汪雪影，秦俊，張憲權(quán)，劉群錄*

(1.上海交通大學(xué) 設(shè)計學(xué)院，上海 200240；2.上海辰山植物園，上海 201602；3.上海城市樹木生態(tài)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，上海 200020)

繡球(Hydrangeamacrophylla)為繡球花科繡球?qū)僦参颷1]，花大色艷，觀賞期長[2]，是園林綠化中常用植物[3]，花手鞠是繡球中的優(yōu)良品種，被廣泛栽植運用。葉片作為光合作用的重要器官，為植物生長提供物質(zhì)與能量基礎(chǔ)[4]，而大小與顏色是葉片的兩大重要性狀指標(biāo)。植物的生產(chǎn)能力取決于同化面積[5]，而植物的同化面積又以葉面積為主。對于葉色的研究可用于無損估計葉片乃至整個冠層葉綠素的含量[6]，植物葉色在生產(chǎn)上的研究也可用于決定是否需要追加肥料[7]，因此，研究施肥對于葉片性狀的影響具有重要價值。

施肥的劑量直接影響繡球葉片的長勢，氮、磷、鉀的作用又各不相同，故盆栽繡球氮、磷、鉀施肥的定量研究對于精細化的園林生產(chǎn)養(yǎng)護管理具有重要意義。目前施肥對葉片性狀影響的研究多集中在農(nóng)作物上，且多集中于氮肥對植物的影響研究[8]。Bi等[9]研究了不同施氮量對繡球生長和葉片品質(zhì)參數(shù)的影響，結(jié)果表明，適量施氮及落葉前噴施葉面氮肥都會促進繡球生長，提高葉片的觀賞特征。國內(nèi)有關(guān)盆栽繡球氮磷鉀的配比施肥研究較少，多為基于生產(chǎn)實踐經(jīng)驗提出的栽培養(yǎng)護建議[10-11]。目前有關(guān)于速效水溶肥對繡球生長影響的研究[12]，但缺乏氮、磷、鉀單一元素用量對繡球影響的定量研究?！?414”肥效試驗是目前應(yīng)用較廣泛的一種平衡施肥方案[13]。該方案設(shè)計具有專業(yè)性強，處理少，效率高的優(yōu)點，還可以用于建立3大類共7種回歸方程[14]，其中一元肥效模型的擬合成功率高，是對三元二次模型的優(yōu)化和補充[15]。磷、鉀肥對繡球葉片性狀的影響研究還相對欠缺，氮、磷、鉀單因素如何影響植物葉片性狀的研究尚不充足。

本文將“3414”肥料試驗設(shè)計運用于繡球的施肥研究上，旨在探究氮磷鉀施肥量與葉片性狀指標(biāo)的函數(shù)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上進行一元二次回歸分析[16]，建立肥效模型，找出最有利于增大繡球盆花葉面積、加深葉色等重要葉片性狀指標(biāo)的處理，以及最大氮磷鉀施肥量。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為花手鞠二年生組培苗，供試基質(zhì)為體積比為田園土∶草炭∶珍珠巖3∶6∶1的混合基質(zhì)[17]，栽培于上口直徑26 cm、下口直徑20 cm、高度26 cm的花盆中，基質(zhì)填充深度為20 cm，每盆栽培基質(zhì)體積約8 dm3。供試肥料氮肥為尿素(N 46.6%)，磷肥為過磷酸鈣(P2O514.5%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O 54.1%)，均為國藥集團化學(xué)分析純。

1.2 處理設(shè)計

采用二次回歸“3414”試驗設(shè)計[15]。表1所示，N、P、K每個因素有0、1、2、3水平，共計14個處理。其中，2水平是根據(jù)上海地區(qū)實踐經(jīng)驗及相關(guān)文獻研究結(jié)果推算的最佳施肥量，1水平為2水平的一半，3水平為2水平的1.5倍。采用隨機區(qū)組設(shè)計，每處理重復(fù)3次，每重復(fù)10株苗，共計420株繡球盆栽苗。根據(jù)植物的生長節(jié)律和肥料的物理性質(zhì)，氮、鉀肥分7次采用水溶施入，施肥間隔期約15 d[5]；磷肥分3次固體施入，首次以基肥施入總磷肥量的50%，后2次分別在初花期和盛花期，各施入25%。

表1 “3414”施肥試驗設(shè)計與肥料用量

1.3 指標(biāo)測定及計算方法

1.3.1 株高冠幅及植物生長指數(shù)(PGI)

用鋼卷尺(0.1 cm)測量盆栽基質(zhì)表面至植株最高點的自然高度，每處理測量10株，共計140株[18]；測量繡球分枝間的最大寬度記為冠幅1，再測量垂直于冠幅1的寬度，記為冠幅2，每處理測量10株，共計140株[19]。每盆PGI為株高、冠幅1、冠幅2測量值的平均值。

1.3.2 葉片形態(tài)指標(biāo)

用葉面積儀(Min FOLIA分析系統(tǒng))掃描葉面積，每處理測6片相同葉位的成熟葉片，獲取葉片各項形態(tài)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。

1.3.3 葉色

采用便攜式分光色差儀(Nippon NF333，日本)測量每處理葉片的L*(亮度值)、a*(紅綠值)、b*(黃藍值)，每處理測6片成熟葉片。

1.3.4 葉綠素含量

葉綠素采用95%乙醇溶液浸提[20]，采用酶標(biāo)儀(Tecan M200 pro，奧地利)測定665和649 nm處的吸光值。葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量的計算公式如下[21]：

chla=13.95D665-6.88D649；

chlb=24.96D649-7.32D665；

chlT=chla+chlb=18.08D649·6.62D663；

葉綠素含量=(C×V×n)/(W×1 000)。

式中，chla、chlb、chlT分別為葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素濃度，C為色素濃度，V為提取液體積，n為稀釋倍數(shù)，W為稱量葉片的鮮重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 24.0對數(shù)據(jù)進行多重比較，Pearson進行相關(guān)性及回歸分析，運用Excel 2019軟件做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷鉀肥處理下的PGI

PGI是評估繡球植物地上部分品質(zhì)的重要參數(shù)。分別在固定另外兩個因素為2水平時，分析不同氮、磷、鉀施肥水平之間是否存在顯著性差異。如圖1所示，繡球PGI在不同氮肥水平下差異顯著。其中，N3處理(T11)的PGI值最大，為66.17，比N0(T2)處理提高69%。PGI在不同梯度磷肥處理間差異不顯著。鉀肥處理中，K3(T10)的PGI值顯著高于K0、K1、K2處理，其他3個鉀素處理間的PGI差異不顯著。

同因素?zé)o相同小寫字母者表示組間差異顯著(P<0.05)。

2.2 氮磷鉀肥對葉片形態(tài)特征的影響

由表2可知，將葉片的形態(tài)指標(biāo)測量值與氮、磷、鉀肥用量進行相關(guān)性分析表明，葉長、葉寬、葉面積和周長與施氮量呈極顯著正相關(guān)，而與施磷量之間均無顯著相關(guān)性；鉀肥施用量除與葉長無顯著相關(guān)性外，與其他4個形態(tài)指標(biāo)都呈極顯著相關(guān)。

表2 不同因素與葉片形態(tài)特征指標(biāo)的相關(guān)性

根據(jù)表2中的相關(guān)性分析結(jié)果，進一步分析氮、鉀肥兩個單因素產(chǎn)生的葉片形態(tài)效應(yīng)，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，與不施氮肥的T2處理相比，除長寬比外，其他施氮處理的各葉片形態(tài)指標(biāo)顯著增大。葉長、葉寬指標(biāo)隨著氮素水平的升高而增加，其中T6處理葉寬與T2、T3存在顯著差異，而與T11處理均無顯著性差異。葉周長和葉面積隨著氮素水平的升高均呈先升高后降低的趨勢，最大值均出現(xiàn)在氮素為2水平時的T6處理，周長和面積值分別是0水平T2處理的1.56和2.58倍；3水平T11處理的葉周長和葉面積平均值有所下降，但較T6處理無顯著性差異。

表3 不同因素對葉片五大形態(tài)指標(biāo)的影響

葉片長寬與葉周長、葉面積的鉀肥效應(yīng)的最大值均出現(xiàn)在鉀素為2水平的T6處理，顯著高于0水平T8，其葉長、寬、周長及面積值相較于T8分別增加11.9%、70.7%、19.2%和42.1%。當(dāng)鉀素升至3水平時，上述4個指標(biāo)值較鉀素為2水平時數(shù)值均降低，其中葉長顯著低于T6，其他3個指標(biāo)較之2水平數(shù)值有所降低，但無顯著性差異。

2.3 氮磷鉀肥對葉片色度值及葉綠素含量的影響

2.3.1 對葉片色度值的影響

色度值表示葉片的色彩。L*值表征葉色的亮度，a*值代表紅與綠之間的變化，正值偏紅，負(fù)值偏綠；b*代表色彩在黃色與藍色之間的變化，正值偏黃，負(fù)值偏藍。

由表4可知，從氮素效應(yīng)看，3個色度值均在N2水平即T6處理處取得最小值，與N0(T2)處理的色度值間的差異均達到顯著水平，但與N1和N3處理間差異不顯著。從磷肥效應(yīng)來看，L*在P2(T6)水平時最低，且與P1水平(T5)、P3水平(T7)處理差異顯著；a*和b*均在P2水平(T6)取得極值，但各磷肥處理間無顯著差異。鉀肥不同處理間色度值均無顯著差異，3個色度指標(biāo)在T6處理取得極值，即K2水平處理的葉片亮度最暗、葉色最綠。綜合分析可知，T6處理，即氮、磷肥施用量為0.38 kg·m-3、K2O施用量為1.0 kg·m-3時葉色最綠。

表4 不同因素對葉片色度值的影響

2.3.2 對葉綠素含量的影響

由表5可知，N1(T3)、N2(T6)、N3(T11)處理間的葉綠素含量無顯著性差異，均顯著高于N0(T2)處理。P0(T4)、P1(T5)、P2(T6)處理間葉綠素含量無顯著差異，均顯著高于P3(T7)處理。從鉀肥效應(yīng)來看，其對于葉綠素b的含量影響較顯著，K3(T10)處理的葉綠素b含量顯著低于K0。

表5 不同因素對葉片葉綠素含量的影響

2.3.3 氮磷鉀施肥處理與葉片色度值及葉綠素含量的相關(guān)性

表6顯示，氮肥與葉片色度值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量呈極顯著正相關(guān)。磷肥與色度值無顯著相關(guān)性，但與葉綠素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。鉀肥與色度值及葉綠素a含量無顯著性關(guān)系，與葉綠素b及總?cè)~綠素含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

表6 不同因素與葉片色度值和葉綠素含量的相關(guān)性

2.4 氮磷鉀肥與葉片性狀指標(biāo)間的模型構(gòu)建

分別將植株葉片葉面積及總?cè)~綠素含量設(shè)為因變量Y，每盆的肥料施用設(shè)為自變量X，基于顯著性及相關(guān)性分析結(jié)果，對與氮磷鉀施肥有顯著相關(guān)性的指標(biāo)進行一元二次肥料效應(yīng)模型的擬合。首先采用離差標(biāo)準(zhǔn)化法，將施肥數(shù)據(jù)變量進行標(biāo)準(zhǔn)化，每盆的肥料施用量都將在[0，1]之間，標(biāo)準(zhǔn)化方法是用該變量的觀察值減去該變量的最小值除以該變量的極差[22]。標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)都是純數(shù)量，沒有單位，標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果在表1中的編碼值列出。建立編碼值與3個指標(biāo)值之間的方程(表7)，擬合成功的一元二次方程中的二次項系數(shù)都為負(fù)數(shù)，說明函數(shù)具有最大值。分別求解表7中4個方程的最大值，以及方程取得最大值時所對應(yīng)的編碼值，并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的氮磷鉀施用量。在施肥與葉面積的一元二次模型擬合中，氮肥與鉀肥擬合成功。根據(jù)擬合方程，當(dāng)?shù)适┯昧繛?.15 kg·m-3(即9.2 g·盆-1)時，或鉀肥的施用量為1.04 kg·m-3(即8.3 g·盆-1)時，葉面積取得最大值，分別為55.65 cm2和57.26 cm2。從氮肥和磷肥與總?cè)~綠素含量的模型擬合結(jié)果可得，氮肥施用量為1.04 kg·m-3(即8.32 g·盆-1)時總?cè)~綠素含量最高，為0.83 mg·g-1；磷肥施用量為0.01 kg·m-3(即0.083 g·盆-1)時，總?cè)~綠素含量最高，為0.94 mg·g-1。

表7 因素施肥模型的擬合結(jié)果

3 討論

3.1 配方施肥對花手鞠葉片形態(tài)特性的影響

施肥可以促進葉片的生長，增大葉面積。Li等[19]在研究氮肥對繡球生長的影響中也有相似的發(fā)現(xiàn)。在0～20 mmol·L-1施氮量的范圍內(nèi)，隨著氮肥水平的增加繡球葉面積逐漸增加，在20 mmol·L-1處理時葉面積和葉綠素含量均達到最大值。尤偉忠等[23]也發(fā)現(xiàn)，在補光條件下，東方百合瑪麗的植株葉面積隨著施肥水平的提高而增加。施氮處理的夏玉米相較于不施氮肥處理葉長和葉寬均增加[24]。油楠葉子形態(tài)在氮磷鉀配施時的葉片大、葉色更濃[25]。本研究表明，氮肥對葉形態(tài)指標(biāo)均有促進作用，以N2水平作用最明顯，當(dāng)施氮量超過N2水平時，葉面積不再有顯著增加。此研究結(jié)果與丁雪梅[26]對大麗花葉面積的研究結(jié)果相似，又存在不同。本研究中N超出2水平后平均葉面積不增反減，說明3水平已經(jīng)超出了植物生長的需求。而在丁雪梅[26]的研究中，N3處理促進作用最為明顯，并未出現(xiàn)氮肥到達一定水平后葉面積下降的現(xiàn)象。

在本研究中，鉀肥水平與繡球平均葉面積呈極顯著正相關(guān)，施鉀肥處理的平均葉面積顯著高于不施鉀肥的處理，這與丁雪梅[26]的研究結(jié)果相同。K2水平升至K3水平時，繡球的葉面積雖與K2水平無顯著差異，但略有下降，說明從平均葉面積這一指標(biāo)來看，本研究中設(shè)置的K2水平，即K2O 1 kg·m-3的T6組合較為合理。

本研究結(jié)果顯示，磷肥與葉片主要形態(tài)指標(biāo)無顯著相關(guān)性。目前還缺乏磷肥用量與繡球葉面積和周長相關(guān)性的研究，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中磷肥是造成地表水富營養(yǎng)化的主要污染源[27]，所以在不影響盆栽植物生長的情況下，應(yīng)減少磷肥施用量[28]。

3.2 配方施肥對花手鞠葉片色度值及葉綠素含量的影響

葉片色度值與葉片葉綠素含量顯著相關(guān)，葉綠素含量的變化在視覺效應(yīng)上即反應(yīng)在色度值上。本研究中氮磷鉀與葉片的亮度(L*值)均有極顯著相關(guān)性。單因素效應(yīng)分析結(jié)果顯示，氮和磷不同水平處理間差異顯著，鉀肥各水平之間無顯著差異。不施氮肥的兩個處理葉片明度最大，顯著高于其他處理，說明施氮肥可以降低葉片明度，加深葉色。劉岳路等[29]發(fā)現(xiàn)，金旗玉簪葉片黃色部位的明度隨著氮肥水平的升高而降低。本試驗中N2水平的亮度最低，顏色最暗，綠色程度顯著加深；當(dāng)?shù)蔬_到N3水平時，葉色明度不再隨著施肥水平的升高而降低，說明N3水平已超過最大施肥量。Li等[19]的繡球施肥試驗也表明，所有施氮肥處理的葉綠素相對含量顯著高于不施氮肥的對照處理，印證了本研究的試驗結(jié)果。綜合葉面積和色度值及葉綠素含量2個指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，本試驗處理中N2P2K2施肥處理效果最優(yōu)，進一步說明本試驗設(shè)計的2水平相對合理。

4 小結(jié)

葉片是繡球的主要營養(yǎng)器官，葉片性狀一定程度上表征了植株生長狀態(tài)，影響著植株觀賞性。本文將“3414”試驗方案的單因素分析法運用于盆栽繡球中，以植株葉片的主要形態(tài)指標(biāo)建立了施肥模型，是該方案在木本花卉上的一次成功運用。氮、鉀肥是影響繡球葉片大小的主要元素，氮肥與葉片顏色相關(guān)性顯著。N 1.0 kg·m-3、P2O50.38 kg·m-3、K2O 1.0 kg·m-3是本試驗中適合盆栽繡球花手鞠生長、最能提升營養(yǎng)生長期葉片品質(zhì)的肥料配方用量。