缺素對高州油茶幼苗根系的影響

張祥宇，丁曉綱，張應(yīng)中，劉喻娟，蔡 堅，李永泉

(1.廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，廣東 廣州 510642)

油茶是世界四大木本油料樹種之一，綜合開發(fā)利用價值潛力較大，是南方丘陵崗地重要的經(jīng)濟林樹種，被林民稱為“鐵桿莊稼”、“綠色油庫”[1-3]。高州油茶Camellia gauchowensisChang，是山茶科Theaceae山茶屬Camellia常綠木本油料樹種，其種植已有1 000多年的歷史，其樹形高大，果大，單位面積產(chǎn)量高，壽命長，果實出籽率和含油率也較高，是山茶屬中一個較優(yōu)良的物種[4]。

在生長過程中，苗木需要充足的養(yǎng)分維持正常的生長發(fā)育，但由于土壤肥力有限，施肥是維持油茶所需養(yǎng)分的重要的人為干預(yù)措施，平衡施肥可有效地提高土壤養(yǎng)分含量，改善土壤肥力[5]。我國單位面積肥料使用量高于世界平均水平，但施肥不合理導(dǎo)致肥料利用率不高，不僅造成了資源浪費，還對環(huán)境產(chǎn)生了污染，化肥的使用已日益成為農(nóng)林產(chǎn)業(yè)中人們關(guān)注的焦點[6-7]。營養(yǎng)缺素癥是植物體內(nèi)營養(yǎng)失調(diào)的外在表現(xiàn)，植物營養(yǎng)缺素癥狀可作為進行形態(tài)診斷和合理施肥的重要依據(jù)[8]。國內(nèi)外許多學(xué)者對植物缺素癥狀進行了大量研究，如澳大利亞、新西蘭對桉樹、松樹缺B癥的研究[9]；隋方功等采用水培試驗對夏谷幼苗進行缺素培養(yǎng)，研究其對P、K、Ca、Mg 4 種礦質(zhì)營養(yǎng)元素吸收的影響[10]；楊麗娟等研究玉米的缺素癥狀，結(jié)果表明缺少任何元素均會導(dǎo)致玉米植株不同程度的傷害，抑制其生長造成減產(chǎn)[11-12]；秦曉佳等研究不同種源馬尾松幼苗對氮、鉀吸收利用受低磷脅迫的影響[13]；曹繼釗等[14]研究結(jié)果表明油茶幼苗對各營養(yǎng)元素的吸收分配具有明顯的規(guī)律性。

目前對高州油茶的研究集中在選育與豐產(chǎn)、優(yōu)良無性系和果實方面[15-17]，關(guān)于高州油茶幼苗的施肥研究尚未見報道。植物主要通過根系從環(huán)境中吸收水分和養(yǎng)分，根系吸收功能的發(fā)揮與根系和根毛的形態(tài)密切相關(guān)，研究如何通過調(diào)節(jié)土壤營養(yǎng)來影響根系的生長發(fā)育有重要意義[18-19]。本試驗中研究分析缺素處理對高州油茶根系的影響，旨在為高州油茶的平衡施肥提供數(shù)據(jù)和理論支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

2012年11月，選取生長正常且均勻一致的高州油茶實生苗，地徑(2.5±0.5)mm，苗高(24.0±2.5)cm，于廣東省林業(yè)科學(xué)研究院培養(yǎng)溫室內(nèi)進行砂培缺素試驗。溫室內(nèi)平均溫度25～27℃，濕度75％～85％。培養(yǎng)基質(zhì)為純凈石英砂，用自來水反復(fù)洗去石英砂中的雜質(zhì)，再用去離子水沖洗干凈并曬干后備用。營養(yǎng)杯規(guī)格為12cm×10cm，每個營養(yǎng)杯內(nèi)裝入1.65kg基質(zhì)。為防止水肥流失，盆底套有2層藍色塑料袋。

1.2 方 法

1.2.1 澆 水

幼苗移栽前需要測定其初始澆水量，方法是：裝與營養(yǎng)杯中等量的石英砂于燒杯中，緩慢向燒杯中傾注去離子水，直到恰巧到達移栽苗的根部，記錄水量，重復(fù)3次，求平均值作為初始澆水量。幼苗移栽時，要先使用去離子水將其沖洗凈，然后移植到營養(yǎng)杯內(nèi)，然后每2d天澆水1次，根據(jù)天氣狀況和苗木生長狀況適當(dāng)調(diào)整澆水量。試驗期間每隔2周移動1次苗盤以減小邊際效應(yīng)。

1.2.2 施 肥

本試驗中共設(shè)置7個處理，分別為：全素(CK)、缺氮、缺磷、缺鉀、缺鈣、缺鎂、缺硫，各處理施用配方營養(yǎng)液見表1[16]，用1mol/L的氫氧化鈉或鹽酸溶液調(diào)節(jié)各營養(yǎng)液的pH值至6.0。每個處理2個苗盤，每盤24株，合計336株。試驗周期為12周，移苗第2周開始進行缺素處理，每周施肥1次，每次使用80mL營養(yǎng)液澆灌每株苗根部，共進行12次，其中前6周施用的營養(yǎng)液濃度減半，之后施用全濃度營養(yǎng)液。

表1 各缺素營養(yǎng)液配方?Table 1 Chemical compositions of CK and the solutions of nutrient deficiencies mol/L

1.2.3 生長指標(biāo)測定

移苗14、35、56、77d后，分別在每個小區(qū)隨機抽取3株，利用(Microtek)ScanMaker i800 Plus掃描苗木根系，獲取根系圖像，運用萬深LA-S植物根系分析系統(tǒng)獲取根系的各項指標(biāo)。

充分混合掃描后的根系，并用去離子水洗凈、晾干，獲取混合樣(每個小區(qū)1個)，放入65℃的烘箱內(nèi)48h烘至恒質(zhì)量，分別稱取其干質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

整理測得的與根系生長量相關(guān)的數(shù)據(jù)，如根系長度、平均直徑、體積、表面積以及干質(zhì)量等，運用Microsoft Excel 2007軟件繪制各種圖表，并運用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

不同時期各缺素處理對高州油茶幼苗根系生長指標(biāo)的影響見表2。由表2可看出，在移苗后第5周，各缺素處理中高州油茶幼苗根系長度、表面積及體積均大于對照，而平均直徑均小于對照，分別是對照的65.91％、87.12％、74.24％、78.03％、71.97％和95.45％。在移苗后第8周，除了缺鈣處理中苗木的根系表面積和體積(分別是對照的75.20％、61.02％)及缺氮苗木的根系體積小于對照(是對照的83.05％)，其余缺素處理的苗木長度、表面積和體積均大于對照，根系的平均直徑均小于對照，根系的平均直徑分別是對照的64.60％、79.50％、85.71％、66.46％、67.70％和74.53％。

表2 不同時期各缺素處理對高州油茶幼苗根系生長指標(biāo)的影響?Table 2 Effects of different nutrient deficiency treatments on root growth indexes of C.gauchowensis seedlings at different stages

試驗結(jié)束時(即移苗 12 周后)，各缺素處理的根系長度與對照無顯著差異，除了缺鉀處理的苗木根系長度小于對照外，僅為對照的98.8％，其余缺素處理的苗木根系長度均大于對照；各缺素處理的根系表面積均大于對照且無顯著差異；各缺素處理的根系體積均大于對照且無顯著差異，其中缺硫處理根系體積最大，為對照的2.21倍，缺鉀處理根系僅為對照的1.09倍。各缺素處理的根系平均直徑與對照無顯著差異，除了缺氮和缺鈣的根系平均直徑大于對照，缺磷、缺鉀、缺鎂和缺硫的根系平均直徑均小于對照，分別是對照的97％、93％、90％、89％。缺鉀的根系干質(zhì)量顯著小于對照，為對照的93.8％，缺鎂處理的根系干質(zhì)量顯著大于對照，為對照的1.21倍，其余缺素處理的根系干質(zhì)量均與對照無顯著差異。除了缺鉀處理的根系干質(zhì)量略小于對照外，其余缺素處理的根系干質(zhì)量均大于對照。由此可知，移苗第12周后，各缺素處理對苗木根系長度的影響由大到小依次為：缺鎂、缺硫、缺磷、缺鈣、缺氮、缺鉀；對苗木根系表面積的影響由大到小依次為：缺硫、缺磷、缺鎂、缺氮、缺鈣、缺鉀；對苗木根系體積的影響由大到小依次為：缺硫、缺磷、缺氮、缺鈣、缺鎂、缺鉀；對苗木根系平均直徑的影響由大到小依次為：缺氮、缺硫、缺鎂、缺鈣、缺鉀、缺磷。

3 結(jié)論與討論

(1)試驗中各處理根系長度及體積等指標(biāo)均大于對照，由于在養(yǎng)分有效性不足條件下，為增加養(yǎng)分有效性，使細根能夠迅速生長，改變根系形態(tài)，促使根系直徑增粗或細根生長以適應(yīng)環(huán)境變化[20-25]。

(2)試驗結(jié)束時(即移苗 12 周后)，除了缺磷處理的根系干質(zhì)量顯著大于對照(是對照的1.96倍)外，缺磷處理的其它根系指標(biāo)及其余缺素處理的根系長度、表面積、體積、平均直徑和干質(zhì)量均與對照無顯著差異，丁立忠等對日本落葉松人工林細根進行研究得出細根可能對P 相對缺乏的一種適應(yīng)性反應(yīng)。[26]

(3)各缺素處理對苗木根系各指標(biāo)影響程度大小不同。各缺素處理對苗木根系長度的影響由大到小依次為：缺鎂、缺硫、缺磷、缺鈣、缺氮、缺鉀；對苗木根系表面積的影響由大到小依次為：缺硫、缺磷、缺鎂、缺氮、缺鈣、缺鉀；對苗木根系體積的影響由大到小依次為：缺硫、缺磷、缺氮、缺鈣、缺鎂、缺鉀；對苗木根系平均直徑的影響由大到小依次為：缺氮、缺硫、缺鎂、缺鈣、缺鉀、缺磷。其中，缺鎂對苗木的根系長度、表面積影響最大，缺鉀對苗木根系長度、表面積則影響較小。缺鉀處理能明顯抑制幼苗徑高的生長，Dewar研究發(fā)現(xiàn)缺鉀會導(dǎo)致植株對CO2的吸收受阻，降低生物量向地下分配[27]，缺鈣處理和缺鎂處理在培養(yǎng)中表現(xiàn)出徒長現(xiàn)象，干物質(zhì)積累較少，根系受抑制明顯，這與張麗霞等對陽春砂仁幼苗的研究一致[28]。而試驗中缺氮處理對幼苗的根系平均直徑生長影響最大，可能是缺氮阻礙了新細胞的形成、分裂和伸長[29]。

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