李冰敏，卓定龍，謝偉文，方必君，劉曉洲，譚廣文

(廣州普邦園林股份有限公司，廣東 廣州 510600)

氮(N)素是植物需求量最大的礦質(zhì)營養(yǎng)元素，氮的供應量對植物生長的影響更甚于其他營養(yǎng)元素[1]，供應不同量的氮肥將顯著影響植物生長進程及生殖分配格局[2]。指數(shù)施肥技術是基于“穩(wěn)態(tài)養(yǎng)分”理論，通過指數(shù)遞增的養(yǎng)分添加方式適應植物在各生長階段的相對生長率的施肥方法[3]。指數(shù)施肥能滿足植物不同生長階段的養(yǎng)分需求，促進苗木生物量積累，提高苗木養(yǎng)分承載，同時明顯提高苗木的養(yǎng)分利用效率和競爭力[4—6]。國外關于指數(shù)施肥的研究在20世紀80年代成為熱點研究，針對日本落葉松Larix kampferi、黑云杉Piceamariana和顫楊Populus tremuloides等植物進行指數(shù)施肥研究[7—9]。國內(nèi)對指數(shù)施肥的研究始于對蘭考泡桐Paulowniaelongata和刺槐Robiniapseudoacacia的研究[10]，90年代后出現(xiàn)大量指數(shù)施肥相關研究， 包括杉木Cunninghamialanceolata、濕地松Pinuselliottii、白樺Betulaplatyphylla和繡球Hydrangeamacrophylla等植物[11—12]。N 素是植物生長的必需元素，N素指數(shù)施肥有助于楊樹Populusprzewalskii幼苗生長[13]。

野牡丹Melastomacandidum隸屬于野牡丹科野牡丹屬，是華南地區(qū)熱門的園林觀花灌木，觀賞價值高，應用廣泛[14—15]。夏科等[16]通過研究不同肥料及氮肥比例對展毛野牡丹Melastoma normale生長的影響，發(fā)現(xiàn)氮肥顯著促進展毛野牡丹生長，并能延長花期、提高葉綠素含量。高平等[17]對野牡丹的生長與不同肥料配方的相關性進行試驗，表明野牡丹營養(yǎng)生長、生殖生長對N 的需求較高。前人研究表明，N 素能促進野牡丹的生長，但目前缺乏對野牡丹指數(shù)施肥的研究。因此，本研究設計5 個梯度的氮素水平指數(shù)施肥處理，以不施肥處理和傳統(tǒng)平均施肥處理為對照，通過測定植株的苗高、地徑、生物量、根冠比、葉綠素SPAD 值和光合特性等指標，采用隸屬函數(shù)分析對所有指標結果進行綜合評價，探討適合野牡丹生長的最佳指數(shù)施氮量。

1 材料與方法

1.1 試驗地與試驗材料

試驗場地位于廣州市從化區(qū)鰲頭鎮(zhèn)高平百木花場。試驗于普邦園林研究院的溫室大棚內(nèi)進行，棚內(nèi)設備完善，通風良好，日照充足。

選取長勢良好且基本一致的野牡丹一年生扦插苗，平均苗高和地徑分別為38.52 cm 和5.49 mm，于試驗前兩周移栽至種植袋(地徑25 cm× 上口徑25 cm× 高15 cm)中，栽培基質(zhì)為混合基質(zhì)(園土與營養(yǎng)土1:1，pH 為5.7)，移入溫室內(nèi)進行環(huán)境適應，正常養(yǎng)護至5月開始試驗。

1.2 方法

試驗設置7 個處理(ck1 不施肥對照，ck2 傳統(tǒng)平均施肥對照，以及5 個濃度氮素指數(shù)施肥梯度，編號T1～T5)，每處理3 次重復，每重復10 株。傳統(tǒng)平均施肥純氮用量5 g·株–1，指數(shù)施肥純氮用量分別為1、3、5、7、9 g·株–1，采用水溶施肥法，每隔2 周施肥一次，每次施100 mL，共施肥10 次(表1)。

表1 尿素施用量(g·株–1)Table 1 Urea application rate(g per plant)

不同指數(shù)施肥濃度參考指數(shù)供氮模型：NT=NS(erT–1)，r=In(NT/NS+1)/T，Nt=NS(ert–1)–Nt–1。式中，NT為施肥總量，NS為幼苗初始氮含量，T為施肥總次數(shù)，t為指數(shù)施肥次數(shù)，r為相對添加率，Nt代表在相對增加率下第t次施肥量；Nt–1代表第t–1 次施肥量)。本試驗采用含N 量40%的尿素作為供試氮肥，參考指數(shù)供氮模型計算得出的施肥量換算后，各處理的施入尿素量見表1。

施肥結束后1 個月，每組處理使用塔尺和游標卡尺測定苗高、地徑，共測定5 株；每處理隨機選取3 株生長健康且長勢相近的幼苗，分根、莖、葉進行破壞性取樣，放入105 ℃烘箱殺青30 min，然后75 ℃下烘干至恒重，測得根、莖、葉生物量(地上生物量=莖生物量+葉生物量，總生物量=地上生物量+根生物量，根冠比=根生物量/地上生物量)；使用植物葉綠素檢測儀測定葉綠素SPAD 值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 23.0 和Excel 2010 對數(shù)據(jù)進行分析以及圖表繪制，并各指標進行隸屬函數(shù)分析。

2 結果與分析

2.1 N素指數(shù)施肥處理對野牡丹苗生長的影響

如表2所示，N素指數(shù)施肥處理顯著提高野牡丹苗高和地徑(P<0.05)。野牡丹苗高隨著施氮量的增加呈逐漸增加趨勢，處理T3、處理T4 和處理T5達到最大值，分別為78.90、78.13 和80.08 cm，且與其他處理存在顯著差異(P<0.05)，分別是不施肥處理ck1 的1.33、1.32 和1.35 倍，是平均施肥處理ck2的1.14、1.13 和1.16 倍。地徑的生長規(guī)律和苗高一致，隨著施肥量增加呈逐漸增加的趨勢，其中T3和T4 處理達最大值，且顯著高于其他處理(P<0.05)，分別為22.49 和22.71 mm，分別是不施肥處理ck1的1.69 倍和1.71 倍，是平均施肥處理ck2 的1.18倍和1.20 倍。說明適當?shù)闹笖?shù)施氮促進野牡丹苗高和地徑生長，且處理T3、T4 和T5 的效果較為顯著。

表2 不同施肥處理的苗高、地徑、生物量及根冠比Table 2 Plant height,ground diameter,biomass of each tissue and root-shoot ratio of seedlings with different fertilization treatments

N素指數(shù)施肥顯著影響野牡丹幼苗的生物量分配(表2)。隨著施氮量的增加，幼苗的根、莖、葉和總生物量表現(xiàn)為先增后減的趨勢。處理T3 的根生物量顯著高于其他處理(P<0.05)，為0.49 g，是不施肥處理ck1 的2.23 倍，比平均施肥處理ck2 提高39.48%。處理T3、處理T4 和處理T5 的莖生物量較大，與其他處理存在顯著差距(P<0.05)，分別是不施肥處理ck1 的3.04、3.24 和2.61 倍，比平均施肥處理ck2 提高63.66%、74.13%和40.29%。處理T3 和處理T4 的葉生物量顯著高于其他處理(P<0.05)，分別達1.30 g 和1.35 g，是不施肥處理ck1 的4.04 和4.19 倍，比平均施肥處理ck2 提高65.52%和71.45%。處理T3 和處理T4 的總生物量亦最大，顯著高于其他處理(P<0.05)，分別是不施肥處理的3.23 和3.34倍，比平均施肥處理ck2 提高59.33%和65.07%。不同施肥處理的根、莖、葉和總生物量之間的差異表明N素指數(shù)施肥可促進野牡丹各組織生物量的增加，其中處理T3、T4 的促進效果最為顯著。

N素指數(shù)施肥處理和平均施肥處理ck2 的根冠比均顯著低于不施肥處理ck1(P<0.05)，而N素指數(shù)施肥處理和平均施肥處理之間無顯著差異(表2)。說明N 素促使野牡丹生物量累積更多分配至葉片，有助于提高植株光合作用；當N 素缺乏時，野牡丹通過增加根部的生物量來吸收更多的養(yǎng)分；適量的氮肥可促進野牡丹地上部分生長。

2.2 N素指數(shù)施肥處理對野牡丹葉片葉綠素SPAD值和光合特性的影響

施氮處理均能有效促進野牡丹葉片葉綠素SPAD 值增加(表3)。施肥后，處理T4 的葉片SPAD值顯著高于對照(P<0.05)，比不施肥處理ck1 和平均施肥處理ck2 分別增加22.21%和9.67%，說明N素指數(shù)施肥提高了野牡丹葉綠素SPAD 值，且顯著影響葉片光合特性(P<0.05)。隨著施肥量增加，凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率均表現(xiàn)為先增后降的趨勢。其中處理T2、T3 和T4的葉片凈光合速率均顯著高于其他處理(P<0.05)，分別是不施肥處理ck1 的1.60、1.61 和1.66 倍，是平均施肥處理ck2 的1.22、1.23 和1.26 倍；3 種處理的氣孔導度均顯著高于其他處理(P<0.05)，處理T3、T4 的胞間CO2濃度與其他處理存在顯著差異(P<0.05)，分別是不施肥處理ck1 的1.67 和1.68 倍，是平均施肥處理ck2 的1.23 和1.24 倍；處理T4 的蒸騰速率最大且顯著高于其他處理(P<0.05)，分別是不施肥處理ck1 和平均施肥處理ck2 的1.24 倍和1.11 倍；指數(shù)施肥處理的水分利用效率表現(xiàn)為先升后降的趨勢，處理T2、T3 和T4 均達最大值且顯著高于其他處理(P<0.05)，分別是不施肥處理ck1 的1.33、1.33 和1.34 倍，是平均施肥處理ck2的1.13、1.13 和1.14 倍。氣孔限制值呈現(xiàn)先降后升的趨勢，不施肥處理ck1 的氣孔限制值最高，達0.45，是處理T3、T4 的5.32 倍和5.69 倍。綜上所述，N素指數(shù)施肥促進野牡丹葉綠素的生成，有利于提高葉片光合作用以及生物量積累。

表3 不同施肥處理的SPAD 值和光合特性指標Table 3 Chlorophyll SPAD values and photosynthetic characteristics of seedling leaves with different fertilization treatments

2.3 隸屬函數(shù)分析

采用隸屬函數(shù)分析對不同處理的所測指標進行綜合評價。隸屬函數(shù)總值越高代表施肥效果越好，各處理的隸屬函數(shù)總值排序為：T4＞T3＞T2＞T5＞ck2＞ck1(表4)。處理T4 的隸屬函數(shù)總值最高，其次為處理T3，因此處理T4 的施肥效果最佳。

表4 不同施肥處理的隸屬函數(shù)總值Table 4 The total value of membership function of different fertilization treatments

3 結論與討論

科學施肥是促進苗木生長、提高苗木質(zhì)量的重要途徑之一[12]。苗高和地徑是評定苗木質(zhì)量的重要指標，施氮肥能促進苗高、地徑的生長，能有效提高苗木質(zhì)量，縮短育苗周期[18—19]。在本研究中，氮肥顯著影響野牡丹的苗高和地徑(P＜0.05)，隨著施氮量的增加表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢，但過量的氮肥則會抑制野牡丹苗高和地徑生長。這與倪銘等[20]和張廣濤等[21]的研究結果相似。生物量是衡量苗木生產(chǎn)力水平的重要參考指標，施氮量的變化也影響植物體內(nèi)生物量的積累和分配[22—23]。不同N素指數(shù)施肥處理的野牡丹苗期根、莖、葉生物量之間存在顯著性差異，當施肥量未超過植物需肥量時，苗木生物量隨施肥量的增加而增加；當超過需肥量時，會產(chǎn)生毒害作用，生物量由此下降，與李雙喜等[24]和馬衛(wèi)平等[25]研究結果一致。根冠比是植物地上部分和地下部分平衡性的評價指標，反映植株生物量的分配關系。傳統(tǒng)平均施肥與指數(shù)施肥處理的野牡丹幼苗根冠比均低于不施肥對照組，說明隨著N 素含量的增加生物量更多累積到葉片中。說明低施氮量處理有利于根系生長，較高施氮量處理則有利于葉片和莖的生長，與前人的研究結論一致[26—27]。

葉綠素SPAD 值反映葉綠素含量，植物葉片的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量與SPAD 值呈正相關[28—29]。本研究中，處理T4 的SPAD 值顯著高于其他處理，說明適量N素指數(shù)施肥處理能提高野牡丹葉綠素含量，進而促進植株的光合作用[30]。光合特性是反映植物生長情況最重要的指標之一，光合作用是植物生長發(fā)育中重要的生命活動，為生長提供物質(zhì)基礎，施肥能影響植物的光合作用[31—32]。研究發(fā)現(xiàn)，適當?shù)闹笖?shù)施肥顯著影響野牡丹幼苗葉片的光合指標，凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率和水分利用效率隨施氮水平的增加均表現(xiàn)為先升后降的趨勢，氣孔限制則表現(xiàn)為先降后升的趨勢。指數(shù)施肥處理的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率和水分利用效率均顯著高于不施肥處理，氣孔限制值也顯著低于不施肥處理。說明適量的氮肥促進植株光合作用，有利于植株生長和生物量的積累[33—34]。

通過隸屬函數(shù)分析對不同施肥處理的野牡丹的生長和光合特性進行綜合評價，發(fā)現(xiàn)適量的N素指數(shù)施肥處理可顯著促進野牡丹生長，氮肥較少時幼苗生長速度緩慢，氮肥過量則抑制生長。指數(shù)施肥處理T4 對野牡丹幼苗生長的促進效果最好，即野牡丹一年生扦插苗的較適宜施肥方案為每株17.50 g尿素指數(shù)施肥。