配施雞糞有機肥對楊樹苗光合特性和養(yǎng)分吸收的影響

井 大 煒

（1.德州學院，山東 德州253023；2.山東省林業(yè)科學研究院，山東 濟南250014）

肥料是植物的糧食，是重要的農業(yè)生產資料，在農業(yè)增產中起著重要的作用［1］。據聯合國糧農組織（FAO）估計，施用化肥可提高糧食作物單產55%～57%［2］，但是農業(yè)上大量投入的化肥造成地表水富營養(yǎng)化、地下水和蔬菜中硝態(tài)氮含量超標等問題［3］，這已經成為一個急待解決的環(huán)境問題。有機肥所含營養(yǎng)成分豐富、全面，可優(yōu)化土壤微生物種群，增強土壤酶活性，改善土壤農化性狀，保持土壤肥力，并且對養(yǎng)分具有緩釋效果，與化肥相比肥效期更長、養(yǎng)分利用率更高［4］。所以，有機肥和化肥配合施用是長期以來農業(yè)生產中的研究熱點。

雞糞是植物生產中優(yōu)質的有機肥，富含氮、磷、鉀等植物所必需的養(yǎng)分，與其他家畜家禽糞便相比養(yǎng)分含量居于首位［5］。利用雞糞生產制成的有機肥和有機無機復合肥對農作物增產明顯。據統(tǒng)計，在西瓜、西蘭花、茶葉、紅茄、大白菜、楊梅等作物上施用雞糞有機肥，增產幅度在15%～25%［5］。在果蔗上長期施用雞糞有機肥，可以改變土壤結構，使板結的土壤松化，增加透氣性和保肥性［6］。因此，雞糞在農業(yè)生產中得到越來越廣泛的應用。然而，雞糞用于人工林施肥的研究報道還較少。目前在人工林營造和經營中由于管理措施不當，一定程度上造成了林地土壤生態(tài)環(huán)境退化、林地生產力下降的現象，急需科學有效的施肥技術來改善林地肥力。為此，本研究以濟寧三環(huán)化工有限公司生產的雞糞有機肥為供試原料，開展了雞糞有機肥與化肥的不同搭配比例對一年生I－107歐美楊的光合性能、根系活力、根系構建及養(yǎng)分吸收的研究，為探討施用雞糞有機肥對楊樹苗生物學特性的影響提供理論依據，并且為楊樹苗的培育和造林提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗地點設在山東省林業(yè)科學研究院試驗苗圃，供試土壤為潮土，土壤速效氮27.96mg／kg，速效磷26.52mg／kg，速 效 鉀 79mg／kg，有 機 質 含 量 為6.83g／kg。供試雞糞有機肥為濟寧三環(huán)化工有限公司提供，N，P2O5和 K2O含量分別為1.22%，1.33%和2.71%；所用化肥為尿素、過磷酸鈣、氯化鉀。楊樹扦插苗品種為I－107歐美楊，接穗長15～16cm，莖粗2cm，重量25～27g。

1.2 試驗設計

采用盆栽試驗，隨機區(qū)組設計，設5個處理。（1）CK：不施肥；（2）N100：100%的氮由尿素提供；（3）M10N90：10%的氮由雞糞有機肥提供，90%的氮由尿素提供；（4）M30N70：30%的氮由雞糞有機肥提供，70%的氮由尿素提供；（5）M50N50：50%的氮由雞糞有機肥提供，50%的氮由尿素提供。每個處理8盆，共計40盆。除CK外，各處理均為等養(yǎng)分量，N，P和 K含量分別為3.55，1.94，3.94g，各處理P和K不足部分分別用過磷酸鈣、氯化鉀補足。試驗用盆為購自市場的塑料盆，盆高20cm，寬30cm。于2011年4月13日盆栽試驗時，將肥料與土壤充分混勻后裝盆，每盆裝土10.5kg。

1.3 測定項目與方法

（1）在楊樹苗生長后期（9月6日）進行光合作用的測定，然后采集葉片和根系樣品進行葉綠素含量和根系活力的測定。其中，光合作用采用美國CID公司CI－310便攜式光合儀測定，每處理選5～6片長勢基本一致的新梢中部朝陽成熟葉，于上午9：00—11：00，測定葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）；葉片葉綠素含量采用80%丙酮浸提，分光光度計比色測定；根系活力采用TTC比色法測定［7］。（2）在2011年10月16日（落葉前）將楊樹苗收獲，按照根、莖、葉采集樣品，稱其鮮重。其中，根系按照＜2mm和2～5mm進行分級，分別稱其鮮重和總鮮重。植物樣品在殺青、烘干后稱其干重，分別采用 H2SO4—H2O2—蒸餾法、釩鉬黃比色法和火焰光度計法測定其氮、磷和鉀的含量。并計算楊樹苗對養(yǎng)分的總吸收量。

1.4 統(tǒng)計方法

采用Excel 2007處理數據并制圖，采用SAS軟件進行方差分析和多重比較（LSD法，p＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 雞糞與化肥配施對楊樹苗葉片光合性能的影響

表1顯示了不同處理對楊樹苗葉片光合性能的影響?？梢?，施肥均可不同程度地提高楊樹苗葉片的凈光合速率，但不同施肥處理之間差異較大。同CK相比，N100，M10N90，M30N70和 M50N50分別增加54.01%，100.19%，143.28%和108.49%。方差分析表明，在3個雞糞有機肥處理中，M30N70顯著高于M10N90和 M50N50，而 M10N90和 M50N50之間差異不顯著。雞糞有機肥同樣也增強了蒸騰速率，各處理的變化趨勢是 M30N70＞ M10N90＞ M50N50≈N100＞CK。

氣孔是CO2進入和水分外出的主要門戶，氣孔開度大小既影響葉片的光合速率，也左右著蒸騰速率。氣孔開度的大小一般用氣孔導度（Gs）來表示，Gs下降有利于減少水分外出，對于植物組織的水分保持具有重要意義，但Gs的下降亦影響到CO2的進入，對光合作用產生不利影響。本研究保證了楊樹苗生長期間水分供應基本一致，因此Gs值越高越有利于光合作用的進行。M30N70的Gs值最高，其次是M50N50，均顯著高于其他處理，而 M10N90與N100比較接近，差異不明顯。Ci的變化規(guī)律是 M30N70＞M10N90＞ M50N50＞N100＞CK，并且各處理之間差異均達顯著水平。由此可見，隨著雞糞有機肥比例的增加，楊樹苗葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度均呈現先升高后降低的趨勢，因此，并非雞糞有機肥的比例越大，葉片的光合作用就越強。在雞糞與化肥的不同配比中，3∶7的比例使葉片的光合作用達到最強。這也表明，適量配施雞糞有機肥在一定程度上有利于楊樹苗葉片光合作用的進行，可更好地保證光合產物的積累與供應，這對于楊樹干物質的積累有重要意義。

表1 雞糞與化肥配施對楊樹苗葉片光合性能的影響

2.2 雞糞與化肥配施對楊樹苗葉綠素含量及根系活力的影響

葉綠素含量是植物光合特性的重要量度，直接影響碳水化合物的合成，它是反映葉片質量的一個重要指標。楊樹苗葉片的葉綠素含量如圖1所示。方差分析結果顯示，所有施肥處理均不同程度增加了楊樹葉片的葉綠素含量，而在各施肥處理中，M30N70葉綠素含量最高，N100最低。M30N70分別比CK，N100，M10N90和 M50N50提高了105.33%，45.80%，17.63%和22.61%。由表1和圖1比較可知，各處理楊樹苗葉綠素含量與凈光合速率Pn具有相同的變化趨勢，這是由于葉綠素是影響凈光合速率的限制性因子所致。可見，M30N70的效果最顯著，所以適量配施雞糞有機肥能明顯增加葉綠素含量，從而使葉片落黃延遲，延緩了衰老。

圖1 雞糞與化肥配施對楊樹苗葉綠素含量和根系活力的影響

根系是植株從土壤中吸收水分、養(yǎng)分最直接和最重要的器官。根系活力大小在一定程度上可反映根系吸收養(yǎng)分能力的強弱，其大小直接影響植物個體的生長發(fā)育和營養(yǎng)水平等［8］。由圖1還可以看出，施肥可不同程度地提高楊樹苗的根系活力。同CK相比，N100，M10N90，M30N70和 M50N50分別提高了25.36%，54.30%，70.98%和44.39%；M30N70分別比 N100，M10N90和 M50N50提 高 了 36.39%，10.81% 和18.41%。可見，雞糞有機肥與化肥以3∶7比例搭配時對楊樹苗根系活力的增強作用最明顯。

2.3 雞糞與化肥配施對楊樹苗根系構建水平的影響

植物根系的建造水平對養(yǎng)分及水分的吸收有著不可忽略的作用。從圖2可見，從根系分級的絕對重量來看，各施肥處理＜2mm和2～5mm的根系均顯著大于對照，說明施肥能明顯促進楊樹苗根系的生長。而雞糞有機肥與化肥的不同配比對楊樹苗根系的總鮮重及建造水平也產生了很大的影響。M30N70中＜2mm的根系重量明顯大于其他3個施肥處理，其中，M10N90和 M50N50差異不顯著，但均顯著大于N100；而2～5mm的根系，4個施肥處理之間未見顯著差異。此外，4個施肥處理中，＜2mm根系所占比例分別為45.74%，53.38%，57.68%和53.67%，可見，隨著雞糞有機肥比例的增加，在楊樹苗根系建造中，細根的比例呈先升高后降低的趨勢。當雞糞有機肥與化肥以3∶7比例搭配時，細根所占比例達到最大值。從根系總鮮重來看，雞糞有機肥的加入同樣對根系產生了顯著影響。同N100相比，M10N90，M30N70和M50N50的根系總鮮重分別增加了22.06%，35.12%和19.80%。由此可見，配施雞糞有機肥有利于楊樹苗根系的生長，尤其是促進了毛細根數量的增加，這明顯能增強楊樹苗對養(yǎng)分和水分的吸收能力。

圖2 雞糞與化肥配施對楊樹苗根系構建水平的影響

2.4 雞糞與化肥配施對楊樹苗養(yǎng)分吸收的影響

從表2可以看出，同CK相比，各施肥處理可不同程度地提高楊樹苗根、莖和葉的干物質量。綜合來看，M30N70的效果最為明顯，其根、莖和葉的干物質量分別是CK的2.77，7.49和4.66倍，分別比 N100提高了36.41%，23.92%和30.15%?？梢?，配施雞糞有機肥對于楊樹苗干物質積累有明顯的促進作用。從干物質中的養(yǎng)分含量可以看出，M30N70的全氮含量顯著高于其他處理，而全磷和全鉀含量在4個施肥處理之間差異不顯著。配施雞糞有機肥的3個處理能明顯提高楊樹苗總的養(yǎng)分吸收量，均顯著高于單施化肥處理。同N100相比，M30N70對氮、磷和鉀的總養(yǎng)分吸收量分別增加了44.99%，65.11%和65.04%。而在3個雞糞有機肥處理中，隨著雞糞有機肥所占比例的增加，楊樹苗的總養(yǎng)分吸收量呈先升高后降低的變化趨勢。在雞糞有機肥與化肥以3∶7比例搭配時，氮、磷和鉀的總養(yǎng)分吸收量均達到最大值。其中，氮和鉀的總養(yǎng)分吸收量顯著高于M10N90和M50N50，而磷的總養(yǎng)分吸收量顯著高于M10N90，但與M50N50差異不顯著。N100，M10N90，M30N70和 M50N50的氮素利用率分別為39.98%，48.51%，61.38%和49.77%，M30N70分 別 比 N100，M10N90和 M50N50提 高 了53.52%，26.53%和23.33%。以上分析認為，當雞糞有機肥與化肥配合施用時，同單施化肥相比，對干物質中的養(yǎng)分含量影響較小，但明顯增加了楊樹苗的干物質積累量、養(yǎng)分吸收量和氮素利用率。

表2 雞糞與化肥配施對楊樹苗養(yǎng)分吸收的影響

3 討論

3.1 光合作用、葉綠素

王林權等［9］研究表明，雞糞能提高油菜的光合速率。張林等［10］研究認為，粉煤灰配施雞糞能提高蘋果葉片中葉綠素的含量；也有研究認為，雞糞有機肥能提高肥城桃葉片的葉綠素含量及光合速率［11］。本試驗發(fā)現，同單施化肥相比，配施雞糞有機肥能明顯提高楊樹苗葉片的葉綠素含量，增強光合作用。這可能與雞糞有機肥養(yǎng)分釋放緩慢、土壤養(yǎng)分庫逐漸提高和植物抗干旱等逆境能力的提高有關，使楊樹苗在生長后期也有同步的養(yǎng)分供應，從而增強了楊樹苗后期的光合作用能力。本研究還發(fā)現，當雞糞有機肥與化肥以3∶7比例配合時，對楊樹苗葉片的葉綠素含量和光合性能的促進作用最明顯。這可能是由于3∶7的比例搭配更好地促進了土壤微生物對化肥氮的有效調控，使化肥氮更好地被轉化利用，確保了楊樹苗營養(yǎng)代謝的協調均衡，從而增強了葉片的光合性能。

3.2 根系活力、根系建造

有研究表明，作物通過某種機制感知根際養(yǎng)分變化，然后通過啟動體內特定基因的表達和相應的生理生態(tài)反應，最終引起根系的形態(tài)和生理特性變化，來增加養(yǎng)分的吸收。因此，植物對養(yǎng)分的吸收以及最終產量的形成是根系形態(tài)特征和生理特性共同影響的結果［12］。高忠淵［13］試驗結果表明，雞糞有機肥對煙株根系活力有一定的增強作用。王志芬等［14］在冬小麥上的研究也得出了相似的結論。本試驗研究發(fā)現，雞糞有機肥與化肥配合施用，不僅能提高楊樹苗的根系活力，而且能提高楊樹苗毛細根的絕對重量。這可能是因為雞糞有機肥能使土壤疏松、爽水、透氣，保持土壤良好的結構，改善了土壤理化性能，為楊樹苗根系的生長提供了一個良好的環(huán)境，同時雞糞有機肥可能有誘導土壤中毛細根生長的作用。這對楊樹苗養(yǎng)分和水分的吸收具有積極的作用。植物根系具有很強的合成功能，能夠合成氨基酸、植物堿和維生素等；而且在植物的整個生長期間，進行著很活躍的代謝作用，向根外分泌無機和有機物質，這些分泌物是根際微生物的重要營養(yǎng)來源和能量來源［15］。

3.3 養(yǎng)分吸收

Krey等［16］在玉米上的研究認為，有機肥與化肥配施可提高肥料利用率。朱菜紅等［17］在水稻的研究表明，化肥配施雞糞堆肥能明顯提高化肥氮利用率。本研究發(fā)現，配施雞糞有機肥不僅增強了楊樹苗對養(yǎng)分的吸收，而且促進了楊樹苗根、莖和葉的干物質積累。這可能是由于雞糞有機肥中腐解產生的有機酸增加了土壤中有機養(yǎng)分的礦化過程，從而促進了難溶性養(yǎng)分的釋放，增加了土壤中全效和速效養(yǎng)分的含量［18］，即相當于施入了更多的礦質營養(yǎng)。另外，土壤施入雞糞有機肥后導致土壤有機質含量提高，進而增加了土壤中微生物數量、活力及微生物的多樣性，最終提高了土壤微生物量碳、氮，并提升了土壤的營養(yǎng)供應容量［19］，減少了肥料的損失，提高了肥料利用率。因此，配施雞糞有機肥促進了楊樹苗對養(yǎng)分的吸收利用，尤其是滿足了植物生長后期對養(yǎng)分的同步需求。在三種不同比例中，雞糞有機肥與化肥以3∶7比例搭配的效果最為明顯。這說明雞糞有機肥比例過大，會導致楊樹苗生長前期養(yǎng)分匱乏；而比例過小，則對楊樹苗生長后期的養(yǎng)分吸收產生不利影響。因此，只有雞糞有機肥與化肥配合比例適當，才能更有效地提高養(yǎng)分利用效率，促進楊樹苗的生長。

4 結論

（1）化肥中配施雞糞有機肥顯著增強了楊樹苗葉片的光合作用，并明顯提高了葉片的葉綠素含量；隨著雞糞有機肥比例的增加，楊樹苗葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度呈先升高后降低的趨勢；雞糞有機肥與化肥以3∶7比例搭配處理的葉綠素含量分別比1∶9和5∶5比例搭配處理提高了17.63%和22.61%。

（2）化肥中配施雞糞有機肥明顯提高了楊樹苗的根系活力，增加了毛細根的重量和在根系體系中的比例，其中，3∶7比例搭配處理的根系活力分別比1∶9和5∶5比例搭配處理提高了10.81%和18.41%。

（3）化肥中配施雞糞有機肥對楊樹苗干物質中的養(yǎng)分含量影響較小，但明顯增加了干物質積累量、養(yǎng)分吸收量和氮素利用率，其中，3∶7比例搭配處理的氮素利用率分別比1∶9和5∶5比例搭配處理提高了26.53%和23.33%。

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