施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹光合特性及產(chǎn)量的影響

劉行，田晴,2，田忠平，李成忠,2，丁銀花，趙寶元，陳越恒，程天利，王韜，種梓旭

（1江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院，江蘇泰州 225300；2揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225100；3匠城生態(tài)農(nóng)林江蘇有限公司，江蘇泰州 225300）

0 引言

‘鳳丹’牡丹為芍藥科芍藥屬落葉小灌木，具有很高的觀賞、保健及藥用價(jià)值[1-5]。同時(shí)，‘鳳丹’牡丹結(jié)籽量大、出油率高，是新興的木本油料作物[6-11]。‘鳳丹’牡丹集觀賞、藥用、保健和食用價(jià)值于一身，在藥品、保健品、護(hù)膚品和食品研發(fā)方面具有廣闊的開發(fā)前景。

目前，‘鳳丹’牡丹的研究主要集中在遺傳多樣性[12-19]、脂肪酸及主要成分分析[20-26]等方面，而對(duì)于‘鳳丹’施肥模式方面研究較少，且施肥方面的研究?jī)H集中在氮磷鉀施肥效能[27-31]、施微肥[32-34]等方面，未見復(fù)合肥與微肥組合、分階段施肥模式方面的研究報(bào)道。同時(shí)，‘鳳丹’牡丹栽培區(qū)存在不合理的施肥方式，存在過(guò)量施肥、施肥量不足、施肥時(shí)期不當(dāng)、施肥方法不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，限制了‘鳳丹’牡丹產(chǎn)量和質(zhì)量的進(jìn)一步提高。在了解‘鳳丹’牡丹種植生長(zhǎng)習(xí)性的基礎(chǔ)上，筆者通過(guò)施肥試驗(yàn)研究，測(cè)定‘鳳丹’牡丹不同生育時(shí)期光合指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化情況，掌握‘鳳丹’牡丹需肥規(guī)律，探尋‘鳳丹’牡丹優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的氮磷鉀及微量元素施肥量和施肥配比，以期為‘鳳丹’牡丹規(guī)范化栽培過(guò)程中科學(xué)、合理的施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為5 年生‘鳳丹’牡丹，栽植于江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院依托單位江蘇中藥科技園。選取植株健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲害植株為試驗(yàn)材料。

肥料種類主要有基肥羊糞（羊場(chǎng)直接購(gòu)買羊糞，腐熟后備用）、速效NPK復(fù)合肥（購(gòu)買于泰州華瀚農(nóng)業(yè)科技有限公司，N+P2O5+K2O≥45%，N:P:K=22:8:15）、硼肥（上海益思生物科技有限公司購(gòu)買，快速溶解，微粒細(xì)微≤200 Da，溶解度高，硼酸鈉鹽含量98%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試肥料基肥（羊糞）、NPK 復(fù)合肥、硼肥分3 個(gè)階段進(jìn)行施肥。將基肥羊糞750 kg/hm2于休眠初期（2020 年11 月上旬）一次性施入大田，采取環(huán)狀溝施肥，在冠徑外圍10 cm 處施入。盛花期（2021 年3 月）施入速效NPK 復(fù)合肥(N+P2O5+K2O≥45%，22:8:15)，施肥量分別為0、150、225、300 kg/hm2，編號(hào)為D1、D2、D3、D4，施肥后及時(shí)澆灌；結(jié)果初期（2021 年4月）葉面噴施硼肥（硼酸鈉鹽含量98%），施肥量分別為0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，分別編號(hào)為B1、B2、B3、B4、B5。每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)重復(fù)，D1B1 為對(duì)照組(CK)，其他栽培管理措施同大田正常管理（表1）。不同施肥模式區(qū)間采用40 cm 寬溝分隔的耕作方式，并設(shè)置隔離行，以減少不同施肥模式區(qū)間邊際效應(yīng)的影響。

表1 施肥試驗(yàn)方案

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 光合速率的測(cè)定于2021 年的5 月、6 月、7 月的下旬，選擇無(wú)風(fēng)的晴天上午于9:00—11:00 用SY-1020L 型便攜式光合作用測(cè)定儀，采用標(biāo)準(zhǔn)葉室在開放式氣路下進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。選取新生枝條自頂端向下第3 片葉片進(jìn)行測(cè)定，每處理選取3 株，每株測(cè)定3 片葉片，進(jìn)行凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)等指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.2 葉綠素的測(cè)定于2021 年的5 月、6 月、7 月的下旬（選擇無(wú)風(fēng)晴天天氣，與光合指標(biāo)測(cè)定同一時(shí)間），對(duì)所有處理的‘鳳丹’牡丹葉片進(jìn)行取樣，用于葉綠素含量的測(cè)定。葉綠素含量采用丙酮浸取法測(cè)定，參考文獻(xiàn)[35]的公式計(jì)算葉綠素含量。

1.3.3 籽粒產(chǎn)量的測(cè)定在‘鳳丹’果熟期（7 月25 日），不同施肥模式區(qū)分別取長(zhǎng)勢(shì)均勻的10株個(gè)體，調(diào)查單株果莢數(shù)量，用游標(biāo)卡尺測(cè)果莢直徑，精度為0.1 cm。采收每個(gè)施肥小區(qū)所有植株的果莢，在室內(nèi)通風(fēng)的環(huán)境下自然干燥后，果莢變?yōu)楹谏?、開裂時(shí)，收集‘鳳丹’種子，用1/100電子天平稱量千粒重和單株籽粒產(chǎn)量，精度為0.01 g。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Office Excel 2016 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及繪圖，運(yùn)用SPSS 23.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素ANOVA檢驗(yàn)方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式下‘鳳丹’牡丹葉片光合速率與氣孔導(dǎo)度的變化

光合作用合成的有機(jī)物是干物質(zhì)積累的基礎(chǔ)，對(duì)作物產(chǎn)量起到直接的決定作用[36]。凈光合速率是反映植物葉片光合作用的重要指標(biāo)，施肥模式的不同對(duì)植株葉片凈光合速率有重要影響。由圖1 可知，不同施肥模式下‘鳳丹’葉片凈光合速率存在顯著差異(P<0.05)。與對(duì)照組(D1B1)相比，其他施肥方式下凈光合速率均不同程度提高。同一復(fù)合肥濃度下，5、6 月的‘鳳丹’牡丹葉片中，Pn隨硼肥濃度的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，均于硼肥濃度0.3%時(shí)達(dá)到最大值，且顯著高于其他處理。7 月Pn變化趨勢(shì)與5—6 月相同。在同一施肥模式下，不同月份間Pn存在顯著差異(P<0.05)，于6月達(dá)到最高值。在同一時(shí)間段，隨著復(fù)合肥量的增加，Pn呈逐漸升高至最高后又降低的趨勢(shì)，在D3(225 kg/hm2)水平時(shí)達(dá)到最大值。

圖1 施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹凈光合速率的影響

施肥模式對(duì)植株葉片的氣孔導(dǎo)度有重要影響（圖2）。在不同施肥模式下，‘鳳丹’葉片氣孔導(dǎo)度存在顯著性差異(P<0.05)。與對(duì)照組(D1B1)相比，其他施肥方式下Gs均不同程度增強(qiáng)。同一復(fù)合肥濃度下，5、6月的‘鳳丹’牡丹葉片中，Gs隨硼肥濃度的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，均于硼肥濃度為0.3%時(shí)達(dá)到最大值，且顯著高于其他處理。7 月Gs變化趨勢(shì)與5 月一致。在相同時(shí)間段，隨著復(fù)合肥施用量的增加，氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在D3(225 kg/hm2)水平時(shí)達(dá)到最大值。

圖2 施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹氣孔導(dǎo)度的影響

2.2 不同施肥模式下‘鳳丹’牡丹葉片的蒸騰速率及胞間CO2濃度的變化

施肥模式對(duì)植株葉片蒸騰速率有重要影響（圖3）。與對(duì)照組(D1B1)相比，其他不同施肥模式下‘鳳丹’葉片蒸騰速率均有不同程度的提高。同一復(fù)合肥濃度下，5、7月的‘鳳丹’牡丹葉片中，Tr隨硼肥濃度的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，均于硼肥濃度為0.3%時(shí)達(dá)到最大值，且顯著高于其他處理。6 月Tr變化趨勢(shì)與5 月一致，硼肥濃度為0.3%時(shí)顯著高于對(duì)照組。在相同時(shí)間段，隨著復(fù)合肥施用量的增加，Tr呈逐漸升高至最高后又降低的趨勢(shì)，在D3(225 kg/hm2)水平時(shí)達(dá)到最大值。

圖3 施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹蒸騰速率的影響

施肥模式對(duì)植株葉片胞間CO2濃度有重要影響（圖4）。不同施肥模式下‘鳳丹’葉片Ci呈顯著差異(P<0.05)。在相同時(shí)間段，隨著復(fù)合肥施用量的增加，Ci呈先降低后升高的趨勢(shì)，在D3(225 kg/hm2)水平時(shí)達(dá)到最低值。同一復(fù)合肥濃度下，5、6、7 月的‘鳳丹’牡丹葉片中，Ci隨硼肥濃度的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，均于硼肥濃度為0.3%時(shí)達(dá)到最小值。與對(duì)照組(D1B1)相比，其他不同施肥模式下‘鳳丹’葉片的Ci均有所降低。

圖4 施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹胞間CO2濃度的影響

2.3 不同施肥模式下‘鳳丹’牡丹葉片葉綠素含量變化

葉綠素是參與光合作用的重要色素[37]，其含量是衡量植物葉片光合作用強(qiáng)弱的一項(xiàng)重要指標(biāo)[38]。施肥模式的不同對(duì)‘鳳丹’葉片的葉綠素含量有重要影響。由圖5 可知，與對(duì)照組(D1B1)比較，其他施肥模式下，葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素含量均有不同程度提高，且差異顯著(P<0.05)。在同一復(fù)合肥濃度下，5 月期間隨著硼濃度的增加，葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素含量表現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì)，均在硼濃度0.3%水平下達(dá)到最大值。6、7 月葉綠素含量變化趨勢(shì)與5月一致。在相同時(shí)間段，隨著復(fù)合肥施用量的增加，葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素含量呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，在D3(225 kg/hm2)水平時(shí)達(dá)到最大值。

圖5 施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹葉片葉綠素含量的影響

2.4 不同施肥模式下‘鳳丹’產(chǎn)量的變化

合理的施肥模式能更有效提高‘鳳丹’產(chǎn)量，改善籽粒品質(zhì)。與對(duì)照組(D1B1)相比，在不同施肥模式下果莢數(shù)、果莢直徑、千粒重、單株籽粒產(chǎn)量4 個(gè)指標(biāo)均有不同程度的升高（表2）。單株果莢數(shù)D1B2、D1B3、D2B1、D2B2 組與對(duì)照組相同，與對(duì)照組相比，D1B4、D1B5、D2B3、D4B3、D4B4、D4B5 組單株果莢數(shù)提高了16.7%，D2B4、D2B5、D3B1、D3B2、D4B1、D4B2 組單株果莢數(shù)分別增加了33.3%，D3B5組單株果莢數(shù)增加了50%，D3B3、D3B4 組單株果莢數(shù)增加了66.7%。在同一復(fù)合肥濃度下，果莢直徑、千粒重、單株籽粒產(chǎn)量隨硼濃度的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，均在硼濃度0.3%的水平下達(dá)到最大值。果莢直徑、千粒重、單株籽粒產(chǎn)量隨復(fù)合肥施用量的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)，均在D3B4 組達(dá)到最大值，與對(duì)照組相比，分別增加了15.8%、18.9%、207.7%，且均顯著高于對(duì)照。

表2 不同施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹產(chǎn)量指標(biāo)的影響

3 討論

光合作用是作物干物質(zhì)積累的基礎(chǔ)，作物產(chǎn)量主要來(lái)源于光合作用。凈光合速率反映了積累有機(jī)物的能力，與作物的產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。因而作物光合能力、光合速率決定了作物的產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

施肥量與施肥方式直接影響到植物的光合性能。增施氮磷有利于于葉綠素的合成，能夠有效提高油用亞麻籽粒的產(chǎn)量[39]。張曉偉等[40]研究表明，施用氮磷肥可促進(jìn)‘雨露香梨’的葉綠素合成和葉片光合生產(chǎn)效率。楊喬喬等[41]研究表明，氮磷鉀肥配施使玉米品種‘迪卡517’的光合性能和產(chǎn)量得到有效提高。氮磷鉀平衡施肥能夠有效提高‘鳳丹’盛花期凈光合速率，改善光合特性[42]。硼是植物生長(zhǎng)和發(fā)育所必需的微量元素之一，對(duì)植物生長(zhǎng)和發(fā)育以及植物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)起到一定的制約作用[43]。葉施硼能有效提高‘鳳丹’葉綠素含量，增強(qiáng)光合能力，促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累[43-44]。前期研究表明，通過(guò)把控施肥量可以有效提高作物的光合能力，促進(jìn)干物質(zhì)的積累。但前期研究主要集中于微肥、復(fù)合肥等單一類型肥料用量的研究。作物在生長(zhǎng)過(guò)程中，需要根據(jù)作物的生長(zhǎng)階段特點(diǎn)，施以不同肥料，因而作物生長(zhǎng)是多種肥料共同作用的結(jié)果，更有利于形成科學(xué)化、精準(zhǔn)化施肥。本項(xiàng)目在前期研究的基礎(chǔ)上，采用“基肥+復(fù)合肥+微肥”的施肥模式，在‘鳳丹’牡丹休眠期施以基肥羊糞，盛花期采用復(fù)合肥，結(jié)果期以葉面噴施硼肥為主，探索肥料對(duì)‘鳳丹’牡丹光合特性及產(chǎn)量的綜合影響。

3.1 施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹光合指標(biāo)的影響

羊糞基肥+復(fù)合肥+硼肥的施入使‘鳳丹’葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、葉綠素含量較對(duì)照組均有所增加，且各處理的葉片胞間CO2濃度水平低于對(duì)照組。在同一時(shí)間段內(nèi)，‘鳳丹’葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、葉綠素含量均隨著復(fù)合肥、硼肥施入量的增加，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在處理D3B4(225 kg/hm2，0.3%)水平時(shí)達(dá)到最大值。而葉片胞間CO2濃度變化趨勢(shì)相反，呈先下降后上升的趨勢(shì)，在處理D3B4(225 kg/hm2，0.3%)水平時(shí)達(dá)到最小值。說(shuō)明在適量施入復(fù)合肥、硼肥的情況下，‘鳳丹’植株的生長(zhǎng)發(fā)育能夠得到有效改善，主要表現(xiàn)在增加綠葉面積、促進(jìn)葉綠素合成，葉片的功能期得到延長(zhǎng)，氣孔導(dǎo)度增加，葉片胞間CO2濃度下降，使葉片凈光合速率提高，進(jìn)而提高了葉片光合能力。但過(guò)量施入復(fù)合肥、硼肥會(huì)使葉片生長(zhǎng)過(guò)于茂盛，尤其植株中下部的葉片被遮擋，導(dǎo)致光照條件變差，加速了葉片衰老，使葉片處于氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率低，而葉片胞間CO2濃度較高的狀態(tài)，致使葉片光合速率降低，影響光合產(chǎn)物的合成。‘鳳丹’牡丹不同生長(zhǎng)期，在同一施肥模式下，5、6、7月葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、葉綠素含量均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，且各處理明顯高于對(duì)照，尤其處理D3B3 顯著高于對(duì)照組(D1B1)；葉片胞間CO2濃度趨勢(shì)相反，先降后升，各處理均低于對(duì)照，且處理D3B4顯著低于對(duì)照組(D1B1)，說(shuō)明復(fù)合肥+硼肥的施入能夠使‘鳳丹’葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、葉綠素含量維持在較高水平，且葉片胞間CO2濃度處于一個(gè)較低的水平，有利于作物干物質(zhì)的積累，處理D3B4促進(jìn)‘鳳丹’牡丹光合能力作用顯著。

3.2 施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹產(chǎn)量指標(biāo)的影響

作物生物學(xué)產(chǎn)量的90%～95%來(lái)自葉綠體光合作用的產(chǎn)物，光合作用是決定作物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因素[45-47]?！P丹’牡丹的盛花期、結(jié)果初期是籽粒形成、干物質(zhì)積累的重要時(shí)期，需要大量的光合產(chǎn)物的合成。而合理的施肥能夠有效改善葉片營(yíng)養(yǎng)狀況，提高光合能力，促進(jìn)作物產(chǎn)量。前期研究表明，合理施用氮磷鉀肥或微肥均有效提高了花生、玉米、大豆[48-52]等作物的產(chǎn)量及品質(zhì)。本研究以復(fù)合肥作底肥，結(jié)合葉面噴施硼肥的施肥模式，探討不同施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹產(chǎn)量的影響，探尋復(fù)合肥與硼肥的最佳施肥量。研究結(jié)果表明，不同施肥模式下，‘鳳丹’牡丹籽粒產(chǎn)量與對(duì)照組(D1B1)相比均有所提高。在同一時(shí)間段內(nèi)，‘鳳丹’的單株果莢數(shù)、果莢直徑、千粒重、單株籽粒產(chǎn)量均隨著復(fù)合肥施入量及噴施硼肥濃度的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在D3B4（復(fù)合肥225 kg/hm2，硼肥0.3%）水平時(shí)達(dá)到最大值，與對(duì)照組相比，千粒重增加了23.4%，單株籽粒產(chǎn)量增加了207.7%。同時(shí)在D3B4水平時(shí)，‘鳳丹’葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、葉綠素含量均達(dá)到最大值，葉片胞間CO2濃度達(dá)到最低水平。說(shuō)明在D3B4施肥水平下，‘鳳丹’葉片的綠葉期增長(zhǎng)，使有效光合面積增加，同時(shí)促進(jìn)葉綠素的合成，氣孔導(dǎo)度與凈光合速率提升，提高了葉片對(duì)光能的利用率，使‘鳳丹’牡丹葉片的光合能力得到顯著增強(qiáng)，進(jìn)而積累大量的光合產(chǎn)物，最終促進(jìn)‘鳳丹’牡丹籽粒的形成、產(chǎn)量的顯著增加。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，盛花期施入復(fù)合肥225 kg/hm2+結(jié)果初期葉噴0.3%硼肥的施肥模式對(duì)‘鳳丹’牡丹的光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率的促進(jìn)作用最為顯著，并顯著增加了葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素的含量，使‘鳳丹’牡丹的光合能力得到整體提升，促進(jìn)了干物質(zhì)的積累量，使單株牡丹籽粒產(chǎn)量比對(duì)照組提高了207.7%，可作為‘鳳丹’牡丹高產(chǎn)的最佳施肥模式。然而施肥模式與‘鳳丹’牡丹所生長(zhǎng)的環(huán)境條件存在著密切關(guān)系，不同種類的肥料組合對(duì)‘鳳丹’牡丹產(chǎn)量及品質(zhì)的影響也存在著很大差異性，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究，以形成更為系統(tǒng)的、適應(yīng)多地區(qū)的施肥模式體系。