磷铝耦合处理对越南油茶幼苗生长及磷铝含量的影响

渠心静　王慧　邓小丽　余泳东　戴生玉　袁军

摘要：[目的]探究施用磷和铝对越南油茶幼苗生长、磷铝积累及其土壤有效磷铝含量的影响，为揭示油茶适应南方高铝低磷砖红壤环境机理提供参考依据。[方法]利用砖红壤种植越南油茶，分别在砖红壤中添加0、0.5、1.0 mmol/kg磷（P₀、P₁和P₂）和0、10.0、20.0 mmol/kg铝（Al₀、Al₁和Al₂），测定分析各磷铝耦合处理下越南油茶幼苗的生长指标、磷铝含量及土壤交换铝和有效磷含量。[结果]在砖红壤中添加铝会抑制越南油茶幼苗生长，而添加磷能缓解铝的抑制作用，其中以A10P2处理幼苗生长效果最佳；添加磷和铝对越南油茶幼苗的地径、苗高、鲜重、根冠比和叶绿素相对含量（sPAD）均有显著影响（P<0.05，下同），但磷和铝对幼苗生长的影响相对独立；添加磷能有效降低越南油茶幼苗根系的铝含量，其中A10P～处理根系的铝含量较A10P0处理低35.22%；磷和铝及其交互作用对越南油茶幼苗磷和铝含量的影响显著；添加铝会使土壤交换铝含量提高，而添加磷可降低土壤交换铝含量，以添加1.0 mmol/kg磷降低土壤交换铝含量的效果最明显；磷和铝及其交互作用对越南油茶幼苗根际土壤交换铝和有效磷含量的影响极显著（P<0.01）。相关性分析结果表明，土壤有效磷和交换铝含量与越南油茶生长状况和磷铝含量呈显著正相关。[结论]在种植越南油茶的砖红壤中添加铝会导致土壤活性铝含量增加，有效磷含量降低，幼苗生长受到抑制，而添加磷能降低土壤活性铝含量，有效改善铝胁迫对越南油茶幼苗根系的毒害，促进幼苗叶绿素合成、生物量累积和对磷的吸收，有利于幼苗生长。

關键词：越南油茶；磷含量；铝含量；交互作用

中图分类号：$794.4 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）03-0508-08

0引言

[研究意义]油茶泛指山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）中种子含油率高且具有栽培价值的植物（陈永忠，2008），是南方酸性红壤地区重要的木本油料树种，也是生长在酸性红壤地区的典型耐铝植物。越南油茶（Camellia vietnamensis Huang.）是海南和广西地区油茶主栽品种之一（袁军等，2017）。南方红壤地区强烈的淋溶作用及酸沉降导致土壤活性铝大量溶出，干扰根系对营养元素的吸收，抑制植物根系生长（仝雅娜和丁贵杰，2008；邢承华等，2009）。磷是植物生长的必需营养元素，南方酸性红壤地区的土壤有效磷含量普遍较低，农林业需通过施磷肥来改善缺磷现状，但磷易被土壤中的铝等固定形成难溶性物质，降低有效性，形成高铝低磷环境，不利于油茶生长（袁军，2013；王金路，2014）。因此，探究磷与铝对油茶生长的影响，对揭示油茶适应南方红壤高铝低磷环境机理具有重要意义。[前人研究进展]孙婷等（2009）研究认为，茶树对铝毒的耐受能力有一定限度，高浓度铝能抑制植株生长。邢承华等（2009）研究发现，施磷能缓解铝对荞麦的毒害作用，提高植株生物量，促进营养元素吸收。He等（2011）研究发现，严重缺磷会导致油茶花芽分化减少，果实易脱落，降低果实含油率。黄丽嫒等（2016）研究发现，一定浓度的铝能促进油茶生长发育。低磷和铝毒共存，是南方红壤地区作物生长的两个重要限制因子（张丽梅等，2015）。陈思宁等（2017）研究发现，磷能缓解铝胁迫对高州油茶光合作用的抑制作用。Yuan等（2017）研究认为，适宜浓度的磷和铝对油茶生长有一定促进作用。[本研究切入点]目前，磷铝耦合处理对越南油茶生长影响及磷铝吸收规律的研究鲜见报道。[拟解决的关键问题]测定不同浓度磷和铝耦合处理越南油茶幼苗的各生长指标、磷铝含量及土壤有效磷和交换铝含量，分析磷和铝及其交互作用对越南油茶幼苗生长、根茎叶磷铝积累及土壤交换铝和有效磷含量的影响，为探究越南油茶适应南方红壤高铝低磷环境机理提供参考依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验在海南省澄迈县国营澄迈林场苗圃（东经111°1、北纬19°11，海拔62 m）进行。该地区年均温度23.8℃，年均降水量1786.1 mm，年均日照时数2059 h，土壤为海南当地砖红壤，土壤质地为黏土，pH 4.2。供试苗木为越南油茶1年生实生苗。

1.2试验方法

试验共设9个处理，各处理添加的磷和铝浓度见表1。磷和铝一次性加人种植越南油茶幼苗塑料盆的砖红壤中，以不添加磷和铝处理为对照（A10P0）。于2015年3月5日将1年生越南油茶苗移栽于装好土的塑料盆中，盆规格18 cm×12 cm，装土2 kg。每处理5盆，共45盆。

1.3测定项目及方法

1.3.1生长指标测定 于2016年6月进行生长指标测定。用游标卡尺测定植株的地径，用卷尺测定苗高；选取5片成熟叶片，用叶绿素相对含量（SPAD）计测定叶片叶绿素SPAD值，取平均值；收获幼苗后，从根颈处剪断分为地上部和地下部，分别称量鲜重，计算总鲜重和根冠比。

1.3.2土壤处理 收获幼苗时敲击花盆外壁，待苗木松动后提起幼苗小心抖动，黏在根系上的土壤为根际土壤，其余土壤为根外土壤。将根际和根外土壤分别混匀，用四分法各取约500 g带回实验室，风干，过0.25 mm筛。用0.03 mol/L NH₄F-0.025 mol/LHCl浸提土壤有效态磷，土液比为1.0：2.5，摇床200r/min，振荡2 h；用1.000 mol/L HCl浸提土壤交换态铝，土液比为1.0：10.0，摇床200 r/min，振荡30 min。浸提液用0.45 mm滤膜过滤（鲁如坤，2000）。

1.3.3植物样品处理 收获幼苗后用清水洗去根部附着的土壤，将植株分为根、茎和叶3部分，叶片去叶柄，放人烘箱60℃烘72 h至恒重，用粉碎机粉碎，称取0.2 g干样，浓硫酸一双氧水法消化（鲁如坤，2000）。

1.3.4磷铝含量测定 根、茎和叶的磷含量及土壤有效磷含量用全自动间断式化学分析仪测定；根、茎和叶的铝含量及土壤交换铝含量用ICP-MS测定。

1.4统计分析

试验数据采用Excel 2007进行统计和制图，以SPSS 22.0进行单因素方差分析及相关性分析。

2结果与分析

2.1磷铝耦合处理对越南油茶幼苗生长的影响

2.1.1对苗高和地径的影响 由表2可知，各处理越南油茶苗高为17.43-25.07 cm，地径为4.21-6.77mm；在相同磷处理浓度下，随着铝处理浓度的增加，越南油茶的地径和苗高生长均受到抑制；在相同铝处理浓度下，随着磷处理浓度的增加，越南油茶的地径和苗高均有所增加。其中，Al₀P₂处理的苗高和地径均最大，且显著大于其他处理（P<0.05，下同）；Al₂P₀和Al₂P₁处理的苗高和地径均较小，且显著小于对照；其他处理的苗高和地径均未同时与对照存在显著差异。说明高浓度的铝抑制了越南油茶幼苗的生长，而施磷在一定程度上可缓解铝对越南油茶幼苗生长的抑制作用。

2.1.2对鲜重和根冠比的影响 由表3可知，各处理越南油茶幼苗的地上部鲜重为5.59-24.37 g/株，地下部鲜重为7.31-15.70 g/株；在相同磷处理浓度下，随着铝处理浓度的增加，地上部鲜重显著降低，地下部鲜重明显降低，总鲜重显著降低；在相同铝处理浓度下，随着磷处理浓度的增加，地上和地下部鲜重均明显增加，总鲜重显著增加。其中，Al₀p₂處理的地上和地下部鲜重均最重，且显著高于除Al₀P₁和Al₁P₂外的其他处理；Al₂P₀和Al₂P₁处理的地上和地下部鲜重均较轻，且显著低于对照；其他处理的地上和地下部鲜重均未同时与对照存在显著差异。根冠比在0 mmol/kg磷处理浓度下随着铝处理浓度的增加而明显增加；在所有处理中，Al₂P₀处理的根冠比最大，为1-31，显著高于其他处理，其次为Al₂P₁和Al₁P₀处理，二者的根冠比明显高于对照，其他处理间的根冠比差异不显著（P>0.05，下同）。说明在砖红壤中添加磷种植越南油茶可有效提高其幼苗的鲜重，而添加铝在一定程度上会抑制其幼苗生长。

2.1.3对SPAD值的影响 从图1可看出，各处理的SPAD值为44.37-66.50；SPAD值在相同磷处理浓度下随铝处理浓度的增加而降低，其中，0 mmol/kg磷处理浓度下SPAD值显著降低，Al₁P₀和Al₂P₀处理分别比Al₀P₀处理降低8.68%和25.96%；SPAD值随着磷处理浓度的增加略有增加，其中Al₀P₂处理的SPAD值最高，显著高于除Al₀P₁处理外的其他处理，Al₂P₀处理的SPAD值最低，显著低于其他处理。说明在砖红壤中添加磷种植越南油茶能提高其幼苗的SPAD值，添加铝则抑制其幼苗叶绿素的合成。

双因素方差分析结果（表4）显示，磷和铝对sPAD值的影响达极显著水平（P=-0.00<0.01，下同），二者交互作用对SPAD值的影响不显著；磷和铝对地径生长的影响达极显著水平，磷对苗高的生长无显著影响，铝对苗高生长的影响达极显著水平，二者交互作用对苗高和地径无显著影响；磷和铝对地上部鲜重和总鲜重的影响达极显著水平，二者交互作用对地上部鲜重和总鲜重的影响不显著；磷对地下部鲜重和根冠比的影响达显著水平，铝对地下部鲜重和根冠比的影响达极显著水平，二者交互作用对根冠比的影响达极显著水平，对地下部鲜重无显著影响。说明磷和铝对越南油茶幼苗生长的影响相对独立。

2.2磷铝耦合处理对越南油茶幼苗各器官磷铝含量的影响

2.2.1对根、茎和叶铝含量的影响各处理越南油茶根系的铝含量为6433.24-11079.93 mg/kg；在磷浓度不变的条件下，根系铝含量随铝处理浓度的增加而增加；在相同铝处理浓度下，根系铝含量随着磷处理浓度的增加而明显降低（图2）；当铝处理浓度为20.0 mmol/kg时，0、0.5和1.0 mmol/kg磷处理越南油茶根系的铝含量分别比0 mmol/kg铝处理升高11.57%、15.29%和39.36%，分别比10.0 mmol/kg铝处理升高4.97%、7.16%和20.59%；当磷处理浓度为1.0mmol/kg时，0、10.0和20.0 mmol/kg铝处理越南油茶根系的铝含量分别比0 mmol/l（g磷处理降低35.22%、29.57%和23.59%，分别比0.5 mmol/kg磷处理降低31.00%、25.88%和17.77%。各处理越南油茶幼苗叶片的铝含量为4580.61～5836.06 mg/kg，茎的铝含量为3286.44-5200.90 mg/kg，二者的铝含量随磷和铝处理浓度改变较小（图2）。双因素方差分析结果（表5）显示，铝浓度对越南茶幼苗根系和叶片铝含量影响极显著，磷浓度对根系和叶片铝含量的影响未达显著水平，二者交互作用对茎和叶铝含量的影响极显著。说明在种植越南油茶的砖红壤中添加铝会显著相同器官不同处理图柱上不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。图增加其根系铝含量，而添加磷可降低铝在其根系累积，缓解其毒害作用。

2.2.2对根、茎、叶磷含量的影响 各处理越南油茶根系的磷含量为703.00～1021.88 mg/kg，茎的磷含量为798.11～1229.76 mg/l（g，叶片的磷含量为714.96～1247.34 mg/kg（图3）；各磷处理浓度下，越南油茶茎的磷含量随铝处理浓度的增加均显著降低；0mmol/kg磷处理越南油茶叶片的磷含量问无明显差异，其中Al₀P₂组合叶片磷含量最高（图3）。双因素方差分析结果（表5）表明，磷和铝处理对越南油茶根、茎的磷含量影响极显著，二者对根和叶磷含量的交互作用显著。说明在种植越南油茶的砖红壤中添加铝会降低其幼苗对磷的吸收累积。

2.3磷铝耦合处理对土壤交换铝和有效磷含量的影响

从图4可看出，相同磷处理浓度下越南油茶幼苗的根际和根外土壤交换铝含量均随铝处理浓度的增加而明显增加；相同铝处理浓度下根际和根外土壤交换铝含量均随磷处理浓度的增加而明显降低，其中，1.0 mmol/kg磷处理组的根际和根外土壤交换铝含量降低最明显。双因素方差分析结果（表6）显示，磷和铝对越南油茶根际和根外土壤交换铝含量存在极显著影响，二者对根际土壤交换铝含量的交互影响达极显著水平，对根外土壤交换铝含量的交互作用不显著。说明提高土壤有效磷含量可降低土壤交换态铝含量，磷铝耦合处理对砖红壤有效磷铝含量的影响相互独立。

从图5可看出，各处理越南油茶幼苗根际土壤的有效磷含量约1.0 mg/kg，属有效磷养分分级中的极低等级（张冬明等，2015）；Al₀P₁、Al₀P₂和Al₁P₂处理越南油茶幼苗根外土壤的有效磷含量问差异显著，三者均显著高于其他处理。双因素方差分析结果（表6）显示，磷和鋁对根外土壤有效磷含量均无显著影响，但二者对根际土壤有效磷含量的交互作用均达极显著水平。说明根外土壤有效磷含量受磷和铝处理的影响较明显。

2.4越南油茶幼苗各生长指标、磷铝含量与土壤交换铝、有效磷含量的相关性

由表7可知，越南油茶幼苗的根际土壤交换铝和根外土壤有效磷含量分别与根外土壤交换铝和土壤有效磷含量呈极显著正相关；根际土壤交换铝与根外土壤有效磷含量呈显著负相关，与根际土壤有效磷含量呈极显著负相关；根外土壤交换铝与根际土壤有效磷含量呈极显著负相关；根际土壤交换铝含量与苗高、地径、总鲜重、地上部鲜重、地下部鲜重和SPAD值均呈极显著负相关，与根冠比呈显著正相关；根际土壤有效磷含量与地径和SPAD值呈显著正相关，与苗高、地上部鲜重、地下部鲜重和总鲜重均呈极显著正相关，与根冠比呈负相关；根际土壤交换铝含量与根和茎磷含量呈显著负相关，与根铝含量呈显著正相关；根外土壤交换铝含量与茎磷含量呈显著正相关，与根和叶磷含量呈极显著正相关，与根铝含量呈极显著正相关；根外土壤有效磷含量与根、茎和叶磷含量呈极显著正相关，与根铝含量呈极显著负相关；根际土壤有效磷含量与根和茎磷含量呈极显著正相关，与叶磷含量呈显著正相关，与根和茎铝含量呈显著负相关。说明高含量的土壤交换铝通过抑制越南油茶苗高、地径和鲜重等的增长减缓了幼苗生长，而提高土壤有效磷含量能缓解活性铝对越南油茶幼苗生长的抑制作用。

3讨论

本研究结果表明，越南油茶幼苗的地径、苗高、地上部鲜重、地下部鲜重和总鲜重均随铝处理浓度的增加而降低，但随磷处理浓度的增加有所增加，说明高浓度的铝抑制了越南油茶幼苗生长，施磷在一定程度上可缓解铝对越南油茶幼苗生长的抑制作用，与邢承华等（2009）、He等（2011）、侯文娟等（2016）分别对荞麦、油茶和高粱属植物的研究结果一致。

Hideaki等（2000）研究认为，镁是叶绿素合成的关键元素，铝离子能与镁离子竞争离子运输通道，影响镁的吸收转运；王瑞等（2013）研究发现，油茶的SPAD值与叶片叶绿素含量呈极显著正相关。本研究中，SPAD值随铝处理浓度增加而降低的结果与上述研究结果不一致，可能是越南油茶幼苗根系受铝胁迫，影响了镁离子的运输，导致叶绿素合成受阻。而双因素方差分析结果表明，磷和铝对越南油茶幼苗生长均有显著影响，二者交互作用影响不显著，其SPAD值随磷处理浓度增加而增加，说明磷和铝对越南油茶幼苗生长的影响相对独立。

本研究中，越南油茶根系铝含量随土壤磷处理浓度增加而降低，随铝处理浓度增加而增加，根、茎和叶磷含量的变化趋势与之相反，说明越南油茶对磷和铝的吸收受土壤供磷和供铝水平影响较明显。黄丽媛（2016）研究发现，铝处理会提高油茶根系和叶片的铝含量。本研究结果表明，越南油茶幼苗根系富集的铝明显高于叶片，叶片铝含量未随铝处理浓度增加而发生明显变化，与阮建云等（2003）、孙婷等（2009）研究发现介质中铝超过一定浓度特别是受到铝胁迫时，叶片中的铝含量不再明显增加，大量的铝主要富集于根部的结果一致。

本研究结果表明，磷和铝处理的土壤交换铝含量随铝处理浓度增加而增加，随磷处理浓度增加而降低，说明施入土壤中的磷易被土壤中游离的铁和铝氧化物及水氧化物等固定，并转化为A1-P和Fe-P形式，降低磷的有效性，同时降低土壤中活性铝的含量（苗霄霖，2015）。本研究选用的土壤为海南澄迈地区砖红壤，强烈的吸附与固定作用使其有效磷含量极低（付登强等，2014），且在添加磷处理1年后才进行土壤有效磷含量测定，因而各处理有效磷含量均较低。

本研究中，土壤交换铝和有效磷含量与越南油茶幼苗生长状况和磷铝含量呈显著相关，进一步说明高浓度的土壤交换态铝会抑制越南油茶幼苗生长，有效磷可促进越南油茶幼苗生长。孔繁翔等（2000）研究认为，一般植物对铝的耐受浓度较低（约200.00 mg/kg），过量的铝会破坏细胞膜，抑制植株生长，而本研究中越南油茶幼苗各部位铝含量为3286.44-5836.06 mg/kg，土壤交换铝含量为17.08～50.71 mg/kg，各器官铝含量是土壤交换铝含量的几百倍，说明油茶等耐铝植物在长期进化过程中已不同程度适应了铝毒胁迫环境，形成了对铝的独特运输机制，使铝以化合物形式在植株体内转运，并富集于细胞壁部位，降低了铝的毒害作用。

4结论

在种植越南油茶的砖红壤中添加铝会导致土壤活性铝含量增加，有效磷含量降低，抑制越南油茶幼苗生长，而添加磷能降低土壤活性铝含量，有效改善铝胁迫对越南油茶幼苗根系的毒害，促进幼苗叶绿素合成、生物量累积和对磷的吸收，有利于幼苗生长。

（责任编辑 思利华）