不同施肥比例對無患子生長和養分分配的影響

摘要：選擇優質無患子幼苗為試驗材料，氮肥設置0（CK）、4、6、10、14 g/株，按氮（N）、磷（P）、鉀（K）（質量比為 4 ∶3 ∶2）設定4個不同施肥比例處理，探討不同N、P、K比例施肥對溫室盆栽無患子生長及養分分配的影響。結果表明：（1）隨著施肥量的增加，無患子幼苗的苗高、地徑和生物量均呈現先升高后降低的變化趨勢，8月和9月無患子幼苗的苗高、地徑以及總生物量均在T2處理時達到較大值。（2）不同施肥比例顯著提高了無患子幼苗的N、P、K含量。在生長季前期和中期無患子幼苗各組織器官的N、P含量表現為葉>莖>根，而各組織器官K含量表現為莖>根>葉，在生長季末期葉片中的N、P、K含量明顯降低，幼苗莖、根中的N、P、K含量提高。綜上所述，無患子幼苗在施肥管理中應注重N、P、K復合肥配施。

關鍵詞：無患子;NPK配施;生物量;養分含量;養分分配

中圖分類號： Q949.755.5;S714.8文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0144-06

收稿日期：2019-08-25

基金項目：石門公園景觀林撫育項目（編號：2061700000100）。

作者簡介：連人豪（1973—），男，廣東廣州人，林業工程師，主要從事森林培育等研究。E-mail：2258013929@qq.com。合理施肥可以顯著促進苗木的生長，提高苗木的生長量和各組織器官的生物量，進而提高苗木質量[1]。苗木葉片中營養元素含量的變化趨勢在一定程度上能夠反映苗木的生長狀況[2]。有研究表明，氮（N）、磷（P）、鉀（K）按不同比例配施可以顯著影響三倍體毛白楊苗期的苗高和地徑生長，N、P、K不同比例水平對毛白楊幼苗苗高影響差異很大，苗高隨著施N量的增加而增高[3]。N、P、K按適當的比例配施可以增加楸樹苗木生物量，并且顯著提高苗木中N、P、K含量以及氮肥利用效率，磷肥可以顯著促進苗木根系生物量的積累[4]。也有研究者發現，施肥可以促進毛白楊幼齡林對N、P、K養分的吸收，并加快毛白楊幼齡林的生長速度[5]。在林地施用氮、磷、鉀肥可以顯著提高林地內真菌和各種有益微生物的數量，從而改善林地的土壤條件，使土壤肥沃，更好地促進樹木的生長。由此可見，在森林培育過程中，為了更好地促進樹木的生長，在樹木生長季節進行科學合理的施肥，可以有效地改善樹木的土壤養分狀況，促進樹木的健康快速生長，進而提高經濟效益。

無患子（Sapindus mukorossi Gaertn.）別稱苦患樹，是無患子科的落葉喬木。廣泛分布于亞熱帶、熱帶地區，喜土層深厚的壤質土[6]，在我國主要分布于淮河以南地區，樹高達25 m，是典型的南方樹種[7]。無患子被廣泛用于寺廟、庭院園林綠化觀賞樹種，也是具有重要的生態價值樹種，能夠有效防止水土流失，具有涵養水源等功能。果實圓形，成熟時為金黃色，干燥后為暗紅色[8]，假果皮含大量的皂苷，經濟價值較高。皂苷是一種天然的清潔劑，也是肥皂、醫藥和農藥的主要乳化劑。種仁含油率較高，傳統主要用于工業潤滑，已經成為我國重點發展的生物柴油原料樹種之一。目前，學者們已經對無患子的經濟價值、開發利用以及栽培技術等方面都進行了相關研究[9-11]。在生態適應性、抗性生理、光合生理、種子資源鑒別等方面也開展了相關研究。而無患子施肥技術基礎研究較為薄弱，還難以據此制定科學合理的施肥方案。因此，本研究以溫室盆栽無患子幼苗為研究對象，采用不同配比施肥，研究N、P、K不同配比施肥對無患子的生長和養分分配的影響，探求無患子對肥料的需求特性以及對不同施肥量的響應機制，篩選出最優的施肥方案，以期為無患子多目標培育和精準施肥提供理論依據和科學指導。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于廣州市石門國家森林公園管理處的溫室大棚（113°45′E，27°27′N）。該區域屬于亞熱帶季風氣候帶，年平均氣溫為22 ℃，年平均降水量為 1 651.5 mm，平均相對濕度高達68%。最熱的月份（7月）平均氣溫為29 ℃，絕對最高氣溫高達39.5 ℃;最冷的月份（1月）平均氣溫為12 ℃，絕對最低氣溫為-3.4 ℃。

1.2試驗材料

試驗材料是購自九江惠豐綠化苗木有限公司的已經過沙藏層積的無患子種子。2016年3月中旬采用規格為35 cm×45 cm×25 cm（上部直徑×高度×下部直徑）的塑料花盆，每個花盆底部配有塑料托盤，盆內墊有雙層網布，防止基質漏出。每個花盆裝基質約8 kg，種植基質是采用黃心土、泥炭土以及蛭石按體積比為 4 ∶3 ∶2 混合，土粒徑為 28 mm，容重為1.1 g/cm3，土壤總孔隙度為55.2%，pH值為7.34，有機質含量為42.13 g/kg，全氮含量為0.62 g/kg，全磷含量為0.22 g/kg，全鉀含量為6.25 g/kg，堿解氮含量為61.21 mg/kg，有效磷含量為4.1 mg/kg，速效鉀含量為41.33 mg/kg。

2018年3月末選取經過沙藏層積的飽滿的無患子種子放入含50%可溶性粉劑的多菌靈溶液中浸泡殺菌30 min，隨后將取出的種子放于清水中浸泡6 h。最后，將無患子種子置于培養皿中室溫培養，待3～4 d后取出芽的種子進行播種，選擇生長一致的健康幼苗進行試驗。供試肥料為尿素[含CO（NH2）2 46.0%]、過磷酸鈣（含P2O5 12.0%）、氧化鉀（含K2O 50.0%）。

1.3試驗方法

1.3.1試驗設計氮肥于2018年6月25日、7月25日、8月25日共分3次施入，磷肥和鉀肥于2018年5月25日一次性施入（N、P、K質量比為4 ∶3 ∶2）。共設4個處理（T1、T2、T3、T4）和1個對照（CK），每個處理20次重復，外加施肥前的10株破壞性取樣，無患子幼苗共計110株。具體見表1、表2。

為了防止水肥流失，根據Timmer等的方法[12]確定花盆的最大持水量，根據無患子幼苗的需水量，以最大持水量的60%作為初始澆水量，此后，每天稱質量澆水，根據天氣條件和苗木生長狀況適當調整澆水量。為減小邊際效應，在試驗期間定期更換幼苗的位置。試驗期間，溫室內的平均日溫為 25～35 ℃，平均夜間溫度為20 ℃，平均濕度為50%，平均光照度為12 900 lx。

1.3.2指標測量施肥前（5月20日）及施肥后（7月15日、8月15日和9月15日）隨機選取5株生長均勻一致的苗木進行破壞性取樣。收獲苗木時先用自來水、再用蒸餾水清洗根系，清洗掉根系表面的基質和殘留肥料。用枝剪在苗木的根頸處分離，將植株分為根、莖、葉等3個部分，在105 ℃條件下殺青30 min后，在65 ℃條件下烘干至恒質量。用天平準確稱量根、莖和葉的生物量，粉碎后過 0.25 mm 篩，全氮、全磷、全鉀的樣品均采用 H2SO4-H2O2消煮法消煮，N采用半微量凱氏定氮法測定，P采用鉬銻抗比色法測定，K采用火焰光度計法測定，N、P、K含量測得時全氮、全磷、全鉀的含量。根據測定的各組織器官中N的（或P、K）質量分數測定其含量，植株根（或莖、葉）中N（或P、K）的含量=根（或莖、葉）中N（或P、K）的質量分數×各組織器官相應的生物量[13]。

在每個月中旬，分別采用卷尺和游標卡尺測量無患子幼苗的苗高和地徑，分別精確到0.1 cm和0.01 mm。

1.3.3數據分析方法所有數據均通過Excel 2010進行整理，采用SPSS 13.0 統計軟件對試驗處理各組分的生長、生物量、養分含量等相關指標進行方差分析和Duncans多重比較，采用Sigmaplot 14.0進行繪圖。

2結果與分析

2.1不同施肥比例對無患子幼苗生長的影響

由圖1可以看出，6—9月不同處理間無患子幼苗的苗高和地徑均隨施肥量的增大而呈現先升后降的變化趨勢，9月施肥結束后的苗高和地徑與8月差異不顯著。

7—9月各處理的苗高均是T3處理的最大;施肥結束后（9月）的T3處理的苗高是施肥前（5月）T3處理的6.90倍。方差分析結果表明，同一時期的苗高從7月開始差異明顯，說明施肥可以明顯促進無患子苗高的增長。多重比較結果表明，5月各處理之間的苗高沒有顯著性差異;6月的各施肥比例處理的苗高均顯著高于CK處理（P<0.05），各施肥比例處理之間差異不顯著;9月T1、T2、T3處理的苗高均顯著高于CK處理和T4處理（P<0.05），且T1、T2、T3處理之間差異不顯著，CK處理的苗高與T4處理差異顯著（P<0.05）。

6月、7月各處理之間的地徑均是T1處理的最大;而8月、9月各處理之間的地徑均是T2處理的最大。施肥結束后（9月）的T2處理的幼苗地徑是施肥前（5月）T2地徑的4.34倍。方差分析結果表明，同一時期幼苗地徑從6月開始差異明顯，說明施肥能夠明顯促進無患子幼苗地徑的增長。多重比較結果表明，5月各處理間的地徑沒有顯著性差異，6月開始各施肥處理的地徑和CK處理差異達顯著水平（P<0.05）。9月T4處理的地徑與T1、T2、T3處理差異達顯著水平（P<0.05），而T1、T2、T3處理間差異不顯著。

綜上所述，在一定的施肥范圍內，增加施肥量可以顯著促進無患子幼苗的苗高和地徑的生長，施肥量過大，則抑制無患子幼苗的生長。

2.2不同施肥比例對無患子幼苗生物量的影響

由表3可知，7月不同處理的各組織器官的生物量和總生物量均隨施肥量的增加而呈現先降低后增加的變化趨勢，各施肥處理的根系生物量均低于CK處理，說明施肥可以促進植物將更多的光合產物分配給莖、葉，促進無患子幼苗苗高生長。8月T4處理的莖生物量（32.94 g）和總生物量（40.98 g）高于其他月和其他處理，分別是CK的5.76、3.97倍。 9月不同處理各組織器官的生物量和總生物量均隨施氮量增加呈現出先增加后降低的變化趨勢，均在T2處理達到最大值。方差分析結果表明，7月各施肥處理的各組織器官生物量和總生物量與CK之間差異達到顯著水平，不同施肥處理間沒有顯著性差異。8月不同處理根系生物量差異不顯著;各施肥處理的莖生物量和總生物量與CK差異達顯著水平;而有處理之間的葉片生物量差異達到顯著水平。說明適當增加施肥量可以促進無患子莖、葉片生物量和總生物量的積累，而氮素缺乏或P、K肥過量均不利于生物量的積累。

2.3不同施肥比例對各組織器官N、P、K分配的影響

由圖2可知，7月、8月無患子幼苗各組織器官中N含量表現為葉>根>莖。9月無患子各組織器官中N含量整體表現為莖>根>葉，這是由于落葉前，葉片中的氮素回流，被重新吸收利用所致。不同施肥比例處理間的根、莖、葉也有不同程度的差異，且7月和8月各施肥處理葉片和莖的N含量顯著高于CK處理。7月根、莖和葉片N含量最高的處理分別為T3處理（22.35 g/株）、T3處理（18.26 g/株）、T4處理（53.43 g/株），分別是CK處理的4.68、2.21、1.77倍;8月根、莖和葉片N含量最高分別為T4處理（23.70 g/株）、T4處理（20.16 g/株）、T3處理（47.56 g/株），分別為CK處理的3.25、2.70、1.22倍;9月根和葉片N含量最高的均為T4處理，分別為46.40、21.60 g/株，分別為CK處理的2.95、1.19倍，莖N含量最高的為CK處理。可見，不同N、P、K施肥比例可以顯著提高無患子各組織器官中的N含量。

由圖3可知，不同施肥比例對根和莖的P含量無明顯提高，但顯著提高了葉片P含量，且不同施肥比例處理對根、莖、葉片P含量提高效率不同。7月、8月無患子P含量整體表現為葉>莖>根;9月無患子P含量整體表現為根>莖>葉。7月各組織器官的P含量均隨施肥量的增大而降低，根、莖、葉的P含量均在T1處理時最高，分別為2.75、2.88、5.44 g/株;8月根、莖、葉的P含量分別是T2處理（2.55 g/株）、T2處理（2.10 g/株）、CK處理（5.00 g/株）最高，9月根、莖、葉的P含量分別是CK處理（5.77 g/株）、T4處理（3.66 g/株）、CK處理（3.24 g/株）最高。可見， 施肥量N為6 g/株、 P

為 4.5 g/株、K為3 g/株（T2處理）時使無患子各組織器官P含量達到最大，施肥結束后（9月），各施肥處理根和葉片 P含量均低于CK處理，說明P肥可抑制根、葉中P含量的積累。

由圖4可知，與CK相比，不同配比施肥處理間K含量無明顯差異。7月無患子各組織器官K含量表現為莖>根>葉，并明顯高于8月、9月。7—9月植物體內K含量整體上逐漸降低，說明在苗木生長前期施肥能促進植株體內K含量的積累。7月根、莖K含量最高的分別為T3處理（76.70 g/株）、T2處理（82.55 g/株），分別為CK處理的2.38、1.14倍;葉片中K含量最高的為CK處理（69.84 g/株）。可見，T2處理對無患子各組織器官K含量積累的效果最好。

3討論與結論

3.1不同施肥比例對無患子幼苗生長的影響

施肥可以促進苗木苗高和地徑的生長以及提高生理代謝，增加苗木生物量，提高苗木質量，這是培育優質苗木的關鍵技術之一[14]。本研究中，不同施肥比例對無患子幼苗苗高和地徑有相似的影響，6—8 月的持續施肥顯著促進了無患子苗高和地徑的增長，苗高均在T3處理達到最大。6月、7月地徑在T1處理達到最大，8月、9月在T2處理達到最大。T1、T2和T3處理的苗高和地徑整體上高于T4處理和CK處理。說明適當的施肥量可以促進無患子的生長，過量施肥的抑制了無患子的生長。劉福妹等對白樺和山核桃進行施肥研究發現，施肥可以顯著促進植株樹高和地徑的生長以及葉綠素的積累[15-16]，本研究與之基本一致。

3.2不同施肥比例對無患子幼苗生物量的影響

生物量及其分配直接影響植物的生長，合理施肥能夠提高植物生物量的積累及影響N、P、K的分配[12]。考慮到苗木生物量累積及生產中節約成本等方面因素，氮、磷和鉀肥配施可有效提高肥料的利用率，促進苗木生物量累積和分配[17]。本研究結果表明，不同比例配施N、P、K能夠顯著影響植株各器官的生物量分配。7月根系生物量積累顯著低于CK處理，表明在N、P和K施肥量分別為4、3、2 g/株（T1處理）時無患子幼苗將更多的生物量分配到地上部分，這與Treseder等的研究結果[18-19]類似。在磷肥受限制時，會降低植物生物量積累。6—8月期間持續施肥能夠顯著提高植株總生物量的積累，因此，不同比例N、P、K 配施可以顯著提高無患子生物量的累積，磷肥和鉀肥的施肥量影響無患子生物量的分配格局。

3.3不同施肥比例對各器官N、P、K分配的影響

土壤中 N、P、K的供應是植物營養元素與分配的主要影響因素之一。在本研究中，無患子幼苗根、莖和葉片中的氮素的分配主要受施氮量的影響，施加磷、鉀肥對其影響較小。無患子幼苗根、莖和葉片中的氮含量隨著施氮量的增加呈現先上升后下降的變化趨勢，說明無患子幼苗在生長季須要攝取大量的氮素維持自身生長，并且將大量的氮素分配到最需要的組織器官中，但過量施肥不利于養分的積累，這與Graciano 等的研究結論[17，20]一致。

P是植物體中蛋白質和核酸的重要成分，在植物細胞的生長、分化和各種代謝過程中起著重要作用[21]。Güsewell 等通過N、P配施對濕地植物的研究表明，在自然生態系統中，一般植物葉片中N與P的含量具有顯著的正相關關系[22]。李玲等對辣木幼苗施肥研究發現，缺氮處理的植株，癥狀出現早且表現最為明顯，而缺磷處理的癥狀表現相對不明顯[23]。在本研究中，無患子幼苗根、莖和葉片中P含量隨著施磷量的增加呈現先上升后下降的趨勢，并且在生長季前期為了滿足生長需求將更多的養分分配到葉片，促進光合作用，當磷供應水平滿足葉片需求時，將過多的磷素分配給莖和根系。施鉀肥可以顯著提高無患子根、莖和葉片中鉀含量，隨施鉀肥量的增加呈現先上升后下降的趨勢，并且在生長季前中期，施加鉀肥對無患子幼苗營養元素積累效果較好，說明無患子幼苗對鉀的吸收主要受外部鉀濃度的影響，這與柴仲平等的研究結論[24]類似。

綜上所述，不同施肥比例促進了無患子幼苗苗高和地徑的生長以及提高了各組織器官的生物量和改善了養分分配格局。隨著施肥量的增加，苗高、地徑和生物量等形態指標以及N、P、K養分含量均呈現先增加后降低的變化趨勢，在T2處理（N、P、K分別為6、4.5、3 g/株）時，無患子幼苗的苗高、地徑生長量以及總生物量達到較大值，說明施入適當比例的氮磷鉀能夠顯著促進無患子幼苗的生長發育和養分積累。本研究僅從生長形態指標和養分分配狀況等指標評價不同配比施肥對無患子幼苗生長和養分積累的影響，今后還須深入研究無患子幼苗對養分吸收、利用以及運轉分配等相關機制，進一步為無患子多目標培育和精準施肥提供科學依據。

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