叶面施肥对早园竹叶片叶绿素及光合产物的影响

姜 媛 冯小虎

(北京市紫竹院公园管理处 北京 100048)

与传统的土壤施肥相比， 叶面施肥具有肥效快、 肥料利用率高、 针对性强等优势， 特别适合在特定情况下和植物生长的特殊时期使用， 如逆境环境下、 植物缺乏微量元素时、 开花结实期等[1]。 因此， 叶面施肥是一种高效的辅助施肥措施， 越来越多地被应用到生产实践中。

通常双子叶作物的叶面施肥效果优于单子叶作物， 因为前者的叶面积较大、 蜡质层和角质层薄， 营养物质更容易进入叶片细胞[2]。 尽管如此，对小麦 (Triticum aestivum)、 玉米 (Zea mays)、水稻(Oryza sativa) 研究表明， 叶面施肥(以大量元素为主要成分) 能够显著提高其产量和籽粒品质， 延 缓 叶 片 及 根 系 的 衰 老[3-6]。 对 油 桐(Vernicia fordii) 幼苗和油茶 (Camellia oleifera)叶片喷施尿素、 磷酸二氢钾等， 可以提高油桐幼苗的光合能力、 增加生物量积累、 显著影响油茶叶片的叶绿素含量[7-8]。

目前， 对于竹子叶面施肥的研究较少。 梁玖华等[9]对毛竹(Phyllostachys pubescens) 实生苗叶片喷施稀土多元复合肥， 明显促进了竹苗分蘖出笋成竹和鞭芽生长， 显著提高了出苗数量、 竹鞭粗度和竹鞭萌发长度， 据此认为稀土多元复合肥是毛竹规模化育苗较为理想的辅助肥料。 早园竹(Phyllostachys propinqua) 是北京地区具有代表性的观赏竹种， 其栽植历史长， 种植面积大， 应用场景多[10]。 早园竹施肥通常采取土壤撒施或穴施固体肥料的方式， 相比叶面施肥， 其施肥量大，养分见效慢、 易被土壤淋溶和固定， 施用不当还可能造成土壤退化。 叶面施肥可有效避免这些问题， 而且在竹子出笋期及其他不便进行土壤施肥的时期， 也能便捷地对竹林进行施肥， 因此是一种独具优势的施肥方式。 本试验以北京地区的早园竹为材料， 研究叶面施肥对其叶片SPAD 值、叶绿素含量和光合产物的影响， 以期为早园竹施肥提供新路径。

1 材料与方法

1.1 试验地点与样株选择

试验于2022 年10 月至11 月进行， 试验地点位于北京市紫竹院公园。

选取生长在竹林边缘(东侧) 的早园竹幼竹(2022 年春季发笋成竹) 作为试验样株， 各样株长势基本一致、 秆胸径为1.5～2.0 cm。 选取位于样株中部节间、 向竹林外侧生长的1 条侧枝， 进行试验处理。 共选择样株11 株， 其中8 株进行叶面施肥处理， 3 株作为对照(CK)， 处理与对照株在样株中随机布置。

1.2 试验材料与方法

1.2.1 试验材料

试验设置3 种肥料(因素)， 每种肥料设置2个浓度水平。 因素A 为大量元素， 采用通用型家庭园艺浓缩营养液[美乐棵牌， 施可得赛拉(中国) 有限公司生产， 养分含量为N (≥30 g/L)、P2O5(≥14 g/L)、 K2O (≥16 g/L)、 Fe (≥0.14 g/L)， Mn (≥0.06 g/L) ]； 因素B 为芸苔素内酯(14-羟基芸薹素甾醇， 奥植丰牌， 潍坊奥丰作物病害防治有限公司生产， 有效成分含量0.04%)； 因素C 为微量元素(EDTA 螯合复合微量元素水溶肥料， 郑州银之海化工产品有限公司生产， 银海牌， 总有效含量≥15.7%， 其中含锌5.0%、 含铁4.0%、 含镁2.0%、 含锰2.0%、 含硼2.0%、 含铜0.5%、 含钴0.1%、 含钼0.1%)；有机硅叶片渗透剂(云展牌， 中国农科院植保所生产)。

1.2.2 试验设计与叶面肥制备

试验采用L8(27) 正交试验设计， 3 因素2水平、 8 组处理， 并考察3 个因素间的一级交互作用。 试验因素与水平见表1。

表1 叶面施肥正交试验因素与水平Tab.1 Arrangement of factors and levels in the orthogonal test of foliar fertilization

因素A、 B 为浓缩溶液， C 为粉末。 按照试验设计， 每组处理配制相应的叶面肥: 量取相应容量的A、 B， 分别溶于200 mL 的水中，称取相应质量的C， 充分溶解于200 mL 水中，三者的溶液混合后， 所有处理均统一加入0.2 mL 有机硅叶片渗透剂 (叶面肥的助剂)，混合液定容至1 000 mL， 搅拌均匀后作为试验用叶面肥。

1.2.3 叶面肥施用

选择无风、 晴朗(喷施前后24 h 内无降水)的天气， 于14 ∶30—15 ∶30 实施叶面喷施。 用喷壶将各组处理的叶面肥喷施于样株叶片的正面和背面， 直至叶表面滴水为止， 对照使用清水喷施。10 月12 日进行第1 次喷施， 此后每隔6 d 喷施1次， 共喷施4 次。 在最后1 次喷施结束的第3 d，均匀剪取侧枝梢部、 中部、 基部的竹叶(不少于15 片) 作为测定样本， 带回实验室测定叶片的叶绿素a、 叶绿素b、 淀粉、 可溶性糖的含量； 分别于第1 次及第4 次喷施后第3 d， 于9 ∶30—10 ∶30 测量叶片的SPAD 值， 每条侧枝测量24 片竹叶(侧枝梢部、 中部、 基部的叶片各8 片)。

1.3 指标测定方法与数据处理

试验测定指标为叶片SPAD 值和叶片叶绿素a、 叶绿素b、 淀粉、 可溶性糖的含量， 叶绿素总量为叶绿素a 与b 的含量之和。 其中叶绿素a、 叶绿素b 采用分光光度法测定[11]， 淀粉、 可溶性糖采用蒽酮硫酸比色法测定[12]， SPAD 值使用LDYD 植株营养测定仪测定(山东莱恩德智能科技有限公司生产)。

使用Spssau、 Excel 软件进行数据处理， 采用极差分析法和方差分析法进行数据分析[13-14]。

2 结果与分析

各处理的统计与分析结果见表2 和表3。

表2 不同处理的试验结果Tab.2 Experimental results of different treatments

表3 不同处理试验结果的极差分析和方差分析Tab.3 Range and variance analyses of experimental results with different treatments

2.1 各处理对叶片SPAD 值和叶绿素含量的影响

分析结果显示， 影响叶片SPAD 值的最大处理因素为微量元素(C)， 其次为芸薹素内酯与微量元素的交互作用(B×C)， 二者的极差之和占总极差的63.0%； 影响叶片叶绿素总量、 叶绿素a、 叶绿素b 含量的最大处理因素也是微量元素， 其次是大量元素与芸薹素内酯的交互作用(A×B)， 再次为芸薹素内酯(B) (叶绿素总量、 叶绿素b) 或大量元素与微量元素的交互作用(叶绿素a)， 三者的极差之和占总极差的59.8%～60.4%。

方差分析结果显示， 微量元素对叶片SPAD值、 叶绿素总量、 叶绿素a 含量的影响均达到显著水平(P<0.05)， 对叶片叶绿素b 含量有一定影响(P<0.1)； 芸薹素内酯与微量元素的交互作用对叶片SPAD 值的影响达到显著水平 (P<0.05)。

综合分析认为， 组合A2B2C2(大量元素35 mL/L、 芸 薹 素 内 酯0.2 mL/L、 微 量 元 素400 mg/L) 处理的叶片SPAD 值和叶绿素含量表现最好， 与对照相比， 叶片的SPAD 值和叶绿素总含量分别提高了19.95%和2.72%， 叶绿素a 和叶绿素b 含量分别提高3.03%和1.20%。

对于叶片的SPAD 值和叶绿素相关指标而言，微量元素有独立且显著的影响， 说明叶面对微量元素可能更加敏感， 大量元素对叶片光合指标值影响较小。 相比微量元素， 芸薹素内酯与大量元素之间有明显的交互作用， 能显著影响光合指标值， 推测芸薹素内酯具有能够明显促进大量元素发挥效用的作用。

2.2 各处理对叶片淀粉含量的影响

分析结果显示， 影响叶片淀粉含量的最主要处理因素依次是大量元素×微量元素(A×C)、 微量元素、 大量元素×芸薹素内酯(A×B)， 三者的极差之和占到总极差的78.30%， 且三者对淀粉含量的影响均达到显著水平(P<0.05)， 其余处理因素则无显著影响。 综合分析认为， 组合A1B1C1(大量元素15 mL/L、 芸薹素内酯0.1 mL/L、 微量元素200 mg/L) 表现最优， 其叶片淀粉含量较对照提高62.64%。

微量元素能够独立、 显著地增加叶片淀粉含量， 大量元素对叶片淀粉含量的独立影响较小，只有大量元素与微量元素或芸薹素内酯发生交互作用时， 才能显著增加叶片淀粉含量， 这说明微量元素或芸薹素内酯可能是促进大量元素发挥效用的重要因素。

2.3 各处理对叶片可溶性糖含量的影响

分析结果显示， 大量元素与芸薹素内酯的交互作用对叶片可溶性糖含量影响最大， 其次是大量元素， 二者的极差之和占总极差的57.90%； 方差分析结果显示， 各处理因素(或交互作用) 对叶片可溶性糖含量的影响均未达到显著水平(P<0.05)。

综合判断认为， 组合A2B1C2(大量元素35 mL/L、 芸 薹 素 内 酯0.1 mL/L、 微 量 元 素400 mg/L) 表现最优， 其叶片可溶性糖含量较对照提高65.45%。 大量元素无论作为独立处理因素、 还是与芸薹素内酯产生的交互作用， 都对叶片可溶性糖含量有重要影响。

2.4 SPAD 值随时间的变化

本试验期间， 北京逐渐进入冬季、 气温下降，考虑竹叶的SPAD 值可能在此期间存在自然衰减，因此对各处理在试验前期(10 月15 日) 和后期(11 月7 日) 分别测定了SPAD 值， 并进行比较。结果显示(表4)， 除了2 号处理(组合A1B1C2)的叶片SPAD 值有小幅上升(提高2.6%) 外， 其余各处理及对照的SPAD 值均有所下降， 表明随着气温的降低竹叶的SPAD 值总体呈下降趋势，其中处理1 号(组合A1B1C1) 和8 号(组合A2B2C2) 处理的降幅较小， 分别下降了0.3%和1.4%。 除7 号处理(A2B2C1) 外， 其余各处理叶片SPAD 值的降幅均小于对照， 表明大部分处理能够在一定程度上减缓SPAD 值的下降， 由此推测试验期间大部分处理的叶片光合作用较对照更强。

表4 试验前期和后期SPAD 值的变化Tab.4 Change of SPAD in early and late stage of the experiment

3 结论与讨论

3.1 面向实用技术进行转化

本试验的结果仅为针对幼竹叶片(全部为当年生叶片) 的测定结果， 但成熟竹林的叶幕由不同叶龄的竹叶共同组成。 如早园竹的成熟竹林，叶幕由当年生叶片、 2 年生叶片、 甚至少量3 年生叶片共同组成， 三者的比例随季节、 竹林年龄结构等因素的变化而变化。 因此， 不同叶龄竹叶的叶面施肥效果有待进一步研究。

以往研究多认为叶片背面更易吸收叶面肥料，因为叶片背面具有更多的气孔、 细胞排列更加疏松等[1-2]。 本试验观察发现， 叶面肥料在早园竹叶片正面的润湿效果比叶片背面更好。 叶面肥料在叶片背面更易形成液滴， 继而滑落， 这将会降低叶片背面的施肥效果。

竹林叶面施肥的最佳时期， 一是夏季幼竹展叶完成之后， 二是竹林出笋期。 因此叶面施肥与防治蚜虫工作一并进行可以提高养护工效、 减少人力成本， 但叶面肥料与杀虫药剂之间是否存在交互作用， 值得进一步研究。

3.2 因素间存在交互作用

本试验结果显示， 不同因素处理间存在着交互作用。 对叶片的SPAD 值和叶绿素相关指标而言， 只有当叶面肥中芸薹素内酯的含量达到一定水平之后(在本试验中为0.2 mL/L)， 再增加大量元素或微量元素的含量， 才能提高指标值， 否则指标值变化不大或降低， 表明肥料中芸薹素内酯的含量可能对提高指标值有基础性的作用。

对于叶片的SPAD 值和叶绿素a 含量， 肥料中的大量元素与微量元素之间可能存在着相互抑制作用。 提高其中一个因素的含量， 同时需要降低另一个因素的含量， 才能提高指标值。 同时提高二者的含量， 指标值反而降低。

在大量元素×微量元素、 大量元素×芸薹素内酯中， 2 个因素的含量都低或都高时， 淀粉含量更高。 说明相对于各因素的含量， 2 个因素保持适宜的比例， 可能更有利于提高叶片的淀粉含量。

综上， 在交互作用中， 因素含量及其相互间的比例可能是影响交互作用的关键。 针对不同的叶片指标值， 有时为因素含量起主要作用， 有时可能是因素间的比例起主要作用。

3.3 叶片淀粉与可溶性糖的关系

与对照相比， 大部分处理的叶片淀粉含量都升高了。 除4 号处理(组合A1B2C2) 外(其淀粉含量低于对照3.11%)， 其余各处理叶片的淀粉含量高于对照16.08%～62.64%。 淀粉是光合作用过程中的储藏物质， 由此推测大部分处理均在一定程度上提高了叶片的光合作用。 叶片可溶性糖含量在各个处理之间的变幅较大。 3、 5、 6、 8号处理的可溶性糖含量高于对照46.91% ～71.27%； 1、 2、 4、 7 号处理的可溶性糖含量则低于对照19.64%～34.91%。

淀粉与可溶性糖都是叶片光合作用的产物，二者以昼夜为节律， 处在不间断的相互转化之中，二者的比例与含量受到多种调控机制的影响[15]。本试验中， 叶片可溶性糖含量的波动性高于淀粉。可能是由于可溶性糖的活性较高， 更易受到光合过程中各种因素的影响； 淀粉作为光合作用的临时储藏物质， 其含量自然会随着光合作用的增强而增加。 叶片淀粉、 可溶性糖含量的最优处理不同， 表明不同处理可能在不同阶段或程度上影响着叶片的C 循环。