張敬敏 (濰坊科技學(xué)院，山東濰坊262700)

腐植酸是動(dòng)植物遺骸經(jīng)過微生物的分解和轉(zhuǎn)化以及地球化學(xué)的一系列過程而形成和積累起來的一類有機(jī)物質(zhì)，主要存在于泥炭、褐煤和風(fēng)化煤中［1－2］。腐植酸具有的多種活性基團(tuán)(羧基、醇羥基、甲氧基等)賦予腐植酸親水性、陽離子交換性、絡(luò)合能力及較高的吸附能力等［3－4］。腐植酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被人們廣泛關(guān)注。腐植酸能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)［2－7］。楊樹生產(chǎn)中，土壤施肥管理尤其是氮肥和有機(jī)物料的施用有著極其重要的作用。例如湖北省崇陽縣桂花林場(chǎng)對(duì)13～19年生杉木中齡林進(jìn)行5年施肥，投資與純利潤(rùn)比例為1∶2.48 ～4.27，江蘇對(duì)1 ～72/58 楊施氮、磷、鉀比例為10∶8∶6的混合肥，7 年投資與利潤(rùn)比例為1∶5.50，林地施肥效果顯著［8］。目前，腐植酸在楊樹上的應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。腐植酸來源廣、價(jià)格低，用作肥料可大大降低化肥投入比例，改善土壤肥力［9］。為此，筆者通過盆栽試驗(yàn)，以山西褐煤為供試原料，在單施無機(jī)肥的基礎(chǔ)上探討了腐植酸對(duì)楊樹生理生化特性和生長(zhǎng)的影響，以期為腐殖質(zhì)化學(xué)研究以及指導(dǎo)楊樹生產(chǎn)、建立楊樹高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)山東省林業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)苗圃，供試土壤為潮土，土壤速效氮28.03 mg/kg，速效磷27.05 mg/kg，速效鉀75.00 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為 6.62 g/kg。

1.2 材料 供試腐植酸為山西產(chǎn)粉末狀褐煤，腐植酸含量為46.5%，所用肥料為尿素、磷酸一銨、氯化鉀。楊樹扦插苗品種為I-107，接穗長(zhǎng)12～15 cm，粗2 cm。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用盆栽試驗(yàn)，共設(shè)置4個(gè)處理，即F1:常規(guī)用量化肥，每盆施用量7.00 g尿素、3.00 g磷酸一銨和2.50 g 氯化鉀，肥料用量相當(dāng)于氮164.22 kg/hm2，P2O570.38 kg/hm2和K2O 58.65 kg/hm2的施肥水平;F1M:常規(guī)用量化肥+褐煤腐植酸，常規(guī)用量的化肥與F1相同，在此基礎(chǔ)上每盆再施入30.00 g褐煤腐植酸;F2:高施量化肥，施肥量為常規(guī)用量的1.5倍，即每盆施用10.50 g尿素、4.50 g磷酸一銨和3.75 g氯化鉀;F2M:高施量化肥+褐煤腐植酸，化肥施用量同F(xiàn)2，在此基礎(chǔ)上每盆再施入30.00 g褐煤腐植酸。試驗(yàn)用盆為高20 cm、直徑30 cm的塑料盆，每盆裝土13 kg，于2009年3月20日開始扦插，氮肥分別在盆栽扦插時(shí)和2009年7月15日等量2次施入，磷鉀肥和腐植酸肥在扦插時(shí)作為底肥一次性全部施入。各處理分別設(shè)置5盆重復(fù)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 根系活力和葉綠素含量的測(cè)定。于旺盛生長(zhǎng)期(7月1日)取樣并測(cè)定根系活力(TTC比色法)、葉片葉綠素含量(80%丙酮浸提，UV-265分光光度計(jì)比色)。

1.4.2 光合生理指標(biāo)的測(cè)定。采用CI-310便攜式光合儀(美國CID公司)測(cè)定，每處理選5～6片長(zhǎng)勢(shì)基本一致的新梢中部朝陽成熟葉，于9:00～10:30測(cè)定葉片的蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、光合速率(Pn)。單葉水分利用率(WUE)∶WUE=Pn/Tr。

1.4.3 激素含量的測(cè)定。采用高效液相色譜法。使用儀器為美國Agilent HP 1100 series型液相色譜儀，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm，過 C18柱(250.0 mm ×4.6 mm)，流動(dòng)相為 45%甲醇－55%水(含0.5%醋酸)，進(jìn)樣量20 μl，流速1 ml/min，外標(biāo)法定量。

1.4.4 生物量的測(cè)定。楊樹落葉前取楊樹的根、莖及葉樣品，在殺青、烘干后稱重，即生物量。

2 結(jié)果與分析

2.1 楊樹根系活力、葉綠素與硝酸還原酶 根系活力是一種客觀反映根系生命活動(dòng)的生理指標(biāo)。由表1看出，與相同施肥量下的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸均不同程度地提高了楊樹的根系活力。F1M和F2M處理分別比F1和F2提高28.57%和25.93%。F1M根系活力甚至高于F2，表明低施肥量下配施腐植酸比提高無機(jī)肥的施用量更利于根系對(duì)養(yǎng)分的吸收。

表1 楊樹根系活力和葉片葉綠素含量

葉綠素含量反映植株進(jìn)行光合作用的能力，一定葉綠素含量范圍內(nèi)，光合作用與葉綠素含量呈正相關(guān)。與相同施肥量下的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸可提高楊樹葉綠素含量，低施肥量下差異顯著，高施肥量下差異不顯著。但葉綠素整體變幅不大，這可能是因?yàn)槿~綠素是與一定的品種相關(guān)的參數(shù)。

2.2 葉片光合特性 光合作用對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響。由表2可知，相同無機(jī)肥用量下，配施腐植酸處理F1M和F2M的光合速率分別顯著高于F1和F2，隨施肥量的增加，光合速率也增強(qiáng);與相同施肥量下的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸可提高楊樹的蒸騰速率，差異顯著;氣孔導(dǎo)度以F1最低，F(xiàn)1M、F2和F2M間無顯著差異;與相同施肥量下的單施無機(jī)肥處理相比，配施腐植酸還可提高水分利用率，同時(shí)減少了胞間CO2濃度。細(xì)胞間隙CO2濃度的降低正是光合作用同化較多CO2的結(jié)果。

表2 葉片光合特性指標(biāo)

2.3 內(nèi)源激素 植物的內(nèi)源激素與植物的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)。生長(zhǎng)素主要在莖端生長(zhǎng)點(diǎn)產(chǎn)生，通過韌皮部向基部極性運(yùn)輸。由表3可知，葉部的生長(zhǎng)素遠(yuǎn)高于根部。隨施肥量的增加，葉片生長(zhǎng)素也相應(yīng)提高。相同無機(jī)肥用量下，F(xiàn)1M和F2M葉部生長(zhǎng)素分別比F1和F2提高11.53%和21.98%，根部分別提高6.43%和11.41%。說明配施腐植酸提高了楊樹生長(zhǎng)素的合成與運(yùn)輸。

葉部及根部赤霉素含量均較高，說明此時(shí)葉部和根部都處于旺盛生長(zhǎng)期。相同無機(jī)肥用量下，F(xiàn)1M和F2M葉部生長(zhǎng)素分別比F1和F2提高30.75%和24.76%，根部分別提高11.50%和13.42%。隨施肥量的增加，葉片赤霉素含量也相應(yīng)增加，但根部赤霉素含量以F1M最高。

玉米素是一種細(xì)胞分裂素。相同無機(jī)肥用量下，配施腐植酸處理葉部玉米素均無顯著差異，但隨施肥量的增加玉米素含量也相應(yīng)增加，高施肥量與低施肥量間差異顯著。根部玉米素含量均高于葉部，相同無機(jī)肥用量下，F(xiàn)1M和F2M葉部玉米素分別比F1和F2提高45.53%和25.07%，隨施肥量的增加，根部玉米素含量也相應(yīng)提高。這是因玉米素合成部位為根系，細(xì)胞分裂素移動(dòng)性差，可隨木質(zhì)部蒸騰流向上輸送。配施腐植酸可顯著提高根部的玉米素含量，一定程度上延緩根系的衰老。

表3 葉片激素含量 μg/g

2.4 楊樹生物量 由表4可知，相同無機(jī)肥用量下，配施腐植酸均明顯增加了楊樹的根、莖、葉生物量。F1M和F2M處理與 F1和 F2處理相比，總干重分別增加14.99%和22.51%，差異達(dá)到顯著水平。根的干重差異最明顯，分別增加38.99%和58.60%，F(xiàn)1M根的干重甚至高于F2，說明施用褐煤腐植酸可明顯促進(jìn)楊樹根系生長(zhǎng)。

表4 楊樹生物量 g

3 討論

腐植酸對(duì)根系有良好影響，部分學(xué)者冠以腐植酸“根系肥料”稱號(hào)。該試驗(yàn)中，配施腐植酸不僅可增強(qiáng)楊樹根系活力，而且可明顯增加根的干重，配施腐植酸處理分別比單施無機(jī)肥處理增加38.99%和58.60%，F(xiàn)1M根的干重甚至高于F2。配施腐植酸還可明顯提高楊樹葉綠素含量，提高生長(zhǎng)素、赤霉素和玉米素的含量，由于激素間的相互作用，如玉米素加強(qiáng)生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸，因而更利于作物的生長(zhǎng)。這與前人研究結(jié)果一致［6，10－11］。

產(chǎn)量的高低與光合速率密切相關(guān)，光合的限制作用分為氣孔限制和非氣孔限制。氣孔限制是由于葉片胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度影響較大［12］。施肥可通過影響植物的蒸騰作用、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度來改善光合速率。從該試驗(yàn)結(jié)果來看，雖然氣孔導(dǎo)度在F1M、F2和F2M處理間無差別，但配施腐植酸可提高楊樹光合速率，從而降低胞間CO2濃度，說明配施腐植酸可改善葉肉細(xì)胞的光合功能，且隨施肥量的提高，光合速率也明顯提高，胞間CO2濃度出現(xiàn)與其相反的趨勢(shì)，這與前人研究結(jié)果一致。楊樹的光合作用增強(qiáng)，使其有機(jī)物含量增加，氮磷鉀養(yǎng)分吸收增多，從而使楊樹生物量大幅提高。

腐植酸對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用是各官能團(tuán)協(xié)同產(chǎn)生的。不同來源、不同原料得到的腐植酸在活性官能團(tuán)含量上有較大差別［2，11］，也可通過對(duì)腐植酸適度的硝化提高其促進(jìn)植物生長(zhǎng)的活性物質(zhì)的含量［13］。該種差別也給腐植酸的研究帶來了一定困難，因而不同來源的腐植酸對(duì)不同植物的作用可能存在差異。

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