氮、磷、钾肥对绣球‘花手鞠’容器苗生长及养分状况的影响

汪雪影， 胡永红， 张宪权， 秦 俊*， 刘群录*

(1. 上海交通大学 设计学院， 上海 200240； 2. 上海辰山植物园， 上海 201602； 3. 上海城市树木生态应用工程技术研究中心， 上海 200020 )

绣球(Hydrangeamacrophylla)为绣球花科(Hydrangeaceae)绣球属(Hydrangea)落叶灌木，其花色丰富、花序硕大，是大众所喜爱的一种观赏植物(赵冰，2016；陈有民，2017；Alexander, 2017)。为满足市场对盆栽绣球苗的需求，加速优质种苗的生产，合理施肥是一项重要的生产措施。

施肥是改变植物体内养分含量和生长发育的有效措施(张文君，2012)。其中，氮(nitrogen，N)、磷(phosphorus，P)、钾(potassium，K)是园林植物生长发育中的三大必需营养元素(Katsuya et al., 2017)。三种肥料的合理配施可以促进植物生长发育及植株抗病能力，进而提高园林植物的观赏和经济价值(王华荣和马文婷，2012)。朱报著等(2020)对杜鹃红山茶(Camelliaazalea)苗期元素进行了诊断，发现杜鹃红山茶对N肥和K肥的反应比对P肥更为敏感。刘晨等(2019)对微型月季(Rosachinensisminima)的研究结果表明，在不同肥料模式处理下其营养元素含量、生长指标等显著提高，观赏品质也有所提升。在切花菊‘秦怀玉莲’(Chrysanthemummorifolium‘Qinhuaiyulian’)研究中，不同水平的N、P、K处理中N2P1K2和N3P2K1是适宜的处理，切花菊的生长品质和养分有效利用率都较好(方馨妍等，2020)。因此，肥料的合理用量与配施可直接影响植物生长和养分含量等指标，提高园林植物观赏和经济价值，有利于园林植物的栽培养护，而不合理的肥料用量会抑制生长。

近年来，与绣球相关的研究多集中在花色相关基因的表达分析(陈旦旦等，2020；薛超，2020)、新品种快速繁殖(郭超，2015)、铝胁迫(李叶华等，2020)、切花保鲜(杨景雅等，2018)等方面。施肥的相关研究主要集中在商品肥料对切花品质的影响(王培等，2019)；N肥对绣球生长和养分吸收的影响(Bi et al., 2008; Li et al., 2019)；缓释P肥对绣球生长的影响(Shreckhise et al., 2019)；N和K水平及交互作用对切花绣球生长和开花影响的田间实验(Thaneshwari & Gupta, 2017)。而定量研究N、P、K 三种肥料的施肥效应，特别是盆栽绣球的养分研究还相对欠缺，这一定程度上制约了绣球规模化生产和应用。

“3414”施肥试验设计已经广泛应用于农作物的施肥研究中，在园林植物中也开始有所应用(张文君等，2009；金冬雪等，2021)。此试验设计可进行单因素和多因素肥料效应分析，确定植物N、P、K肥的适宜用量。本研究的材料为‘花手鞠’(Hydrangeamacrophylla‘Hanatemari’)，是引自日本的优良品种，在实践中有较多应用。该品种具有重瓣、花序直立、不易倒伏的优良性状(陆文佳，2018)，还具有较强的抗性(潘月等，2021；凌瑞等，2021)。本研究采用“3414”试验设计，研究N、P、K肥对盆栽绣球生长和养分浓度的影响，探究施肥与植株生长和各器官养分浓度的关系，确定绣球代表品种‘花手鞠’最适的N、P、K肥施用水平，旨在为盆栽条件下绣球养分管理及N、P、K精准配方施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本次施肥试验于2020年3月至8月在上海辰山植物园隔离苗圃内(121°48′ E，31°22′ N)展开，场地位于上海市西南部的松江区，属于亚热带季风气候，年均气温18.5 ℃，试验期间苗圃的温度范围为8～36 ℃。

供试材料为‘花手鞠’(Hydrangeamacrophylla‘Hanatemari’)两年生苗，购于杭州画境种业公司。栽植容器的上口直径26 cm，下口直径20 cm，高度26 cm，基质填充深度20 cm。盆栽基质为田园土∶草炭∶珍珠岩 = 3∶6∶1(体积比)(李向林等，2004)。基质的基本理化性质为pH 6.68，全N 30.03 mg·kg-1、全P 8.31 mg·kg-1、全K 654.07 mg·kg-1、碱解N 13.93 mg·kg-1、速效P 1.36 mg·kg-1、速效K 14.99 mg·kg-1。试验所用N肥为尿素(含N 46.6%)，P肥为过磷酸钙(含P2O514.5%)，K肥为硫酸钾(含K2O 54.1%)，购于国药集团，均为化学分析纯。根据植物的生长节律和肥料的物理性质，N肥和K肥分7次，溶于水后施入，施肥间隔约为15 d。P肥分3次，固体施入，其中第一次作为基肥施入总P肥量的50%，后两次分别在初花期和盛花期，各施入25%。为了防止雨水等其他环境因素造成的肥料流失等问题，盆栽苗底部配有托盘，全部置于四周通风的透明塑料棚下，覆以50%遮荫率的遮荫网。

1.2试验方法

1.2.1试验设计 采用“3414”肥料试验设计，N、P、K 3个因素，每个因素有“0、1、2、3”4个水平，共计14个处理(表1)。其中，“2”水平是试验预设的最佳施肥量，“1”水平为“2”水平的一半，“3”水平为“2”水平的1.5倍(王圣瑞等，2002)。采用随机区组设计，每个处理设置3个重复，每个重复10株苗，共计420株。具体每个施肥处理的试验设计和肥料用量见表1。

表 1 “3414”施肥试验设计与肥料用量Table 1 “3414” fertilizing experimental design and fertilization dosages

1.2.2 生长指标的测定及计算 苗木的高和蓬径于最后一次施肥半个月(8月4日)后进行测定。测定蓬径时选择两个垂直方向，其中一个为最宽的方向，求其平均值。

每个处理取生长良好的植株6株，共取样84株，进行叶、茎、根生物量的测定。

地上部分生物量=叶生物量+茎生物量；

植物生长指数(plant growth index，PGI)=(株高+蓬径1+蓬径2)/3；

根冠比=地下部分生物量/地上部分生物量。

1.2.3 养分含量测量 将烘干后的根、茎、叶干样分别研磨，过100目筛，称取0.2 g。浓硫酸消解，用凯式定氮仪测定植物样品中的N含量(Kjeltec 8100，FOSS公司，丹麦)。用浓硝酸消解过滤后，采用原子吸收光谱仪(PE公司，美国)对植物叶、茎、根中的全P、全K进行测定。

1.3 数据分析

采用Excel 2019对原始数据进行初步整理；运用SPSS 25.0进行单因素方差分析(ANOVA)，并进行Duncan多重比较及Person相关性分析。采用Origin Pro 8.5绘图。

根据植株生物量和叶片N、P、K含量拟合一元二次方程，并进行显著性检验。计算95%最大植株生物量对应的各器官养分含量，应用临界浓度法确定‘花手鞠’推荐施肥量范围(李毓琦等，2021)。

2 结果与分析

2.1 施肥对‘花手鞠’苗木生长的影响

由表2可知，N肥处理的株高随施肥量增加呈递增趋势，均显著高于对照处理(P<0.05)，并在N3水平取得最大值，但与N1和N2处理差异不显著(P>0.05)。随着施肥量的增加，蓬径和PGI呈先升高后降低的趋势。除N0处理外，其他N肥处理均能显著提高植株蓬径和PGI(P<0.05)，并在N2水平达到最大值，分别比对照高87.04%和86.03%。N肥的施用显著提高了‘花手鞠’地上部分和整株生物量(P<0.05)，且均在N3处理取得最大值，“2”“3”水平间差异不显著(P>0.05)。随着N肥用量的增加，根冠比呈递减趋势，除N0处理根冠比显著高于对照外(P<0.05)，其他处理根冠比均显著低于对照处理(P<0.05)，说明施用N肥使养分更多地向地上部分分配，从而增加地上部分生物量，但在一定N肥用量的范围内(N0～N2)，根系生物量并未显著增加(P>0.05)，从而导致根冠比下降。

表 2 不同水平氮、磷、钾施肥处理间绣球‘花手鞠’生长比较Table 2 Comparisons of different growth performances of Hydrangea macrophylla ‘Hanatemari’ under different fertilization levels of N, P and K

随着P肥用量的增加，植株苗高、PGI、地上部分生物量及植株生物量均呈先上升后下降的趋势，且均在P1水平取得最大值，较对照分别高117.65%、102.86%、218.26%和143.60%。与对照相比，P肥处理的根冠比显著降低(P<0.05)；而在各含P处理间无显著差异(P>0.05)。说明P肥用量不是影响‘花手鞠’养分分配的关键因素。

不同K肥用量对株高、蓬径、PGI、根冠比均无显著影响(P>0.05)。说明在试验条件下，K肥用量不是影响‘花手鞠’生长的一个重要因素。

2.2 施肥对‘花手鞠’叶、茎、根养分含量的影响

2.2.1 施肥对‘花手鞠’叶片养分含量的影响 由图1可知，随着N、P、K肥用量的增加，‘花手鞠’叶中相应的养分含量随之增加，均在“3”水平取得最大值。与“0”水平相比，N3处理的叶片N含量提高了361.51%，P3处理的P含量提高了123.47%，K3处理的K含量提高了258.19%。方差分析结果表明，除“0”水平外，其他水平施肥处理的叶片养分含量均显著高于对照(P<0.05)。叶片P和K含量在“2”和“3”水平时差异不显著(P>0.05)，而叶片N含量在各水平间均有显著差异。

处理间不同小写字母表示差异显著(P<0.05)； 误差线根据标准误绘制。下同。Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments(P<0.05); Error bars represent standard errors. The same below.图 1 施肥处理下绣球‘花手鞠’叶片养分含量Fig. 1 Nutrient contents of Hydrangea macrophylla ‘Hanatemari’ leaves under different fertilization treatments

2.2.2 施肥对‘花手鞠’茎养分含量的影响 ‘花手鞠’茎中营养元素含量如图2所示。随着肥料用量的增加，茎中相应元素的含量呈递增趋势。茎中N、P含量在“2”“3”水平间差异不显著(P>0.05)。茎中N、P、K含量的最大值分别为27.33、3.77、22.62 g·kg-1，与对照相比分别提高了468.08%、315.2%和104.40%。

图 2 施肥处理下绣球‘花手鞠’茎养分含量Fig. 2 Nutrient contents of Hydrangea macrophylla ‘Hanatemari’ stems under different fertilization treatments

2.2.3 施肥对‘花手鞠’根养分含量的影响 由图3可知，根中N含量在N0处理与对照处理间无显著差异(P>0.05)，其他N肥处理则显著高于对照(P<0.05)，N2与N3处理间无显著差异(P>0.05)。根中P含量随P肥用量增加呈上升趋势，在P2处理达到最高值，P2和P3处理间无显著差异(P>0.05)，但均显著高于对照(P<0.05)。K0～K3处理的根K含量均低于对照，K肥的用量变化对根系K含量无显著影响(P>0.05)。

图 3 施肥处理下绣球‘花手鞠’根养分含量Fig. 3 Nutrient contents of Hydrangea macrophylla ‘Hanatemari’ roots under different fertilization treatments

2.3‘花手鞠’适宜施肥量的确定

利用‘花手鞠’叶片中N、P、K含量与生物量及PGI绘制散点图，并拟合养分指标与生物量和PGI的一元二次方程(图4)。由图4和表3可知，方程和显著性检验结果综合判断，六个方程中叶片N含量与植株生物量及PGI、P含量与植株生物量的模型拟合成功，适合作为确定适宜施肥量范围的依据。以这两条养分含量与生物量抛物线上最大生物量的95%对应的叶片养分含量作为最适含量范围和临界值，得出‘花手鞠’苗木叶片N、P含量的临界值分别为35.31、1.88 g·kg-1，N和P的最适含量范围分别为35.31～46.64 g·kg-1和1.88～2.28 g·kg-1。根据叶片N、P含量推断绣球‘花手鞠’的最适施N量范围为N2～N3(8 ～ 12 g N·plant-1)、适宜P肥用量为P1(1.5 g P2O5·plant-1)。K肥相关方程拟合的曲线关系均不显著(P>0.05)，故无法确定K肥的用量范围，本试验中设计的K肥用量均未达到抑制生长植株生长的程度。

图 4 绣球‘花手鞠’叶片N、P、K含量与生物量和PGI的关系Fig. 4 Quadratic relationships between biomass and PGI and N, P, K contents of leaves in Hydrangea macrophylla ‘Hanatemari’ seedlings

表 3 绣球‘花手鞠’叶片N、P、K含量与生物量及PGI的回归方程Table 3 Regressive equations between biomass or PGI and N, P, K contents of leaves in Hydrangea macrophylla ‘Hanatemari’ seedlings

3 讨论

N是叶绿素和核酸等的植物体内重要物质的组成成分，对植物的生长发育具有重要作用。绣球分枝数量多、生长旺盛，决定了其对N的需求量大(Thaneshwari & Gupta, 2017)。在本研究中，N肥显著促进了‘花手鞠’的生长。在一定N肥用量范围内，株高和PGI等生长指标随N肥用量的增加呈递增趋势。N2和N3处理生长指标间差异不显著，即当N肥用量从每株8 g增加至每株12 g时，对‘花手鞠’的促生长作用不再显著。绣球‘梅里特至尊’的施肥试验中也有相似的结果，各生长指标值在高N肥处理中显著优于低N肥处理，但15、20 mmol·L-1用量下PGI和干重等差异不显著(Li et al., 2019)。此类结果在杜鹃花(Rhododendron‘Cannon’s Double’)中也有报道(Bi et al., 2007)。

P是核酸、能量物质、辅酶等的重要组成成分，可以促进蛋白质和纤维素等的合成，是促进植物生长发育的“品质元素”。在本研究中，P肥对绣球‘花手鞠’的株高和全株生物量有显著促进作用，均在P1处理达到最大值；而P肥仅对灯盏花株高有显著影响，对植株鲜重影响不显著(赵峥等，2005)；对空气凤梨P肥仅增加了叶面积(王姗等，2014)，说明不同植物对P肥有不同的响应。

K参与蛋白质的合成、蛋白质和碳水化合物的代谢，也参与快速细胞分裂和分化。K肥施用对绣球生长具有显著促进作用，全株生物量在低水平K处理(K1)中取得最大值。Thaneshwari和Gupta(2017)也发现适量的K肥可促进绣球的生长。陈洪国(2009)在桂花的施肥研究中发现，K肥的过量使用会影响其他养分吸收，进而使得养分平衡失调，影响开花品质。因此，在施用足量N肥的同时，要适量配施K肥和P肥。

养分含量是评价植物生长的重要指标(Graciano et al., 2006；Oliet et al., 2009)。叶片能明显反映养分供应情况，在营养诊断中叶片的营养状况是最重要的量化指标(唐菁等，2005)。‘花手鞠’叶片N含量随施肥水平升高而显著增加。P、K处理叶片中的相应元素含量在“2”“3”水平间差异不显著，说明“2”水平的P、K施肥量可满足‘花手鞠’对P、K的需求。

本研究中，当N肥用量超过“2”水平后，再增加N肥用量，养分浓度升高，生物量不再显著增加；随着P肥用量增加，养分含量递增，但生物量在超过P1处理后产生极显著下降，K肥与P肥有相似的规律，也在K1处理处出现生物量的转折点。这可用Timmer(1997)提出的稳态营养模型理论进行解释。在“贫养期”(dificiency)，植物的生物量和体内的养分积累量均随施肥增加而增加，逐渐达到“养分充足”(sufficiency)状态。此后，持续提供养分，生物量增加不再显著，进入平台期，而植物体内养分浓度持续升高。此时植物进入“奢养消耗”(luxury consumption)阶段，在此阶段植株积累了充足的营养， 可提高植物的抗逆能力及移栽成活率。继续提供养分，则会造成养分过多，产生“养分毒害”。

4 结论

根据施肥对盆栽绣球生长的影响进行模型拟合，并结合肥料经济效益和环保因素考虑，两年生‘花手鞠’盆栽苗的N、P、K肥适用量分别确定为N2(8 g N·plant-1)、P1(1.5 g P2O5·plant-1)和K1(4 g K2O·plant-1)。