木芙蓉營養生長旺期主要礦質元素的吸收與分布特征

李方文，周子軍，劉曉莉，秦魚生，曾心美，石小慶，楊苑釗

［1.成都市植物園（成都市公園城市植物科學研究院），四川 成都 610083；2.四川省農業科學院土壤肥料研究所，四川 成都 610066］

木芙蓉（Hibiscus mutabilisL.），錦葵科木槿屬多年生落葉灌木或小喬木，是一種觀賞價值和藥用價值較高的木本花卉［1-2］。木芙蓉原產于中國，目前其樹種栽培和研究多集中于中國、美國、澳大利亞、馬來西亞、韓國、印度半島等地。在我國黃河流域至華南均有種植，尤以四川、湖南栽培為勝，故成都號稱“蓉城”，湖南在古時有“芙蓉國”的美稱［3-4］。木芙蓉于1983年被成都市人民政府評定為成都市市花，成都市植物園等單位對木芙蓉的引種、繁殖和推廣開展了較多的工作［5-6］。然而目前木芙蓉栽培管理較為粗放，關于木芙蓉養分吸收規律尚未見報道。以往關于植物養分吸收規律的相關報道多見于玉米、蔬菜等糧經作物以及部分草本花卉，且不同植物對養分的吸收規律差異較大。比如王寅等［7］研究發現，吉林春玉米的氮、磷、鉀養分平均吸收量為N 190.8 kg·hm-2、P2O587.0 kg ·hm-2和K2O 215.1 kg·hm-2；李盟軍等［8］研究結果表明，甘藍在N 284 kg·hm-2、P2O5171 kg·hm-2和K2O 230 kg·hm-2，即氮、磷、鉀比例為1∶0.60∶0.81時產量和環境效應最優；夏文通等［9］研究表明，郁金香平均每株吸收N、P2O5、K2O分別為180.53、33.27、50.34 mg，比例約為1∶0.18∶0.28。

礦質元素是植物維持正常生理活動的必需物質，在植物體構建、生理生化調控等方面起著極其重要的作用［10］。除氮、磷、鉀三大營養元素外，中微量元素的作用也不可忽視，其生理作用包括多個方面：某些酶的成分；參與體內碳氮代謝；與葉綠素的合成及穩定性相關；參與體內氧化還原反應等［11］。已有研究表明，施肥可以調控花卉體內礦質養分含量和比例，進而影響花卉的生長發育和花期特征［12-13］。肥料施用應注意其科學性，不合理及過量施用會造成水體富營養化等環境問題，浪費資源和能源［14］。對于施肥數量和比例尚不明確的植物，通過測定正常發育植株芙蓉生物量和養分含量可以初步估算其養分需求特征。本研究擬利用上述思路，采集處于營養生長旺期的兩個木芙蓉品種，分別測定根、莖、葉等器官生物量和主要礦質元素含量，初步明確營養生長旺期木芙蓉的養分需求特性，為其科學施肥提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集地概況

采樣地點位于成都市植物園（30° 45′55″N，104° 7′ 55″ E）。該地點屬于亞熱帶濕潤性季風氣候，年降水量約為1034.6 mm，年平均溫度約為16.2 ℃。土壤類型為黃棕壤，其土壤性質如下：pH 6.50，有機質 60.71 g·kg-1，全氮 2.91 g·kg-1，全磷0.46 g·kg-1，全鉀15.24 g·kg-1，全鈣1.46%，全鎂1.10%，全鋅93 mg·kg-1，全錳576 mg·kg-1，全鐵53.7 mg·kg-1，堿解氮204 mg·kg-1，有效磷7.3 mg·kg-1，速效鉀205 mg·kg-1，交換性鈣3.72 g·kg-1，交換性鎂0.46 g·kg-1，有效鋅6.57 mg·kg-1，有效錳46.7 mg·kg-1，有效鐵49.9 mg ·kg-1。

1.2 研究方法

研究對象為花期不同的兩個木芙蓉品種牡丹紅和醉芙蓉，前者屬于早花品種，后者是晚花品種。扦插苗齡為3年，兩品種在植株采集前一年冬季進行修剪，地上部10 cm以上的莖和葉丟棄。植株采集時間為2018年6月初，木芙蓉處于營養生長旺期，未見有花蕾。每個品種采集3株，每株按根、莖和葉3部分放入105 ℃烘箱內殺青10 min，再于80 ℃下烘至恒重。將烘干后樣品粉碎，過0.15 mm尼龍網篩備用。參考魯如坤［15］的方法，稱取適量粉碎后樣品，用H2SO4-H2O2消煮，分別利用全自動凱氏定氮儀、流動分析儀和火焰光度計測定植株全氮、全磷和全鉀；稱取適量粉碎后樣品，用HNO3-HClO4消煮，采用原子吸收分光光度法測定樣品鈣、鎂、錳、鋅和鐵含量。木芙蓉不同器官養分累積吸收量=不同器官養分含量×不同器官干物質量。

1.3 數據分析

用SPSS 16.0軟件進行數據統計分析，用Sigmaplot 12.5軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 營養生長旺期不同木芙蓉品種各器官生物量的分布

圖1結果表明，處于營養生長旺期的醉芙蓉根的生物量大于牡丹紅（P＜0.05），兩者在莖、葉和整株生物量等指標無差異（P＞0.05），兩品種整株生物量均在300 g左右。在各器官占整株生物量比例方面，牡丹紅根比例顯著低于醉芙蓉，莖的比例顯著高于后者（P＜0.05），兩者葉片的比例差異不顯著。

2.2 不同木芙蓉品種營養生長旺期各器官養分的含量及分配規律

氮、磷、鉀3種大量元素在兩種木芙蓉植株體內的分配規律類似（表1）。兩個木芙蓉品種葉中氮的含量（牡丹紅和醉芙蓉分別為23.1和24.4 g·kg-1）顯著高于根（牡丹紅和醉芙蓉分別為13.7和16.7 g·kg-1）和莖（牡丹紅和醉芙蓉分別為11.5和13.2 g·kg-1）；葉中鉀的含量（牡丹紅和醉芙蓉分別為22.1和21.4 g·kg-1）顯著高于根（牡丹紅和醉芙蓉分別為14.4和15.1 g·kg-1），莖與葉和根差異不顯著；磷在3個器官中差異不顯著（均值約3.3 g·kg-1）。同時，3種大量元素在兩個木芙蓉品種相同器官間含量無差異（P＞0.05）。

表1 不同品種木芙蓉各器官大量元素含量 （g·kg-1）

表2顯示，鈣、鋅在兩種木芙蓉體內的分布規律類似，均是葉中鈣和鋅的含量顯著高于根和莖，鈣和鋅在根和莖中含量無差異；牡丹紅和醉芙蓉葉中鈣含量分別為26.9和32.1 g·kg-1，根中分別為4.3和5.7 g·kg-1，莖中分別為4.5和5.4 g·kg-1；兩品種葉中鋅含量分別為34.9和36.6 mg·kg-1，根中分別為15.8和20.0 mg·kg-1，莖中分別為14.0和14.7 mg·kg-1。鎂和錳的分布規律類似，在早花品種牡丹紅葉含量最高（兩元素分別為7.4 g·kg-1和61.5 mg·kg-1），莖和根無差異；在晚花品種醉芙蓉葉最高（兩元素分別為7.5 g·kg-1和59.1 mg·kg-1），根次之，莖含量最低。鐵元素在兩木芙蓉品種內均為根中含量最高（牡丹紅和醉芙蓉分別為0.78和1.10 g·kg-1），莖中含量最低。在兩種木芙蓉的相同器官中，只有牡丹紅葉中鈣的含量顯著低于醉芙蓉，其它中微量元素無差異。

表2 不同品種花期木芙蓉各器官中微量元素含量

2.3 不同木芙蓉品種營養生長旺期各器官養分累積吸收量

表3和表4為氮、磷、鉀、鈣、鎂、錳、鋅和鐵在兩種木芙蓉不同器官的累積吸收量分布。根據各器官生物量和不同元素的含量，早花品種牡丹紅整株各元素吸收量順序為鉀＞氮＞鈣＞鎂＞磷＞鐵＞錳＞鋅；晚花品種醉芙蓉為氮＞鉀＞鈣＞鎂＞磷＞鐵＞錳＞鋅。牡丹紅整株氮、鈣和鐵含量顯著低于醉芙蓉，其它元素在兩品種之間無差異。早花品種氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅養分含量分別為4.34、0.87、4.99、3.12、1.44、0.15 g·株-1和8.50、5.86 mg·株-1；晚花品種氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵和錳、鋅養分含量分別為5.92、1.11、5.71、4.35、1.74、0.22 g·株-1和2.52、7.52 mg·株-1。

表3 不同品種木芙蓉各器官大量元素吸收量 （g·株-1）

表4 不同品種花期木芙蓉各器官中微量元素吸收量

3 討論

本研究發現花期不同的兩木芙蓉品種在采樣時整株生物量無差異，但早花品種莖占整株生物量比例高于晚花品種，根占整株生物量比例低于晚花品種，這可能是由于相較于晚花木芙蓉品種，早花品種地上部生長速度相對較快，能夠較快完成營養生長階段。已有研究結果表明同類植物不同品種之間的生育期、養分需求量和生物量不盡相同，比如閆洪奎等［16］和杜彩艷等［17］發現不同品種玉米的生育期和生物量差異較大。另外，本研究表明大量及中微量元素在兩種木芙蓉品種不同的器官分布表現出一定的特異性：大多數的元素（包括氮、鉀、鈣、鎂、錳、鋅和鐵）在葉片中的濃度要高于根和莖，主要是因為根雖然是吸收營養物質的主要器官，但并不能儲存太多的養分，而葉片既是植物的同化器官，也是植物重要的養分儲存器官，植物為滿足自身生長需要將體內大量養分傳遞給葉片，使得葉片中養分含量高于根和莖［18-19］，這與李小峰等［20］的研究結果類似。然而，磷在3個器官中差異不明顯，可能是由于磷元素主要與花芽分化及花器形成有關，采樣時木芙蓉尚未進入生殖生長階段，其在植株根、莖、葉等器官中分布較為均勻，這一養分分布特征與王月英等［21］在月季上的發現相似。

大量國內外文獻對小麥、玉米和部分蔬菜等大宗糧經作物的養分需求規律進行了探究，其研究結果表明不同植物對養分需求量和比例差異較大。王寅等［7］研究發現我國玉米氮、磷、鉀需求比例大約為1∶（0.38～0.50）∶（0.88～1.13）；李盟軍等［8］發現甘藍在氮、磷、鉀比例為1∶0.60∶0.81時產量和環境效應最優，而茄子在N 405 kg·hm-2、P2O5404 kg·hm-2和K2O 384 kg·hm-2，即氮、磷、鉀比例為1∶1∶0.95時效益最佳；張文君等［22］對盆栽牽牛花進行測定，發現N、P2O5、K2O的最佳 施 用 量 為0.61、0.26、0.34 g·盆-1，適 宜 的氮、磷、鉀施用比例為1∶0.43∶0.56。通過文獻調研，在本研究采樣點測定的土壤礦質元素中，除磷元素水平相對較低外［23］，其它礦質元素均處于較豐富水平［11，24］。根據木芙蓉各器官生物量和礦質元素含量，本研究結果表明早花和晚花芙蓉品種對礦質養分的吸收量略有差異，早花品種礦質養分的平均吸收量略低于晚花品種，所以對于種植年限相同的木芙蓉品種，晚花品種應適當加大肥料用量。同時，根據兩木芙蓉品種的養分吸收量，早花品種的氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅養分吸收比例為1∶0.20∶1.15∶0.72∶0.33∶0.03∶（1.96×10-3）∶（1.35×10-3），而 晚 花 品 種 的吸 收 比 例 為1∶0.19∶0.96∶0.73∶0.29∶0.04∶（2.11×10-3）∶（1.27×10-3），因此，營養生長階段晚花木芙蓉體內的氮、磷比值和氮、鉀比值高于早花品種，應適當增加晚花品種氮肥投入比例。本研究結果也表明木芙蓉生長過程需要相當數量的中微量元素，因此必須重視中微量肥料的施用，這與劉巧鳳等［25］在炮仗花上測定結果類似。

需要指出的是，由于木芙蓉定植前期每年冬季移去地上大部分莖稈，本文沒有測定發芽前木芙蓉根的生物量和養分含量，同時沒有對木芙蓉肥料利用率進行測定，目前暫不能給出芙蓉精準施肥量。因此，為了滿足木芙蓉正常生長和大批量生產的需要，下步工作需針對上述問題，結合其全生育期養分需求規律，確定木芙蓉合理施用時期及施用比例，制定其施肥技術指導，這是當前木芙蓉施肥工作研究的重點。

4 結論

在營養生長旺期，花期不同的兩木芙蓉品種整株生物量無差異，但早花品種莖占整株生物量比例高于晚花品種，根占整株生物量比例低于晚花品種。氮、鉀、鈣、鎂、錳、鋅在木芙蓉葉片中的含量高于根和莖，磷在3個器官中的含量無差異。同樣種植年限的晚花品種施肥量稍高于早花品種，但不同養分施用比例的規律類似，營養生長旺期兩品種氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅養分吸收比例平均為1∶0.20∶1.06∶0.73∶0.31∶0.04∶（2.04×10-3）∶（1.31×10-3）。木芙蓉生長過程不僅需要補充氮、磷、鉀等大量元素，還必須重視中微量肥料的施用。然而，木芙蓉整個生育期肥料施用數量和時期有待進一步研究。