配方施肥对黄栀子幼苗生长和生理特性的影响

尹梦雅，杨 艳，汤玉喜，李志辉，叶传财，秦平书，吴兴华

（1. 中南林业科技大学 林学院，湖南 长沙 410004；2. 南方木本油料利用科学国家林草局重点实验室，湖南 长沙 410004；3. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004；4. 福建省福鼎市农业农村局，福建 福鼎 355200；5. 南华国家森林管理处，湖南 凤凰 416200；6. 凤凰县林业局，湖南 凤凰 416200）

黄栀子Gardenia jasminoides喜光和热，是茜草科栀子属的常绿灌木，在我国长江以南地区广泛种植。黄栀子花白叶绿，是园林绿化中常见的一种观赏性植物；花朵香气浓郁，可以作为蜜源和提取精油的原料[1-2]。黄栀子作为传统的中药材，其花、果、叶、根均可入药，具有清热解毒、泻火除烦、保肝护胆等功效。黄栀子果实中含有栀子黄色素和栀子蓝色素，二者均为可食用级别的色素，在食品行业将其作为着色剂的首选[3]；栀子黄色素还具有抗菌消炎和有效补充维生素的作用。此外，果实中丰富的绿原酸、栀子酸以及栀子苷等有效成分也广泛应用于医药、食品以及化工领域[4-5]。随着社会的发展和生活水平的提高，黄栀子作为药食赏同源的生态经济型植物，既能满足人们对健康食材的需求，又能实现国土复绿及生态修复。此外，黄栀子种植还可以提高人民的经济收入。因此，黄栀子市场需求越来越大，社会关注度逐年提高，良种壮苗的需求量也在不断增加。

近年来对于黄栀子的研究大多数以丰产栽培、扦插技术、无性繁殖[6-7]、栀子色素提取、花粉利用、果实有效成分分析、遗传多样性[8]以及药理学等方面为主，关于配方施肥对黄栀子幼苗生长发育以及生理特性的研究尚少。植物的生长发育需要氮、磷、钾等多种矿质营养元素，适宜的氮、磷、钾肥配施可显著促进植株生长。因此，探究黄栀子幼苗在不同配方施肥条件下的生理特性差异，能够优化苗木培育施肥方案，提高苗木产量和质量，为黄栀子产业培育良种壮苗提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为1 年生黄栀子幼苗，选择苗高、地径、根系等生长情况基本一致的黄栀子幼苗，于2020 年6 月移植到规格为18 cm×15 cm×20 cm（上口径×下口径×高）的塑料盆里，1 盆1 株。育苗基质配方为珍珠岩和黄土按1∶4（体积比，v/v）进行混配，基质表面距离盆钵边缘1 cm 左右。试验所用肥料为：氮肥，尿素（含N46%）；磷肥，过磷酸钙（含P2O514%）；钾肥，氯化钾（含K2O 60%）。

1.2 试验设计

表1 为黄栀子幼苗施肥试验设计。采用L9（34）正交试验设计，以不施肥为对照，共10 个处理，每个处理3 次重复，每个重复10 株，共300 盆。氮肥设置1、2 和3 g 3 个施肥水平；磷肥设置0.8、1.6 和2.4 g 3 个施肥水平；钾肥设置0.4、0.8 和1.2 g 3 个施肥水平。缓苗1 个月后，采用浇灌施肥方法，于2020 年7—10 月每30 d 施肥1 次，共施肥4 次，处理120 d。

表1 黄栀子幼苗施肥试验设计Table 1 Experimentaldesignoffertilizationof Gardeniajasminoides (g·株-1)

1.3 指标的测定

处理120 d 后，从各处理中随机选择3 株黄栀子幼苗，用卷尺测量苗高；用游标卡尺测量地径；将幼苗冲洗干净，105℃杀青，80℃烘干至恒质量，分别称量根、茎、叶的干质量，计算地上部分和地下部分的生物量。

叶绿素含量的测定采用95%乙醇提取法[9]；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[9]；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝（G-250）染色法[9]；丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸法[9]；超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定采用氮蓝四唑（NBT）比色法[10]；过氧化物酶（POD）活性的测定采用愈创木酚法[10]。

1.4 数据分析

采用Excel 2019 软件进行数据处理和作图，采用SPSS 26.0软件进行方差分析和多重比较（LSD法）。采用隶属函数模糊评价法[11]对各项指标进行综合分析，计算公式如下。

隶属函数值计算公式：

式中：Xi为测定指标；Xmin为指标最小值；Xmax为指标最大值。若负相关则用反隶属函数值计算公式。

2 结果与分析

2.1 配比施肥对黄栀子幼苗苗高和地径生长的影响

由图1 可知，施肥120 d 后，与CK 处理相比，T1～T9处理的黄栀子幼苗的苗高生长量均显著增加，其中T5、T7、T9和T1处理的苗高生长量较高，分 别 为56.3、55.8、55.73 和55.43 cm， 与T2、T6、CK 存在显著性差异，T2、T6与CK 差异显著，T5、T7较CK 显著增加了67.21%、65.73%。由图1 可知，施肥120 d 后，与CK 处理相比，T1～T9处理的黄栀子幼苗的地径生长量均显著提高，其中T7、T5地径最大，为6.99、6.87 mm，与T2、T4、T8、T9有差异但不显著，与T1、T3、T6存在显著差异，T1、T3、T4较CK 也存在显著性差异，T5、T7比对照显著增加了25.49%、23.34%。

图1 不同配比施肥对黄栀子幼苗苗高和地径生长量的影响Fig. 1 Effects of different proportions of fertilization on seedling height growth and ground diameter growth of Gardenia jasminoides seedlings

2.2 配比施肥对黄栀子幼苗生物量的影响

生物量可以反映出植物的物质积累量，生物量越大，植株品质越好。由图2 可知，施肥处理显著提高了黄栀子幼苗的地上生物量，从大到小 排 序 为T7＞T3＞T4＞T2＞T5＞T6＞T9＞T8＞T1＞CK，T7最大，达到了11.42 g，与CK（4.92 g）处理相比提高了132.11%，与T3、T4、T2、T5、T6有差异但不显著，与T9、T8、T1存在显著性差异。由图2 可知，地下生物量的排序为T7＞T4＞T8＞T2＞T1＞T5＞T3＞T6＞T9＞CK，与CK（2.73 g）相比，T1～T8处理的黄栀子幼苗地下生物量均有所上升，其中T7（4.13 g）比对照提高了51.28%，除T4外，T7与其他处理均存在显著性差异，T4、T8、T2、T1、T5与T9、CK差异显著。

图2 不同配比施肥对黄栀子幼苗地上生物量和地下生物量的影响Fig. 2 Effects of different fertilization ratios on the aboveground biomass and underground biomass of Gardenia jasminoides seedlings

2.3 配比施肥对黄栀子幼苗叶片生理指标的影响

2.3.1 配比施肥对黄栀子幼苗叶片叶绿素含量的影响

由图3 可知，施肥120 d 后，黄栀子幼苗的叶绿素含量从大到小排序为T7＞T3＞T2＞T1＞T4＞T5＞T9＞T6＞T8＞CK，与CK（1.18 mg·g-1）相比，T1～T9处理的黄栀子幼苗叶绿素含量均存在显著差异（P＜0.05），其中T7和T3处理的叶绿素含量达到了2.35 mg·g-1和2.32 mg·g-1，分别比CK 高出了99.15%和96.61%，且显著高于其他施肥处理；T8处理（1.69 mg·g-1）的叶绿素含量显著增加了43.22%。

图3 不同配比施肥对黄栀子幼苗叶绿素含量的影响Fig. 3 Effects of different proportions of fertilization on the chlorophyll content of Gardenia jasminoides seedlings

2.3.2 配比施肥对黄栀子幼苗叶片MDA 含量的影响

丙二醛是植物细胞膜质过氧化程度的体现，含量越高说明细胞膜受到的伤害越严重。由图4可知，施肥120 d 后，从大到小排序为CK（18.63 μmol·g-1）＞T6（18.21 μmol·g-1）=T5（18.21 μmol·g-1） ＞T8（17.84 μmol·g-1） ＞T4（17.77 μmol·g-1） ＞T2（16.2 μmol·g-1） ＞T3（15.84 μmol·g-1） ＞T7（15.81 μmol·g-1） ＞T9（15.65 μmol·g-1） ＞T1（15.09 μmol·g-1）， 与CK 相 比，T6、T5、T8和T4处理的黄栀子幼苗叶片MDA 含量略微下降，但是差异不显著（P＞0.05）；T2、T3、T7、T9、T1处理的MDA 含量则分别显著降低了13.04%、14.98%、15.14%、16.00%和19.00%。

图4 不同配比施肥对黄栀子幼苗丙二醛含量的影响Fig. 4 Effect of different proportions of fertilization on the malondialdehyde content of Gardenia jasminoides seedlings

2.3.3 配比施肥对黄栀子幼苗叶片可溶性糖含量的影响

可溶性糖能够为植物生长发育提供能量和代谢中间产物，本研究测定了不同施肥处理下黄栀子幼苗叶片的可溶性糖含量。由图5 可知，可溶性糖含量较多的是T9、T5、T4、T2、T7处理，这几个处理间无显著性差异（P＞0.05），与CK（9.39 mg·g-1）相比，则分别提高了53.14%、41.85%、41.32%、35.89%、32.59%， 存 在 显 著性差异（P＜0.05）；T8处理的可溶性糖含量（10.36 mg ·g-1）与CK 差异不显著，提高了10.33%。总体来看，施肥提高了可溶性糖的含量。

图5 不同配比施肥对黄栀子幼苗可溶性糖含量的影响Fig. 5 Effects of different proportions of fertilization on the soluble sugar content of Gardenia jasminoides seedlings

2.3.4 配比施肥对黄栀子幼苗叶片可溶性蛋白含量的影响

可溶性蛋白是植物体中的渗透调节物质和营养物质。由图6 可以看出，施肥120 d 后，CK 的黄栀子幼苗叶片的可溶性蛋白含量最低，仅为3.93 mg·g-1。与CK 相比，T1～T9处理组的可溶性蛋白含量均显著增加，其中，T7和T1处理含量最大，为5.66 mg·g-1和5.65 mg·g-1，分别显著提高了44.02%和43.77%；T6和T9处理的含量最小，为5.22 mg·g-1和5.08 mg·g-1，较CK 显 著 增 加 了32.82%和29.26%；T2、T3、T4、T5、T8处 理 间 和T1、T7、T6、T9处理间的可溶性蛋白含量差异不显著（P＞0.05）。

图6 不同配比施肥对黄栀子幼苗可溶性蛋白含量的影响Fig. 6 Effects of different proportions of fertilization on the soluble protein content of Gardenia jasminoides seedlings

2.3.5 配比施肥对黄栀子幼苗叶片SOD 活性的影响

超氧化物歧化酶（SOD）与植物抗氧化能力密切相关。由图7 可知，不同配比施肥对黄栀子幼苗叶片SOD 活性的影响不同。CK 的叶片SOD活 性 最 小， 为370.32 μmol·g-1。 与CK 相 比，T7（468.26 μmol·g-1）、T9（445.28 μmol·g-1）、T2（444.94 μmol·g-1）和T1（440.2 μmol·g-1）处理的SOD 活性分别显著增加了26.45%、20.24%、20.15%、18.87%；T5、T6和T8处理的SOD 活性与CK 没有显著差异（P＞0.05），与T3、T4存在显著差异（P＜0.05）。

图7 不同配比施肥对黄栀子幼苗SOD 活性的影响Fig. 7 Effects of different proportions of fertilization on the SOD activity of Gardenia jasminoides seedlings

2.3.6 配比施肥对黄栀子幼苗叶片POD 活性的影响

过氧化物酶（POD）是植物体内的一种重要呼吸酶类，与植物呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有很大关系。由图8 可以看出，不同施肥处理黄栀子幼苗叶片的POD 活性存在一定差异。与CK（345.19 μmol·g-1）处理相比，T7（466.07 μmol·g-1）、T9（450.07 μmol·g-1）、T3（441.04 μmol·g-1）、T2（437.33 μmol·g-1）、T1（397.93 μmol·g-1）处理分别显著提高了35.02%、30.39%、27.77%、26.7%、15.28%，T4、T5和T6的POD 活性有所增加，但差异不显著（P＞0.05），T8（337.04 μmol·g-1）的POD 活性较CK 降低了2.36%，差异不显著（P＞0.05）。

图8 不同配比施肥对黄栀子幼苗POD 活性的影响Fig. 8 Effects of different proportions of fertilization on the POD activity of Gardenia jasminoides seedlings

2.4 配比施肥对黄栀子幼苗影响综合评价

为了更全面地评价不同配比施肥对黄栀子幼苗的影响，采用隶属函数模糊评价法进行综合分析。由表2 可知，不同配比施肥处理下，隶属度平均值由小到大排序为CK ＜T6＜T8＜T5＜T9＜T1＜T4＜T3＜T2＜T7，其中综合表现最好的为T7组，最差的为CK 对照组。

表2 配比施肥对黄栀子幼苗影响的综合评价Table 2 Comprehensive evaluation of effects of proportioning fertilization on Gardenia jasminoides seedlings

3 结论与讨论

3.1 结 论

本研究通过方差分析和多重比较发现，各处理组之间存在显著性差异，相比不施肥的对照组CK（N0P0K0），各施肥组黄栀子幼苗的苗高提高了51.86% ～67.21%， 地径提高了14.46%～20.31%，苗木总生物量提高了64.05%～103.27%，促进了黄栀子幼苗对营养物质的积累。施肥组MDA 含量均有所下降，T7、T9、T1最小；叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量均显著增加，T7最大；SOD 活性均有所增加，其中T7、T9、T4、T1最为显著；除T4、T5、T6和T8处理外，POD 活性均显著增加，T7活性最强，且与其他处理组存在显著性差异。说明配比施肥总体上提高了幼苗的叶绿素含量、可溶性糖和可溶性蛋白的含量及抗氧化酶SOD 和POD的活性，减少了MDA 的含量，以此增强黄栀子幼苗的光合能力、抗氧化性和抗逆性，有助于苗木的生长。综合各指标以及隶属函数综合评价来看，本试验中最佳的氮磷钾施肥处理为T7（氮磷钾配比为3 g∶0.8 g∶1.2 g）。

3.2 讨 论

黄栀子作为理想的药食赏兼具的生态型经济树种，自身遗传因素和外界氮、磷、钾等矿质营养元素的供给都会影响其生长发育。外源养分的供给是苗木生长不可或缺的环节[12]，通过合理地配施肥料，达到平衡养分是实现资源高效、植物高产的重要途径[13]。苗高、地径是植物长势的最直观证明，干物质是植物光合作用产物的最终形式，与作物经济产量有密切的关系[14]。孙刚等[15]的研究表明增施磷肥能显著提高黄栀子的产量。崔思然[16]的研究发现氮磷钾配方施肥通过增加黄栀子果实的数量来提高果实产量。目前，关于施肥对黄栀子幼苗生长发育的影响报道尚少。本研究表明，施用氮、磷、钾肥对黄栀子幼苗生长有一定的促进作用，试验设置T7处理（N3P1K3）的苗高、地径以及生物量的增加最为显著。其结果与前人在银杏[17]、花椒[18]、辣木[19]等植物上进行的氮、磷、钾肥效试验研究的结果一致。

叶绿素作为植物光合作用的主要色素，其含量能反映出植物体内能量的传递转化和干物质积累能力[20]。胡厚臻等[21]的研究表明，叶绿素是衡量林木生长的重要指标，叶绿素含量越高，林木生长越健壮。赵燕等[22]的研究指出，当施氮量和施钾量增加到一定范围时，能显著增加毛白杨幼苗的叶绿素含量。合理的配方施肥能够促进植物体内叶绿素的合成，改善植物的光合作用特性，进而提升植物体内干物质的积累[23]。本研究表明，氮磷钾配方施肥处理的黄栀子幼苗叶片的叶绿素含量均显著提高，其中T7（N3P1K3）处理的叶绿素含量最高，进一步验证了前人的研究结论。

可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、MDA 含量及抗氧化酶活性可以作为衡量苗木抗性的判定指标[24]。可溶性糖、可溶性蛋白是重要的渗透调节物质和营养物质，可以有效调节细胞的渗透压[25]。MDA 含量能够反映脂质过氧化程度的强弱，MDA参与破坏植物组织，对蛋白质产生二次氧化损伤[26]。植物在逆境条件下出现的伤害或对逆境的不同抵抗力往往与体内抗氧化酶活性有关[27]。超氧化物歧化酶（SOD）是具有保护膜结构以及平衡植物活性氧代谢的功能的物质，是植物防止活性氧侵害时重要的保护酶之一。过氧化物酶(POD)是植物体内活性较高的一种抗逆酶，其在植物生长活动中活性不断地发生变化。当植物受到逆境胁迫（如高温、干旱、高盐等）时，SOD 和POD活性上升可以增强植物的抗逆能力。罗婷等[28]的研究表明，氮磷钾元素之间相互影响，适量施肥可以使云南蓝果树呈现最优的生理生化变化。

黄栀子种植产业已成为湖南各地乡村经济发展的重要产业，也是乡村振兴建设的绿色动力。目前黄栀子种植大多以生产优质栀子果为主要栽培目的，那么良种壮苗的供给及优质、精准、高效的黄栀子栽培管理必须到位，其中精准配方施肥便是黄栀子产业可持续健康发展的关键环节。本研究所采用的研究材料为黄栀子幼苗，尚未开花结果，而植物不同营养发育期对养分的需求量差异较大，因此，要实现黄栀子全周期苗木高效培育，就需要跟踪不同苗木生长阶段和养分所需配比，进一步探讨苗木养分积累与利用规律，合理开展黄栀子不同发育周期的配方施肥，以期为黄栀子产业的可持续发展提供技术依据。