配比施肥对假苹婆幼苗叶片生理特性的影响

潘 虹，粟春青，王凌晖

（广西大学 林学院，广西 南宁 530004）

0 引言

假苹婆（Sterculia lanceolata），为梧桐科（Sterculiaceae）苹婆属（Sterculia）常绿阔叶乔木，别名鸡冠木、赛苹婆等，是中国西南地区的特色树种之一。目前，国内对假苹婆有文献记载的研究主要涉及外观形态鉴别、嫁接试验、群落特征、生物多样性研究、耐盐性研究、叶变色盛期对气候因子的响应、光合与水分利用等方面［1-8］。通过查阅资料，了解到研究配比施肥对假苹婆叶片生理及养分含量影响的文献记载尚未见报道。假苹婆为广西优良的行道树树种，进行配比施肥方面的研究，对其幼苗的培育具有十分重要的意义。

施肥作为林木培育的一项关键性技术措施，可以改善林木营养状况，增加土壤肥力［9］。研究科学经济的氮磷钾施肥配比，对于最大限度地发挥土壤对林木的肥力作用有十分重要的意义，既能使肥料物尽其用，又能加速培育壮苗［10］。不同氮磷钾配比的施肥会对植物的生理特性产生影响。罗婷等［11］研究发现经施肥处理的云南蓝果树幼苗抗旱性生理指标高于CK（不施肥），且最依赖氮肥，氮磷钾三者间互作影响肥效的发挥，适当施肥会增强其生理生化过程，提高抗逆性。同样，李静文等［12］研究发现在氮磷钾配比施肥中，氮素显著影响毛竹笋产量和品质及其叶片的生理特性。周樊等［13］研究发现合理的氮磷钾配比施肥可以显著提高薄壳山核桃幼苗主要碳氮代谢产物的含量和关键酶的活性，其中氮对硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的影响显著。本文以9月苗龄的假苹婆幼苗为试验对象，采用N、P、K3个因素4个水平的正交试验方案进行配比施肥，研究了不同施肥处理对假苹婆幼苗叶片生理特性的影响。以期找出最佳施肥方案，为假苹婆的培育及生产应用中的高效施肥提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

本试验在广西区南宁市广西大学林学院苗圃教学基地内（108°17′E，22°51′N，海拔78 m）进行。该地处于北回归线附近，属亚热带季风气候，全年日照和降雨量充足，夏长冬短，无霜期长。

1.2 试验材料

试验材料为9月苗龄的假苹婆实生幼苗，平均苗高15.42 cm，平均地径2.6 mm，采用21 cm×18 cm高的黑色塑料育苗盆，1盆1株，缓苗至2019年2月底，2019年3月至9月开展施肥试验。试验的氮肥选用尿素（天津市科密欧化学试剂有限公司，含N46.67%），磷肥选用过磷酸钙（天津市光复科技发展有限公司，含P2O522.6%），钾肥选用氧化钾（天津博迪化工股份有限公司，含K2O 52.7%）。供试土壤来自广西大学林学院苗圃，为偏酸性赤红壤，与沙子以3∶1的比例混匀后作栽培基质。在试验处理前测定盆栽土的基础理化性质（pH值：5.50，有机质含量：11.20 g/kg，全氮含量：1.38 g/kg，全磷含量：0.27 g/kg，全钾含量：2.58 g/kg，硝态氮含量：69.56 mg/kg，铵态氮含量：10.27 mg/kg，速效磷含量：6.45 mg/kg，速效钾含量：53.60 mg/kg）。

1.3 试验设计

试验采用“3414”正交试验设计，即氮、磷、钾为3个因素，4个施肥水平，13个处理组，1个对照组（CK）为不施肥，共14个处理组，每个处理组设10个重复，共140株。试验前采集幼苗叶片，测得其 N、P、K 含量分别为23.08、1.37、12.43 g/kg。苗木的合理施肥量=（苗木对养分的吸收量—土壤养分含量）/肥料利用率［13］，计算得到理论数据，考虑土重并结合预实验，同时参考付晓凤［15］的实验设计确定施肥水平（详见表1）；施肥处理的试验设计详见表2；2019年3月至9月对9月苗龄的假苹婆进行施肥处理，每40天施肥一次，共5次。

表1 不同处理下肥料施用水平 g/株

表2 施肥试验设计

试验参照大田管理标准，日常浇水除草，必要时防治病虫害。

1.4 测定项目和方法

收获前一天，采摘各处理组中长势一致的植株的成熟功能叶并测定相关的生理指标。其中，可溶性糖（SS）的测定参考蒽酮比色法［16］；可溶性蛋白（SP）的测定用考马斯亮蓝G-250法［17］；游离脯氨酸（Pro）的测定参考酸性茚三酮比色法［18］；丙二醛（MDA）的测定参考硫代巴比妥酸显色法［16］；过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶活性（SOD）活性的测定分别参考愈创木酚法和NBT光化还原法；硝酸还原酶（NR）的测定参考离体法［19］；谷氨酰胺合成酶（GS）的测定参考分光光度计法［18］。

1.5 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2016 软件进行数据分析、整理和作图，用SPSS 23.0软件进行方差分析和显著性分析，用 LSD 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对假苹婆幼苗渗透调节物质的影响

2.1.1 对可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）含量的影响 由图1可知，不同处理下假苹婆可溶性糖和可溶性蛋白含量有显著差异（P＜0.05）。各处理组的SS含量大小排序为T2＞T6＞T11＞T12＞T3＞T4＞T1＞T7＞T5＞T8＞T13＞T9＞CK＞T10，与CK相比，各处理的SS含量均有所上升，而T10（N3P2K2）的SS含量低于CK，但两者差异不显著（P＞0.05）；其中，T2（N1P2K2）的SS含量最高，为12.47%，比CK增加了194.10%，同时显著高于其他处理；其次是T6（N2P3K2）和T11（N1P1K2）；T10（N3P2K2）的SS含量最低，比CK低9.20%，同时显著低于其他所有施肥处理。

由图1可知，可溶性蛋白（SP）的变化趋势与可溶性糖相似，各处理的SP含量大小排序为T2＞T11＞T6＞T12＞T13＞T4＞T8＞T7＞T9＞T10＞T3＞T5＞T1＞CK。其中，T2（N1P2K2）和T11（N1P1K2）的SP含量分别为9.17和8.99 mg/g，分别是CK的205.15%和201.12%，均显著高于其他处理；CK的SP含量为4.47 mg/g，显著低于其他所有施肥处理。

图1 不同配比施肥对幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

方差分析和极差分析显示，不同配比施肥对SP含量的影响极显著（P＜0.01），N、P、K因素对SS和SP含量的影响大小均为N＞P＞K。以上得出，对于假苹婆幼苗叶片SS和SP含量的增加而言，T2（N1P2K2）的施肥处理效果最佳。

2.1.2 对游离脯氨酸（Pro）含量的影响 由图2可得，不同配比施肥处理对假苹婆游离脯氨酸（Pro）含量具有显著（P＜0.05）的影响。各处理的Pro含量从大到小的顺序为T10、T9、CK、T7、T3、T13、T12、T5、T11、T2、T4、T1、T6、T8。与CK相比，除T9（N2P2K3）和T10（N3P2K2）以外，各处理的游离脯氨酸含量均小于CK。其中T10含量最大，为775.79 µg/g，比CK增长了27.84%；其次是T9，为695.37 µg/g，比CK增 长 了14.59%；T8（N2P2K1）含量最小，为145.13 µg/g，比CK减少了76.08%，同时显著低于其他处理。由方差分析和极差分析可知，不同配比施肥处理对Pro含量的影响极显著（P＜0.01），N、P、K因素对Pro含量的影响大小为N＞P＞K。

图2 不同配比施肥对幼苗游离脯氨酸含量的影响

2.2 不同施肥处理对假苹婆幼苗丙二醛和抗氧化物酶的影响

2.2.1 对丙二醛（MDA）含量的影响 由图3可看出，不同施肥处理间的假苹婆幼苗MDA含量有显著性的差异（P＜0.05）。各处理的MDA含量从大到小顺序：CK、T3、T5、T13、T10、T8、T9、T4、T7、T12、T1、T2、T6、T11。CK（不施肥）处理的假苹婆叶片中的MDA含量最高，其他处理的MDA含量均小于CK。其中，T3（N2P0K2）的MDA含量居第2位，为9.90 µmol/g，是CK的92.52%；T11（N1P1K2）的MDA含量最小，为6.90 µmol/g，是CK的64.49%。方差分析和极差分析显示，不同配比施肥处理对MDA含量的影响极显著（P＜0.01），N、P、K因素对MDA含量的影响大小为P＞N＞K。

图3 不同配比施肥对幼苗丙二醛含量的影响

2.2.2 对过氧化物酶（POD）活性的影响 分析结果如图4，对于叶片POD活性而言，不同施肥处理间存在显著差异（P＜0.05）。

图4 不同配比施肥对幼苗过氧化物酶活性的影响

与CK相比，不同施肥处理的POD活性均显著低于CK（P＜0.05），但T1与CK相比，两者差异不显著（P＞0.05）。各处理的POD活性均值从大到小排列顺序为：CK、T1、T10、T9、T3、T8、T12、T7、T5、T4、T6、T13、T11、T2。其 中，T2（N1P2K2）的POD活性最低，为639.66 µmol/g，是CK的54.70%；其次较低的是T11和T13，分别是686.66、693.33 µmol/g，分别为CK的58.72%、59.29%；T1（N0P2K2）的POD活性居第2位，为1126.33 µmol/g，是CK的96.32%。由方差分析和极差分析可知，不同配比施肥处理对POD活性的影响极显著（P＜0.01），N、P、K因素对POD活性的影响大小为N＞P＞K。

2.2.3 对超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响 分析结果如图5，不同施肥处理下假苹婆SOD活性影响极显著（P＜0.01）。各处理的SOD活性均值从大到小排列顺序为：T10、T9、T3、T13、CK、T1、T8、T7、T4、T6、T11、T5、T12、T2。T1（N0P2K2）与CK相比，两者差异不显著（P＞0.05）；除T3、T9、T10、T13的SOD活性大于CK外，其他处理均小于CK。其中，T10（N3P2K2）的SOD活性最高（831.39 U/g FW），是CK的110.41%；T2（N1P2K2）的活性最低（512.64 U/g FW），是CK的68.08%。方差分析和极差分析表明，不同配比施肥处理对SOD活性的影响极显著（P＜0.01），N、P、K因素对SOD活性的影响大小为N＞P＞K。

图5 不同配比施肥对幼苗超氧化物歧化酶活性的影响

2.3 不同施肥处理对假苹婆幼苗氮素代谢关键酶的影响

2.3.1 对硝酸还原酶（NR）活性的影响 由图6可知，不同施肥处理对假苹婆幼苗硝酸还原酶（NR）的影响差异显著（P＜0.05）。N×P互作对NR影响显著。T2（N1P2K2）的叶片NR活性最大，为3.84 µg/（g·h），是CK的1.66倍；其次是T11（N1P1K2），为3.64 µg/（g·h），是CK的1.58倍；T10（N3P2K2）的叶片NR活性较小，为1.99 µg/（g·h），是CK的0.86倍；T3（N2P0K2）的NR活性最小，为1.63 µg/（g·h），是CK的0.71倍。所以影响NR 的最佳施肥配比为T2（N1P2K2），即N肥0.9 g/株、P肥2 g/株、K肥1.8 g/株。

图6 不同配比施肥对幼苗硝酸还原酶活性的影响

2.3.2 对谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影响 由图7可知，不同施肥处理对假苹婆谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影响极显著（P＜0.01）。各处理组的GS活性大小排序为T2＞T4＞T11＞T6＞T3＞T12＞T7＞T5＞T13＞T8＞T9＞T1＞T10＞CK。N×P互作对GS影响显著。T2（N1P2K2）的GS活性最大，为17.62 A/（mg·h），是CK的1.40倍；T10（N3P2K2）的叶片GS活性最小，为12.73 A/（mg·h），是CK的1.01倍。所以影响GS的最佳施肥配比为N1P2K2。

图7 不同配比施肥对幼苗谷氨酰胺合成酶活性的影响

2.4 不同施肥处理下假苹婆幼苗各项生理指标的相关性分析和隶属函数分析

由表3可见，在大部分生理指标之间存在极显著或显著正相关，只有Pro和其他指标不呈显著或极显著相关性。其中SS和SP、NR，SP和NR、GS，MDA和POD、SOD，POD和SOD呈极显著正相关（P＜ 0.01），MDA和GS，SOD和GS，NR和GS呈 显著正相关（P＜ 0.05）。

表3 不同施肥处理下各项生理指标的相关性分析结果

由表4可知，隶属度平均值从大到小依次为T2、T11、T6、T12、T9、T4、T7、T1、T10、T3、T13、T8、T10、CK，所有施肥处理的隶属均值均大于不施肥处理（CK），说明一定的氮磷钾配比施肥能够提高植物的生理特性，其中T2（N1P2K2）的施用效果最佳，对假苹婆幼苗的生理特性影响最大。

表4 不同处理下各项生理指标的隶属函数值

3 结论

氮磷钾是植物生长发育必不可少的营养元素，影响植物的一系列生理生化过程［20］。本试验结果表明，氮磷钾不同的配比施肥对假苹婆幼苗的生理生长均有促进作用，对SS、SP、Pro、MDA含量和POD、SOD、NR、GS活性有显著影响，除对MDA含量的影响效应大小是P＞N＞K外，对其他生理指标的影响效应大小均为 N＞K＞P。

可溶性糖是植物细胞中的渗透调节物质，也是光合作用的直接产物，在植物碳氮代谢中起着重要作用［21-22］。本研究发现合理的配比施肥能够增加假苹婆叶片中的SS含量，T2（N1P2K2）的SS含量最高，较CK增加了194.10%；N肥对假苹婆SS含量影响显著，但过量施用N肥会导致假苹婆叶片的SS含量下降，施高氮水平的T10（N3P2K2）的SS含量最低，较CK低9.20%，同时显著低于所有施肥处理。作为植物体内重要的生理生化指标，可溶性蛋白参与调控植物多种生理生化代谢过程，是构成植物体内酶的重要组成部分和营养物质［23-24］。本研究表明施低氮水平的T2（N1P2K2）和T11（N1P1K2）的SP含量较CK分别增加了105.15%和101.12%。游离脯氨酸（Pro）是植物体内渗透压调节物质［25］。试验结果表明，T8（N2P2K1）的Pro含量最小（145.13 ug/g），比CK低了76.08%，同时显著低于其他处理，适宜的配比施肥能够降低植物体内Pro含量。

MDA是膜脂过氧化的主要产物之一，其含量的高低能够在一定程度上反映出植物膜脂过氧化和受胁迫伤害的程度［26］。本试验发现，不施肥（CK）处理的MDA含量最高，T11（N1P1K2）含量最小，适当N、P、K配比施肥能够降低MDA含量，减弱膜脂过氧化程度，促进植物生长。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）是植物细胞中主要承担清除活性氧的保护酶，它们的活性与植物的呼吸和光合作用，以及抗性密切相关，在逆境下维持较高生物活性，使植物表现出较强的抗性［27-28］。通过本次试验可知，在施肥处理后叶片的POD和SOD活性均有不同程度的下降，其中T2（N2P2K1）的POD、SOD活性较CK分别降低了45.30%、31.92%。

硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）是植物体内氮素同化的关键酶，氮素的多少影响着NR和GS的活性大小。试验结果表明，氮肥的用量与假苹婆叶片NR活性有直接关系，磷肥的用量也有间接影响。在T2（N1P2K2）和T11（N1P1K2）中，适量地供应N能够增加叶片NR活性；但在T10（N3P2K2）和T3（N2P0K2）中，叶片NR的活性均较低，说明过量地施加N肥对叶片NR活性会产生一定的抑制作用，不施加P肥也能够影响NR活性。综上，不同氮磷钾因素对假苹婆NR、GS活性的影响效应大小为：N＞P＞K。

各个施肥处理对假苹婆幼苗的可溶性糖、可溶性蛋白含量等均有所提高，综合分析各项生理指标可知，单株施氮肥（N）0.9 g、磷肥（P2O5）2.0 g、钾肥（K2O）1.8 g的处理表现最好，即T2（N1P2K2）是本试验的最佳施肥配比。

4 讨论

针对假苹婆的研究报道甚少，在配方施肥方面的研究也近乎空白。本试验结果对指导假苹婆育苗期的施肥与管理有一定的参考价值。但本试验的研究对象仅为9个月苗龄的假苹婆实生苗，不代表植物整个苗期的需肥规律，也未涉及施肥配比的最佳施肥时间、次数或频率等方面的探讨，还需对以上方面进行深入研究，才能更加全面准确且科学地掌握假苹婆育苗期的需肥规律。