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不同施肥比例对无患子生长和养分分配的影响

范文

摘要：选择优质无患子幼苗为试验材料，氮肥设置0（CK）、4、6、10、14 g/株，按氮（N）、磷（P）、钾（K）（质量比为 4 ∶3 ∶2）设定4个不同施肥比例处理，探讨不同N、P、K比例施肥对温室盆栽无患子生长及养分分配的影响。结果表明：（1）随着施肥量的增加，无患子幼苗的苗高、地径和生物量均呈现先升高后降低的变化趋势，8月和9月无患子幼苗的苗高、地径以及总生物量均在T2处理时达到较大值。（2）不同施肥比例显著提高了无患子幼苗的N、P、K含量。在生长季前期和中期无患子幼苗各组织器官的N、P含量表现为叶>茎>根，而各组织器官K含量表现为茎>根>叶，在生长季末期叶片中的N、P、K含量明显降低，幼苗茎、根中的N、P、K含量提高。综上所述，无患子幼苗在施肥管理中应注重N、P、K复合肥配施。

关键词：无患子;NPK配施;生物量;养分含量;养分分配

中图分类号： Q949.755.5;S714.8文献标志码： A文章编号：1002-1302（2020）13-0144-06

收稿日期：2019-08-25

基金项目：石门公园景观林抚育项目（编号：2061700000100）。

作者简介：连人豪（1973—），男，广东广州人，林业工程师，主要从事森林培育等研究。E-mail：2258013929@qq.com。合理施肥可以显著促进苗木的生长，提高苗木的生长量和各组织器官的生物量，进而提高苗木质量[1]。苗木叶片中营养元素含量的变化趋势在一定程度上能够反映苗木的生长状况[2]。有研究表明，氮（N）、磷（P）、钾（K）按不同比例配施可以显著影响三倍体毛白杨苗期的苗高和地径生长，N、P、K不同比例水平对毛白杨幼苗苗高影响差异很大，苗高随着施N量的增加而增高[3]。N、P、K按适当的比例配施可以增加楸树苗木生物量，并且显著提高苗木中N、P、K含量以及氮肥利用效率，磷肥可以显著促进苗木根系生物量的积累[4]。也有研究者发现，施肥可以促进毛白杨幼龄林对N、P、K养分的吸收，并加快毛白杨幼龄林的生长速度[5]。在林地施用氮、磷、钾肥可以显著提高林地内真菌和各种有益微生物的数量，从而改善林地的土壤条件，使土壤肥沃，更好地促进树木的生长。由此可见，在森林培育过程中，为了更好地促进树木的生长，在树木生长季节进行科学合理的施肥，可以有效地改善树木的土壤养分状况，促进树木的健康快速生长，进而提高经济效益。

无患子（Sapindus mukorossi Gaertn.）别称苦患树，是无患子科的落叶乔木。广泛分布于亚热带、热带地区，喜土层深厚的壤质土[6]，在我国主要分布于淮河以南地区，树高达25 m，是典型的南方树种[7]。无患子被广泛用于寺庙、庭院园林绿化观赏树种，也是具有重要的生态价值树种，能够有效防止水土流失，具有涵养水源等功能。果实圆形，成熟时为金黄色，干燥后为暗红色[8]，假果皮含大量的皂苷，经济价值较高。皂苷是一种天然的清洁剂，也是肥皂、医药和农药的主要乳化剂。种仁含油率较高，传统主要用于工业润滑，已经成为我国重点发展的生物柴油原料树种之一。目前，学者们已经对无患子的经济价值、开发利用以及栽培技术等方面都进行了相关研究[9-11]。在生态适应性、抗性生理、光合生理、种子资源鉴别等方面也开展了相关研究。而无患子施肥技术基础研究较为薄弱，还难以据此制定科学合理的施肥方案。因此，本研究以温室盆栽无患子幼苗为研究对象，采用不同配比施肥，研究N、P、K不同配比施肥对无患子的生长和养分分配的影响，探求无患子对肥料的需求特性以及对不同施肥量的响应机制，筛选出最优的施肥方案，以期为无患子多目标培育和精准施肥提供理论依据和科学指导。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于广州市石门国家森林公园管理处的温室大棚（113°45′E，27°27′N）。该区域属于亚热带季风气候带，年平均气温为22 ℃，年平均降水量为 1 651.5 mm，平均相对湿度高达68%。最热的月份（7月）平均气温为29 ℃，绝对最高气温高达39.5 ℃;最冷的月份（1月）平均气温为12 ℃，绝对最低气温为-3.4 ℃。

1.2试验材料

试验材料是购自九江惠丰绿化苗木有限公司的已经过沙藏层积的无患子种子。2016年3月中旬采用规格为35 cm×45 cm×25 cm（上部直径×高度×下部直径）的塑料花盆，每个花盆底部配有塑料托盘，盆内垫有双层网布，防止基质漏出。每个花盆装基质约8 kg，种植基质是采用黄心土、泥炭土以及蛭石按体积比为 4 ∶3 ∶2 混合，土粒径为 28 mm，容重为1.1 g/cm3，土壤总孔隙度为55.2%，pH值为7.34，有机质含量为42.13 g/kg，全氮含量为0.62 g/kg，全磷含量为0.22 g/kg，全鉀含量为6.25 g/kg，碱解氮含量为61.21 mg/kg，有效磷含量为4.1 mg/kg，速效钾含量为41.33 mg/kg。

2018年3月末选取经过沙藏层积的饱满的无患子种子放入含50%可溶性粉剂的多菌灵溶液中浸泡杀菌30 min，随后将取出的种子放于清水中浸泡6 h。最后，将无患子种子置于培养皿中室温培养，待3～4 d后取出芽的种子进行播种，选择生长一致的健康幼苗进行试验。供试肥料为尿素[含CO（NH2）2 46.0%]、过磷酸钙（含P2O5 12.0%）、氧化钾（含K2O 50.0%）。

1.3试验方法

1.3.1试验设计氮肥于2018年6月25日、7月25日、8月25日共分3次施入，磷肥和钾肥于2018年5月25日一次性施入（N、P、K质量比为4 ∶3 ∶2）。共设4个处理（T1、T2、T3、T4）和1个对照（CK），每个处理20次重复，外加施肥前的10株破坏性取样，无患子幼苗共计110株。具体见表1、表2。

为了防止水肥流失，根据Timmer等的方法[12]确定花盆的最大持水量，根据无患子幼苗的需水量，以最大持水量的60%作为初始浇水量，此后，每天称质量浇水，根据天气条件和苗木生长状况适当调整浇水量。为减小边际效应，在试验期间定期更换幼苗的位置。试验期间，温室内的平均日温为 25～35 ℃，平均夜间温度为20 ℃，平均湿度为50%，平均光照度为12 900 lx。

1.3.2指标测量施肥前（5月20日）及施肥后（7月15日、8月15日和9月15日）随机选取5株生长均匀一致的苗木进行破坏性取样。收获苗木时先用自来水、再用蒸馏水清洗根系，清洗掉根系表面的基质和残留肥料。用枝剪在苗木的根颈处分离，将植株分为根、茎、叶等3个部分，在105 ℃条件下杀青30 min后，在65 ℃条件下烘干至恒质量。用天平准确称量根、茎和叶的生物量，粉碎后过 0.25 mm 筛，全氮、全磷、全钾的样品均采用 H2SO4-H2O2消煮法消煮，N采用半微量凯氏定氮法测定，P采用钼锑抗比色法测定，K采用火焰光度计法测定，N、P、K含量测得时全氮、全磷、全钾的含量。根据测定的各组织器官中N的（或P、K）质量分数测定其含量，植株根（或茎、叶）中N（或P、K）的含量=根（或茎、叶）中N（或P、K）的质量分数×各组织器官相应的生物量[13]。

在每个月中旬，分别采用卷尺和游标卡尺测量无患子幼苗的苗高和地径，分别精确到0.1 cm和0.01 mm。

1.3.3数据分析方法所有数据均通过Excel 2010进行整理，采用SPSS 13.0 统计软件对试验处理各组分的生长、生物量、养分含量等相关指标进行方差分析和Duncans多重比较，采用Sigmaplot 14.0进行绘图。

2结果与分析

2.1不同施肥比例对无患子幼苗生长的影响

由图1可以看出，6—9月不同处理间无患子幼苗的苗高和地径均随施肥量的增大而呈现先升后降的变化趋势，9月施肥结束后的苗高和地径与8月差异不显著。

7—9月各处理的苗高均是T3处理的最大;施肥结束后（9月）的T3处理的苗高是施肥前（5月）T3处理的6.90倍。方差分析结果表明，同一时期的苗高从7月开始差异明显，说明施肥可以明显促进无患子苗高的增长。多重比较结果表明，5月各处理之间的苗高没有显著性差异;6月的各施肥比例处理的苗高均显著高于CK处理（P<0.05），各施肥比例处理之间差异不显著;9月T1、T2、T3处理的苗高均显著高于CK处理和T4处理（P<0.05），且T1、T2、T3处理之间差异不显著，CK处理的苗高与T4处理差异显著（P<0.05）。

6月、7月各处理之间的地径均是T1处理的最大;而8月、9月各处理之间的地径均是T2处理的最大。施肥结束后（9月）的T2处理的幼苗地径是施肥前（5月）T2地径的4.34倍。方差分析结果表明，同一时期幼苗地径从6月开始差异明显，说明施肥能够明显促进无患子幼苗地径的增长。多重比较结果表明，5月各处理间的地径没有显著性差异，6月开始各施肥处理的地径和CK处理差异达显著水平（P<0.05）。9月T4处理的地径与T1、T2、T3处理差异达显著水平（P<0.05），而T1、T2、T3处理间差异不显著。

综上所述，在一定的施肥范围内，增加施肥量可以显著促进无患子幼苗的苗高和地径的生长，施肥量过大，则抑制无患子幼苗的生长。

2.2不同施肥比例对无患子幼苗生物量的影响

由表3可知，7月不同处理的各组织器官的生物量和总生物量均随施肥量的增加而呈现先降低后增加的变化趋势，各施肥处理的根系生物量均低于CK处理，说明施肥可以促进植物将更多的光合产物分配给茎、叶，促进无患子幼苗苗高生长。8月T4处理的茎生物量（32.94 g）和总生物量（40.98 g）高于其他月和其他处理，分别是CK的5.76、3.97倍。 9月不同处理各组织器官的生物量和总生物量均随施氮量增加呈现出先增加后降低的变化趋势，均在T2处理达到最大值。方差分析结果表明，7月各施肥处理的各组织器官生物量和总生物量与CK之间差异达到显著水平，不同施肥处理间没有显著性差异。8月不同处理根系生物量差异不显著;各施肥处理的茎生物量和总生物量与CK差异达显著水平;而有处理之间的叶片生物量差异达到显著水平。说明适当增加施肥量可以促进无患子茎、叶片生物量和总生物量的积累，而氮素缺乏或P、K肥过量均不利于生物量的积累。

2.3不同施肥比例对各组织器官N、P、K分配的影响

由图2可知，7月、8月无患子幼苗各组织器官中N含量表现为叶>根>茎。9月无患子各组织器官中N含量整体表现为茎>根>叶，这是由于落叶前，叶片中的氮素回流，被重新吸收利用所致。不同施肥比例处理间的根、茎、叶也有不同程度的差异，且7月和8月各施肥处理叶片和茎的N含量显著高于CK处理。7月根、茎和叶片N含量最高的处理分别为T3处理（22.35 g/株）、T3处理（18.26 g/株）、T4处理（53.43 g/株），分别是CK处理的4.68、2.21、1.77倍;8月根、茎和叶片N含量最高分别为T4处理（23.70 g/株）、T4处理（20.16 g/株）、T3处理（47.56 g/株），分别为CK处理的3.25、2.70、1.22倍;9月根和叶片N含量最高的均为T4处理，分别为46.40、21.60 g/株，分别为CK处理的2.95、1.19倍，茎N含量最高的为CK处理。可见，不同N、P、K施肥比例可以显著提高无患子各组织器官中的N含量。

由图3可知，不同施肥比例对根和茎的P含量无明显提高，但显著提高了叶片P含量，且不同施肥比例处理对根、茎、叶片P含量提高效率不同。7月、8月无患子P含量整体表现为叶>茎>根;9月无患子P含量整体表现为根>茎>叶。7月各组织器官的P含量均随施肥量的增大而降低，根、茎、叶的P含量均在T1处理时最高，分别为2.75、2.88、5.44 g/株;8月根、茎、叶的P含量分别是T2处理（2.55 g/株）、T2处理（2.10 g/株）、CK处理（5.00 g/株）最高，9月根、茎、叶的P含量分别是CK处理（5.77 g/株）、T4处理（3.66 g/株）、CK處理（3.24 g/株）最高。可见，施肥量N为6 g/株、 P

为 4.5 g/株、K为3 g/株（T2处理）时使无患子各组织器官P含量达到最大，施肥结束后（9月），各施肥处理根和叶片 P含量均低于CK处理，说明P肥可抑制根、叶中P含量的积累。

由图4可知，与CK相比，不同配比施肥处理间K含量无明显差异。7月无患子各组织器官K含量表现为茎>根>叶，并明显高于8月、9月。7—9月植物体内K含量整体上逐渐降低，说明在苗木生长前期施肥能促进植株体内K含量的积累。7月根、茎K含量最高的分别为T3处理（76.70 g/株）、T2处理（82.55 g/株），分别为CK处理的2.38、1.14倍;叶片中K含量最高的为CK处理（69.84 g/株）。可见，T2处理对无患子各组织器官K含量积累的效果最好。

3讨论与结论

3.1不同施肥比例对无患子幼苗生长的影响

施肥可以促进苗木苗高和地径的生长以及提高生理代谢，增加苗木生物量，提高苗木质量，这是培育优质苗木的关键技术之一[14]。本研究中，不同施肥比例对无患子幼苗苗高和地径有相似的影响，6—8 月的持续施肥显著促进了无患子苗高和地径的增长，苗高均在T3处理达到最大。6月、7月地径在T1处理达到最大，8月、9月在T2处理达到最大。T1、T2和T3处理的苗高和地径整体上高于T4处理和CK处理。说明适当的施肥量可以促进无患子的生长，过量施肥的抑制了无患子的生长。刘福妹等对白桦和山核桃进行施肥研究发现，施肥可以显著促进植株树高和地径的生长以及叶绿素的积累[15-16]，本研究与之基本一致。

3.2不同施肥比例對无患子幼苗生物量的影响

生物量及其分配直接影响植物的生长，合理施肥能够提高植物生物量的积累及影响N、P、K的分配[12]。考虑到苗木生物量累积及生产中节约成本等方面因素，氮、磷和钾肥配施可有效提高肥料的利用率，促进苗木生物量累积和分配[17]。本研究结果表明，不同比例配施N、P、K能够显著影响植株各器官的生物量分配。7月根系生物量积累显著低于CK处理，表明在N、P和K施肥量分别为4、3、2 g/株（T1处理）时无患子幼苗将更多的生物量分配到地上部分，这与Treseder等的研究结果[18-19]类似。在磷肥受限制时，会降低植物生物量积累。6—8月期间持续施肥能够显著提高植株总生物量的积累，因此，不同比例N、P、K 配施可以显著提高无患子生物量的累积，磷肥和钾肥的施肥量影响无患子生物量的分配格局。

3.3不同施肥比例对各器官N、P、K分配的影响

土壤中 N、P、K的供应是植物营养元素与分配的主要影响因素之一。在本研究中，无患子幼苗根、茎和叶片中的氮素的分配主要受施氮量的影响，施加磷、钾肥对其影响较小。无患子幼苗根、茎和叶片中的氮含量随着施氮量的增加呈现先上升后下降的变化趋势，说明无患子幼苗在生长季须要摄取大量的氮素维持自身生长，并且将大量的氮素分配到最需要的组织器官中，但过量施肥不利于养分的积累，这与Graciano 等的研究结论[17，20]一致。

P是植物体中蛋白质和核酸的重要成分，在植物细胞的生长、分化和各种代谢过程中起着重要作用[21]。Güsewell 等通过N、P配施对湿地植物的研究表明，在自然生态系统中，一般植物叶片中N与P的含量具有显著的正相关关系[22]。李玲等对辣木幼苗施肥研究发现，缺氮处理的植株，症状出现早且表现最为明显，而缺磷处理的症状表现相对不明显[23]。在本研究中，无患子幼苗根、茎和叶片中P含量随着施磷量的增加呈现先上升后下降的趋势，并且在生长季前期为了满足生长需求将更多的养分分配到叶片，促进光合作用，当磷供应水平满足叶片需求时，将过多的磷素分配给茎和根系。施钾肥可以显著提高无患子根、茎和叶片中钾含量，随施钾肥量的增加呈现先上升后下降的趋势，并且在生长季前中期，施加钾肥对无患子幼苗营养元素积累效果较好，说明无患子幼苗对钾的吸收主要受外部钾浓度的影响，这与柴仲平等的研究结论[24]类似。

综上所述，不同施肥比例促进了无患子幼苗苗高和地径的生长以及提高了各组织器官的生物量和改善了养分分配格局。随着施肥量的增加，苗高、地径和生物量等形态指标以及N、P、K养分含量均呈现先增加后降低的变化趋势，在T2处理（N、P、K分别为6、4.5、3 g/株）时，无患子幼苗的苗高、地径生长量以及总生物量达到较大值，说明施入适当比例的氮磷钾能够显著促进无患子幼苗的生长发育和养分积累。本研究仅从生长形态指标和养分分配状况等指标评价不同配比施肥对无患子幼苗生长和养分积累的影响，今后还须深入研究无患子幼苗对养分吸收、利用以及运转分配等相关机制，进一步为无患子多目标培育和精准施肥提供科学依据。

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