不同基肥处理对黧蒴栲幼苗生理特性的影响

宋倩　卜朝阳　卢家仕　李春牛　李秀玲　童方平

摘要：为了研究不同基肥处理对黧蒴栲幼苗生理特性的影响，以当年生黧蒴栲实生苗为试验材料，研究不同磷肥水平及复合肥、尿素及空白对照下，植株超氧阴离子含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、叶绿素含量、净光合速率等五项生理指标在施肥后的季节变化，为施用基肥选择提供理论依据。结果表明，中低浓度的磷肥对黧蒴栲幼苗生理活动有促进作用；因此，黧蒴栲幼苗适合的基肥种类及浓度为每公顷施用过磷酸钙（含有效P2O5 16%）25～50 t，其抗氧化保护酶活性、叶片叶绿素含量和净光合速率有所提高，O₂ˉ含量有所降低。

关键词：黧蒴栲；幼苗；基肥；生理特性

中图分类号：S722.3 文献标志码：A 论文编号：cias15030013

0 引言

黧蒴栲（Castanopsis Fissa Rehd.et Wils）为壳斗科（Fagaceae）栲属（Castanopsis）的常绿乔木，别名黧蒴、闽粤栲、大叶栎；中国广东、广西、云南、福建、贵州、四川、湖南等地均有分布，老挝、印度亦有。黧蒴栲为壳斗科生长速度最快的树种，且其热值较高，是营造防火林、菇木林、工业原料林和生物质能源林的理想树种，是广东、广西、福建等地营造阔叶林的主要树种，具有十分广泛的发展和应用前景。中国从20世纪80年代开始对黧蒴栲有研究，但主要研究都集中在21世纪初，其中童方平、蒋皴等为国内对黧蒴栲研究较为全面的专家，主要从种子发芽生理、单株选优、生长过程、热值、遗传多样性等方面对其进行了较为深入的研究。另刘贤王采取人工措施于黧蒴栲天然林中培育遗传改良型母树林，取得良好成效；郝海坤等对黧蒴栲容器苗进行了不同基质试验，得出结论：黄心土的基质最为适合黧蒴栲容器苗，其成活率、苗高、根系数和生物量值均最高；彭玉华等㈣对黧蒴栲容器实生苗进行不同浓度和频率的施肥试验，试验证明：对黧蒴栲容器苗平衡施用氮、磷、钾3种元素的肥料，且施用频率为4次时对其各项指标促进作用最大；孙丽静等研究了黧蒴栲实生苗在不同梯度N、P、K配比施肥下苗木的生长的情况，得出不同营养条件对黎蒴栲幼苗的形态指标有很明显的影响，且N、P、K对黎蒴栲幼苗生长的影响效应各不相同。

现有研究对黧蒴栲的生理生化现象及对实生苗的基肥处理方面较少，笔者以此为切入点，主要从黧蒴栲实生苗在不同种类基肥处理下的生理生化变化情况出发，旨在筛选出适合其幼苗生长的基肥种类，以期为黧蒴栲实生苗造林前整地时施用基肥的种类和数量奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

本研究大田试验试点位湖南省林业科学院试验林场（113.00°E，28.18°N），平均日照时数1496～1850 h，年均温17.11℃，年平均降水量1400～1900 mm，无霜期264天。土壤为第四纪红色粘土，土层为厚度为70 cm，土壤pH 5.6，土壤含有机质2.630%，全氮0.380%，全磷0.085%，全钾2.180%，速效磷4.8 mg/L，速效钾108.0 mg/L。

1.2 试验材料

供试幼苗由家系种子育苗所得，供试肥料于2011年6月施基肥于试验林场预备土地，其中，过磷酸钙含有效P205 16%，尿素含N 46%，粒径为0.85 mm，复合肥含N 15%、P 15%、K 15%，粒径为2.75 mm。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 施肥试验采取磷水平单因素随机施基肥法，包括磷肥高水平、中水平、低水平3个实验组以及复合肥、尿素、不施肥3个对照组，一共6个处理，详情见表1。种植密度为100万株/hm²，每个处理1m²，重复3次，每处理苗床1 m，苗床（规格：1.0 m×0.1 m×0.1 m）用3 cm黄心土覆盖，土壤用浓度为800～1000mg/L的多菌灵消毒。

1.3.2 各种生理生化指标测定 室内试验在湖南省林业科学院重点实验室进行。2012年7、9、11月采集试验各处理幼苗平均木叶片，每个处理的每个重复各选取3株苗木中上部成熟叶片，每处理共选取9株。超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性参照李合生等的方法进行测定，重复3次，结果取平均值。叶绿素含量和超氧自由基含量按照高俊凤的方法进行测定，重复3次，取平均值。光合速率测定时，选取从顶部往下数第5～7片健康成熟叶片，使用美国拉哥斯公司（LI-CORI产的LI-6400便携式光合测定系统进行测定，每处理随机选取3片叶，叶位一致，每片叶进行5次记录，取平均值。

1.3.3 试验仪器LI-6400便携式光合测定仪、津岛UV-1800分光光度计、冷冻离心机、微量进样器、恒温水浴锅等。

1.4 统计分析

试验原始数据用Excel 2003统计软件进行统计和整理，用SPSS 17.0统计软件进行分析，苗木光合数据用Photosyn Assistant软件进行分析计算。

2 结果与分析

化学肥料磷肥和钾肥一般可用作基肥施用，南方土壤普遍缺磷，本试验主要考虑使用不同梯度的过磷酸钙（含磷）对黧蒴栲实生幼苗进行基肥试验，同时以复合肥、施尿素、不施肥为参比；分别测定6个处理幼苗叶片超氧阴离子自由基（O₂）含量、抗氧化保护酶活性（SOD、POD）叶绿素含量（叶绿素a、b、a+b）和净光合速率（Pn）等几项生理指标。

2.1 不同基肥处理对幼苗超氧阴离子自由基含量的影响

本试验对6个处理黧蒴栲幼苗的成熟叶片在7月、9月和11月分別进行采样后，根据试验实测数据绘制标准曲线见图1。由图1可得，3个标准曲线的R²值分别在7月达到0.9993（99.93%），9月达0.9978（99.78%），11月达0.9939（99.39%），准确值较大，达到一般要求的水平。因此，3个月的试验实测数据可分别带入方程式：y=0.8836x+0.0274，y=0.8776x+0.1144，y=1.0551x+0.1191；得到O₂浓度后再经过计算可得到超氧阴离子自由基含量，如图2所示。

植物在逆境中产生自由基，因此02的含量在一定程度上说明着植物受伤害的程度。从图2可知，黧蒴栲不同基肥处理对幼苗O₂含量影响幅度较大，其中，复合肥和CK的O₂含量较大，P低、P中的O₂含量较小；这可能是因为施用复合肥的浓度较高，对黧蒴栲幼苗造成了一定的胁迫。同时，幼苗体内的O₂含量随着季节的变化磷肥的3个处理呈缓慢增加的趋势，而复合肥、尿素和CK的增加趋势都较明显；这说明，随着季节更替，黧蒴栲幼苗体内普遍积累了一定量的O₂，但施以磷肥为基肥的处理能有效控制O₂的积累速度，不施基肥、复合肥和尿素做基肥的处理则难以到达这一效果。

2.2 不同基肥处理对幼苗抗氧化保护酶活性的影响

2.2.1 超氧化物歧化酶活性超氧化物歧化酶（SOD）广泛存在于生物体中，是生物体中一种重要的抗氧化保护酶类，它能维持活性氧代谢的平衡，保护膜结构，在一定程度上缓解或抵御逆境胁迫。本试验对6个处理黧蒴栲幼苗的成熟叶片在7月、9月和11月分别进行采样后，测定了其叶片SOD酶活性，见图3。

从图3可知，黧蒴栲不同基肥处理对幼苗SOD酶活性影响较大，其中，复合肥的SOD酶活性最大，其次是P低和P中，而P高和尿素的活性较小。复合肥处理SOD酶活性最大的原因可能是该处理使造成一定胁迫使得幼苗体内产生了很多O₂，相应则SOD活动频繁；P低和P中的SOD酶活性较大的原因可能是施用较为适合浓度的磷肥为基肥后增加了幼苗本身的生理能力，从而保护酶的活性增大。

同时，幼苗体内的SOD酶活性随着季节的变化，P高、复合肥、尿素、CK呈先减少再增加的趋势，而P低和P中是随着季节变化一直下降的。这可能是由于幼苗早期较为幼嫩，体内各种有害自由基的清除需要大量的SOD加以清除，因此进入生长旺季时SOD酶活性最大，随后开始逐渐降低；而理3、4、5、6进入冬季时SOD酶活性又增加的原因可能是到年度生长末期幼苗体内的O₂含量增大，故而需要的SOD也增大。

2.2.2 过氧化物酶活性过氧化物酶（POD）属于氧化还原酶，广泛存在于植物体中与植物生长有密切关系，是植物抗氧化酶系的重要保护酶之一。本试验对6个处理黧蒴栲幼苗的成熟叶片在7月、9月和11月分别进行采样后，测定了其叶片过氧化物酶活性，见图4。

从图4可知，黧蒴栲不同基肥处理对幼苗POD酶活性影响较大，其中P中的POD酶活性最大，其次是P低和P高，最低的为尿素；说明，施用磷肥中水平能有效促进幼苗体内新陈代谢和保护酶的活性。同时，幼苗体内的POD酶活性随着季节变化基本都呈上升趋势，且磷肥的3个处理上升的速率明显高于其他3个处理；这可能是由于幼苗生长过程中氧化酶在不断的催化的氧化还原反应，因此积累的HzOz随时间推移不断增加，体内的POD酶活性也随之增强；而施以磷肥为.基肥的处理POD酶活性增加速率明显较高，能更有效的清除植物体内H₂O₂，以减少毒害。

2.3 不同基肥处理对幼苗叶绿素含量的影响

本试验对6个处理黧蒴栲幼苗的成熟叶片在7月、9月和11月分别进行采样后，测定了其叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量，见图5。

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，它在光合作用的光吸收中起核心作用，黧蒴栲叶片中叶绿素最主要的有叶绿素a和叶绿素b 2种。从图5可知，黧蒴栲不同基肥水平对幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量影响较大。叶绿素a含量从整体上看，P低和P中较大，其次是P高和CK，复合肥和尿素含量较少；叶绿素b和叶绿素a+b含量的变化也基本与叶绿素a含量一致。这说明，施以适量磷肥为基肥的处理能增加黧蒴栲叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量；但以较高浓度复合肥和尿素为基肥的处理则会抑制黧蒴栲叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b的形成。

从季节变化上来看，叶绿素含量基本上都处于先略升后降低的变化趋势。这可能是由于，幼苗叶片在年度生长末期一些酶和酶促反应能一定程度上引起叶绿素的分解或破坏；因此，在生长季节黧蒴栲叶片叶绿素不受那些酶和酶促反应的影响，其叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量普遍增加，尤其是P低和P中两种处理增加幅度明显；而在进入冬季后生长减缓，受酶和酶促反应的影响叶绿素含量出现逐渐降低趋势。

2.4 不同基肥处理对幼苗净光合速率的影响

植物的光合速率是指光合作用的固定二氧化碳（或产生氧）的速度。本试验对6个处理黧蒴栲幼苗的成熟叶片在7月、9月和11月分別进行光合速率测定，其变化规律见图6。

从图6可以看出，黧蒴栲幼苗Pn在7月呈现双峰曲线，在中午出现明显的“午休”现象，原因为中午温度过高叶片气孔关闭以减少蒸发；各处理均于11：00达到最大值，其中P低最大达16.23 μmol/（m²·s）。黧蒴栲实生苗Pn在9月也呈现双峰曲线，且9月Pn日变化规律与7月相似，各处理最大值均出现在10：00，其中P低最大达3.51 μmol/（m²·s）。黧蒴栲实生苗Pn在11月呈现单峰曲线，中午未出现“午休”现象，这可能是由于黧蒴栲幼苗在冬天出现的一种对环境的有利适应，能更充分的利用光照资源，增加自身光合积累；各处理在14：00达到最大值，其中P低最大达4.91μmol/（m²·s）。就Pn值整体来看，磷肥的3个处理光合能力高于对照，而复合肥和尿素较低于对照，说明施以磷肥为基肥的处理能够提高幼苗的光合能力，增加植物光合积累。

2.5 各项生理指标的Q型聚类分析

不同基肥处理下黧蒴栲幼苗7月主要生理指标的聚类分析见图7，可知，6个处理经过五步聚类，聚成了一个大类：P中和P低最先进行了聚类，第二步尿素和CK进行了聚类，第三步复合肥和第一步聚类形成的类进行了聚类，第四步为P高和第三步聚类形成的类进行了聚类，最后第二步和第四步的类聚成了一个大类。结果表明，以中低浓度的磷肥为基肥的处理最先聚为一类，说明，它们能在幼苗的快速生长期提高幼苗的生理机能；而以尿素为基肥的处理与对照聚为一类，对幼苗影响较小。

不同基肥处理下黧蒴栲幼苗9月主要生理指标的聚类分析见图8，可知，6个处理经过五步聚类，聚成了一个大类：P中和P低率先聚成一类，第二步为复合肥与尿素聚成一类，第三步为CK与第二步聚成一类，第四步为P高与第一步聚成一类，最后第三步和第四步聚成一类。结果表明，随着叶片的生长，其生理机能分化越来越明显，以中低浓度的磷肥为基肥的处理最先聚为一类，说明它们在幼苗生长中能持续提高其生理活动能力；而以复合肥和尿素为基肥的处理则对幼苗的生理活动存在一定的抑制作用。

不同施肥处理下黧蒴栲幼苗11月主要生理指标的聚类分析见图9，可知，6个处理经过五步聚类，聚成了一个大类，P低和P中最先进行了聚类，第二步P高和复合肥进行了聚类，第三步尿素和CK类进行了聚类，之后这个3个类分两步依次聚成一个大类。结果表明，在幼苗进入年度生长末期时，以中低浓度的磷肥为基肥的处理最先聚为一类，能显著提高幼苗的生理机能，减缓植物生理衰老，为提高苗木质量打下坚实基础；以较高浓度磷肥和复合肥为基肥的处理在幼苗年度生长末期抑制了其生理活动，不适合作为幼苗基肥；以尿素为基肥的处理虽然在生长期对幼苗生理活动也造成了一定程度的抑制，但在幼苗年度生长末期其一直程度逐渐降低。

3 结论与讨论

（1）通过对黧蒴栲不同基肥处理的幼苗进行生理生化指标测定和综合分析的结果来看，黧蒴栲幼苗适合的基肥种类及浓度为每公顷施用过磷酸钙（含有效P₂O₅16%）25～50 t，其抗氧化保护酶活性、叶片叶绿素含量和净光合速率有所提高，O₂含量有所降低。因此，使用黧蒴栲幼苗进行造林前应在整地后对土地施用浓度为25～50 t/hm²且有效磷成分含量在16%左右的肥料，能有效促进幼苗生理和生長发育。

（2）本研究得到的结果和大多数施基肥的研究结果一致，但由于复合肥和尿素的浓度可能对于幼苗来说偏高，因此得出的结果与蓝立斌等、韦龙宾等的不同，有待更加精确、完善的试验来进行深入探讨。因此，合理施用肥料，才能改善植物品质，有力提高植物生理能力、生长量和叶片光合速率。

（3）本次基肥试验设计较少，还存在一些不合理的地方，得出的结论试用范围有限。下一步可以可以考虑对黧蒴栲实生苗进行氮、磷、钾3种肥料的正交追肥试验、进行建模分析，以筛选出其最佳施肥方案，为生产提供更加有效的理论依据。