氮磷鉀配方施肥對貴州金花茶生長及根系形態的影響

龍海燕， 鄧倫秀， 徐超然， 陳 銳， 陳志萍

(貴州省林業科學研究院， 貴州 貴陽 550002)

0 引言

【研究意義】貴州金花茶(CamelliahuanaT. L.Ming et W. J. Zhang)為山茶科山茶屬金花茶組常綠灌木或小喬木，僅分布于貴州和廣西。金花茶組植物是山茶屬內唯一開黃色茶花的類群，是世界珍稀的觀賞植物和培育雜交茶花品種的優良種質資源；此外，金花茶富含微量元素及人體必需的氨基酸，在降低血脂、血糖及防癌抗癌方面具有特殊功效，具有較高的藥用價值[1]，被譽為植物界“大熊貓”“茶族皇后”。貴州金花茶模式標本于1958年由北京植物所曹子余先生采自貴州省冊亨縣，1993年由昆明植物所閣天綠等將其定名為貴州金花茶[2]。貴州金花茶自發現以來一直未引起足夠重視，受利益趨使其野生植株遭到大量采挖販賣，目前在野外已難尋蹤跡，少數被當地村民移栽至房前屋后作為自主產品經營。近年來，隨著貴州省積極推動發展林下經濟，羅甸縣著力推廣金花茶種植，種植規模日益擴大，但相關的配套栽培技術卻相對匱乏。開展配方施肥對貴州金花茶生長發育及根系形態影響的研究，篩選其最佳氮磷鉀(NPK)施肥配方，對促進貴州金花茶種植產業發展具有重要現實意義。【前人研究進展】貴州金花茶相關報道已見遺傳學[3-5]、生物學特性[6]及花、葉成分等[7-8]方面的研究。栽培方面，席培宇等[9]探究了貴州金花茶大田扦插技術，扦插生根率達90%以上，并已有就地扦插育苗和葉片快繁的相關專利[10-11]報道。龍海燕等[12]篩選出5株表型優勢明顯的貴州金花茶優良單株。陳菊艷等[13]探討遮光對貴州金花茶生長發育和生理指標的影響指出，貴州金花茶扦插苗在30%～60%遮光條件下生長發育更好。但貴州金花茶在施肥技術方面的研究仍是空白。【研究切入點】合理施肥是提高苗木質量與產量的關鍵因素之一，目前鮮見施肥與金花茶生長發育及根系形態關系的研究報道。【擬解決的關鍵問題】采用“3414”試驗設計研究NPK不同配方施肥下貴州金花茶幼苗生長及根系形態的變化，探明NPK配方施肥對貴州金花茶生長發育的影響，篩選適宜貴州金花茶生長的最佳NPK施肥配方，為金花茶的規模化種植及促進貴州金花茶產業的可持續健康發展提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 金花茶苗 貴州金花茶當年生播種苗，由羅甸茂井基地提供。

1.1.2 肥料 試驗用氮肥為尿素(含氮量46.0%)，四川美豐化工股份有限公司；磷肥為過磷酸鈣(含磷量16.0%)，福泉市福達磷化工有限責任公司；鉀肥為氧化鉀(含鉀量60.0%)，中化化肥有限公司。

1.1.3 儀器設備 MRS-9600TFU2L多功能根系分析測量儀，0.0001電子天平。

1.1.4 土壤 供試土壤理化性質：pH 4.57，有機質17.4 g/kg，氮0.94 g/kg，磷0.18 g/kg，鉀15.6 g/kg，水解氮75.47 mg/kg，有效磷3.58 mg/kg，速效鉀80.14 mg/kg，氮含量中等，鉀含量稍低，磷含量低下，總體肥力較低。

1.2 方法

1.2.1 材料預處理 2020年4月從當年生播種苗中挑選300株長勢一致且無病蟲害的貴州金花茶，裸根起苗后用濕沙儲藏帶回貴州省林業科學研究院中試基地內進行盆栽(規格15.6 cm口徑×16 cm高，配有塑料托盤)，每盆栽1株。盆栽土壤按黃心土∶珍珠巖為4∶1混勻，土壤提前15 d采用多菌靈進行消毒處理，緩苗期間進行日常澆水除草管理。

1.2.2 試驗設計 采用“3414”設計試驗方案(表1)，設置氮磷鉀3因素4水平，其中，氮肥施用量為0 g/株、2.18 g/株、4.36 g/株和6.54 g/株，磷肥施用量為0 g/株、6.26 g/株、12.52 g/株和18.78 g/株，鉀肥施用量為0 g/株、1.66 g/株、3.32 g/株和4.98 g/株，以不施肥為對照(CK)，共14個處理，每個處理20株，共280株。于2020年6—10月對貴州金花茶幼苗進行施肥，磷肥作為底肥上盆時與土拌勻，一次性施入，尿素、鉀肥每月月初施肥1次，每次按試驗設計稱取2種肥料施肥量的1/5，分別用50 mL水攪拌均勻后緩緩澆灌茶苗。

表1 貴州金花茶施肥試驗的“3414”設計方案

1.2.3 指標測定

1) 生長指標。施肥試驗開始后，每月中旬每個處理取20株幼苗，分別采用卷尺(精確至0.1 cm)和游標卡尺測量1次苗高和地徑，直至試驗結束。

2) 葉片形態指標。試驗結束后，各處理隨機選取3株健康的苗木，每株選取3片長勢均勻的良好功能葉，采用直尺測量金花茶葉片的長度和寬度，葉面積采用數字圖像處理法，用掃描儀采集葉片數字圖像，利用Photoshop統計像素計算面積的方法計算葉片的面積，取平均值。

3) 根系指標。試驗結束后，每處理選取3株幼苗浸入水中，小心沖洗取出完整的根系，采用多功能根系分析測量儀進行根系掃描獲取圖像，用萬深根系分析軟件(Microtek ScanWizard EZ)對根系圖片進行各項指標分析，包括總根長、表面積、體積、平均直徑和根尖數。

4) 生物量。試驗結束后，每處理隨機抽取3株健康的苗木洗凈，置于烘箱內在75℃下烘48 h至恒重，取出后分別用天平稱量地下部分(根系)和地上部分(莖、葉)干重，計算生物量。

1.3 數據統計與分析

采用Excel 2010進行數據統計以及圖、表制作，用SPSS 20.0進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 NPK不同配方施肥貴州金花茶幼苗的苗高增長量

從圖1可知，各施肥處理均不同程度促進貴州金花茶幼苗苗高增長。至測量結束時，各處理幼苗苗高的增長量為4.02～10.16 cm，表現為T2>T6>T9>T5>T11>T12>T4>T8>T10>T13>T7>T1>T3>CK，各處理較CK提高7.73%～152.61%；除T10、T13、T7、T3和T1外，其余施肥處理均較CK顯著提高。其中，T2(N1P2K2)的增長量最大，為10.16 cm，是CK(4.02 cm)的2.53倍，顯著高于除T6外的其余處理；其次是T6和T9，二者差異不顯著，T6顯著高于除T5和T9外的其余處理，T9顯著高于除T5、T11、T12和T4外的其余處理。不同時段各處理幼苗苗高的增長量均以在7月15日至8月15日和8月15日至9月15日2個時段較大，占整個試驗期總增長量的55.33%，表明這2個時段是苗高生長的主要時期，10月中旬以后苗高增長速度趨于緩慢，只占總增長量的8.42%。隨著施N量增加，各處理苗高增長量呈先增后減趨勢，在N1(2.18 g/株)水平時最大，CK最小；隨著施P量和施K量增加，各處理苗高增長量呈上升趨勢，分別在P3(18.78 g/株)和K3(4.98 g/株)水平時最大。各元素0水平處理(即T1、T3和T7)的苗高增長量均大于CK，但差異不顯著，說明氮、磷、鉀3種肥料對貴州金花茶幼苗苗高的生長較關鍵，偏施某一種肥料均達不到理想的施肥效果。

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 NPK不同配方施肥貴州金花茶幼苗的地徑增長量

從圖2可見，不同施肥處理對貴州金花茶各處理地徑增長量的影響存在差異。各處理幼苗地徑的增長量為1.56～3.96 mm，表現為T9>T2>T5>T6>T11>T4>T12>T8>T13>T10>T1>T3>CK>T7，除T7外，各施肥處理地徑增長量均大于CK，較CK提高1.27%～232.6%。不同時段各處理幼苗地徑增長量，施肥初期(5月15日至6月15日)各處理的地徑生長緩慢，此時苗木仍處于緩苗期；6月中旬，各處理地徑的生長均不同程度加大，T9的地徑增長量增幅最大，其次是T5和T11；7月中旬后，T9、T8和T2的地徑增長量較大，表明6月15日至8月15日為地徑的快速生長期，而10月中旬以后地徑增長速度趨緩。不同施肥處理貴州金花茶的地徑總增量以T9(N2P2K3)最大，為3.96 mm，是CK(1.63 mm)的2.42倍，顯著高于其余處理；T2和T5其次，分別為3.42 mm和3.07 mm，二者差異不顯著，T2顯著高于除T5外的其余處理，T5顯著高于除T6和T11外的其余處理；T7最小，但與CK和T3、T1無顯著差異。隨著施N量和施P量增加，各處理地徑增量均呈先增后減趨勢，分別在N1(2.18 g/株)和P2(12.52 g/株)水平時最大，在CK最小；隨著施K量增加，各處理地徑增長量呈先降后增趨勢，在K0(0 g/株)水平即T7時最低，且低于CK，但二者差異不顯著，說明缺失鉀肥對幼苗地徑的影響較大。

圖2 NPK不同配方施肥處理各時段貴州金花茶幼苗地徑的增長量

2.3 NPK不同配方施肥貴州金花茶幼苗葉片的形態特征

從表2看出，不同施肥處理貴州金花茶幼苗葉形態特征的變化。

表2 NPK不同配方施肥處理貴州金花茶幼苗葉片的形態特征

2.3.1 葉長 各處理幼苗平均葉長為7.77～11.97 cm，表現為T8>T2=T9>T4>T6>T13>T12>T5>T11>T7>CK>T3>T10>T1。其中，T8的葉長最長，與T2(11.93 cm)和T9(11.93 cm)無顯著差異，三者分別比CK顯著提高29.13%、28.69%和28.69%；T1的葉長最短，與T3(8.67 cm)、T10(8.17 cm)無顯著差異，但顯著低于其余處理。

2.3.2 葉寬 各處理幼苗平均葉寬為3.33～5.10 cm，T2>T9>T5>T4>T6>T8>T12=T11>T13>T10>T3>T7>CK>T1。T2的葉寬最寬，其次是T9(4.67 cm)、T5(4.47 cm)和T4(4.43 cm)，四者間差異不顯著；T2顯著高于除T9、T5和T4外的其余處理；T1的葉寬最窄，低于CK(3.77 cm)，且顯著低于除T3(3.90 cm)、T7(3.80 cm)和CK外的其余處理。

2.3.3 葉面積 各處理幼苗葉面積為18.97～35.57 cm2，T2>T9>T5>T4>T6>T8>T13>T11>T12>T10>T3>T7>CK>T1。T2的葉面積最大，其次是T9(34.03 cm2)和T5(32.67 cm2)，T2顯著高于除T9和T5外的其余處理；T1的葉面積最小，且低于CK(20.37 cm2)，二者差異不顯著，但均顯著低于除T3(20.70 cm2)、T7(20.63 cm2)、T10(22.40 cm2)和CK外的其余處理。

2.3.4 葉片數 各處理幼苗葉片數為6.4～11.1片，表現為T5>T2>T11>T9=T8>T4>T12>T6>T13>T7>T10>T3>T1>CK。T5的葉片數最多，其次是T2(10.4片)，分別比CK(6.4片)顯著提高73.4%和62.5%；CK的葉片數最少，其次是T1，二者差異不顯著。

綜上看出，氮元素對貴州金花茶幼苗葉片的形態起關鍵作用，氮肥不足不利于幼苗葉片的生長。

2.4 NPK不同配方施肥貴州金花茶幼苗的生物量

由表3可見，不同施肥處理貴州金花茶生物量的積累存在差異。與CK相比，施肥處理的貴州金花茶生物量均不同程度增大，說明施肥能夠促進植物生物量的積累。

表3 NPK不同配方施肥處理貴州金花茶幼苗的生物量

2.4.1 根 各施肥處理根干重為0.40～1.58 g，表現為T2>T5>T9>T11>T6>T4>T8>T12>T13>T7>T10>T1>T3>CK。其中，T2根干重最高，顯著高于其余處理；T5其次，為1.27 g，與T6(1.06 g)、T9(1.16 g)和T11(1.11 g)間無顯著差異；CK的根干重最小，為0.40 g，但與T10(0.50 g)、T1(0.48 g)和T3(0.47 g)間無顯著差異。

2.4.2 莖 各施肥處理的莖干重范圍在0.42～1.48 g，表現為T2>T9>T5>T11>T4>T8>T6>T12>T13>T7>T10>T1>T3>CK。其中，T2的莖干重最大，T9(1.32 g)其次，T2顯著高于除T9(1.32 g)、T5(1.29 g)和T11(1.28 g)外的其余處理；CK的莖干重最小，為0.42 g，顯著低于除T1(0.59 g)、T3(0.52 g)外的其余處理。

2.4.3 葉 各施肥處理的葉干重為0.65～2.25 g，表現為T9>T2>T5>T11>T4>T8=T12>T6>T13>T7>T3>CK>T1>T10。其中，T9的葉干重最大，為CK(0.70 g)的3.21倍，顯著高于其余處理；T2其次，為1.89 g，顯著高于其余處理；T10最小，為0.65 g，與除T1(0.66 g)、T3(0.88 g)和CK外的其余處理間差異顯著。

2.4.4 總干重 各施肥處理的總干重為1.52～4.94 g，表現為T2>T9>T5>T11>T4>T8>T6>T12>T13>T7>T3>T10>T1>CK。其中，T2最高，與T9(4.72 g)差異不顯著，但均顯著高于其余處理；其次是T5(4.07 g)與T11(3.78 g)，二者間無顯著差異，T5顯著高于除T11外的其余處理；CK(1.52 g)的干重最小，但與T1(1.73 g)、T3(1.87 g)、T10(1.83 g)間無顯著差異。

2.5 NPK不同配方施肥貴州金花茶幼苗的根系形態特征

根系長度、表面積、體積、平均直徑及生物量是量化和評價根系特征的常用指標[14]。由圖3可見，不同配方施肥處理貴州金花茶幼苗的根系形態特征變化存在差異。

圖3 不同配方施肥處理貴州金花茶幼苗的根系形態特征

2.5.1 幼苗總根長 貴州金花茶幼苗各施肥處理的總根長為46.53～166.05 cm，表現為T5>T2>T9>T8>T6>T4>T11>T13>T12>T7>T1>T3>CK>T10。除T10外，其余處理均較CK不同程度增加。其中，T5(N2P2K2)總根長最大，為166.05 cm，是 CK(56.65 cm)的2.93倍；其次是T2(157.38 cm)，T5和T2差異不顯著，但均顯著高于其余處理；T9(137.44 cm)，顯著高于除T8外的其余處理；T10最小，為46.53 cm，顯著低于除CK外的其余處理。

2.5.2 幼苗根表面積 不同施肥處理下貴州金花茶幼苗根表面積為24.24～67.95 cm，差異較大，表現為T2>T9>T5>T6>T8>T4>T11>T13>T12>T7>T1>T10>T3>CK。隨著N、P肥增大，根表面積均呈先增后減趨勢，N肥在1水平(2.18 g/株)時即T2達最大，與其余水平差異顯著，N3水平(6.54 g/株)小于N0(0 g/株)，但二者差異不大。P肥在2水平(12.52 g/株)時即T5最大，與T6無顯著差異。N、P肥不變的情況下，隨著K肥增大，根表面積呈增加趨勢，在3水平時即T9最大，但與T5無顯著差異。各處理中，以T2(N1P2K2)總表面積最大，為67.95 cm2，是CK的2.8倍； CK最小，為24.24 cm2。

2.5.3 幼苗根體積 貴州金花茶幼苗不同施肥處理的根體積為1.57～5.35 cm3，表現為T2>T9>T5>T6>T8>T11>T4>T13>T12>T7>T10>T1>T3>CK。與 CK相比，各施肥處理貴州金花茶幼苗根體積均有不同程度增加，隨著N、P、K肥增大，根體積的變化規律與根表面積相同。其中，T2(5.35 cm3)根體積最大，是 CK(1.57 cm3)的3.41倍，除T9外，顯著高于其他各處理；其次是T9(4.69 cm3)和T5(4.11 cm3)，但兩者差異不顯著；CK的體積最小，與T3、T1、T7、T10間無顯著差異。

2.5.4 幼苗根直徑 貴州金花茶當年生幼苗的根平均直徑為 0.86～1.53 mm，均值為1.18 mm。不同施肥處理貴州金花茶的根平均直徑為CK>T10>T3>T1>T7>T4>T13>T9>T8>T12>T2>T11>T6>T5。在均施P、K肥的情況下，隨著N肥增加，根直徑呈先降后升趨勢，在N3水平(6.54 g/株)達最大，即T10的根直徑最大，但與 CK差異不顯著，過量氮肥促使根直徑變粗。隨著P肥增大，根直徑呈先降后升趨勢，在P0處最大，增施P肥促使貴州金花茶根系變細。在N、P肥不變的情況下，施K肥的根直徑與N肥、P肥趨勢相同，在T7即K0處最大，均以T5(0.86 mm)的根直徑最小。

2.5.5 幼苗根尖數量 不同施肥處理貴州金花茶的根尖數量大小為處理T2>T9>T5>T6>T8>T4>T12>T13>T7>T11>T1>T3>T10>CK。隨著施N和施P量增大，根尖數量總的呈先增后減趨勢，施N處理中，T2>T5>T1>T10，N肥在1水平(2.18 g/株)時即T2的根尖數量達最大值，T2與T5無顯著差異，N3水平小于 N0水平，二者差異顯著，表明氮肥過量會抑制根尖數量的增長。P肥則在2水平(12.52 g/株)時即T5最大，與T6無顯著差異。K肥則在3水平(4.98 g/株)時即T9最大，與T5無顯著差異。各處理中，以T2根尖數量最多，為377個，是CK(102個)的3.70倍；CK最少，與T10無顯著差異，與其余處理差異顯著。

3 討論

N、P和K 3種元素對植物生長及產量都有著極為重要的作用，因此，生長期科學施肥有利于植株的營養生長[15]。研究結果表明，NPK配方施用的苗高、地徑、葉片形態指標與生物量均有不同程度提高。隨著施N量增加，各處理苗高、地徑增長量呈先增后減趨勢，說明適度施氮能夠促進幼苗苗高、地徑生長，而氮肥過量則會造成養分毒害，抑制幼苗的生長，與夏善智[16]對紫葉稠李(Prunusvirginiana)、魏紅旭等[17]對長白落葉松(Larixolgensis)的研究結果一致。此外，柴勝豐等[15]研究表明，施中等水平的N和P，低水平的K對金花茶的生長效果最好。研究結果表明，以T2(N1P2K2)的苗高、以T9(N2P2K3)的地徑增量最大，說明降低N肥比例或提高K肥比例能夠較好地促進貴州金花茶生長，可能與不同種金花茶植物體內K含量以及供試土壤K含量水平有關。研究結果表明，施肥處理影響貴州金花茶幼苗葉片的葉長、葉寬與葉面積等形態指標，T1(N0P2K2)的葉寬、葉面積最小，且低于CK，二者差異不顯著，表明氮肥是影響葉形態指標的重要元素，缺氮與不施肥同樣影響葉片生長。與CK相比，NPK配比處理顯著促進貴州金花茶生物量的積累，其中T2(N1P2K2)金花茶幼苗的生物量積累最大；干重最小的CK與T1、T3和T10間無顯著差異，表明缺素或者過量施肥均不利于苗木生物量積累，楊陽等[18]對紫椴(Tiliaamurensis)的研究也表明3種元素配施更有利于提高養分吸收利用效率，促進苗木主干的徑向和橫向生長以及生物量的積累。

苗木根系形態對提高養分的吸收效率具有重要意義，土壤養分的有效性和分布狀況是影響根系形態的重要環境因子之一[19]。研究結果表明，除總根長外，施肥處理組的根表面積、根體積和根尖數量均高于CK，T10(N3P2K2)處理的總根長低于對照，可能是因為P、K充足情況下，N施入過量反而抑制幼苗根系的縱向生長。根系平均直徑和根尖數量是反映根系吸收功效的重要參數[20]。細根比粗根投入低，表面積大，利于幼苗根系增強對水分及養分的吸收作用。研究結果顯示，過高的氮肥和鉀肥水平下，金花茶根系的直徑增粗，以此調節降低肥料的過量吸收。綜合幼苗的根系形態指標看，以T2對幼苗根系的促生效果最好，其次是T9和T5。研究采用盆栽試驗，育苗盆對根系生長有一定局限性，今后應在相關試驗研究中予以完善。

4 結論

配方施肥能夠促進金花茶幼苗生長及生物量的積累，施肥處理的苗高、地徑均較CK有不同程度提高，其中T2(N1P2K2)的苗高增量、平均葉寬、葉面積、生物量等指標最優；施肥處理影響幼苗根系形態發育，T2的幼苗根表面積、根體積最高，根尖數量也最多，CK的根系最小。貴州金花茶幼苗生長的最佳施肥配方為N1P2K2，施用量分別為2.18 g /株、12.52 g /株、3.32 g /株，即氮的施用量處于較低水平，磷和鉀的施用量處于中等水平時貴州金花茶幼苗的生長及根系發育效果最好。