专用有机肥对荒漠植物梭梭的生长及耐旱性的影响

马红梅，王锁民，张建全，张金林，岳利军，

刘庭亮，王武成，柴 琦

(兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)



专用有机肥对荒漠植物梭梭的生长及耐旱性的影响

马红梅，王锁民，张建全，张金林，岳利军，

刘庭亮，王武成，柴 琦

(兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)

摘要：本研究探讨了武威市凉州区(中沙村、王庄村、长城乡)梭梭(Haloxylon ammodendron)大田育苗时施用专用有机肥及与化学肥料混合施用对梭梭生长和耐旱性的影响。结果表明，1)施专用有机肥显著增加梭梭株高、分枝数、层数、主茎直径、冠幅、鲜重和干重； 2)中沙村样地中施专用有机肥使梭梭地上部的Na+含量显著增加(P<0.05)；王庄村样地中施专用有机肥+磷酸二铵+尿素的处理显著增加了梭梭地上部的Na+、K+含量；长城乡样地中施专用有机肥+磷酸二铵+尿素处理使梭梭地上部K+含量显著降低(P<0.05)；3)施专用有机肥既节约成本又可减少化学肥料的使用。因此，施专用有机肥不仅促进梭梭生长，而且提高其耐旱性。

关键词：专用有机肥；梭梭；大田育苗；耐旱性

梭梭(Haloxylonammodendron)为藜科落叶小乔木或灌木，是典型的荒漠多浆旱生植物，广泛分布于我国内蒙古、新疆、青海北部、宁夏西北部和甘肃西部，作为西北荒漠地区、半荒漠地区的优势建群种之一，具有很强的抗逆性，对风蚀沙埋适应性强，对荒漠区防风固沙，保护生态平衡具有重要意义[1]， 但由于荒漠地区日趋频繁的干旱和长期不合理的放牧、樵采及挖掘肉苁蓉(Cistanchedeserticola)，环境破坏极其严重，梭梭的分布面积日趋缩小[2-3]。

对大多数栽培的农作物来说，高浓度的Na+是引起植物水分胁迫、造成植物盐害的主要因素，但是对某些盐生植物和一些C4植物的生长而言,适量施用不仅对植物的生长没有危害,而且还有利于植物的生长和物质的积累[4]。旱生荒漠植物霸王(Zygophyllumxanthoxylum)和梭梭在干旱和低盐性的条件下可吸收积累Na+，而不是拒排Na+，且将多数Na+区域化至同化枝或叶片的液泡中，使其成为这些多浆旱生植物适应且耐干旱环境的最主要渗透调节物质[5-7]，对这一生理现象进一步研究，外源添加50 mmol·L-1NaCl，在干旱胁迫下,其对霸王叶渗透势的贡献由13%增至28%，增强了渗透调节能力；此外50 mmol·L-1NaCl可提高霸王叶绿素含量，降低干旱胁迫对光系统Ⅱ活性的抑制，光合作用能力显著提高；因此Na+不仅促进了霸王的生长还提高了其抗胁迫能力[8-10]。 鉴于此，王锁民等[11]成功研制了一种既能促进荒漠旱生植物的生长，又能提高抗旱性的钠复合肥。岳利军等[12]以盆栽的方式，研究了钠复合肥在梭梭、白刺(Nitrariasibirica)和红砂(Reaumuriasoongorica)中的作用，结果表明，钠复合肥显著增强了这3种植物在干旱胁迫下的活性氧清除能力和渗透调节能力，从而促进了这些植物的生长并提高了其抗旱性。于建龙等[13]进一步研究了施用钠复合肥对阿拉善右旗干旱荒漠移栽梭梭生长及其抗旱性的影响，发现施用钠复合肥不仅能促进移栽梭梭生长，而且能提高抗旱性。之后王锁民等[11]在钠复合肥的基础上又研制出一种培育荒漠旱生植物的专用有机肥，关于专用有机肥对荒漠旱生植物生长及抗旱性研究尚未见报道且之前关于钠复合肥的研究中，钠复合肥中氮磷钾含量与其它肥料是等量的，而专用有机肥中氮磷钾含量共占5%左右。因此，本研究以武威市凉州区农户大田为试验点，探讨大田育苗时施用专用有机肥及与化学肥料混合施用对梭梭生长及抗旱性的影响，以期为专用有机肥的大面积推广应用提供实践依据。

1材料与方法

1.1试验区概括

试验地设在甘肃省武威市凉州区清源镇中沙村、王庄村和长城乡。凉州区位于101°59′-103°23′ E、37°23′-38°12′ N，平均海拔2 200 m左右，地处甘肃省西北部，河西走廊东端，祁连山北麓，武威市中部。全区属温带大陆干旱气候，具有干旱少雨、日照充足、昼夜温差大的特点。年平均气温5.7 ℃，最热月(7月)平均气温17.4 ℃，最冷月(1月)平均气温 -7.7 ℃。年平均降水量160 mm，年蒸发量2 020 mm。主要灾害性天气有干旱、大风、沙尘暴、霜冻、暴雨等。植被主要为退化的天然梭梭、白刺灌丛，是生态环境脆弱地区之一。试验用地为沙壤土。

1.2试验材料

梭梭种子由当地农户提供，种子平均千粒重为3.43 g，平均发芽率为93.1%。肥料包括磷酸二铵(总养分≥57%)、尿素(氮含量44%~46%)、金华丰复合肥(总养分≥45%)和王锁民等[11]研制的由巴腾生物有机肥料有限公司生产的专用有机肥(N+P+K≥5%、有机质≥45%、Na≥2.5%)。

1.3试验方法

中沙村：1)施用磷酸二铵(100 kg·667 m-2)；2)施用磷酸二铵(50 kg·667 m-2)+专用有机肥(50 kg·667 m-2)；3)施用专用有机肥(100 kg·667 m-2)。

王庄村：1)施用专用有机肥(100 kg·667 m-2)+磷酸二铵(40 kg·667 m-2)+尿素(20 kg·667 m-2)；2)施用金华丰复合肥(50 kg·667 m-2)+磷酸二铵(40 kg·667 m-2)+尿素(20 kg·667 m-2)。

长城乡：1)施用磷酸二铵(40 kg·667 m-2)+尿素(20 kg·667 m-2)；2)施用专用有机肥(100 kg·667 m-2)+磷酸二铵(40 kg·667 m-2)+尿素(20 kg·667 m-2)。

采用完全随机小区设计，小区面积为26 m×8 m，每个处理设3个小区(重复)。于2014年4月25日按预先设定的配比，将各处理的肥料均匀撒入设定好的小区，翻耕数次，深度为20 cm左右，使肥料和土壤混合均匀，浇灌保证土地湿润。4月27-28日将梭梭以开沟方式播种于试验样地内，沟间距20 cm， 沟深10 cm左右。

1.4指标测定及方法

于2014年6月中旬、8月下旬和10月初，在不同小区内随机调查10株梭梭植株，用直尺测量株高和冠幅，用游标卡尺测量主茎直径，用目测法数分枝数和层数，用样方法(1 m×1 m)测定梭梭密度。

于8月下旬在不同小区挖取整株梭梭，带回实验室，用蒸馏水快速冲洗，吸干其表面水分后，分成根和地上部分，称取根和地上部分的鲜重，将鲜材料放入105 ℃的烘箱中杀青10 min，再在80 ℃下烘至恒重，称取根和地上部分的干重。取0.1 g左右的干样放入试管中，加入100 mmol·L-1的冰乙酸10 mL，密封试管，置于90 ℃沸水中水浴2 h，冷却、过滤、稀释适当倍数后，用火焰光度计(2655-00)测定Na+、K+的含量。

1.5数据分析

用SPSS 12.0、SAS 9.13软件分析同一指标在不同施肥处理间的差异显著，用Excel 2007作图。

2结果

2.1专用有机肥对梭梭形态指标的影响

中沙村样地内，与施磷酸二铵处理相比，施专用有机肥和专用有机肥+磷酸二铵的梭梭6月份的株高分别增加了13.93%和11.02%，分枝数分别增加了87.83%和34.57%，植株层数分别增加了62.06%和27.88%(表1)；施专用有机肥+磷酸二铵处理8月份长城乡样地内， 与磷酸二铵+尿素处理相比，施专用有机肥+磷酸二铵+尿素处理6月份梭梭的主茎直径和冠幅分别增加了18.04%和46.42%(表3)；8月份分枝数增加了32.77%；10月份分枝数、主茎直径和冠幅分别增加了27.65%、17.94%和30.11%。 8月份两种处理的梭梭密度逐渐降低。

表1　中沙村样地内不同施肥处理对梭梭形态指标的影响

梭梭的分枝数、冠幅和密度显著高于(P<0.05)施磷酸二铵和施专用有机肥的处理，其中，分枝数分别增加了33.20%和18.30%，冠幅分别增加了87.81%和62.09%，密度分别增加了226.78%和124.71%。10月份，施专用有机肥+磷酸二铵和施专用有机肥处理的梭梭株高比施磷酸二铵处理的分别增加了3.99%和6.18%；施专用有机肥处理的梭梭主茎直径比施磷酸二铵和专用有机肥+磷酸二铵处理的分别增加了27.51%和18.53%。

王庄村样地内，与施金丰华复合肥+磷酸二铵+尿素的处理相比，施专用有机肥+磷酸二铵+尿素处理6月份梭梭的主茎直径和冠幅分别增加了17.61%和94.61%(表2)；8月份两种处理各指标差异不显著(P>0.05)；10月份梭梭的株高、分枝数、主茎直径和冠幅分别增加了9.78%、100.48%、38.56%和122.43%。8月份两种处理的梭梭密度呈下降趋势。

2.2专用有机肥对梭梭地上部、地下部鲜重和干重的影响

中沙村样地中，与施磷酸二铵和磷酸二铵+专用有机肥处理相比，施专用有机肥处理的植株地上部、地下部的鲜重分别显著增加了85.06%和127.83%、94.44%和167.65%(P<0.05)，干重分别增加了60.34%和124.34%、81.72%和172.58% (图 1)。王庄村样地中，施专用有机肥+磷酸二铵+尿素和施金丰华复合肥+磷酸二铵+尿素两种处理的鲜重、干重差异不显著(P>0.05)。长城乡样地中，专用有机肥的效果不显著。

表2　王庄村样地内不同施肥处理对梭梭形态指标的影响

表3　长城乡样地内不同施肥处理对梭梭形态指标的影响

2.3专用有机肥对梭梭体内植株Na+、K+积累的影响

中沙村样地中，与施磷酸二铵处理相比，施专用有机肥和施专用有机肥+磷酸二铵处理的梭梭地上部积累的Na+分别显著增加了24.30%和41.19%(P<0.05)，地下部各处理间无差异 (图2)；而K+含量地上部是施专用有机肥+磷酸二铵处理显著高于施专用有机肥处理，地下部是施专用有机肥和施磷酸二铵的处理显著高于施专用有机肥+磷酸二铵处理。王庄村样地中，与施金丰华复合肥+磷酸二铵+尿素处理相比，施专用有机肥+磷酸二铵+尿素处理的植株地上部的Na+和K+含量分别显著增加12.17%和36.13%。长城乡样地中，与施磷酸二铵+尿素处理相比，施专用有机肥+磷酸二铵+尿素处理的梭梭地上部和地下部的Na+含量平均增加了8.39%和30.31%，但无显著差异(P>0.05)，地上部的K+含量显著降低了43.87%(P<0.05)。

3讨论与结论

3.1专用有机肥促进了梭梭的生长

近年来的研究表明，钠复合肥对梭梭的生长具有促进作用[13-16]。Na+作为C4植物光合作用的重要离子，提高其光合作用效率，从而促进植株生长[17-18]。Na+作为一种有益高效的渗透调节剂从含盐量很低的土壤中吸收，区域化并积累在液泡后，维持体内较低的水势而确保植物充足的水分供应，以维持植物体内水分平衡[7,19]，Na+也可增强植物根系活力，通过刺激根系生长而充分吸收水分和养分，从而促进植物的生长[10,20-21]。进一步研究表明[22]，大田育苗时施用钠复合肥既能促进梭梭的生长，又能提高其抗旱性。本研究表明，大田育苗时施专用有机肥均显著增加梭梭分枝数、层数、主茎直径、株高、冠幅及鲜重和干重；而密度均随着时间的增加而呈现先增加后减少或先减少后增加的趋势。密度呈现的这种趋势和8月份测得的王庄村、长城乡鲜重、干重施专用有机肥效果不显著的原因可能是因为在梭梭生长期雨水过多的原因。

图1　不同施肥处理对梭梭鲜重和干重的影响

注：DP，磷酸二铵；SOF，专用有机肥；JF，金丰华复合肥；U，尿素。图2同。

Note: DP, (NH4)2PO4; SOF, Special organic fertilizer; JF, Fenghua fertilizer; U, Urea. The same in Fig.2.

3.2专用有机肥提高了梭梭的耐旱性

专用有机肥与钠复合肥有着共同的独特之处，就是含有钠元素，而Na+在荒漠旱生植物生长发育过程中起着至关重要的作用。李景平等[23]对阿拉善荒漠区3种旱生植物体内渗透调节机制的研究表明，Na+在干旱条件下渗透调节作用显著强于K+，且地上部大于根系。荒漠植物体内的Na+和K+在土壤含盐量很低时会大量储存，且Na+的积累超过K+,说明Na+是其抗旱的有利渗透调节剂[7,24-26]。岳利军等[12]研究表明，在干旱胁迫环境下，施用钠复合肥使白刺、红砂叶及梭梭同化枝的Na+显著增加，K+显著降低。同样在甘肃民勤荒漠区进行的大田育苗试验中，钠复合肥与普通氮磷肥相比较，其使白刺和梭梭地上部的Na+分别显著增加了24%和38%[14,27]。在干旱加盐处理中，对霸王叶渗透势的贡献而言Na+是K+的3.5倍[28]；且在干旱条件下，霸王对Na+的吸收多于K+[29]。一些植物在K+供应不足时，适量Na+的吸收可以代K+行使营养功能和调节液泡的渗透势[26，30-31]。

本研究表明，施专用有机肥使梭梭地上部的Na+含量显著增加，K+显著降低(中沙村)；与施金丰华复合肥+磷酸二铵+尿素处理相比，施专用有机肥+磷酸二铵+尿素处理显著(P<0.05)增加了梭梭地上部Na+、K+的积累(王庄村)；与施磷酸二铵+尿素处理相比，施专用机肥+磷酸二铵+尿素处理促进了梭梭地上部Na+的积累，显著降低了K+含量(长城乡)。

本研究表明，大田育苗时施用专用有机肥既可显著促进梭梭的生长，又能提高其耐旱性，可节约成本和减少化学肥料的使用。可见，专用有机肥在我国北方荒漠旱生植物的大田育苗中具有乐观的应用前景，对生态环境的重建和恢复具有重要作用。

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(责任编辑武艳培)

The special organic fertilizer in improving the growth and drought tolerance of desert plantHaloxylonammodendron

Ma Hong-mei, Wang Suo-min, Zhang Jian-quan, Zhang Jin-lin,Yue Li-jun, Liu Ting-liang, Wang Wu-cheng, Chai Qi

(College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

Abstract:This study explored the effects of special organic fertilizer and mixture with chemical fertilizer on growth and drought tolerance of Haloxylon ammodendron seedling in three villages (Zhongsha, Wangzhuang and Changcheng) of Liangzhou District, Wuwei City. The results showed that: 1) The addition of special organic fertilizer significantly increased the branching number, layers, main stem diamer, plant height, crown diameter and fresh weight and dry weight of H. ammodendron, and it’s density firstly increased and then decreased along with time increasing. 2) The accumulation of shoots Na+ increased significantly by applying the special organic fertilizer in the Zhongsha; Special organic fertilizer + DAP + urea fertilizer treatment significantly increased shoot Na+ and K+ accumulation in Wangzhuang; Special organic fertilizer + DAP + urea fertilizer treatment significantly decreased shoot K+ accumulation in Changcheng. 3) The special organic fertilizer not only saved cost but also reduced the use of NPK fertilizers. The results showed that the special organic fertilizer could improve the growth and drought tolerance of H. ammodendron.

Key words:Special organic fertilizer; Haloxylon ammodendron; seedling; drought tolerance

Corresponding author：Chai QiE-mail: chaiqi@lzu.edu.cn

中图分类号：S606;Q945.78

文献标识码：A

文章编号：1001-0629(2016)2-0240-09

通信作者：柴琦(1971-)，男，甘肃宁县人，副教授，博士，研究方向为草坪生态学、草坪工程学、草坪管理学。E-mail：chaiqi@lzu.edu.cn

基金项目：国家农业科技成果转化资金项目(2013GB2G100482)；国家自然科学基金项目(31222053)

*收稿日期：2015-04-21接受日期：2015-06-23

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0229

马红梅，王锁民，张建全，张金林，岳利军，刘庭亮，王武成，柴琦.专用有机肥对荒漠植物梭梭的生长及耐旱性的影响.草业科学,2016,33(2)：240-248.

Ma H M,Wang S M,Zhang J Q,Zhang J L,Yue L J,Liu T L,Wang W C,Chai Q.The special organic fertilizer in improving the growth and drought tolerance of desert plantHaloxylonammodendron.Pratacultural Science，2016,33(2)：240-248.

第一作者：马红梅(1988-)，女(藏族)，甘肃天祝人,在读硕士生，研究方向为草坪生物学。E-mail:mahm13@lzu.edu.cn