八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片營養(yǎng)元素含量的月變化規(guī)律

黃開順，梁文匯，曾祥艷，楊卓穎，陳金艷，廖立峰

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院·廣西特色經(jīng)濟林培育與利用重點實驗室·國家林業(yè)草原八角肉桂工程技術(shù)研究中心·廣西木本香料工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530002；2.廣西壯族自治區(qū)國有三門江林場，廣西 柳州 545006）

八角（Illicium verum）是廣西、云南等地廣為種植的木本香料樹種[1-2]。八角具有花果同期的生殖特性，常年開花與結(jié)果不間斷，7-10 月是果實成熟期，亦是盛花坐果期，11 月至翌年6 月是果實膨大生長期[3-4]。由于八角具有大量開花和坐果的習(xí)性，對營養(yǎng)元素需求大，因而營養(yǎng)的豐缺對產(chǎn)量影響很大。八角營養(yǎng)元素吸收與利用規(guī)律歷來受到林業(yè)科研工作者的關(guān)注。陳國臣等[5]通過營養(yǎng)診斷、施肥試驗和產(chǎn)量調(diào)查分析，提出了八角植株葉片養(yǎng)分含量適宜指標。肖良俊等[6]在云南省富寧縣開展八角幼林配方施肥試驗,篩選出提高八角幼林產(chǎn)量的氮、磷、鉀和硼4種元素施肥配方。近年來，筆者曾對八角營養(yǎng)吸收和利用方面進行一些研究，包括八角葉片營養(yǎng)元素含量的季節(jié)變化規(guī)律[7],以及不同農(nóng)家品種八角在開花坐果期對氮、磷和鉀等營養(yǎng)元素吸收、儲存和消耗的規(guī)律和差異[8]。這些研究成果在一定程度上提高了我們對八角營養(yǎng)元素需求規(guī)律的認識。然而，關(guān)于八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的營養(yǎng)變化特征及差異，尚未有研究報道。本文以八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株為研究對象，連續(xù)每月分析葉片中主要營養(yǎng)元素的含量，探索高產(chǎn)和低產(chǎn)八角植株在一個生長周年中對氮、磷、鉀、鈣、鎂、銅、鋅、鐵、錳和硼等10 種營養(yǎng)元素吸收積累規(guī)律的相同點和差異性，旨在為八角栽培管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于廣西壯族自治區(qū)藤縣古龍鎮(zhèn)合隆村，全鎮(zhèn)八角面積9 000 多hm2，是廣西優(yōu)質(zhì)八角資源的集中產(chǎn)區(qū)之一。選擇當?shù)剞r(nóng)戶種植、撫育管理水平較高的24 年生盛產(chǎn)齡八角林作為材料。在林分中按照近3 年來連年高產(chǎn)（單株年產(chǎn)鮮果≥50 kg）和連年低產(chǎn)（單株年產(chǎn)鮮果≤10 kg）兩個產(chǎn)量水平選擇單株樣本，高產(chǎn)和低產(chǎn)各選3 株重復(fù)，所選樣本均屬于紅花八角品種類型，樹高和冠幅相差不大，無病蟲害。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集

從2020 年9 月下旬開始采樣，至2021 年8 月下旬結(jié)束，歷經(jīng)1 周年。每月下旬采樣，每次每株在樹冠中上部采集健康功能葉片300～500 g，每株單獨采樣。

1.2.2 樣品分析

采集的八角葉片樣品帶回實驗室進行加工處理[9]，參照有關(guān)標準測定N、P、K、Ca 和Mg 營養(yǎng)元素含量[10]，Cu、Zn、Fe 和Mn 營養(yǎng)元素含量[11]，以及B 營養(yǎng)元素含量[12]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

八角葉片營養(yǎng)元素含量結(jié)果值取同一產(chǎn)量水平重復(fù)3 株的平均值。使用Excel 2010 軟件作圖，SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮元素含量的變化

由圖1 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片氮含量為14.33～23.20 g·kg-1，低產(chǎn)植株葉片氮含量為13.25～20.13 g·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致。從9 月-翌年2 月，葉片氮含量整體呈下降后，在11月時下降幅度最大，達到一年最低水平。進入3 月以后，氮含量逐漸提升，在7 月時達到最高水平。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片氮含量對比來看，高產(chǎn)植株氮含量保持高于低產(chǎn)植株，其中在5月、7月差異顯著（P＜0.05）。

圖1 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片氮元素含量Fig.1 Nitrogen content in leaves of high-yield and lowyield trees of I.verum in different months

2.2 磷元素含量的變化

由圖2 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片磷含量為0.83～1.19 g·kg-1，低產(chǎn)植株葉片磷含量為0.73～1.09 g·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致。從9 月-翌年2 月，葉片磷含量呈現(xiàn)出小幅上升并維持穩(wěn)定，這一期間與氮含量顯著下降的變化趨勢相反。3 月葉片磷含量下降到最低水平，4 月又開始上升，到5 月時達到最高水平，6 月以后磷含量稍有下降但基本維持在較高水平。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片磷含量對比來看，6-9 月、11 月、翌年1 月高產(chǎn)植株磷含量低于低產(chǎn)植株，8 月和9 月差異顯著（P＜0.05），2-5 月、10 月、12 月高產(chǎn)植株磷含量高于低產(chǎn)植株。

圖2 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片磷元素含量Fig.2 Phosphorus content in leaves of high-yield and lowyield trees of I.verum in different months

2.3 鉀元素含量的變化

從圖3 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片鉀含量為4.49～8.14 g·kg-1，低產(chǎn)植株葉片鉀含量5.41～11.07 g·kg-1，除了8 月份，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致。從9 月-翌年4 月，低產(chǎn)八角葉片鉀含量呈逐漸下降的趨勢，在3月時下降到最低水平；高產(chǎn)八角葉片鉀含量呈先下降后上升至基本平穩(wěn)的趨勢。進入5月以后，鉀含量顯著回升到較高水平?？梢姡c氮元素含量變化規(guī)律相似，冬季葉片鉀含量處于較低水平。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片鉀含量對比來看，除了4月、6月高產(chǎn)植株鉀含量高于低產(chǎn)植株，其他月份是高產(chǎn)植株低于低產(chǎn)植株，8月時差異顯著（P＜0.05）。

圖3 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片鉀元素含量Fig.3 Potassium content in leaves of high-yield and lowyield trees of I.verum in different months

2.4 鈣元素含量的變化

從圖4 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片鈣含量為3.76～6.36 g·kg-1，低產(chǎn)植株葉片鈣含量為3.20～6.74 g·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致。9-11 月葉片鈣含量基本穩(wěn)定不變，當進入12 月-翌年1 月時，鈣含量顯著上升，與氮、鉀含量下降的變化趨勢相反。到了2-3 月，葉片鈣含量急劇下降，到了4月又顯著上升到最高水平。之后5 月時，鈣含量顯著下降到最低水平，之后逐漸上升。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片鈣含量對比來看，除了5月、8 月和10 月高產(chǎn)植株鈣含量高于低產(chǎn)植株，其他多數(shù)月份是高產(chǎn)植株均低于低產(chǎn)植株，但差異均不顯著（P＞0.05）。

圖4 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片鈣元素含量Fig.4 Calcium content in leaves of high-yield and low-yield trees of I.verum in different months

2.5 鎂元素含量的變化

從圖5 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片鎂含量為0.72～1.84 g·kg-1，低產(chǎn)植株葉片鎂含量為0.79～1.60 g·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的季節(jié)變化趨勢基本一致。從9 月一直到翌年2 月，葉片鎂含量呈逐漸下降的趨勢，在2 月下降到最低水平，進入5月后又顯著上升，與鉀元素的變化趨勢相似。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片鎂含量對比看，除了5 月、10月高產(chǎn)植株鎂含量高于低產(chǎn)植株，其他月份是高產(chǎn)植株低于低產(chǎn)植株，差異不顯著（P＞0.05）。

圖5 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片鎂元素含量Fig.5 Magnesium content in leaves of high-yield and lowyield trees of I.verum in different months

2.6 銅元素含量的變化

從圖6 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片銅含量為1.59～11.88 mg·kg-1，低產(chǎn)植株葉片銅含量為2.34～12.12 mg·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致，且變化規(guī)律較為復(fù)雜。9-10 月期間葉片銅含量緩慢下降，到12月時急劇上升，但在翌年1 月，銅含量卻急劇下降，在2 月時下降到最低水平。6 月時銅含量上升到最高水平，之后又回落。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片銅含量對比來看，除了8月、12 月高產(chǎn)植株高于低產(chǎn)植株，其他月份高產(chǎn)植株銅含量低于低產(chǎn)植株，差異不顯著（P＞0.05）。

圖6 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片銅元素含量Fig.6 Cuprum content in leaves of high-yield and low-yield trees of I.verum in different months

2.7 鋅元素含量的變化

從圖7 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片鋅含量為11.37～22.00 mg·kg-1，低產(chǎn)植株葉片鋅素含量為11.70～21.13 mg·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致，波動較大。9-10 月葉片鋅含量穩(wěn)定在中等偏上水平，當進入11-12 月時顯著上升到最高水平，到翌年2-3 月又急劇下降到最低水平，與鈣元素的變化趨勢相似。4 月葉片鋅含量又明顯上升，之后5-8 月期間基本維持穩(wěn)定。從不同產(chǎn)量水平植株的鋅含量對比來看，高產(chǎn)植株和低產(chǎn)植株鋅含量差異不大，無明顯的差異規(guī)律，一周年中有8 個月是低產(chǎn)植株含量較高，另有4 個月是高產(chǎn)植株含量較高，差異都不顯著（P＞0.05）。

圖7 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片鋅元素含量Fig.7 Zinc content in leaves of high-yield and low-yield trees of I.verum in different months

2.8 鐵元素含量的變化

從圖8 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片鐵含量為58.00～135.33 mg·kg-1，低產(chǎn)植株葉片鐵含量為57.00～123.67 mg·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致。從9 月到翌年1 月期間葉片鐵含量呈上升趨勢，1月時達到最高水平。到了2-3月，鐵含量又顯著降低，之后4月稍微上升，5-6月下降，7-8 月又上升。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片鐵含量對比來看，除了9 月、11 月和翌年2 月高產(chǎn)植株低于低產(chǎn)植株，其他多數(shù)月份高產(chǎn)植株高于低產(chǎn)植株，差異不顯著（P＞0.05）。

圖8 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片鐵元素含量Fig.8 Ferrum content in leaves of high-yield and low-yield trees of I.verum in different months

2.9 錳元素含量的變化

從圖9 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片錳含量為639.00～1 643.00 mg·kg-1，低產(chǎn)植株葉片錳含量為384.00～971.00 mg·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致，與鐵含量月變化趨勢相似。從9 月到翌年1 月期間葉片鐵含量先是稍有下降再顯著上升，1 月時達到最高水平。2 月鐵含量顯著下降，但3-4 月又明顯上升，5 月顯著下降到最低水平，之后5-8 月又逐漸上升。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片錳含量對比來看，高產(chǎn)植株錳含量保持高于低產(chǎn)植株，與氮含量規(guī)律相同，差異不顯著（P＞0.05）。

圖9 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片錳元素含量Fig.9 Manganese content in leaves of high-yield and lowyield trees of I.verum in different months

2.10 硼元素含量的變化

從圖10 可知，在一個生長周年中，八角高產(chǎn)植株葉片硼含量為8.91～56.03 mg·kg-1，低產(chǎn)植株的葉片硼含量為11.35～54.20 mg·kg-1，高產(chǎn)和低產(chǎn)植株的月變化趨勢基本一致。9-11 月，葉片硼含量逐漸下降，但隨后的12 月則顯著上升到最高水平。翌年1月又顯著下降，到2 月時下降到最低水平。3 月顯著上升，之后4-6 月逐漸下降，7-8 月又出現(xiàn)上升趨勢。從不同產(chǎn)量水平植株的葉片硼含量對比來看，高產(chǎn)植株和低產(chǎn)植株硼含量差異不大，無明顯規(guī)律，其中有7 個月是高產(chǎn)植株含量較高，有5 個月是低產(chǎn)植株含量較高，差異不顯著（P＞0.05）。

圖10 不同月份八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片硼元素含量Fig.10 Boron content in leaves of high-yield and low-yield trees of I.verum in different months

3 結(jié)論與討論

八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片營養(yǎng)元素含量的月變化波動趨勢基本一致，說明八角對營養(yǎng)元素吸收和存儲的季節(jié)性變化規(guī)律，主要由樹種本身的生長物候決定。隨著季節(jié)的變化，葉片中氮和磷元素含量變化波動幅度較小，鉀、鈣、鎂、銅、鋅、鐵、錳和硼元素含量變化波動幅度較大。從不同季節(jié)來看，在氣溫較低的11 月-翌年3 月冬春季與氣溫較高的5-8月夏季，葉片中營養(yǎng)元素含量表現(xiàn)出明顯的趨勢和規(guī)律。氮、鉀、鎂和銅元素于冬、春季含量較低，夏季含量較高；鈣、鋅、鐵、錳和硼元素于冬、春季含量較高，夏季含量較低；磷元素含量全年相對比較平穩(wěn)，波動幅度不大。

隨著季節(jié)變化和生長物候的轉(zhuǎn)換，高產(chǎn)和低產(chǎn)八角植株營養(yǎng)器官葉片中營養(yǎng)元素含量上升和下降的波動趨勢基本一致，然而由于開花結(jié)果量的不同，植株生殖生長和營養(yǎng)生長活動有強弱差異，對各種營養(yǎng)元素的需求量不同，因而葉片中各種營養(yǎng)元素含量水平表現(xiàn)出明顯的差異性。其中一個明顯的特征是葉片中的氮、錳元素含量，表現(xiàn)為高產(chǎn)植株每月份都高于低產(chǎn)植株，其中，5 月、7 月葉片氮元素含量表現(xiàn)為高產(chǎn)植株顯著高于低產(chǎn)植株。陳國臣等[5]根據(jù)廣泛調(diào)查分析，提出了廣西八角成熟林葉片養(yǎng)分含量適宜指標范圍，其中錳元素含量適宜范圍為1 200～4 000 mg·kg-1,明顯高于磷元素含量適宜范圍800～1 400 mg·kg-1，說明八角具有吸收利用錳元素的習(xí)性，錳元素對八角維持生長和開花結(jié)果具有不可或缺的作用。許多研究表明錳元素對作物光合作用和產(chǎn)量起著重要作用。曹永慶等[13]認為錳元素對促進油茶（Camellia oleifera）果實生長和成熟具有重要作用。雷康等[14]認為，適當施加外源濃度為200～600 mg·kg-1的錳肥，可提高紅錐（Castanopsis hystrix）幼苗的光合能力，促進其生長，但如果高濃度或過量使用錳肥，反而會抑制光合能力，錳元素對紅錐光合能力具有“低促高抑”的影響。張玉先[15]認為葉面噴施錳肥可提高大豆（Glycine max）的產(chǎn)量。徐根娣等[16]認為，適量地施用錳肥能提高大豆葉片的葉綠素含量，增強大豆的光合速率和呼吸速率，提高光合生產(chǎn)力。魏孝榮等[17]認為，施用錳肥能顯著提高夏玉米（Zea mays）光合能力，且在土壤干旱時尤為顯著，在土壤干旱情況下錳肥可減輕土壤干旱對玉米光合作用的抑制。本研究發(fā)現(xiàn)八角高產(chǎn)植株營養(yǎng)器官葉片對氮、錳的吸收和積累量明顯比低產(chǎn)植株多，說明由于開花結(jié)果的增多，其主動增強對氮、錳元素的吸收積累，以創(chuàng)造更多的蛋白質(zhì)和光合產(chǎn)物，滿足果實生長成熟和新一輪花芽分化的營養(yǎng)需求，并能維持高產(chǎn)水平。

農(nóng)必昌等[18]認為，磷、鉀元素在八角生殖器官花、果中的含量比在營養(yǎng)器官葉片中的含量要高得多,說明八角的開花結(jié)果，會增加對磷、鉀元素的需求。本研究發(fā)現(xiàn)，8-9 月葉片中磷、鉀元素含量表現(xiàn)為高產(chǎn)植株顯著低于低產(chǎn)植株，說明高產(chǎn)植株在秋季果實生長成熟的同時，也是大量開花坐果的時候，此時生殖生長旺盛，生殖器官花和果吸收消耗的磷、鉀元素較多，營養(yǎng)器官葉片中貯存的磷、鉀元素大量轉(zhuǎn)移至花和果當中，而低產(chǎn)植株由于未發(fā)生大量的開花結(jié)果，營養(yǎng)器官葉片中積累的磷、鉀元素較多。

本文通過研究八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株葉片營養(yǎng)元素含量水平的月變化規(guī)律，了解八角高產(chǎn)和低產(chǎn)植株在生長期間對營養(yǎng)元素的需求規(guī)律及差異，揭示八角高產(chǎn)植株能維持高產(chǎn)水平，其葉片營養(yǎng)元素含量應(yīng)達到的正常水平，這對于開展八角豐產(chǎn)栽培施肥管理具有指導(dǎo)意義。根據(jù)研究結(jié)果，認為八角應(yīng)在不同季節(jié)使用不同配比的肥料，以滿足不同階段營養(yǎng)生長和生殖生長的營養(yǎng)需求。建議在2-3 月開春季節(jié)施肥中提高氮元素用量，并添加適量錳元素，主要目的是促進八角春梢和新葉生長，使葉片積累更多的氮和錳營養(yǎng)元素，增強葉片的光合能力，為八角幼果生長，以及隨后5-7 月新一輪花芽分化提供充足營養(yǎng)。接著在6-7 月夏季的施肥管理中提高磷、鉀元素的用量，作為催花坐果和壯果肥，提高來年產(chǎn)量。而對于具體施肥量，建議通過營養(yǎng)診斷結(jié)果進行設(shè)計，盡量做到精準施肥，注意避免過量使用錳元素產(chǎn)生肥害。