汪麗莎,楊 勇,李冬林,3
(1.泌陽縣林業(yè)技術推廣站,河南 泌陽 463799;2.江蘇省林業(yè)科學研究院,江蘇 南京 211153;3.江蘇揚州城市森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站,江蘇 揚州 225000)
土壤肥力是植物營養(yǎng)的來源,也是植物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成和品質(zhì)提高的基本保證[1-2]??茖W施肥能夠大大改善林地土壤理化性質(zhì),提高田間土壤肥力,提高林木的產(chǎn)量和品質(zhì),縮短成苗周期,降低育苗成本[3],而不合理的施肥處理會導致植物發(fā)育緩慢、產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降、土壤肥力下降和環(huán)境污染等問題。近年來,伴隨著工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展,勞動力成本日益高漲,土壤管理粗放、不合理施肥使得林地土壤肥力日趨下降,引起營養(yǎng)衰退、植株抗逆性不良、苗木品質(zhì)下降,嚴重影響了可持續(xù)經(jīng)營與生產(chǎn)效益。因此,研究施肥對植物生長及生理指標的影響,探索不同配方施肥的作用差異,對于指導林業(yè)生產(chǎn),提升特定植物苗木培育質(zhì)量與生產(chǎn)效率具有重要意義。
欏木石楠(Photinia davidsoniae)原產(chǎn)中國,屬薔薇科石楠屬,為我國南方重要的鄉(xiāng)土珍貴樹種,主要分布在陜西、江蘇、安徽、浙江、江西、湖南、湖北、四川、云南、福建、廣東、廣西等地,常分布于海拔600~1 000 m 的林下或散生于自然灌叢中[4]。其株型圓滿,耐修剪,具有頂生圓錐花序,花純白色,夏季3—4 月開花,絢麗燦爛,秋季9—10 月結果,果實為黑褐色,為城市園林深具潛力的觀賞植物。筆者觀察發(fā)現(xiàn),欏木石楠母樹始果期早,盛果期結實量大,果實色澤鮮艷,是很有發(fā)展前景的鳥類食源植物,對城市招引益鳥、維持城市鳥類生物多樣性具有重要意義。目前,對于欏木石楠生物學特性的研究集中于育苗技術[5]、抗寒性[6]、水分脅迫[7]、木材力學特性[8]等方面,有關欏木石楠容器苗培養(yǎng)過程中的科學施肥技術尚未見報道。本文通過配方施肥試驗,研究了不同施肥處理下欏木石楠容器苗生長及生理指標的變化,分析了不同施肥措施對欏木石楠容器苗育苗效果及培養(yǎng)質(zhì)量的影響,為生產(chǎn)中指導科學育苗提供基本的理論依據(jù)。
試驗地設在金陵科技學院園藝試驗站,位于江蘇省南京市棲霞區(qū)曉莊,屬于北亞熱帶濕潤氣候,四季分明,雨水充沛;常年平均降雨117 d,平均降雨量1 106.5 mm,相對濕度76%,無霜期237 d;年均溫度15.4 ℃,年極端氣溫最高39.7℃,最低-13.1℃。
試驗材料為1 年生欏木石楠實生苗。種實于2021年11 月采自江蘇省林業(yè)科學研究院成年母樹(樹高2.8 m,胸徑36.6cm)。種實采集后,手工去除果皮,消毒滅菌,與濕潤的黃沙等體積混合后置入0~5 ℃冷庫中沙藏。2022 年3 月取出種子,均勻點播于濕潤的黃沙中,薄膜覆蓋,待種子萌發(fā)并長出4~5 片真葉后,初選取生長健壯、無病蟲害的幼苗移入直徑10 cm,高度15 cm 的黑色塑料盆中培養(yǎng),每盆種植1 株。栽培基質(zhì)為草炭、珍珠巖和黃心土按1∶1∶4 的體積比混和,基質(zhì)表面距離容器頂部邊緣1 cm,幼苗生長期間進行常規(guī)的水分管理。
試驗肥料為2 種生物有機肥和2 種化肥按比例配制。其中,2 種生物有機肥為標優(yōu)美生物有機肥(Biom,有機質(zhì)≥40%,N+P2O5+K2O≥5%,有效活菌數(shù)≥0.2×108CFU·g-1)和沃爾田生物有機肥(Volme,有機質(zhì)≥50%,N+P2O5+K2O≥5%,有效活菌數(shù)≥0.2×108CFU·g-1)。2 種化肥為尿素(徐州淞譽化工科技有限公司生產(chǎn),分子式CO(NH2)2,含N 量≥46.4%)和磷酸二氫鉀(蘇州銨隆化工科技有限公司生產(chǎn),有效成分KH2PO4≥98%,pH 值4.4)(表1)。
表1 試驗處理方法
采用隨機區(qū)組試驗設計,設計4 個處理,每處理重復4 次,每處理設置盆栽苗30 盆。幼苗上盆時,每盆有機肥施用量為5 g,緩苗1 個月后開始追施化肥,每15 d 施肥1 次,每株澆灌100 mL 濃度0.1%的溶液,持續(xù)施肥8 次。10 月5 日試驗結束,測定各生長及生理指標。
株高、冠幅、根系長的測定使用直尺,地徑測定使用數(shù)顯游標卡尺;生物量指標測定采用天平稱重法[9],葉綠素測定采用分光光度計比色法[9];可溶性糖測定采用蒽酮比色法[10];可溶性蛋白質(zhì)測定采用考馬斯亮藍比色法[11]。
采用Microsoft Excel 2016 處理數(shù)據(jù)并作圖,應用SPSS22.0 進行方差分析與多重比較,多重比較采用LSD 法。
2.1.1 對株高、地徑和冠幅的影響 不同施肥處理條件下,欏木石楠容器苗株高、冠幅、地徑和高徑比的變化見圖1。由圖1 可見,T1 處理的幼苗株高、冠幅、地徑和高徑比與對照(CK)之間無明顯差異,但T2、T3、T4 處理顯著高于CK(P<0.05)。其中,T1 處理的株高、冠幅、地徑和高徑比分別是CK 的1.03倍、1.07 倍、1.03 倍、0.99 倍,T2 處理分別是CK 的1.18 倍、1.17 倍、1.10 倍、1.08 倍,T3 分別是CK 的1.32 倍、1.30 倍、1.17 倍、1.13 倍,T4 處理分別是CK的1.45 倍、1.39 倍、1.33 倍、1.19 倍。尤其是T4 處理下的株高、冠幅、地徑和高徑比均取得最大值,分別為28.03 cm、12.89 cm、0.41 cm、70.08。多重比較表明,T4 處理的各指標與T3 處理間無顯著差異(P>0.05),但與T2、T1 處理間差異顯著(P<0.05)。
圖1 不同施肥處理下欏木石楠幼苗地上部分生長指標的變化
2.1.2 對根系生長指標的影響 由表2 可知,不同施肥處理的欏木石楠幼苗主根長、主根粗、側根數(shù)均存在一定的變化。施肥處理的主根長均小于CK,方差分析表明,施肥處理對主根長的影響不顯著(P>0.05),但不同處理的欏木石楠幼苗主根粗存在顯著差異(P<0.05)。多重比較結果表明,T1 處理的主根粗與CK 無顯著差異(P>0.05),但T2、T3、T4 處理的主根粗與CK 差異顯著(P<0.05)。
表2 不同施肥處理下欏木石楠幼苗根系生長指標的變化
表3 不同施肥處理下欏木石楠幼苗光合色素含量的變化 mg·g-1
由表2 可知,施肥處理的欏木石楠幼苗側根數(shù)明顯多于CK(P<0.05),T1、T2、T3、T4 處理的幼苗側根數(shù)分別為CK 的1.13 倍、1.32 倍、1.41 倍、1.18 倍,說明施肥有利于增加欏木石楠側根數(shù),提高根系的吸收能力,為植株地上部分的健壯生長創(chuàng)造條件。
2.1.3 對單株生物量的影響 植株生物量的大小主要是干物質(zhì)的積累,是植物生產(chǎn)力與獲取能量能力的主要體現(xiàn),反映了植株在一定時間內(nèi)積累的有機質(zhì)總量[12]。植株要維持高水平的產(chǎn)量,既要有較高的地上部分生物量的增加,又要有地下部分生物量的積累,使地上部分與地下部分協(xié)調(diào)生長,以獲取最大生物量[13]。對幼苗培育來說,年生物量越大,預示著幼苗生長速度越快,苗圃的育苗效率越高,這也是育苗生產(chǎn)上一直追求的目標。
不同施肥處理的欏木石楠幼苗單株生物量指標見圖2。由圖2 可以看出,施肥處理下幼苗單株的地上部分干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量及總干質(zhì)量均顯著大于CK(P<0.05),說明施肥處理對欏木石楠幼苗的地上部分干質(zhì)量和總干質(zhì)量均有顯著影響。其中,T4 處理下地上部分干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量和總干質(zhì)量均取得最高值,依次為4.31g、0.93g、5.24g,分別為對照的4.18、3.32、4.0 倍;而T3、T4處理間的各指標差異不顯著,但均顯著高于T1、T2和CK。
圖2 不同施肥處理下欏木石楠幼苗生物量理指標的變化
2.2.1 對光合色素含量的影響 光合色素是植物進行光合作用過程中參與吸收、傳遞光能或引起原初光化學反應的色素。其中,葉綠素含量的高低是決定光合作用強度的重要因素,也是綠色植物植物生理活動強弱的重要指標[14]。由表5 可知,不同施肥處理的植株各光合色素含量與CK 相比呈現(xiàn)不同幅度的變化。比較而言,T3、T4 處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素(a+b)均明顯大于CK(P<0.05),但T1、T2 處理的葉綠素a、葉綠素b 和葉綠素(a+b)與CK 無明顯差異(P>0.05),說明施肥對欏木石楠幼苗葉片的光合作用色素影響顯著,但施肥方法不同其作用不同。而不同施肥處理的欏木石楠葉片的類胡蘿卜素含量與CK 相比差異均不顯著(P>0.05)。
2.2.2 對可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量的影響 可溶性糖是植物體內(nèi)的一種含氧有機物,是植物體內(nèi)碳水化合物的重要組成成分,參與各種物質(zhì)代謝[15]。由圖3-A 可知,不同施肥處理的欏木石楠幼苗可溶性糖含量出現(xiàn)了不同程度的變化。T1、T4 處理的幼苗可溶性糖含量與CK 無明顯差異(P>0.05),但T3、T2 處理的幼苗可溶性糖含量與CK 顯著增加(P<0.05)。尤其以T3 處理的幼苗可溶性糖含量最大(9.75%),T2 處理次之(8.76%),不同處理下幼苗的可溶性糖含量高低排序為:T3>T2>T4>T1>CK。
圖3 不同施肥處理下欏木石楠幼苗可溶性糖含量與蛋白質(zhì)含量的變化
蛋白質(zhì)是一種多功能有機營養(yǎng)物,其所含的氨基酸是植物體內(nèi)各種生命活動的物質(zhì)基礎。沒有蛋白質(zhì),植物就無法生存,蛋白質(zhì)在植物的生長、發(fā)育和新陳代謝中起著至關重要的作用[16]。由圖3-B 可知,不同施肥處理的欏木石楠幼苗可溶性蛋白質(zhì)的含量顯著不同。T1、T2、T3、T4 施肥處理的幼苗可溶性蛋白含量分別是57.79%、81.78%、102.98%、96.59%,均顯著高于CK(46.22%)。以T3 處理的幼苗可溶性蛋白含量最高,為CK 處理的2.22 倍??梢姡m當施肥有利于幼苗葉片營養(yǎng)物質(zhì)的增加。
不同施肥處理的欏木石楠幼苗各指標的相關性分析見表4。由表4 可知,生長指標中,株高(X1)與地徑(X2)、冠幅(X3)、可溶性蛋白含量(X9)呈現(xiàn)極顯著正相關(P<0.01),但與側根數(shù)(X5)、總干質(zhì)量(X6)呈現(xiàn)顯著負相關(P<0.05);冠幅(X3)與地徑(X2)、可溶性蛋白含量(X9)也呈現(xiàn)極顯著正相關(P<0.01),但與葉綠素(a+b)含量(X7)可溶性糖含量(X8)呈顯著正相關(P<0.05);生理指標中,葉綠素(a+b)含量(X7)與可溶性糖含量(X8)和可溶性蛋白含量(X9)呈顯著正相關(P<0.05)。
表4 不同處理下欏木石楠幼苗各測定指標的相關矩陣
苗木質(zhì)量指數(shù)QI 常被用來綜合評定苗木質(zhì)量,與單個指標僅能反應某個方面的優(yōu)劣相比能全面的對苗木質(zhì)量進行評定[17]。Dickson[18]提出了苗木質(zhì)量指數(shù)QI 的公式:即QI=苗木總干質(zhì)量(g)/[(苗高cm/地徑mm)+(地上部分干質(zhì)量g/地下部分干質(zhì)量g)]。一般來說,苗木質(zhì)量指數(shù)QI 越高,苗木質(zhì)量則越好,二者呈正相關。
經(jīng)計算,T1、T2、T3、T4 施肥處理的幼苗平均QI分別為:0.21、0.33、0.37、045,均顯著高于CK 處理的QI 值(0.13)(P<0.05)(表5)。這表明復合施肥處理可顯著提高欏木石楠的苗木質(zhì)量,并以T3、T4 處理的苗木生長質(zhì)量最佳。
表5 不同施肥處理下欏木石楠幼苗的QI 值
(1)一般認為,外源養(yǎng)分的供給是植株生長不可缺少的技術環(huán)節(jié),通過合理配施肥料實現(xiàn)植物體內(nèi)的養(yǎng)分平衡,是實現(xiàn)資源高效、植物高產(chǎn)的重要途徑[19]。本試驗結果表明,外源施肥可以顯著促進欏木石楠幼苗的生長,表現(xiàn)為幼苗株高、地徑、冠幅、高徑比、主根粗、側根數(shù)、生物量均顯著增加,這與木蓮(Manglietia fordiana)[20]、冷杉(Abies fabri)[21]和香樟(Cinnamomum camphora)[22]的研究結果相似,可見施肥是欏木石楠幼苗營養(yǎng)補充、促進生長的重要技術措施。
(2)試驗表明,不同施肥方式對欏木石楠幼苗的生長效應存在顯著差異。T4 處理的生長指標與T3處理間無顯著差異(P>0.05),但與T1、T2 處理間差異均顯著(P<0.05),單一的有機肥施肥方式對幼苗的促進作用明顯小于復合施肥方式。田良等[23]以9年生延香梨(Pyrus sorotina‘Yanxiang Pear’)為試材,研究了不同施肥量對樹體生長、果實產(chǎn)量、品質(zhì)的影響,指出延香梨施用氮、磷、鉀的最適比例為2∶1∶2,在減少施肥量的條件下,生長初期噴施硝酸銨鈣+磷酸二氫鉀葉面肥對提高延香梨的產(chǎn)量和品質(zhì)效果良好,這證實了果期復合施肥的重要性。本研究表明,即使是苗木旺盛生長期進行復合施肥同樣具有營養(yǎng)均衡、促進發(fā)育的重要作用,是確保幼苗健壯生長、最大程度地獲得合格苗的有效途徑。
(3)施肥可以改變植物自身的生理特性,進一步影響植物的生長發(fā)育,這已在南方紅豆杉(Taxus wallichiana var.mairei)[24]、江 南 油 杉(Keteleeria cyclolepis)[25]、圓齒野鴉椿(Euscaphis konishii)[26]中得到印證。嚴洪[27]以1 年生圓齒野鴉椿盆栽苗為研究對象,研究了不同配比施肥對幼苗生長和葉片可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素含量等生理指標的影響,表明氮、磷、鉀合理配施對圓齒野鴉椿幼苗生長、可溶性蛋白、葉綠素、可溶性糖含量均有促進作用,鉀對可溶性蛋白和可溶性糖的影響較大;Wu 等[28]對卡拉臍橙(Citrus sinensis)的研究表明,鉀肥對可溶性糖的合成和積累起重要作用;王靈哲的[29]研究表明,氮肥對葉綠素影響較大,適量磷肥能促進葉綠素的合成。本試驗表明,施肥處理的欏木石楠幼苗葉片的葉綠素含量、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)均有一定程度的提升,并以T3、T4 處理的效應最為明顯,說明在確保氮素供應良好的前提下適量的追施磷、鉀不僅能有利于增加植株的光合色素,而且可促進欏木石楠幼苗體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的積累。
(4)生物量是衡量苗木生產(chǎn)力水平的重要參考指標,且能在一定程度上反映植株生長過程中干物質(zhì)積累的情況[30]。本試驗中,施肥處理下幼苗的地上部分干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量和總干質(zhì)量均較不施肥有了顯著提高,T3、T4 處理促進效果更佳,與周樊等[31]的結論一致,說明適量的施肥可以促進植株地上部分及地下部分的快速生長,促進植株生物量的顯著增加。
總之,施肥可以提升幼苗的株高、地徑、冠幅、高徑比、主根粗、側根數(shù)、生物量參數(shù),相應顯著改善欏木石楠幼苗的生長狀況。適量追施磷、鉀肥不會影響欏木石楠幼苗葉片的光合色素含量,而且在一定程度上可以促進幼苗體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的積累,這對于在既定面積條件下最大限度地生產(chǎn)合格苗、提升苗圃生產(chǎn)力具有指導意義。