氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗生長及光合特性的影響

覃 奎，李承東，馬道承，潘陸榮，王凌暉*

（1.廣西大學 林學院，廣西 南寧 530004；2.廣西國有維都林場，廣西 來賓 546100）

中 國 無 憂 花（Saraca dives Pierre），為 豆 科（Leguminosae）無憂花屬（Saraca）的喬木。分布于云南、廣西、華南、越南、老撾等地，其樹形優美，花狀似火焰，為園林珍貴樹種，宜做行道樹和庭院公園等景觀樹［1］。目前對中國無憂花的研究極少，主要集中在育苗技術［2-3］、種子發芽特性［4］、葉片解剖結構［5］、激素調節［6-7］等方面，在施肥方面的研究非常欠缺。配比施肥是根據林木生長所需不同肥料的規律、栽植土壤的肥力情況以及肥料效率所提出的不同元素以不同配比進行施肥的一種方案和技術。配比施肥具有用肥量少、經濟效益高、保護環境等優點［8］。氮、磷、鉀是植物需求最多的三大元素，合理的配比施肥能夠促進植物的生長發育［9］。吳家勝等［10-13］分別對銀杏（Ginkgo biloba L.）、臺 灣 榿 木（Alnus formosana （Burkill） Makino）、降香黃檀（Dalbergia odorifera T.Chen）、海南風吹楠（Horsfieldia hainanensis Merr.）進行氮磷鉀配比施肥研究，結果表明，適當施肥能有效促進植物生長發育，施肥過量則會抑制其生長發育。近年來，廣泛存在施肥過量等不合理施肥現象，導致了化肥利用率低、環境問題加劇等。本研究在中國無憂花施肥方面研究尚屬空白的情況下，對其幼苗進行氮磷鉀肥配比研究，研究不同氮磷鉀配比施肥對其生長的影響，以期為中國無憂花的科學合理施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗在廣西南寧市廣西大學林學院苗圃實驗基地（108°22′E，22°48′N）內開展。該地位于北回歸線以南，屬亞熱帶季風氣候，陽光、雨量充足，年平均氣溫為21.6 ℃，年均降雨量達1304.2 mm，平均相對濕度為79%。

1.2 試驗材料

試驗材料為生長狀況良好，長勢一致的1年生中國無憂花實生幼苗，采用規格為28 cm徑×25 cm高的塑料花盆，每盆栽植幼苗1株，裝土7.1±0.2 kg。供試土壤為微酸性赤紅壤，理化性質為：全氮0.32 g/kg、全磷0.45 g/kg、全鉀0.02 g/kg、銨態氮3.08 mg/kg、硝態氮10.79 mg/kg、速效磷142.21 mg/kg、速效鉀37.85 mg/kg、有機質6.18 g/kg、pH 6.50。試驗用肥分別為尿素（N含量為46.67%）、過磷酸鈣（P2O5含量為20%）、氯化鉀（K含量為52.7%）。整個試驗期間，對苗木進行統一的日常養護管理，確保苗木正常生長。

1.3 試驗設計

2019年2月開始進行預試驗，根據中國無憂花生長所需的大致養分與土壤養分含量，以理論公式分別計算每株苗木氮磷鉀數值，設置氮（N）、磷（P）、鉀（K）施肥水平為0 g/株、1.7 g/株、2.6 g/株、3.4g/株，每個水平3株重復（共12盆）。于2月底對苗木進行一次施肥，后分別于3、4、5月測量預試驗用苗木株高及地徑，觀察各個梯度施肥量對苗木生長是否存在抑制作用，最后于2019年6~12月間進行氮（N）、磷（P）、鉀（K）配比施肥正式試驗。試驗采用L9（34）正交試驗設計，設置氮、磷、鉀3個因素，各設定3個施肥水平（N為1、2、3 g/株；P為0.8、1.6、2.4 g/株，K為1、2、3 g/株），并設置不施肥作為空白對照（CK）。試驗中N、P、K的施肥量根據預試驗和參考文獻［14］確定。試驗共設置10個處理，每個處理9株幼苗。施肥采用澆灌施肥法，使用電子天平稱量裝袋表1中各肥料的用量，然后將其均勻混合后，將每袋肥料溶于裝有50 mL水的燒杯中，粉碎攪拌均勻后澆入。本次試驗共計施肥2次，分別在2019年6月和2019年8月進行。

表1 氮磷鉀配比施肥L9（34）正交試驗設計表

1.4 指標測定

在試驗開始及結束后，幼苗株高用皮尺測定，精確到0.1 cm。地徑用數顯游標卡尺測定，精確到0.01 mm。在2019年11月試驗結束后，每組處理中隨機選取3株植株，每株植株再選取3片長勢均勻、健康的葉子，利用CI-203手持式激光葉面積儀對葉的生長指標進行測定（包含葉面積、葉周長，數據精確到0.01 cm）。于2019年11月試驗結束后開始生物量測定，各處理隨機挖取3株幼苗，清水洗凈株體后用濾紙吸干水分。將幼苗的根、莖、葉部分分開后置于105 ℃的烘箱殺青30 min后，轉70 ℃烘干至恒重，后測定干重（精確到0.01 g）。在2019年11月，選擇晴朗天氣使用Li-6400 XT光合儀測定，設定光照強度1200 μmol/（m2·s）進行測定瞬時光合，每個處理選取3株植株中3片長勢均勻、良好功能的葉片，分別記錄凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）及蒸騰速率（Tr）。

1.5 數據分析

試驗中，原始數據采用Word 2016和Excel 2016進行統計歸納，后采用SPSS 17.0及DPS 17.2進行各項指標數據的綜合處理，隨后使用Excel 2016進行數據分析圖表繪制，采用Duncan新復極差法進行多重比較。用模糊隸屬函數法進行綜合分析，與苗木質量呈正相關的指標采用公式（1）計算，負相關的則用1-Ui表示。

式（1）中：Ui為第i個指標的隸屬函數值；Xi為中國無憂花幼苗某個測定指標；Xmax、Xmin分別為該指標的最大值和最小值。

2 結果與分析

2.1 氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗株高的影響

由圖1可知，不同處理株高增量由大到小的排序為T4>T5>T3>T1>T6>T7>T2>CK>T9>T8。T8處理和T9處理苗高增量均低于CK，其中T8處理株高增量最小，僅為5.08 cm，比CK的減少了38.12%。其他各處理的株高增量則均高于CK，其中T4處理的株高增量最大，為16.03 cm，比CK增加了95.23%。由方差分析可得，氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗株高增長存在顯著影響（P＜0.05），其中T4處理顯著高于CK，T8、T9處理則低于CK，但無顯著差異。由此可得，適當的氮磷鉀施肥配比能有效促進中國無憂花幼苗株高的增長，氮磷鉀施肥配比不當則會抑制其株高的增長，對中國無憂花幼苗株高增長的促進效果最好的施肥配比是T4（N2P1K2）。

2.2 氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗地徑的影響

由圖2可知，不同處理地徑增量由大到小的排序為T5>T4>T3>T1>T6>T7>T2>CK>T9>T8。T8處理和T9處理地徑增量均低于CK，其中T8處理地徑增量最小，僅為1.21 mm，比CK的減少了29.65%。其他各處理的地徑增量則均高于CK，其中T5處理的地徑增量最大，為2.71 mm，比CK的增加了57.56%。由方差分析可得，氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗地徑增長存在顯著影響（P＜0.05），其中T5處理顯著高于CK，T8、T9低于CK，但無顯著差異。由此可得，適當的氮磷鉀施肥配比能有效促進中國無憂花幼苗地徑的增長，氮磷鉀施肥配比不當則會抑制其地徑的增長，對中國無憂花幼苗地徑增長的促進效果最佳的施肥配比是T5（N2P2K3）。

圖1 氮磷鉀配比施肥對中國無憂幼苗株高的影響

圖2 氮磷鉀配比施肥對中國無憂幼苗地徑的影響

2.3 氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗葉生長指標的影響

由圖3可知，不同處理葉面積由大到小的排序為T5>T1>T4>T3>T6>T2>T7>T9>CK>T8，不同處理葉周長由大到小的排序為T5>T1>T4>T6>T3>T2>T9>T7>CK>T8。其中T8處理葉面積和葉周長均值都最小，低于CK，分別為40.17 cm2、27.23 cm，分別比CK的減少了7.82%、5.39%；其余各處理葉面積和葉周長均值均高于CK，分別比CK的增加了15.95%~104.93%和5.18%~48.44%，其中T5處理葉面積和葉周長均值均最大，分別為89.31 cm2、42.72 cm，分別比CK的增加了104.93%、48.44%。由方差分析可得，氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗葉面積和葉周長均存在顯著影響（P＜0.05），T5處理的葉面積和葉周長均顯著高于其他各處理，T8處理的葉面積和葉周長均低于CK，但均無顯著性差異。由此可得，氮磷鉀配比施肥能在一定程度上促進中國無憂花幼苗葉面積和葉周長的增加，促進效果最好的施肥配比是T5（N2P2K3）。

圖3 氮磷鉀配比施肥對中國無憂幼苗葉生長指標的影響

2.4 氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗生物量的影響

由表2可知，不同處理根生物量由大到小的排序為T4>T6>T1>T5>T3>T2>T7>T8>T9>CK，莖生物量排序為T4>T5>T1>T6>T2>T3=T7>T9>CK>T8，葉生物量排序為T4>T5>T1>T3>T2>T6>CK>T7 >T9>T8，總生物量排序為T4>T5>T1>T6>T3>T2>T7>T9>CK>T8。各處理根生物量均高于CK；除T8處理外，其余各處理莖生物量和總生物量均高于CK；除T7、T8和T9處理外，其余各處理葉生物量均高于CK。T4處理根生物量、莖生物量、葉生物量和總生物量均最大，分別為9.13、5.95、9.34、24.42 g/株，分別比CK增加了170.12%、160.96%、173.90%、169.24%；T8處理莖生物量、葉生物量和總生物均最小，分別為2.15、1.82、7.81 g/株，分別比CK減少了5.70%、46.63%、13.89%，T9處理根生物量增量最小，為3.76 g/株，比CK增加了11.24%。由方差分析可得，氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗根生物量、莖生物量、葉生物量和總生物量均存在顯著影響（P＜0.05），T4處理各生物量均最大。由此可得，適當的氮磷鉀配比施肥可促進植物的生長及物質積累，對促進中國無憂花幼苗各生物量增長的最佳施肥配比是T4（N2P1K2）。

表2 氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗各生物量的影響g/株

2.5 氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗光合作用的影響

2.5.1 對凈光合速率的影響 由圖4可知，不同處理凈光合速率由大到小的排序為T5>T1>T6>T3>T4>T2>T9>T7>CK>T8，除T8處理外，其余各處理凈光合速率均大于CK，其中T8處理凈光合速率最小，為1.08 μmol/（m2·s），比CK減少了4.42%；T5處理凈光合速率最大，為4.17 μmol/（m2·s），比CK增加了269.03%。由方差分析可得，氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗凈光合速率存在顯著影響（P＜0.05），T5處理顯著高于CK，T8處理低于CK。由此表明，大多數氮磷鉀施肥配比可促進中國無憂花幼苗凈光合速率，促進效果最佳的施肥配比是T5（N2P2K3）。

2.5.2 對氣孔導度的影響 由圖5可知，不同處理氣孔導度由大到小的排序為T1>T5>T6>T3>T4>T2>T9>T7>CK>T8，除T8處理外，其余各處理氣孔導度均大于CK，其中T8處理氣孔導度最小，為0.014 mmol/（m2·s），比CK減少了12.50%；T1處理氣孔導度最大，為0.041 mmol/（m2·s），比CK增加了156.25%。由方差分析可得，氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗氣孔導度存在顯著影響（P＜0.05），T5處理顯著高于CK，T8處理低于CK，但無顯著差異。由此表明，絕大多數氮磷鉀施肥配比可促進中國無憂花幼苗氣孔開放，從而增強植株葉片對CO2的吸收作用，從而更好地進行光合作用，其中促進效果最佳的施肥配比是T1（N1P1K1）。

圖4 氮磷鉀配比施肥對中國無憂幼苗凈光合速率的影響

圖5 氮磷鉀配比施肥對中國無憂幼苗氣孔導度的影響

2.5.3 對胞間CO2濃度的影響 由圖6可知，各不同處理胞間CO2濃度由大到小的排序為CK>T8>T7>T1>T2>T9>T6>T4>T3>T5，各處理胞間CO2濃度均小于CK，其中T5處理胞間CO2濃度最小，為210.13 μmol/m，比CK減少了24.97%。由方差分析可得，氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗胞間CO2濃度存在顯著影響（P＜0.05），除T8處理低與CK無顯著差異外，其余各處理均顯著低于CK。由此表明，氮磷鉀配比施肥可促進中國無憂花幼苗吸收CO2，從而增強光合作用，促進效果最佳的施肥配比是T5（N2P2K3）。

圖6 氮磷鉀配比施肥對中國無憂幼苗胞間CO2濃度的影響

2.5.4 對蒸騰速率的影響 由圖7可知，各不同處理蒸騰速率由大到小的排序為T1>T5>T6>T3>T4>T2>T9>T7>CK>T8，除T8處理外，其余各處理蒸騰速率均大于CK，其中T8處理蒸騰速率最小，為0.39 mmol/（m2·s），比CK減 少 了9.30%，T1處理蒸騰速率最大，為1.08 mmol/（m2·s），比CK增加了151.16%。由方差分析可得，氮磷鉀配比施肥對中國無憂花幼苗蒸騰速率存在顯著影響（P＜0.05），T1處理顯著高于CK，T8處理低于CK，但無顯著差異。由此表明，絕大多數氮磷鉀施肥配比可促進中國無憂花幼苗的蒸騰速率，促進效果最佳的施肥配比是T1（N1P1K1）。

圖7 氮磷鉀配比施肥對中國無憂幼苗蒸騰速率的影響

2.6 氮磷鉀配比施肥下各指標相關性分析及模糊隸屬函數綜合評價

由表3可得，氮磷鉀配比施肥下中國無憂花幼苗的生長和光合特性之間相互影響，氮磷鉀配比施肥下生長及光合作用各項指標存在顯著或者極顯著相關，其中胞間CO2濃度與其余各項指標呈負相關，其余各項指標之間則呈正相關。

表3 氮磷鉀配比施肥下各指標相關性分析

模糊隸屬函數是在多指標測定基礎上，對植物特性進行綜合評價的途徑［15］。為避免單一指標的片面性，對中國無憂花幼苗各生長及光合作用各指標進行隸屬函數綜合評價，篩選出對中國無憂花幼苗生長最有利的施肥配比。隸屬平均值越大，表明該施肥配比對中國無憂花幼苗的生長越有利。由表4可知，各處理隸屬度均值由大到小的排序T5>T4>T1>T3>T6>T2>T7>T9>CK>T8。T5處理隸屬平均值最大，表明T5（N2P2K3）施肥處理對中國無憂花幼苗的生長最有利。

表4 氮磷鉀配比施肥下各指標隸屬函數分析

3 討論與結論

施肥在育苗生產中是保證林木質量的必要措施［16］，合適的施肥配比是增強苗木質量的關鍵因素之一。株高、地徑、葉生長指標、生物量等可作為生長指標來評價配比施肥的效果。周樊等［17-18］研究發現適當的氮磷鉀配比施肥對植株苗高和地徑等生長指標有明顯促進作用。本次試驗大多數處理均能促進中國無憂花幼苗株高地徑的增長，適當的氮、磷、鉀配比施肥均能促進中國無憂花幼苗的株高地徑增長，與周樊等［17-18］的研究結論相一致。適當施肥對葉片的生長也可起到促進作用，本試驗中對葉生長指標進行測定，發現除T8處理外，無憂花植株葉面積及葉周長對比CK均出現了增加，由此表明適當的氮磷鉀配比施肥可促進葉的生長，這與亢亞超等［19-20］的研究結論相似。生物量的大小在一定程度上可以反映植物在生長過程中物質積累的情況。本試驗中，除T8處理外，其余各處理氮磷鉀配比施肥均能促進中國無憂花幼苗根生物量、莖生物量、總生物量的增加，除T7、T8、T9處理外，其余各處理均能促進中國無憂花幼苗葉生物量的增加。由此表明，適當的氮磷鉀配比施肥均能促進中國無憂花幼苗的各生物量的增加，氮磷鉀施肥配比不當則會抑制其生物量的增加，這與董妍君［21］的研究結果相似。

光合作用是植物有機物質積累、生長發育的基礎，受植物本身生理特性和環境因素的共同影響，植物光合能力的高低是反映植物生長能力的重要指標［22］。本試驗中，氮磷鉀配比施肥可明顯降低中國無憂花幼苗胞間CO2濃度，說明施肥可以促進植物吸收CO2，進行光合作用，同時絕大多數氮磷鉀施肥配比均能提高中國無憂花幼苗凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率；這與胡厚臻等［23］的研究結果相一致。本次T8處理Pn、Gs等光合作用指標相比對照均出現了下降的情況，這可能是由于過度施用氮肥導致植株本身Rubisco酶活性因氮素過多而出現下降的原因［24］，說明氮素過高則有可能會抑制植物的光合作用，這與越鵬等［25］的研究結果相似。

綜上所述，只有在各種營養元素具有較合適的配比時，才能真正對植株的生長起到促進作用。在中國無憂花的施肥方面，把握合適的氮磷鉀元素配比、不過度施用氮肥是關鍵點所在。綜合以上各項生長及光合指標，通過相關性分析及隸屬函數綜合評價，T5（尿素2.0 g/株，過磷酸鈣1.6 g/株，氯化鉀3.0 g/株）是本次試驗下對中國無憂花幼苗最適宜的施肥配方。