钙肥对杨树幼苗生长及光合特性的影响

刘素荣

(山西省桑干河杨树丰产林实验局林业调查设计队，山西 大同 037000)

1 引言

杨树(PopulusL.)，属杨柳科杨属植物。在我国华中、华北、西北、东北等地区均有分布，杨树不仅是我国重要的经济林速生树种，也是我国干旱半干旱地区的主要生态防护树种之一，还被用作工业用材，具有较高的生态价值和工业价值[1]。

植物的生长与细胞分裂、分化有着密切的关系，这些过程又决定了植物的形态建成[2]，钙是植物生长的必需营养元素，同时也参与植物的各项生理活动，是细胞间信号传导的重要信号物质[3]。研究表明，钙还会影响植物的光合作用，当外界供给的Ca2+低于植物体所需的正常范围时，植物的生长及光合作用会受到影响，但是Ca2+过多也会破坏叶绿体内膜，产生毒害作用，干扰光合作用，抑制植株生长[4]。因此，适量的钙肥是保证植株正常生长的关键。吴朝波等[5]研究表明，外源钙浓度≤300 mg/kg时，槟榔在形态、生理、养分吸收方面均积极响应，当钙浓度≥400 mg/kg时，随钙浓度增加，槟榔细胞渗透调节和活性氧清除能力下降，氮磷钾钙积累开始减少，槟榔生长随钙浓度增加而减弱。高静[6]研究表明，施钙处理下，马铃薯株高、茎粗、茎叶和块茎的干物质积累量显著增加，施钙处理的净光合速率显著高于对照。黄远博[7]研究表明，在无花果生长过程中添加适宜浓度的钙可以增强叶片的光合作用，促进植株生长,提高果实的品质。本试验设置4个钙肥施用量，研究杨树幼苗物质积累以及光合参数变化特征，为杨树的高效种植提供参考。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验于2020年4～8月份在试验基地的温室内进行。试验选用1年生的杨树幼苗为试验材料，选择顶芽饱满、大小一致、无机械损伤的苗木，栽植前用清水冲去表面泥土，栽植到装有蛭石的塑料盆中进行缓苗，定植后苗木每隔3 d浇一次Hoagland营养液，每次每桶200 mL。培养1个月后用于试验处理。试验用蛭石购自当地花卉市场，试验用土壤为疏林草地土壤，土壤pH值为6.7，有机质8.53 g/kg，碱解氮7.18 mg/kg，速效磷32.56 mg/kg，速效钾73.18 mg/kg。试验用肥料为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)、氯化钾(K2O 60%)和氧化钙(Ca含量71.3%)。

2.2 试验设计

试验采用桶栽法，采用完全随机设计，试验以不施钙肥为对照(CK)，设置4个钙肥施用量，分别为0.8 g/kg(T1)，1.6 g/kg(T2)，2.4 g/kg(T3)，3.6 g/kg(T4)，每个处理氮肥(N)施用量为2.0 g/kg，磷肥(P2O5)1.0 g/kg，钾肥(K2O)1.0 g/kg，在试验前将所有处理肥料掺混均匀，将配制好的土壤填入直径为32.0 cm，高为34.6 cm的桶中，每桶填装干土14 kg，随后浇透水一次，放置3 d，将预处理后的苗木取出，移栽到桶中，每个处理重复9 次。每隔6 d浇一次水，处理60 d后将杨树幼苗取出测定各指标。

2.3 测定指标与方法

2.3.1 植株形态特征的测定

处理完成后用卷尺测定杨树幼苗株高，用游标卡尺测定地径。

2.3.2 生物量的测定

处理结束后，将植株全部取出，用蒸馏水清洗幼苗，将植株分成根、茎、叶三部分，分别放入烘箱中，用105 ℃杀青0.5 h后，然后在80 ℃烘干至恒重，用天平称重，记录各处理各部位生物量。

2.3.3 光合参数的测定

在杨树幼苗处理后40 d，选择晴朗天气条件下的8：30～ 11：30，使用 Li-6400 便携式光合测定系统(LI-COR，Inc，USA)测定水曲柳叶片的净光合速率(Pn)，气孔导度(Cr)、蒸腾速率(Tr)和胞间二氧化碳浓度(Ci)光合参数。重复3次，进行测量。

2.4 数据分析

采用SPSS 19.0 和Microsoft Excel 2010 软件分析试验所得数据和作图，采用多重比较法(Duncan)进行差异显著性检验。

3 结果与分析

3.1 钙肥对杨树幼苗形态特征的影响

由表1可知，钙肥显著影响杨树幼苗形态特征，其中随着钙肥用量的增加，树高呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，T1、T2和T3处理显著高于CK，分别比CK高出9.20%、21.50%和11.17%，T4处理显著低于CK。地径随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，T1、T2和T3处理显著高于CK，分别比CK高出7.53%、17.66%和16.36%，T4处理和CK没有显著差异。

3.2 钙肥对杨树幼苗物质积累的影响

由表2可知，钙肥显著影响杨树幼苗物质积累，其中随着钙肥用量的增加，叶片物质积累呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，T1、T2和T3

处理显著高于CK，分别比CK高出13.04%、60.87%和44.57%，T4处理显著低于CK。茎物质积累量随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，T1、T3和T4处理显著高于CK，分别比CK高出25.37%、44.78%和28.36%，T4处理低于CK。根系物质积累量随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3和T4处理显著高于CK，分别比CK高出31.75%、41.27%、23.81%和14.29%。物质量总和随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，T1、T2和T3处理显著高于CK，分别比CK高出22.07%、50.45%和33.78%，T4处理合CK差异不显著。

表2 钙肥对杨树幼苗物质积累的影响 g

3.3 钙肥对杨树幼苗光合特性的影响

由表3可知，钙肥显著影响杨树幼苗光合特性，其中净光合速率随钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，T2和T3处理显著高于CK，分别比CK高出12.57%和11.23%，T4处理低于CK。气孔导度随钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，T2和T3处理显著高于CK，分别比CK高出19.35%和16.87%，T4处理低于CK。胞间二氧化碳浓度在T2处理时达到最大值，各处理表现为T2>T1>CK>T3>T4，T3和T4处理显著低于CK。蒸腾速率随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T2处理时达到最大值，T1、T2和T3处理显著高于CK，分别比CK高出8.59%、74.75%和32.83%，T4处理显著低于CK。

4 讨论

植物在生长过程中，不仅需要适宜的环境条件，也需要矿质营养元素，养分是植物生长过程中参与物光合作用决定作物物质积累，通过合理施钙，能够调节作物光合性能及光合产物的积累与分配[13]，当钙肥施用量发生变化时，作物通过调节体内碳、氮含量分配，使其更好地适应生存环境[14]，叶片是植物进行光合作用的最主要器官，其光合作用为植物的生长提供了大部分能量。缺钙时，植物细胞胞内结构破坏、液膜破裂、叶绿体松散膨胀、基粒片层结构破坏，甚至会引起细胞内外结构的破坏，进而影响光合作用[15]。本研究结果表明，钙肥可显著提高杨树幼苗净光合速率、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和气孔导度，说明钙肥能够增加杨树幼苗光合作用，而光合参数随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，可能是由于Ca2+过多也会破坏叶绿体内膜，产生毒害作用，干扰光合作用。因此，在一定范围内，钙肥能够促进杨树幼苗生长、物质积累量以及光合参数，土壤施钙量为1.6 g/kg时，效果最好，用量过多则会抑制生长。

表3 钙肥对杨树幼苗光合特性的影响

质代谢和能量转换的关键物质[8]，也是影响植物形态特征的重要因素。前人研究发现，增施钙肥会使植物株高增加，茎枝粗壮[9]。钙元素是真核生物中细胞间信号传导的重要信号物质，同时也是植物细胞壁和细胞间层间的重要组成部分，是植物细胞分裂必需的重要成分。但是钙肥施用量过多也会影响植物正常生长，阻滞植物发育[10]。巩磊等[11]研究表明，Ca处理显著增加黄瓜株高、叶片光合色素含量、果实可溶性固形物及Ca、Mg和Fe含量。谭迪等[12]研究表明，喷施钙肥提高叶片和果实钙含量，幼果期喷施效果最明显，钙处理裂果率降低，果实横径增加，贮藏期间果实腐烂减少。钙肥能够显著促进杨树幼苗生长，增加杨树幼苗树高和地径，增加杨树幼苗根、茎、叶的物质积累量，主要是由于增施钙肥能够促进植株对其他养分的吸收，促进物质积累。随着钙肥用量的增加，植株形态和物质积累量呈先增加后降低的趋势，说明过量的钙肥会对杨树生长产生抑制作用。