施肥對川滇榿木幼苗葉綠素含量及光合生理的影響研究

沈煒生

(云南省瀘西縣林業和草原局，云南 瀘西 652499)

1 引言

川滇榿木作為優良的鄉土樹種之一，屬非豆科固氮樹種，喜濕潤，多生于河灘、溪溝、低山丘陵、低濕地等區域，適應力強，耐貧瘠，生長快，根瘤或菌根，固氮能力強，可固沙保土，提高土壤肥力，是一種很好的生態防護林和混交林樹種，有著很好的發展前景。然而，在干旱地區，由于氣候、土壤環境較為惡劣，若采取單純的植苗造林技術，往往會出現幼苗成活率低、前期生長緩慢、對惡劣環境的抗性差等問題。因此，在進行幼苗造林時，應采取有效的施肥措施，以改善幼苗的局部生長環境，提高幼苗的成活率和生長率，使幼苗與周邊草本植物的競爭能力增強。基于此，本文以1a生川滇榿木為研究對象，進行了配方施肥試驗，以確定適合川滇榿木幼苗生長的N、P、K肥的最佳配比。

2 研究方法

2.1 試驗地點的選取和考察

研究地點位于瀘西縣舊城鎮冬瓜箐煤礦三眼井，為礦山復綠項目所栽植苗木。通過對川滇榿木三年生實生人工林的林分平均地徑、平均高度進行了每木檢尺。選擇的川滇榿木苗木留出50cm進行截干處理，川滇榿木幼苗采用3種不同的水肥措施，分別是：處理1是施肥和澆水：每株每月施用N、P、K(含P2O5。18%)50 g 1次；處理2是不施肥的澆水管理；對照組(CK)采用不澆水、不施肥的方式。處理1、2的澆水強度相同，在7～9月份的雨水季節，一周1～2次；每年11月至次年5月的干旱季節，一周3～4次。各處理采用5株樣品樹，3個重復。在采伐后1個月內，采用不同的水肥措施，對每一種處理的伐樁萌發時間進行了調查，12月份對各個部位理伐樁萌條的數量、枝長、基徑進行了全面的統計。

2.2 測定生物量和熱值

采用全稱重方法，可獲得新的采伐樹干、葉鮮重。將嫩芽上部、中部、下部3個層次均勻地抽取100 g的枝條、50 g葉片。在120 ℃烘箱中進行0.5 h的殺青，在80 ℃條件下進行24 h的恒溫干燥，計算出伐樁萌條枝、葉干重。采用微型氧彈熱測量儀XRY-1C測定實驗材料的熱值。

2.3 數據加工處理

使用Excel軟件編制試驗圖表，利用SPSS11.0進行了方差分析、多元對比和相關分析。

3 結果與分析

3.1 不同管理下伐樁萌條生長的比較

川滇榿木幼苗萌條數量、萌條長度和萌條粗度在不同的水肥處理下具有較大變化，川滇榿木幼苗的萌條數量、萌條長度和萌條的粗度都明顯高于對照。結果表明：伐樁的萌條數目以處理1為最高，是處理2的1.7倍，是對照組的2.1倍，表明川滇榿木幼苗萌條的生長都是通過施肥和澆水來實現的。川滇榿木幼苗長度以處理2為最高，處理1次之，川滇榿木幼苗的生長受水分狀況的影響較大，因此，在處理1、2中，維持澆灌后的水分狀況是促進伐樁萌條長度增長的主要措施[1]。

方差分析結果顯示，不同管理間伐樁萌條長度和基礎直徑存在著明顯的差異[長度：F=6.136；基本直徑：F=4.410>Fa.0s(2.9)=4.260]。通過多次對比分析，結果顯示：處理1和處理2的萌條長度存在顯著性差異，顯著性概率Sig.=0.021<0.05，說明在顯著性水平0.05以下，未施水肥處理對萌條的長度有明顯的影響。在基徑比方面，澆水和不施水肥的處理存在著極顯著的差別，平均差值為0.473，說明灌溉和不施用水肥對幼條的基徑有明顯的影響。

3.2 不同水肥管理條件下伐樁萌條生物量的比較

3.2.1 生物總量的對比

不同的水肥管理方式對幼苗的生物量積累有顯著的影響，處理1組伐樁的平均生物量是對照組的17.9倍；處理2組是對照組的6.7倍。方差分析結果顯示：[F=9.546Fa.o5(2.6)]各處理之間萌條的生物量存在著極顯著的差異，說明通過澆水和施肥可以明顯地提高萌條的生物量。

3.2.2 器官生物量的對比

通過對川滇榿木幼苗萌條器官生物量的對比研究，發現不同處理方式下伐樁萌條和葉片生物量存在顯著差別。結果表明：萌條枝、葉片生物量最大的是處理1>處理2>CK，而枝條生物量處理1的平均水平比對照高16.0倍，處理2的生物量比對照組高6.4倍；萌條葉的生物量差異中，處理1為對照組的24.4倍，處理2為對照組的7.7倍。結果表明：采用水肥措施可以有效地促進幼苗的生長，增加幼苗的枝條和葉片，從而達到提高生物產量的目的。

3.3 不同管理對川滇榿木萌條凈光合速率的影響

通過測量不同處理的光合速率，探討了不同處理之間生物產量的差異。3種不同的處理方式對萌條的凈光合速率有一定的影響，凈光合速率按處理1組>處理2組>CK組的順序排列。因此，水肥管理主要是通過增加川滇榿木幼苗的凈光合速率來促進萌條的發育。

3.4 不同水肥管理對營養元素含量的影響

3.4.1 營養成分的對比

從川滇榿木幼苗五大元素含量來看，含量順序分別是K>Ca>Mg>N>P。

不同的管理方法還會影響萌條葉片中的營養元素含量。結果表明：在不同的處理條件下，氮素的含量依次為：處理1<處理2

水肥處理下，幼苗葉片K、P含量最高，對照組次之，不澆水不施肥組最低。結果表明，施用肥料能促進萌條葉片K含量的增加，且土壤濕度較好，有利于萌條的光合能力。但K元素的含量比不施肥料的處理要高，這與其萌條的水分狀況有一定關系，K元素的積累增加有利于促進萌條的抗旱性[3]。

3.4.2 關聯度研究

各養分元素間的相關性分析表明，Ca、Mg的相關性非常明顯(r=0.749)。

通過與熱值的相關性分析，發現萌條內分的養分含量與其熱值有明顯的相關性。N和葉片的熱值之間存在著極顯著的相關性(r=0.834)和總熱量(r=0.687)；K和枝條的熱值呈極顯著的負相關關系(r=-0.737)。

4 施肥對川滇榿木幼苗葉綠素含量及光合生理的影響

4.1 施肥處理對川滇榿木總葉綠素的影響

不同氮磷鉀肥處理對川滇榿木的葉綠素含量有明顯的影響，如表1、表2所示。通過正交實驗進行了直觀的分析，發現氮肥對川滇榿木幼苗的葉綠素含量的影響幅度在2.457～2.801左右，極差為0.344；最大值為2.801。在試驗條件下，磷肥對川滇榿木幼苗的葉綠素含量的影響范圍為2.542～2.670，極差為0.128，最大值為2.670。鉀肥對川滇榿木幼苗葉綠素含量的影響范圍為2.482～2.701，極差為0.219，最高值為2.701。通過對氮、磷、鉀處理結果的方差分析，結果表明：3種肥料元素對川滇榿木幼苗總葉綠素含量的影響無明顯性(P>0.05)，通過直觀分析，結果表明：氮、磷、鉀肥分別在0 g/m2、0.6 g/m2、0.1 g/m2時，對川滇榿木幼苗總的葉綠素含量有較大的影響[4]。

4.2 施肥處理對川滇榿木光合生理的影響

不同氮、磷、鉀肥處理對川滇榿木幼苗的光合作用也有不同程度的影響。通過正交實驗進行了直觀地分析，發現氮肥對川滇榿木幼苗的光合速率、胞間CO、氣孔導度、蒸騰速率的影響變化的幅度在8.904～10.456、0.146～0.245、34.440～60.420、1.334～1.434，極差為1.552,0.093,25.980,0.100，最適合的是0.2 g/m2。磷肥對土壤水分的影響范圍為8.678～10.424、0.162～0.239、21.560～72.360、1.326～1.420，極差為1.746,0.077,50.800,0.132，最優值為0.132。鉀肥對土壤水分的影響范圍為9.180～9.628、0.159～0.239、40.960～56.160、1.316～1.420，極差為0.448,0.080,15.200,0.104，最適合的是0.4 g/m2。通過對氮、磷、鉀處理結果的方差分析，結果表明：3種化肥對光合生理指標無明顯影響(P>0.05)；結果表明：川滇榿木在氮、磷、鉀比例分別為0.2 g/m2、0.6 g/m2、0.4 g/m2的情況下，其光合作用指數相對較好。

表1 不同施肥處理下川滇榿木總葉綠素含量、光合生理指標的變化

表2 不同施肥處理下川滇榿木總葉綠素含量 變化的正交試驗分析 g/m2

5 討論與結論

5.1 對萌條生長及生理的研究

5.1.1 水肥對萌條生長量的影響

澆水和施肥處理能顯著提高萌條數量、長度和基徑。但萌條長度的差值顯示，澆水和施肥處理的萌條平均長度稍低于單獨澆水的萌條，萌條的平均直徑在2個處理之間的差距僅為0.09 cm[5]。初步推測，幼苗的生長情況除了與地面環境相關外，還與植物的遺傳特性也有一定關系。從川滇榿木枝條的萌發數量和生長情況來看，建議在萌芽前期要進行全面的水肥供給，以促進幼苗萌條的萌發，在幼苗生長期，在足夠的水分條件下，可以減少肥料用量，從而降低相應的經濟效益[6]。

5.1.2 水肥對萌條生物量的影響

澆水和施肥能顯著提高萌條、葉和總生物量。前人的大量研究顯示，施肥和澆水對川滇榿木的生長都有明顯的促進作用。結果表明：水分和肥料的相互作用對萌條生物量積累的影響大于單純的澆水[7]。在不同的水肥條件下，萌條各器官的生物量分布比例為枝條>葉片，而各個器官的生物量比例則存在著一定的差別。在水分和肥料的作用下，萌條葉片的分布比例最大，而枝條的分布比例最小。按照功能均衡的原理，如果某個資源是制約因子，那么生物量就會被優先地分配給那些負責吸收該種資源的器官。在不受營養條件約束的情況下，植物的生物量分布將被分配至各光合器官，以達到最佳的生長狀態。通過提高養分含量和土壤水分，可以使植株干物質的積累向葉片中轉移[8]。葉部生物量積累的本質是使葉片的光合面積增大，有利于萌條的發育。

5.1.3 水分和肥料對萌條光合作用的影響

通過對川滇榿木幼苗在不同水肥條件下伐樁萌條的凈光度和速度進行分析，發現澆水施肥組的產量最高，而控制組的產量最低[9]。在干旱條件下，由于氣孔封閉，阻斷了外界CO2進入葉綠體，使葉肉細胞的光合活動減少。礦質元素對植物的光合作用起著重要的作用，施肥能使植株的葉面積、葉數、氣孔的開閉、促進光合作用的酶活力得到明顯的提高。試驗結果顯示，合理的水肥搭配能使光合效率最大化[10]。

結果表明：川滇榿木幼苗的水肥管理對其生長有明顯的促進作用，生物量的積累和光合作用的增強[11]。川滇榿木幼苗中的生物產量與光合速率具有較好的相關性。施肥有利于葉片內的干物質積累，使葉片的光合面積增大，光合速度加快，使總的生物產量增加。在采伐前期，通過合理的施肥措施，可以提高川滇榿木幼苗的發芽和再生能力，為提高土壤干物質積累奠定了良好的基礎，為川滇榿木幼苗的快速生長和高產奠定了良好的管理基礎[12]。

5.2 對萌條熱值的研究

水肥處理能使萌條的總熱值增加，但葉、枝條和總熱量沒有明顯的差別。在各器官中熱值分布比表現出葉片>枝條的分布規律，葉片和枝條的分布百分比相差不大，幾乎都在50%以上[13]。結果表明：植物干物質熱值受多種因素的影響，其中，光照是最主要的；另外，含有的灰分對其有很大的影響。同時，由于其獨特的生理組成和生長環境，對其熱量的影響也很大。川滇榿木幼苗的N、K含量與其熱值之間存在著明顯的正相關關系[14]。

結果表明，氮素對川滇榿木幼苗的熱值有明顯的影響[15]。在川滇榿木幼苗的肥料管理中，必須建立相應的氮素含量與植物熱值的變化之間的關系，并合理利用。

5.3 對萌條營養元素含量的研究

不同處理條件下，不同類型的礦物元素含量存在差異。在未施水肥料的條件下，幼苗葉片的N含量最高，而在水肥條件下則最低；不同施肥條件下的幼苗葉片K、P含量均較高；K對提高植物的光合效率有明顯的促進作用，在K含量高的情況下，可以使葉片的氣孔打開，增加CO2的吸收速率，加快同化產物的轉運和傳遞。P在植物的很多代謝活動中也有作用，比如光合作用，呼吸作用，代謝物質的運輸[16]。通過對川滇榿木幼苗的光合作用和生物量的分析，發現3個不同水肥處理的萌條，其凈光合速度和生物產量的大小次序是：處理1>處理2>對照組，并與葉片中K、P元素的比例相比較，進一步證實了川滇榿木幼苗的葉片中K、P元素含量、凈光合速率、促進伐樁萌條生物量的累積[17]。

6 結語

在進行川滇榿木移栽造林時，應采取適當的施肥措施，以改善幼苗的生長狀況，提高幼苗的成活率，增加幼苗與周邊草本植物的競爭能力[18]。通過對川滇榿木幼苗在不同水肥管理下的萌條生長和熱值的影響，發現澆水和施肥對幼苗的數量、長度和基徑都有顯著的提高。

葉綠素是植物光合作用的主要物質。光合作用受多種環境因子的影響，包括溫度、濕度、光照強度、CO2濃度、礦物質營養等，而肥料是調控作物生長的基礎，不同的施肥方式會造成土壤的小氣候差異，從而影響作物的光合作用[19]。結果顯示，在N、P、K肥配比在0～0.2∶0.6∶0.1～0.4的條件下，川滇榿木幼苗的光合指數變化明顯，川滇榿木幼苗生長最好，葉片中的葉綠素含量和凈光合能力最強。由此可以得出結論：1a生川滇榿木幼苗需要的P、K含量相對高，而N的需求則相對較低，這說明了其具有根瘤性和具有固氮能力的特點[20]。

川滇榿木是一種具有根瘤和固氮功能的非豆科植物，能利用自身的生理功能來固定氮，因此對氮的需求比較低。從植物的生理角度來說，適當的高N水平可以促進幼苗的葉綠素和礦物質含量，改善其滲透調控能力，促進其氣孔調節，提高其水分利用率。