阮 嘯，黃俊華，蔣雪蓮

（新疆農業(yè)大學林學與園藝學院，新疆烏魯木齊 830052）

草原錦雞兒為豆科錦雞兒屬落葉灌木，多生長于山坡、山前荒原、荒山、荒漠及干坡草地，其繁殖和再生能力強，生長發(fā)育快，適應性廣，耐寒、耐旱、耐瘠薄，是保持水土和荒山造林的適用樹種［1］，也是防風固沙、保持水土最理想的灌木樹種之一［2］。新疆位于干旱地區(qū)，荒漠惡化問題亟待解決，因此，開展草原錦雞兒幼苗水肥大田研究，對節(jié)約水資源、提高綠化率有重要意義［3］。近年來，對錦雞兒屬植物的研究集中在地理分布、繁殖形式、觀賞特性、種子萌發(fā)、幼苗耐鹽抗旱生理特性以及土壤埋深、不同容器苗基質對錦雞兒幼苗出土的影響等方面，而關于錦雞兒屬植物大田水肥的研究僅有少量報道。前人多集中對草原錦雞兒植物種子［4］、幼苗的形態(tài)、生理特性和單一因素影響下的水分或鹽脅迫抗逆性研究，而針對草原錦雞兒在大田中的水肥交互應用鮮有報道。已有研究多集中在水分或肥料單因素對植物生長與理化的影響上，具有一定的局限性，不能完全解釋水肥交互下，水肥耦合作用對植物生長與理化指標的綜合影響。本試驗以新疆烏魯木齊市南草灘一年生草原錦雞兒幼苗為對象，通過水肥正交試驗，測定草原錦雞兒幼苗生長勢及生理指標，探究在不同水肥配比下，草原錦雞兒幼苗生長勢、生物量與生理指標的變化規(guī)律及其相關性，選出適合本地區(qū)草原錦雞兒生長的水肥配比方案，以解決其生長緩慢、植株細小的問題，進而加快草原錦雞兒在荒山綠化中的應用，為其大面積栽培管理提供依據。

1 研究區(qū)概況

試驗地點設在新疆烏魯木齊市天山區(qū)南草灘社區(qū)試驗地內，試驗地土壤類型為褐土，土壤質地為中壤，土壤pH值為7，測得20 cm處土層有機質含量為11.6 g/kg，堿解氮含量為45.2 mg/kg，速效鉀含量為3.51 mg/kg，有效磷（P2O5）含量為64.44 mg/kg，土壤有效硅（SiO2）含量為164.38 mg/kg。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

草原錦雞兒的種子于2017年7—9月采自烏魯木齊縣板房溝地區(qū)山上，種子成熟、飽滿、無蟲害，室內陰干去除水分，室溫下存儲在布袋中保存?zhèn)溆谩?/p>

2.2 試驗方法

播種前將保存好的種子用1%次氯酸鈉消毒20 min，然后用蒸餾水充分沖洗，再用70℃的熱水浸泡24 h。2018年4月15日將處理好的種子播種在南草灘試驗區(qū)，對其進行正常管理，待出苗45 d后進行施肥試驗。

試驗所用肥料具體為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O515%）、硫酸鉀（含K2SO452%）。采用雙因素對草原錦雞兒進行水肥處理，試驗設4個灌水梯度和2種鉀肥含量的氮磷鉀配比肥料處理，且設置不施肥對照（CK）處理，施肥配方參考本課題前期關于促進草原錦雞兒生長的肥料配比試驗結果，具體施肥配比設計見表1，水肥正交設計見表2。

試驗分為1個種、2個因素，共設12個處理，12塊樣地，每塊樣地為經過平整土地后的露天地，種植草原錦雞兒120株，每個處理的樣地間隔為3 m，株距為10 cm，行距為15 cm，面積為4 m2，并設置標志牌以便于區(qū)分。6月1日將煉苗后幼苗緩苗2周。7月1日開始水肥交互試驗，每15 d施肥1次，將所施肥與所需灌水量攪拌溶解后施入；灌水方式為人工用灑水壺均勻澆灌，每天定時定量。

表1 草原錦雞兒施肥設計

表2 草原錦雞兒水肥正交設計

2.3 測定指標與方法

分別于施肥試驗前、植株停止生長后測定草原錦雞兒的株高指標，于秋季植株停止生長后測定主根長及植株整株干、鮮質量；上述指標用電子游標卡尺測量，數據均精確到0.01 mm。

2.3.1 生長指標 于開春施肥試驗前開始定時定位測定草原錦雞兒的株高、地徑、冠幅以及主根長和地上、地下部分的干、鮮質量，于秋季植株停止生長后停止測量，所有測量數據均精確到0.01 mm。

總生物量＝地上部分干質量+地下部分干質量；

根冠比＝地下部分干質量/地上部分干質量（精度0.01 g）。

株高的測量：用游標卡尺測量每個重復試驗苗木的苗高（從根基部到植株頂端的高度），計算苗高增長率。

株高增長量＝處理后的苗高-處理前的苗高。

植株主根長及地上、地下部分干、鮮質量的測量：用游標卡尺測量每個重復試驗苗木的主根長（從根基部到根尖的長度）。每處理隨機選取4株，完全整株取出，測定其主根長，然后迅速帶回實驗室，用蒸餾水將其洗干凈，晾干后分別稱量地上部分和地下部分鮮質量；然后于105℃烘箱中殺青15 min，75℃下干燥約12 h后稱質量并記錄其地上、地下部分干質量。

2.3.2 生理指標 在秋季幼苗停止生長前選草原錦雞兒中位葉測定生理指標葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白質、脯氨酸、丙二醛含量以及組織含水量、細胞膜透性、根系活力。其中，組織含水量的測定采用稱質量法，可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍法，可溶性總糖含量的測定采用蒽酮比色法，葉綠素含量的測定采用丙酮浸提比色法，丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸比色法，根系活力的測定采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法，脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法。

2.4 統(tǒng)計分析

采用WPS和SPSS軟件進行圖表編輯和試驗數據的方差分析和統(tǒng)計檢驗。

3 結果與分析

3.1 水肥交互作用對草原錦雞兒生長指標的影響

從表3可以看出，在相同施肥處理時，總生物量隨著灌水量的增加而增加，株高、株高增長量、組織含水量均隨著灌水量的增加先增加后減小，在CK處理下，CCK處理組織含水量、株高增長量均達到最大值；在相同水分處理下，隨著鉀肥施用量的增加，株高增長量、總生物量、組織含水量大體增加。

在相同施肥處理下，根冠比隨著灌水量的增加而減??；在相同水分處理下，根冠比隨著鉀肥施用量的增加先增加后減小，在K1處理下達最大值，說明適度增施鉀肥對植物生長起促進作用，而過量施用鉀肥則會抑制植物生長。

表3 不同水肥配比對草原錦雞兒幼苗生長指標的影響

3.2 水肥交互作用對草原錦雞兒生理指標的影響

3.2.1 水肥交互作用對草原錦雞兒根系活力的影響 由圖1可知，在CK處理和K2處理的同一施肥處理下，隨著灌水量的增加，根系活力的大小順序依次是為D＞B＞C＞A，在D水平水分處理下表現(xiàn)最佳；在A、C水平水分處理下，根系活力表現(xiàn)為AK1＞ACK＞AK2、CK1＞CCK＞CK2，其中AK1、CK1表現(xiàn)最佳，分別較ACK、CCK增加259.71%、19.03%；在B、D水平的水分處理下，根系活力表現(xiàn)為BCK＞BK2＞BK1、DCK＞DK2＞DK1，不同程度的干旱脅迫下，施肥量對物質積累的影響表現(xiàn)不同，但各處理中至少有1種肥料施加后會產生明顯促進作用。

3.2.2 水肥交互作用對草原錦雞兒光合生理指標的影響由圖2可知，在CK、K1處理下，隨著灌水量的增加，總葉綠素、葉綠素a、葉綠素b含量呈先增加后減小的趨勢，在CCK、CK1處理下表現(xiàn)最佳，此時水分和肥料對植物生長表現(xiàn)為促進作用。在K2處理下，AK2處理大于其他水分梯度處理的各葉綠素含量；在相同灌水量處理下，各葉綠素含量表現(xiàn)為AK2＞AK1＞ACK，BK1＞BCK＞BK2，CK1＞CCK＞CK2，DCK＞DK1＞DK2。

3.2.3 水肥交互作用對草原錦雞兒滲透調節(jié)物質的影響由圖3可知，在K1、K2處理下，隨著灌水量的增加，細胞膜透性的變化趨勢表現(xiàn)為先減小后增加。在A、B處理下，細胞膜透性隨著肥料中鉀肥含量的增加出現(xiàn)先增大后減小的趨勢；在適度灌水處理下，細胞膜透性隨施鉀量的增加整體呈減小趨勢；在過度灌水處理下，細胞膜透性隨施鉀量的增加呈增大趨勢，在K2處理下漲幅不明顯。

由表4可知，各處理可溶性糖含量差異明顯。在空白施肥處理時，可溶性糖含量隨著灌水量的增加而增加；在施肥處理中，可溶性糖含量總體隨著灌水量的增加先增加再減少，分別在CK1、BK2處理下達到最大值。在過度灌水時，可溶性糖含量隨著鉀肥施用量的增加先減少后增加；在A、B處理下，可溶性糖含量隨著鉀肥施用量的增加而逐漸增加的整體趨勢明顯；在C處理下，可溶性糖含量隨著鉀肥施用量的增加先增加后減少；在D處理下，可溶性糖含量隨著鉀肥施用量的增加先減少后增加。

由表4可知，各處理之間脯氨酸、丙二醛含量差異明顯。在K2和CK處理下，脯氨酸含量隨著灌水量的增加逐漸減少。在K1處理下，脯氨酸含量隨著灌水量的增加先增加后減少。在適度灌水處理下，丙二醛含量隨著施鉀量的增加先增加后減少；在D處理下，丙二醛含量隨著鉀肥施用量的增加而增加；在相同施肥處理下，丙二醛含量隨著灌水量的增加而減少。在A、B處理下，蛋白質含量隨著鉀肥施用量的增加先增加后減少；在C、D處理下，蛋白質含量隨著鉀肥施用量的增加而減少。

由表4可知，各處理之間蛋白質含量差異明顯。在CK、K1處理下，蛋白質含量隨著灌水量的增加先增加后減少，分別在CCK、CK1處理下達到最大值。在K2處理下，蛋白質含量隨著灌水量的增加而增加。在A、B處理下，蛋白質含量隨著鉀肥施用量的增加先增加后減少；在C、D處理下，蛋白質含量隨鉀肥施用量的增加而減少。

4 討論與結論

4.1 討論

水分和養(yǎng)分對作物的生長作用不是孤立的，而是相互作用、相互影響。水分不足會影響營養(yǎng)物質的運輸和傳遞，肥力不足會影響根系對水分的吸收和利用［5］。水肥耦合對植物的影響不可忽視，合理施肥具有一定的調水作用，適量灌溉可起到調肥作用，因此需要找到水肥耦合最佳的結合點，以提高水分利用效率以及作物生長效益和品質。

表4 不同水肥配比對草原錦雞兒幼苗生理指標的影響

4.1.1 水分對草原錦雞兒生長的影響 灌水量的增加必然增加了土壤含水量，而土壤水分對作物根系生長分布影響較大，當適度虧缺灌溉時，作物根系會向更深層次生長，以吸收水分和養(yǎng)分，這是植物對干旱環(huán)境的適應表現(xiàn)［6］。

根系活力隨著灌水量的增加呈波動變化趨勢，根冠比隨著灌水量的增加而減小，根冠比隨著鉀肥施用量的增加先增大后減小，在K1肥料處理時取最大值。水分不足會抑制植物地上部生長，促進根系生長，使根冠比增加，與前人得出的中干旱脅迫能夠提高植物根冠比的研究結果［7-8］一致。而高灌水量使根冠比減小，可能是因為過量灌水會影響土壤的通透性，使植物吸水能力降低，根系呼吸作用減弱，從而影響根系的生長發(fā)育，同時還會導致土壤中養(yǎng)分的淋溶，造成水肥的浪費［9］，本研究發(fā)現(xiàn)，高灌水量情況下根系活力下降，與上述結果一致。

本研究結果得出，在相同肥料條件下，株高增長量、組織含水量隨著灌水量的增加先增加后減少，在灌水量為150 mL/株時均呈現(xiàn)最大值。前人研究結果中已經證明，增加施肥量和灌水量對番茄的干物質積累都有明顯地促進作用［10］，可以緩解植物遭受干旱脅迫的程度，本試驗中，植株總生物量研究結果與之一致。

4.1.2 水分對草原錦雞兒生理的影響 光合作用對干旱脅迫尤為敏感［11］，葉綠素含量主要受土壤水分含量影響［12］，水分脅迫可使葉綠素含量降低［13］，抗性強的植物葉綠素含量減少的幅度較小。而本研究結果中，隨著灌水量的增加，總葉綠素、葉綠素a、葉綠素b含量先增加再降低，重度干旱脅迫時植物葉綠素含量降低，與現(xiàn)有研究結論基本一致，且已在許多作物上被證實，而增加后出現(xiàn)減小的現(xiàn)象是因為鉀肥的增加抑制了植物的吸水能力，降低了植物組織含水量，導致植物葉綠素相關指標有所下降。

膜透性反映植物細胞膜系統(tǒng)損傷程度、控制物質進出的能力、調節(jié)植物內外滲透平衡［14］。本研究結果中，在A、B水分處理下，隨著鉀肥施用量的增加，膜透性先增加后減小，說明在干旱脅迫環(huán)境下，適度增施鉀肥可以增強植物的抗旱能力。在K1、K2施肥處理下，隨著灌水量的增加膜透性先減小再增加，說明適量灌水有利于緩解由于干旱脅迫造成的膜損傷，而過度灌水反而增加細胞膜透性，降低植物耐旱能力。隨著水分脅迫的減緩，丙二醛含量減小，符合植物逆境生理的響應，與崔月的研究結果［15］一致。

組織含水量增加可引起植物呼吸速率增加，加快物質的運輸與轉化，不利于植物可溶性糖、蛋白質等營養(yǎng)物質的積累，反而降低植物光合作用速率，不利于滲透調節(jié)物質脯氨酸的積累［16］，本研究發(fā)現(xiàn)的蛋白質含量隨水分增加先增加后減小的規(guī)律與之一致。王立河等研究表明，適當提高灌水量能夠促進植物植株增長，水分脅迫下，植物滲透調節(jié)物質如可溶性糖、淀粉、脯氨酸含量均有增加，與可溶性糖、脯氨酸含量在不施肥情況下隨著灌水量的增加而增加［17］的研究結果一致。

在果實、經濟作物研究中也已經證實，隨著灌水量的增加，作物產量和品質有下降的趨勢，過量灌水會顯著降低作物品質和產量［18］。陳修斌等證實，水肥耦合時，主次因素分別為水分、鉀肥［19］。所以灌水量的控制十分重要，一方面可提高植物的存活率和生長效益，另一方面可減少水資源的浪費。

4.1.3 肥料對草原錦雞兒生長的影響 肥料對草原錦雞兒生長指標的影響突出，在相同水分處理下，隨著鉀肥施用量的增加，株高增長量、總生物量總體上逐漸增加。陳碧華等研究表明，番茄的莖粗、株高等生長指標與施肥量及灌水量成正比，且施肥量的影響大于灌水量［20］。本研究中，適量的氮、磷、鉀能夠保證植物的正常生長，在輕度干旱脅迫的情況下，適當增施鉀肥有利于提高植物的抗旱能力，在K1、K2處理下，隨著灌水量的增加，總生物量增加，根冠比減小，組織含水量先減小后增加再減小。高方勝等研究發(fā)現(xiàn)，增加灌水量可以增大番茄的莖粗、株高及干物質含量［21］。增加后再減小是因為，在干旱區(qū)嚴重干旱脅迫的情況下，過度施用鉀肥反而影響植物的滲透調節(jié)和物質運輸、抑制植物營養(yǎng)物質積累和呼吸光合作用，降低植物的抗旱能力，從而降低生長速率甚至是拮抗作用。史奕等以小麥為研究對象，研究表明，影響小麥根系活力的主要因素是肥料，增加施肥量可以提高小麥的根系活力［22］。但是本研究結果中，在鉀肥施用量最大時有些生長指標反而減小，是因為肥料的作用主要是維持植物所需養(yǎng)分和土壤與植物之間的滲透勢，過量反而抑制植物的生長［23］，降低根系活力，不利于根系生長，同時抑制葉綠素的合成轉化，減少植物光合作用速率，不利于物質積累和植株生長發(fā)育。

4.1.4 肥料對草原錦雞兒生理的影響 有研究表明，可溶性蛋白質含量與植物細胞滲透勢的調節(jié)有關，高含量的可溶性蛋白質可幫助植物細胞維持較低的滲透勢，以抵抗水分脅迫帶來的傷害［24］，適當增加鉀肥可以提高植物中的可溶性蛋白質含量［25］，李瑞等在缺鉀棕壤土上通過土培試驗研究表明，鉀肥可以促進冬小麥根系生長，提高生育期根系活力和可溶性糖含量［26］。郭修武等將無核白雞心葡萄置于水分脅迫條件下進行配比施肥試驗，結果表明，不同水肥處理條件下，脯氨酸含量和丙二醛含量隨水分脅迫時間的延長而變化，隨脅迫程度的加劇而呈上升趨勢［27］，本研究結果與之相似。

本試驗在干旱區(qū)水肥交互條件下研究了草原錦雞兒在大田試驗中生長與生理的響應差異，具有較強的荒山綠化苗木水肥實踐應用指導意義，后期可以針對不同生長類型的苗木進行不同時期、不同肥料配比、管護方式、灌溉方式等方面的深入研究，以滿足不同條件下苗木的生長需要。

4.2 結論

本研究通過不同鉀肥含量的氮磷鉀肥料水肥配比試驗，證明尿素（含N 46%）∶過磷酸鈣（含P2O515%）∶硫酸鉀（含K2O 52%）為6∶3∶2的配比施肥方案在干旱地區(qū)促進植物植株增長效果最佳，是因為適當增加鉀肥施用量，有利于提高植物的抗旱能力，過量施用鉀肥反而影響土壤滲透勢，改變土壤與植物之間的物質運輸平衡，進而造成植物失水，加重干旱脅迫。

水肥交互對農林生產的影響不可忽視，建議在干旱地區(qū)進行配比施肥時，注意水肥配比，同時提供適量的鉀肥，以提高植物對環(huán)境的適應能力，特別是在干旱或半干旱地區(qū)等環(huán)境相對惡劣的地區(qū)。本研究得出，在水分充足時，CK2處理下，植株生長情況最佳；在中度和重度干旱時，K1處理表現(xiàn)較好，BK1處理下植株生長情況與抗旱能力表現(xiàn)最佳。表明在干旱地區(qū)施用適量的鉀肥可以緩解一年生草原錦雞兒生長時期水分脅迫的逆境。灌水量為100 mL/株、每天灌水，施用2號配方肥料是滿足干旱區(qū)缺水條件下植物生長的最佳配置，且成本最低。但是在不缺水地區(qū)，同時不考慮經濟成本，只考慮生態(tài)效益最大化的條件下，建議使用灌水量為150 mL/株、每天灌水、施用4號肥料［尿素（含N 46%）∶過磷酸鈣（含P2O515%）∶硫酸鉀（含K2O 52%）為2∶1∶1］處理，可顯著增強錦雞兒的抗逆性，為其提供充足的生長所需養(yǎng)分，保障植物茁壯成長。