配方施肥對靈武長棗葉片熒光特性的影響

岳 坤，孫亞萍，李占文，李 攀，宋麗華*

(1.寧夏大學農學院, 銀川 750021；2.靈武市林業(yè)局；3.靈武市園藝場，寧夏 靈武 751400)

靈武長棗作為寧夏具有地方優(yōu)良特色果樹品種，已有多年的栽培歷史。靈武長棗為長圓柱形或長橢圓形，以個大、味酸甜、營養(yǎng)豐富而馳名區(qū)內外。靈武長棗園大多建在沿山幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，土壤有機質匱乏，土地普遍營養(yǎng)不良。且由于秋季、春季不施基肥，樹體貯藏的營養(yǎng)匱乏，影響花芽質量，翌年花粉發(fā)芽率低，容易落花落果。存在施肥不科學的問題[1]，偏施氮肥，缺磷、鉀肥。所以需提倡配方施肥，根據(jù)棗樹需肥規(guī)律、土壤供肥能力與肥料效益，提出氮、磷、鉀和微量元素肥料的適宜用量、比例以及相應的施肥技術[2]。合理施肥是果樹管理和達到果實增產優(yōu)質的重要措施，且配方施肥技術具有明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益[3]。氮磷鉀肥的配施有利于葉片進行光合作用，有研究表明，氮肥的增施與植物葉片凈光合速率有著強烈的正相關關系，供氮水平會通過影響葉片葉綠素含量而最終影響到植物的凈光合速率[4]。在一定范圍內，不同的磷肥施用水平下，水曲柳幼苗的PSⅡ的最大光量子效率(Fv/Fm)及ETR值隨著磷肥施用量的增加而增大，當磷肥施用過量時反而下降[5]。配方施肥能顯著影響果樹的光合作用效率，適當?shù)牡适┯昧磕茱@著提高果樹葉片的凈光合速率、葉綠素含量，有效提升其光合效率[6-8]。本試驗在對靈武園藝場靈武長棗園區(qū)土壤養(yǎng)分調查、測定與分析的基礎上，探討配方施肥對靈武長棗葉綠素熒光特性的影響，為篩選適宜靈武長棗精準、優(yōu)質、高效的栽培施肥配方提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

寧夏靈武市園藝場海拔為1 113.40 m，地處東經(jīng)106°23′26.44″，北緯38°5′20.55″，土質屬于沙壤土，試驗區(qū)占地面積0.1 hm2，棗樹株行距為4 m×2 m，樹齡14 a生?；ㄇ笆┓?，基肥施用全部氮肥和鉀肥施用量的2/3以及全部磷肥，追肥為全部氮肥及鉀肥施用量的1/3。本試驗地土壤化學性質見表1。

表1 土壤基礎化學性質

1.2 試驗設計

供試肥料品種為尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含 K2O 50%)。試驗根據(jù)研究目的采用“3414”完全實施方案，即3個因素(氮、磷、鉀)、4個水平、14個處理。4個水平的含義：0水平指不施肥；2水平指推薦施肥量；1水平=2水平×0.5(該水平為施肥量不足)；3水平=2水平×1.5(該水平為過量施肥水平)；對照(CK)為當?shù)爻Ｒ?guī)施肥量。共組成15個處理，試驗地劃分3個小區(qū)(即為3個重復)，每小區(qū)的15個處理采用隨機區(qū)組排列，每處理3棵樹。在靈武長棗的整個生育期共施肥兩次，第一次作基肥，第二次在開花前期作追肥。試驗個水平養(yǎng)分含量及各處理施肥量分別見表2和表3。

表2 各水平養(yǎng)分含量 單位：(kg·hm-2)

表3 試驗各處理施肥量 單位：(kg·hm-2)

1.3 棗樹葉片葉綠素熒光特性的測定

熒光參數(shù)通過OS5P型便攜式脈沖調制葉綠素熒光儀(OPti-science，USA)進行測定的，在Yield和Kinetic模式下，在晴天的9:00-11:00對靈武長棗成熟葉片測定其葉綠素熒光參數(shù)。在Kinetic模式下測定前，靈武長棗葉片需要暗處理15～20 min。測定時在每個重復的棗樹上部、中部和下部選擇三片功能葉片分別進行測定[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗數(shù)據(jù)使用Excel2010和SAS進行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同配方施肥對靈武長棗葉片初始熒光(Fo)的影響

由圖1可知，從6月份到8月份，處理5、7和處理8的Fo的增幅分別為98.57、95.19、92.44，與CK(99.99)相比有所下降，分別下降了1.33%、4.72%、7.47%。各處理相比，處理14(0水平)的Fo值最大，處理8的Fo值最小。對比處理5、7和處理8與其他處理，氮肥水平和磷肥水平為2水平時Fo值最小，氮肥水平和磷肥水平過高或過低時Fo值均會增大， 隨著鉀肥施用量的增加Fo值呈增大的趨勢。方差分析表明，從6月到8月，不同施肥配方對靈武長棗Fo的影響均呈現(xiàn)極顯著差異(P<0.000 1)。

圖1 配方施肥對靈武長棗Fo的影響

2.2 不同配方施肥對靈武長棗原初光能轉化率(Fv/Fm)的影響

由圖2可知，從6月份到8月份，處理5、7和處理8的Fv/Fm的增幅分別為0.071、0.068、0.069，與CK(0.064)相比有所升高，分別升高了9.86%、5.88%、7.25%。各處理相比，處理5的Fv/Fm最大，處理14(0水平)的Fv/Fm最小。對比處理5，7和處理8與其它處理發(fā)現(xiàn)，氮肥水平和磷肥水平為2水平時Fv/Fm最大，氮肥水平和磷肥水平過高或過低時Fv/Fm均會減小，隨著鉀肥施用量的增加Fv/Fm呈減小的趨勢。方差分析表明，6月份和8月份不同施肥配方對靈武長棗Fv/Fm的影響差異不顯著(P6月20日=0.990 6>0.05，P8月20日=0.999 7>0.05)，7月份呈極顯著差異(P7月20日<0.000 1)。

圖2 配方施肥對靈武長棗Fv/Fm的影響

2.3 不同配方施肥對靈武長棗PSⅡ的潛在活性(Fv/Fo)的影響

由圖3可知，從6月份到8月份，處理5、7和處理8的Fv/Fo的增幅分別為1.25、1.21、1.23，與CK(1.18)相比有所升高，分別升高了5.06%、2.48%、4.07%。各處理相比，處理5的Fv/Fo最大，處理14(0水平)的Fv/Fo最小。對比處理5、7和處理8與其他處理發(fā)現(xiàn)，氮肥水平和磷肥水平為2水平時Fv/Fo最大，氮肥水平和磷肥水平過高或過低時Fv/Fo均會減小，隨著鉀肥施用量的增加Fv/Fo呈減小的趨勢。方差分析表明，6月份不同施肥配方對靈武長棗Fv/Fo的影響呈顯著差異(P6月20日=0.019 9<0.05)，7月和8月份呈現(xiàn)及顯著差異(P7月20日<0.000 1，P8月20日<0.000 1)。

圖3 配方施肥對靈武長棗Fv/Fo的影響

2.4 不同配方施肥對靈武長棗PSⅡ相對電子傳遞速率(ETR)的影響

圖4 配方施肥對靈武長棗ETR的影響

如圖4所示，6月份，處理5和處理8的ETR值比CK分別提高了5.75%、3.53%，各處理相比，處理5的ETR值最大，處理14(0水平)的ETR值最小。7月份，處理5和處理8的ETR值比CK分別提高了12.39%，5.71%，各處理相比，處理5的ETR值最大，處理14(0水平)的ETR值最小。8月份，處理5、處理7和處理8的ETR值比CK分別提高了10.16%，3.36%，1.74%，各處理相比，處理5的ETR值最大，處理14(0水平)的ETR值最小。從6月份到8月份，ETR值呈逐漸增大的趨勢。進一步方差分析表明，6月份不同施肥配方對靈武長棗ETR的影響不顯著(P6月20日=0.061 5>0.05)，7月份呈顯著差異(P7月20日=0.001 9<0.05)，8月份呈極顯著差異(P8月20日<0.000 1)。

2.5 不同配方施肥對靈武長棗光化學猝滅系數(shù)(qP)的影響

如圖5所示，6月份，處理5、7、8和處理10的qP值比CK分別提高了14.29%、1.97%、8.02%、4.18%，各處理相比，處理5的qP值最大，處理14(0水平)的qP值最小。7月份， 處理5、7和處理8的qP值比CK分別提高了7.49%，4.13%、6.40%，各處理相比，處理5的qP值最大，處理14(0水平)的qP值最小。8月份，處理5和處理8的qP值比CK分別提高了5.57%，4.50%，各處理相比，處理5的qP值最大，處理14(0水平)的qP值最小。從6月份到8月份，qP值呈逐漸增大的趨勢。方差分析表明，不同的施肥配方靈武長棗qP的影響均呈極顯著差異(P<0.000 1)。

圖5 配方施肥對靈武長棗qP的影響

2.6 不同配方施肥對靈武長棗非光化學猝滅系數(shù)(NPQ)的影響

如圖6所示，6月份，處理5的NPQ值比CK提高了2.17%，各處理相比， 處理5的NPQ值最大，處理14(0水平)的NPQ值最小。7月份，處理5和處理8的NPQ值比CK分別提高了2.33%，0.59%，各處理相比，處理5的NPQ值最大，處理14(0水平)的NPQ值最小。8月份，處理5，處理7和處理8的NPQ值比CK分別提高了1.60%，0.56%，1.10%，各處理相比，處理5的NPQ值最大，處理14(0水平)的NPQ值最小。從6月份和8月份，NPQ值呈逐漸增大的趨勢。由圖12方差分析表明，6月和8月份不同施肥配方對靈武長棗NPQ的影響均呈極顯著差異(P<0.000 1)，7月份呈顯著差異(P7月20日=0.002 3<0.05)。

圖6 配方施肥對靈武長棗NPQ的影響

3 討論

初始熒光(Fo)是PSⅡ反應中心處于完全開放時的熒光產量，F(xiàn)o的升高表示PSⅡ反應中心遭到破壞，而其降低則表示PSⅡ反應中心受到抑制，非光化學能量耗散增加[10]。原初光能轉化率(Fv/Fm)是指在暗反應下PSⅡ反應中心原初光能轉化效率，表示光和機構將吸收的光能用于化學反應的最大效率，是衡量植物葉片光化學反應狀況高低的重要要參數(shù)，F(xiàn)v/Fo是用于度量PSⅡ反應中心的潛在活性的指標[11-12]。ETR是反映實際光強條件下的表觀電子傳遞速率[12-13]。光化學猝滅系數(shù)(qP)表示PSⅡ天線色素吸收的光能用于化學電子傳遞的比例，它與電子傳遞、光合氧化等過程直接相關，qP越大PSⅡ的電子傳遞活性越大[14-15]。非光化學碎滅系數(shù)(NPQ)為葉綠體吸收來的光能以熱能形式散去的部分，在強光條件下它對保護PSⅡ的結構有重要的作用[16]。賈瑞豐[17]等人的研究發(fā)現(xiàn)，隨供氮量的增加，紅厚殼幼苗葉綠素a、b及總量隨供氮量的增加而增加，紅厚殼幼苗的凈光合速率隨供氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢。通過不同氮、磷、鉀的配比施肥處理，能夠顯著提高葉綠素含量，改善葉片光合速率[18]。在對各光合生理指標的影響效應上，K>N>P，低水平的氮磷配比更有利于提高油楠葉綠素含量和凈光合速率，適當增加施K量能顯著提高油楠葉綠素含量和凈光合速率[19]。吳楚[5]等人的研究表明，葉片中氮濃度下降引起光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)最大光量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ的光化學效率(PSⅡ)、電子傳遞速率(ETR)下降。也有其他研究的結果表明，氮、磷、鉀三因素中，以磷肥影響最大，氮和鉀肥影響次之[20]。氮肥是影響株高、生物量生長、總葉綠素含量以及光合生理指標的重要因子，鉀肥是影響地徑生長的重要因子[21]。不同的施肥措施能顯著改變楸樹葉片熒光特征，F(xiàn)o呈現(xiàn)下降的趨勢，qP顯著增加。而隨著施磷肥量的增加，ETR、和qP則逐漸降低，其中qP的降幅最大，隨著鉀肥的增加，F(xiàn)o呈現(xiàn)出增加的趨勢，ETR逐漸降低[22]。在本研究中，配方施肥對靈武長棗葉綠素熒光特性產生了一定的影響，隨著施肥量的增加，F(xiàn)o值呈先降后增的趨勢，而Fv/Fm、Fv/Fo、ETR、qP和NPQ值與Fo值的變化規(guī)律呈先增后降的趨勢。配施磷肥與鉀肥對葉綠素熒光特性的影響與施氮肥對葉綠素熒光特性的影響具有相似的規(guī)律。本研究對不同施肥配比下葉綠素熒光特性的研究規(guī)律與前人的研究結果部分相似。之所以產生這種差異，其原因可能是本地的土壤、氣候以及研究對象與前人不同。由于不同的土壤與氣候條件，尤其是光照條件的不同，使得葉片在生長發(fā)育過程中所積累的葉綠素含量及其光合條件產生差異，從而使得光合反應過程中的某些參數(shù)隨施肥量的變化規(guī)律與前人的研究產生差異。

4 結論

(1)合理的施肥配方能夠顯著改善靈武長棗葉綠素熒光特征，提高葉片光能轉化率。

(2)配方施肥對靈武長棗葉綠素熒光特性存在一定的影響，隨著施肥量的增加，F(xiàn)o值呈先降后增的趨勢，而Fv/Fm、Fv/Fo、ETR、qP和NPQ值呈先增后降的趨勢。

(3)當施肥處理為處理5時，F(xiàn)v/Fm、Fv/Fo、ETR、qP和NPQ值最大，即氮肥(純N)施用量為292.50 kg·hm-2，磷肥(P2O5)施用量為172.65 kg·hm-2，鉀肥(K2O)施用量為115.80 kg·hm-2。