。因此,研究干旱脅迫下保水劑不同用量對(duì)大花序桉生長、光合特性及養(yǎng)分吸收的影響,對(duì)于提高桉樹人工林的產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

    當(dāng)前,國內(nèi)對(duì)大花序桉的研究主要集中在種源與遺傳變異[4]、無性繁殖[5]、木材性質(zhì)[6]及樹種混交[7]等方面,關(guān)于保水劑對(duì)大花序桉生長、光合特性及養(yǎng)分吸收的影響研究較少?;诖?,以大花序桉幼苗為研究對(duì)象,在幼苗盆栽中添加不同用量的微生物保水劑,對(duì)比分析不同大花序桉盆栽幼苗的生長、光合特性及養(yǎng)分含量狀況,以篩選大花序桉促生效果較好的保水劑用量,為大花序桉的栽培管理提供數(shù)據(jù)參考。

    1 材料與方法

    1.1 材料

    1.1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地位于廣西南寧市廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃基地(22°51¢20″N?108°17¢14″E),屬亞熱帶季風(fēng)氣候,干濕季節(jié)明顯,夏長高溫多雨,冬短溫暖干燥,年均氣溫在21.6℃左右,極端最高氣溫40.4℃,極端最低溫度?2.4℃,年均日照1 827 h,年均降雨量1 304.2 mm,平均相對(duì)濕度為79%。

    1.1.2 試材 供試苗木為廣西林科院培育的大花序桉實(shí)生容器苗,苗齡為10個(gè)月,苗高約41 cm,地徑約2.45 mm。試驗(yàn)所用育苗袋為直徑30 cm、高40 cm的黑色柱形育苗袋,育苗基質(zhì)選用廣西南寧市郊區(qū)馬尾松林地土壤。保水劑選用長沙市圣華科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的多功能微生物保水劑(鉀型),主要由丙烯酸鉀、淀粉及另外2種礦物質(zhì)經(jīng)特殊工藝合成,保水劑中主要的菌種為活體細(xì)菌。

    1.2 方法

    1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)保水劑不同用量梯度試驗(yàn),保水劑用量分別為2.5 g/株(B1)、5.0 g/株(B2)、10.0 g/株(B3),共3個(gè)處理梯度,并以不添加保水劑為對(duì)照(CK),每個(gè)處理3次重復(fù),每個(gè)重復(fù)20株。2018年3月31日,開始移栽苗木。移栽過程中,先往育苗袋中裝9 kg林地土,再加入保水劑與林地土攪拌、混合均勻,后再向育苗袋添加6 kg林地土作為上層土,最后栽植大花序桉容器苗。植苗時(shí)盡量保留植株根系周圍的土團(tuán),避免損傷植株根系。將苗木放置在苗圃塑料大棚內(nèi)正常管理2周,每2 d澆水1次,待苗木恢復(fù)生長后再進(jìn)行干旱處理:先連續(xù)干旱30 d,再復(fù)水30 d,最后再干旱30 d。7月14日試驗(yàn)結(jié)束后立即取樣,進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

    1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 (1)生長指標(biāo)測(cè)定 使用卷尺(精度為0.1 cm)和游標(biāo)卡尺(精度為0.01 mm)測(cè)定試驗(yàn)前與試驗(yàn)結(jié)束后每株苗木的苗高、地徑。

    (2)養(yǎng)分指標(biāo)測(cè)定 試驗(yàn)結(jié)束后,每個(gè)處理選取長勢(shì)平均的6株試驗(yàn)苗木,洗凈后將其根、莖和葉分離,放入烘箱以105℃殺青30 min,后以75℃烘至恒重;用粉碎機(jī)對(duì)烘干后的葉片進(jìn)行粉碎,并過80目篩,用于養(yǎng)分指標(biāo)測(cè)定。全氮(N)含量采用硫酸—過氧化氫消煮法測(cè)定;全磷(P)含量采用酸溶(濃硫酸—高氯酸)—鉬銻抗比色法測(cè)定;全鉀(K)含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定;Fe、Mn、Cu、Zn含量采用消煮—電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定[8]。

    1.2.3 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2016對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與整理。利用IBM SPSS Statistics 26.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比較(Duncan)(=0.05),檢驗(yàn)各指標(biāo)的差異性。表格中數(shù)據(jù)均采用(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)表示。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 植株死亡情況

    大花序桉幼苗經(jīng)歷干旱—復(fù)水—再干旱處理后,出現(xiàn)不同程度的死亡。如表1所示,大花序桉幼苗的死亡率從高到低排序?yàn)镃K > B1 > B3 > B2,說明干旱—復(fù)水—再干旱處理對(duì)大花序桉幼苗產(chǎn)生了不同程度的干旱脅迫,其中對(duì)照組(CK)的受害程度比較嚴(yán)重,B2處理的死亡率最低。

    表1 干旱脅迫下不同處理的大花序桉幼苗生長狀況

    注:小寫字母表示不同處理間的差異顯著(<0.05),下同。

    2.2 微生物保水劑對(duì)大花序桉苗高、地徑生長的影響

    如表1所示,干旱脅迫下保水劑不同用量處理對(duì)大花序桉幼苗生長影響差異顯著,以B2的處理效果最佳,其苗高與地徑的增長量分別為42.18 cm、3.68 mm。施用保水劑后,各處理組的苗高增長量由大到小依次為B2 > B1 > B3 > CK,B2的苗高生長量分別較CK、B1、B3高26.25%、2.83%、18.25%。大花序桉幼苗地徑增長量由大到小分別為B3>B2>B1>CK,B2較對(duì)照高8.24%,差異達(dá)到顯著水平,但B2與B1、B3的差異不顯著。

    2.3 微生物保水劑對(duì)大花序桉幼苗光合特性的影響

    由表2可知,隨保水劑用量增加,大花序桉幼苗凈光合速率、氣孔導(dǎo)度及蒸騰速率呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì),且B2處理達(dá)到最大值,分別較對(duì)照提高了100.15%、52.94%、16.87%。胞間CO2在不同處理組間的變化趨勢(shì)與其他指標(biāo)相反,表現(xiàn)為隨保水劑用量增加呈現(xiàn)先下降后增加趨勢(shì),B2處理的胞間CO2最低,較對(duì)照降低了30.18%,差異達(dá)到顯著水平。

    表2 干旱脅迫下不同處理的大花序桉葉片光合特性

    2.4 微生物保水劑對(duì)大花序桉葉片養(yǎng)分含量的影響

    由表3可知,與對(duì)照相比,B1、B2、B3處理的大花序桉葉片N含量分別增加了21.71%、75.73%、63.08%,P含量分別增加了1.34%、6.38%、4.03%,K含量分別增加了51.94%、65.67%、59.10%,不同處理間均以B2的元素含量增幅最大。對(duì)比不同元素間含量發(fā)現(xiàn),N含量的增幅最大,K含量次之,P含量最低,其中N、K兩種元素含量在不同處理間差異達(dá)到顯著水平。

    表3 大花序桉葉片N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn含量

    與對(duì)照相比,B1、B2、B3處理的大花序桉葉片F(xiàn)e含量分別增加了165.85%、209.78%、194.84%,Mn含量分別增加了164.80%、193.21%、195.96%,Cu含量分別增加了6.56%、20.34%、6.93%,Zn含量分別增加了26.24%、59.04%、50.77%,不同處理間均以B2處理的元素含量增幅最大。可見,B2處理促進(jìn)大花序桉幼苗吸收微量養(yǎng)分的效果最佳。對(duì)比不同元素間含量發(fā)現(xiàn),F(xiàn)e、Mn含量的增幅較大,Cu、Zn含量增幅較低。

    2.5 大花序桉苗高、地徑增長量與光合特性及養(yǎng)分含量間的相關(guān)性分析

    由表4可知,大花序桉苗高增長量與蒸騰速率、全鉀、Fe呈顯著正相關(guān),與胞間CO2濃度呈顯著負(fù)相關(guān);地徑增長量與凈光合速率、全氮、全鉀、Fe、Mn、Zn呈極顯著正相關(guān),與全磷、Cu呈顯著正相關(guān)。

    表4 相關(guān)分析結(jié)果

    注:*表示在<0.05水平下相關(guān)性顯著;**表示在<0.01水平下相關(guān)性極顯著。

    3 討論與結(jié)論

    3.1 討論

    幼苗期是整個(gè)植物生長周期中最重要的階段,而水分是影響植物幼苗生長的關(guān)鍵因子[9]。本試驗(yàn)表明,干旱脅迫下,施用微生物保水劑的大花序桉幼苗的苗高增長量與地徑增長量均顯著優(yōu)于對(duì)照,說明保水劑的加入可以有效緩解干旱脅迫,促進(jìn)大花序桉幼苗生長發(fā)育,這與前人[3]研究結(jié)果相似。究其原因,可能是保水劑施入土壤后,通過吸水-釋水過程增加根系周圍的水分含量,在一定程度上緩解了干旱脅迫對(duì)植物造成的傷害,從而促進(jìn)苗木生長[10]。隨著保水劑用量的增加,大花序桉幼苗苗高增長量呈先增加后降低趨勢(shì),表明施用一定用量的微生物保水劑對(duì)大花序桉幼苗生長具有促進(jìn)作用,但施用過多促進(jìn)作用降低。保水劑是一種超吸收劑,用量過多時(shí)會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),使土壤板結(jié),不利于根系活動(dòng)與吸收,進(jìn)而影響根系與地上部分生長[11]。本試驗(yàn)以微生物保水劑用量為5.0 g/株(B2)時(shí)大花序桉幼苗的增長效果最佳,可見適宜的用量才能充分發(fā)揮保水劑的促生作用。

    光合作用是綠色植物合成有機(jī)物的重要途徑,植物光合能力強(qiáng)弱與葉片凈光合速率、氣孔開度、胞間CO2濃度及蒸騰速率密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明,干旱脅迫下,施用保水劑各處理組的凈光合速率均高于對(duì)照組,胞間CO2濃度則相反,說明施用保水劑一定程度上能增強(qiáng)大花序桉的光合能力,使其適應(yīng)干旱脅迫環(huán)境,緩解干旱脅迫對(duì)幼苗光合作用的抑制,但保水劑施用量增加并不能一直增強(qiáng)植物的光合能力,存在適宜的用量范圍,造成這種情況的原因可能與保水劑富含親水基團(tuán)有關(guān)。親水基團(tuán)賦予保水劑超強(qiáng)的吸水保水能力,當(dāng)施用過量時(shí)液態(tài)水分被吸附的份量增加,土壤固液氣三相比例失衡,不利于植物根系吸水,導(dǎo)致光合能力減弱,光合速率降低[12]。相關(guān)性分析表明,干旱脅迫下施用微生物保水劑,大花序桉地徑的增長量與凈光合速率呈極顯著正相關(guān),說明保水劑是通過增強(qiáng)光合能力、促進(jìn)有機(jī)物的合成和積累來促進(jìn)大花序桉幼苗生長。

    養(yǎng)分積累是生物量積累的基礎(chǔ),也是苗木產(chǎn)量形成的基礎(chǔ),提高養(yǎng)分吸收能力是苗木增產(chǎn)增質(zhì)的關(guān)鍵[13]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),干旱脅迫下施用保水劑后,植物葉片中大量元素N、P、K和微量元素Fe、Mn、Cu、Zn的含量均明顯高于對(duì)照,這是由于微生物保水劑富含活性微生物菌種,施入土壤后,菌種通過代謝活動(dòng)產(chǎn)生有機(jī)酸和酶,加快土壤緩效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與釋放,從而促進(jìn)植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收利用[14]。但不同微生物保水劑用量的效果明顯不同,微生物保水劑用量在5 g/株時(shí),大花序桉幼苗體內(nèi)各營養(yǎng)元素的含量最高。

    本研究還發(fā)現(xiàn),保水劑處理下植物體內(nèi)N元素的增加幅度較P、K大,可能是添加保水劑后促使更多有機(jī)氮分解為速效性氮素,有利于植物吸收利用[15]。此外,保水劑自身保肥釋肥功能,也可以在外界環(huán)境變化時(shí)將所吸附的氮素緩慢釋放,以供植物吸收,使土壤中速效氮的供給與大花序桉對(duì)其的需求更加同步,從而增加植物對(duì)氮素的有效吸收與利用效率[16-17]。相關(guān)性分析表明,干旱脅迫下施用微生物保水劑,大花序桉的苗高及地徑的增長量與N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn呈顯著或極顯著正相關(guān),說明保水劑通過提高植物體內(nèi)營養(yǎng)元素的含量來促進(jìn)大花序桉幼苗生長。

    3.2 結(jié)論

    不同保水劑用量對(duì)大花序桉幼苗的生長、光合特性及養(yǎng)分吸收均有顯著影響,隨保水劑施用量增加,苗高、光合特性(胞間CO2濃度除外)及養(yǎng)分含量(Mn含量除外)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),且均在施用量為5 g/株時(shí)達(dá)到最大值。相關(guān)性分析表明,干旱脅迫下施用微生物保水劑,大花序桉的苗高及地徑的增長量與凈光合速率、N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn呈顯著或極顯著正相關(guān)??梢?,適宜的保水劑用量能顯著提高大花序桉的光合能力和養(yǎng)分吸收能力,促進(jìn)幼苗生長發(fā)育。本研究是在苗圃基地進(jìn)行,所設(shè)計(jì)保水劑用量與大花序桉幼苗野外生存環(huán)境存在差異。因此,今后還需借鑒此試驗(yàn)結(jié)果,開展保水劑用量對(duì)野外大花序桉幼苗生長發(fā)育及養(yǎng)分吸收的影響研究,從而為造林實(shí)踐提供數(shù)據(jù)參考。

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    Effects of Microbial Super Water-absorbent Polymer on Growth Physiology and Nutrient Content ofSeedlings

    WEI Cunrui1LIAO Si2ZUO Qiuyu2YANG Mei2

    (1. Nanning Arboretum, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning, Guangxi 530031, China; 2. College of Forestry, Guangxi University, Nanning, Guangxi 530004, China)

    container seedlings cultivated by the Guangxi Academy of Forestry were used as the test material, and potting experiments were conducted to compare and analyze the differences and correlations in the growth, photosynthetic characteristics, and nutrient contents ofseedlings with different dosages of microbial water-holding agents to screen the amount of water-holding agent that is drought-resistant and has a better growth-promoting effect. The results showed that: (1) Under drought stress, the application of microbial water-holding agent could promote the growth ofseedlings, and the maximum growth of seedling height and diameter was 42.18 cm and 3.68 mm, respectively, at 5 g×plant?1, which were 26.25% and 8.24% higher than that of the control; (2) The net photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate ofshowed a trend of increasing and then decreasing with the increase of water preservative dosage, reached the maximum when the dosage was 5 g×plant?1, which was 100.15%, 52.94%, and 16.87% higher than that of the control, and the inter-cellular CO2concentration showed a trend of decreasing and then increasing; (3) The contents of N, P, K, Fe, Mn, Cu and Zn in leaves were the highest when the application rate was 5 g×plant?1, which were 75.73%, 6.38%, 65.67%, 209.78%, 193.21%, 20.34% and 59.04% higher than the control, respectively. (4) The growth ofheight and diameter were significantly or highly significantly correlated with the net photosynthetic rate, transpiration rate, inter-cellular CO2concentration, whole N, whole P, whole K, Fe, Mn, Cu, and Zn. In conclusion, the appropriate amount of microbial water retention agent can alleviate drought stress, improve the photosynthetic capacity of, and promote nutrient uptake and seedling growth. The optimum dosage of water retention agent in this experiment was 5 g×plant?1.

    microbial super water-absorbent polymer;; drought stress; growth physiology; nutrient content

    S792.39

    A

    10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.004

    2023-02-14;

    2023-02-22

    廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“豆科樹種與桉樹混交根系分泌物與根際解磷菌對(duì)土壤磷素轉(zhuǎn)化的復(fù)合增效機(jī)制”。(No.2021GXNSFDA196003);廣西林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目“優(yōu)良闊葉樹種混交人工林全周期經(jīng)營模式研究與示范”(No.gl2020kt01)。

    韋存瑞(1967—),男,本科,工程師,研究方向?yàn)樯纸?jīng)營管理,E-mail:976079992@qq.com。

    楊梅(1971—),女,博士,教授,研究方向?yàn)樯峙嘤?,E-mail:fjyangmei@126.com。

    (責(zé)任編輯 林海妹)

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