不同施肥種類及用量對(duì)芳樟生長(zhǎng)及抗性生理的影響

曾 進(jìn) ，何正和 ，潘洋劉 ，桂 聰 ，胡冬南 ，張 露

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院 江西省森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江西特色林木資源培育與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，江西南昌 330045；2.江西天香香料有限公司，江西 撫州 344808；3.武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

芳樟Cinnamomum camphora var.linaloolifera Fujita是樟科的常綠喬木，廣泛分布在南方和西南各省，在日本、越南、朝鮮地區(qū)也有栽植，我國(guó)的湖南、福建、江西等省份是主要分布區(qū)。芳樟中有大量的芳樟醇，是當(dāng)今世界上用途最廣、用量最大的香料，隨著芳樟醇需求的日益擴(kuò)增，通過科學(xué)的高效栽培是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模培育和生產(chǎn)的最佳途徑。國(guó)內(nèi)外對(duì)于芳樟精油提取方法和提煉精油中有效成分的工藝技術(shù)的研究較多[1-8]，最佳提取方法目前仍在探究中，對(duì)樟樹根系以及良種選育的相關(guān)研究也較多[9-11]，但有關(guān)芳樟田間栽培及施肥技術(shù)的研究鮮見報(bào)道。近年來發(fā)現(xiàn)，通過矮林作業(yè)年年收割枝葉提取精油，可以使資源再生并多次利用[12]，但幼齡芳樟抗寒能力弱，低溫凍害嚴(yán)重影響了生長(zhǎng)和出油率。施肥作為一種養(yǎng)分調(diào)控手段，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起著重要的作用，能有效提高抗性。因此掌握合理的栽培技術(shù)，提高芳樟的抗寒能力，將對(duì)芳樟的栽培和生產(chǎn)起到科學(xué)指導(dǎo)作用。本文通過對(duì)田間3年生芳樟添施有機(jī)肥和不同配比無機(jī)肥，研究不同肥料處理間芳樟生長(zhǎng)及生理差異，為提高芳樟的抗寒能力及生物量提供栽培指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省撫州市金溪縣陸坊鄉(xiāng)石崗村吉源芳樟基地，屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候，四季分明，氣候溫和，雨水充沛，光照充足，無霜期長(zhǎng)，但受季風(fēng)氣候影響，濕度和降水變幅較大，干濕比較明顯。年平均氣溫17.8 ℃，年平均降水1 787 mm，年平均無霜期258 d。土壤pH=5.47，全氮520.05 mg/kg，速效鉀56.56 mg/kg，有效磷0.38 mg/kg，有機(jī)質(zhì)15.8 g/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

3年生芳樟平均株高1.3 m，試驗(yàn)所用肥料：生物酶肥（由某生物公司提供的有機(jī)肥）、鈣鎂磷肥（含12.0%P2O5）、氯化鉀肥（含60%K2O）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的芳樟作為試驗(yàn)對(duì)象，2016年9月割取枝條，留樁25 cm平茬，設(shè)置生物酶肥250 g /株、鈣鎂磷肥150 g/株、鈣鎂磷肥300 g/株、氯化鉀肥100 g/株、（氯化鉀肥100 g+鈣鎂磷肥150 g）/株共5種施肥處理和空白（CK）對(duì)照，3個(gè)重復(fù)，11月在株間挖溝施肥，每個(gè)處理60株。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 生理指標(biāo)測(cè)定

2017年1月，于割后新萌的枝條上取相同部位無病蟲害、完好的葉片用錫箔紙包裹放入液氮罐，回來立即放入-80 ℃冰箱內(nèi)保存，用于測(cè)定生理指標(biāo)。葉綠素(chl)用95%乙醇提取，UV-6300分光光度計(jì)在645 nm、663 nm、652 nm下比色；過氧化物酶（POD）活性的測(cè)定參考采用Cutler JM（1980）愈創(chuàng)木酚比色法；丙二醛（MDA）含量的測(cè)定用硫代巴比妥酸比色法[13]；可溶性糖（SS）用蒽酮法測(cè)定[14]。

1.4.2 生長(zhǎng)指標(biāo)及形態(tài)指標(biāo)

2017年3月選生長(zhǎng)較一致的30株測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)，數(shù)一級(jí)分支數(shù)，卷尺測(cè)量冠幅；根據(jù)芳樟葉片的脫落程度，葉片褐變面積以及頂芽發(fā)黑干枯情況綜合分析，對(duì)芳樟的受凍情況進(jìn)行了觀察統(tǒng)計(jì)。

1.5 綜合評(píng)價(jià)方法

應(yīng)用Fuzzy數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)判[15]，其計(jì)算公式如下：

對(duì)與抗寒性正相關(guān)的POD、SS、chl參數(shù)，使用公式

對(duì)于抗寒性負(fù)相關(guān)的MDA參數(shù)，使用公式

式中：f(xj)為j指標(biāo)耐寒隸屬函數(shù)值；Xj為j指標(biāo)測(cè)定值；Xjmax和Xjmin為j指標(biāo)測(cè)定值中的最大值和最小值。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，SPSS17.0的Duncan法進(jìn)行差異性比較，Origin8.1制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)芳樟POD活性的影響

過氧化物酶（POD）是植物體內(nèi)活性較高的一種酶，它與呼吸作用、光合作用及生長(zhǎng)素的氧化等都有密切關(guān)系，其活性高低與酚類物質(zhì)代謝，植物抗性密切相關(guān)，能確定植物在特定環(huán)境下的適應(yīng)能力。根據(jù)結(jié)果分析，不同施肥處理間的POD活性存在顯著性差異（P＜0.05），所有的施肥處理POD活性均大于CK，其中P150和P+K處理的POD活性顯著大于CK，較CK分別提高了45.9%和44.7%。P300處理的POD活性顯著小于P150，說明P肥是可以提高芳樟葉片的POD活性的，但過量的P肥會(huì)降低葉片中POD的活性。酶250和K100處理的POD活性大于CK但沒有顯著差異，P150對(duì)芳樟POD活性的增加最為顯著（如圖1）。

圖1 不同施肥處理芳樟POD活性Fig.1 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora POD activity

2.2 不同施肥處理對(duì)芳樟MDA含量的影響

植物在逆境下遭受傷害（或衰老）與活性氧積累誘發(fā)的膜脂過氧化作用密切相關(guān)，膜脂過氧化的產(chǎn)物有二烯軛合物、脂類過氧化物、丙二醛、乙烷等。其中丙二醛（MDA）是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，因此可通過測(cè)定MDA了解膜脂過氧化的程度，以間接測(cè)定膜系統(tǒng)受損程度以及植物的抗逆性。不同施肥處理間的MDA含量存在極顯著性差異（P＜0.01），酶250和P300的MDA含量顯著高于CK和其他處理，其他處理較CK的MDA含量有所減少，但他們之間不存在顯著差異，P150和K100的MDA含量均小于CK，以 P+K 處理 MDA 含量最少，為 12.84 μmol·g-1，較CK減少了9.3%，說明P和K都能減少芳樟膜系統(tǒng)的受損，以P150+K100的效果最佳，但過量的P以及生物酶肥反而會(huì)使MDA含量劇增，不利于抵抗寒冷。（如圖2）

圖2 不同施肥處理芳樟MDA含量Fig.2 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora MDA content

2.3 不同施肥處理對(duì)芳樟SS含量的影響

SS（可溶性糖）是植物細(xì)胞中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在逆境環(huán)境下，SS可使植物細(xì)胞處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)[16]。不同施肥處理間的可溶性糖含量有顯著性差異（P＜0.05），從圖3中可以看出，P150的可溶性糖含量顯著大于K100，增加了3.51%，也大于其他處理，但是不存在顯著性差異，P150較CK的可溶性糖含量比例增加了0.36%，其他處理的含量均小于CK，P300的SS含量比P150少1.08%，K100的SS含量要顯著小于CK和P的兩個(gè)處理。說明適量的P能促進(jìn)芳樟葉片可溶性糖的生成，而過量的P會(huì)有所抑制，酶250和P+K都不利于芳樟葉片中SS的積累，K100顯著降低了葉片中SS的含量。

圖3 不同施肥處理芳樟可溶性糖含量Fig.3 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora SS content

2.4 不同施肥處理對(duì)芳樟葉綠素含量的影響

葉綠素（chl)是光合作用的必需物質(zhì)，其含量可以反映植物光合強(qiáng)度的強(qiáng)弱，常被用作植物抗逆性生理指標(biāo)之一，冬季降溫會(huì)導(dǎo)致葉片葉綠素含量發(fā)生變化，葉綠素含量高有助于植物進(jìn)行光合作用，更好地抵抗寒冷凍害。不同施肥處理間的葉綠素含量有極顯著性差異（P＜0.01），根據(jù)圖4可知，K100、酶250、P150處理下的葉綠素含量較CK顯著增加，以K100的增加量最多，為34.4%，酶250和P150分別增加了30.9%和25.5%。其他處理也較CK含量有所增加，但不存在顯著差異。說明施肥是能促進(jìn)芳樟進(jìn)行光合作用的，K100對(duì)葉綠素含量的增加效果最顯著。

圖4 不同施肥處理芳樟葉綠素含量Fig.4 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora chl content

2.5 抗寒性綜合評(píng)價(jià)

植物對(duì)低溫的生理反應(yīng)是受多種因素影響的，其生理變化也很復(fù)雜，每個(gè)生理生化指標(biāo)只能從不同角度上來反應(yīng)植物抗寒性的強(qiáng)弱，單獨(dú)的用某一個(gè)指標(biāo)確定植物抗寒性的強(qiáng)弱不具有說服力[17-18]。通過運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)，根據(jù)公式（1）、（2）求出各施肥處理下生理生化參數(shù)的隸屬函數(shù)值，求出平均值，得其綜合評(píng)價(jià)值，綜合平均值越大說明抗寒性越強(qiáng)。表1為4個(gè)生理生化指標(biāo)的隸屬函數(shù)值和綜合評(píng)判結(jié)果，得出肥料對(duì)芳樟的抗寒性強(qiáng)弱順序?yàn)镻150+K100＞P150＞K100＞CK＞P300＞酶250。

表1 不同施肥處理芳樟抗寒性綜合評(píng)判Table 1 Comprehensive evaluation of the cold resistance of Cinnamomum camphora in different fertilization treatments

2.6 不同施肥處理芳樟受凍害情況

凍害指數(shù)和組織褐變是田間測(cè)定林木越冬抗寒性形態(tài)的指標(biāo)，用來評(píng)定林木受凍程度。樹木凍害的發(fā)生是氣象學(xué)因子與植物生理因子共同作用的結(jié)果，連續(xù)低溫對(duì)芳樟受損程度極大加劇，造成葉片大面積受凍，樹木葉片大量脫落、干枯死亡，使一年生枝條頂芽枯黑卷曲。因此導(dǎo)致葉片大量脫落、葉片大面積受凍或一年生枝條頂芽發(fā)生嚴(yán)重卷黑的定義為凍害植株，植株完好無葉片受損、未大量落葉以及無頂芽卷黑的植株定義為未凍害，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2。施肥處理的芳樟凍害率較CK降低了6.6%～33.3%，P150和P+K的受凍害程度最輕，其次是酶250，P300、K100處理下的芳樟受凍害程度一般。

表2 不同施肥處理芳樟受凍害情況調(diào)查表Table 2 Different fertilization treatment of Cinnamomum camphora in the condition of investigation

2.7 不同施肥處理對(duì)芳樟冠幅的影響

冠幅是衡量苗木生長(zhǎng)勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)，表示枝葉覆蓋面積的大小。由圖5可知，所有施肥處理的芳樟冠幅均大于CK處理，其中P150和P300的冠幅顯著大于CK（p＜0.05），分別增加了32.3%和22.0%,也大于其他處理，但其他處理與CK間沒有顯著差異。P150處理的芳樟平均冠幅最大達(dá)到0.35 m2，在P150基礎(chǔ)上增加P量和K量的冠幅均小于P150。說明施肥均能有效促進(jìn)芳樟冠幅的增加，以P肥的效果最佳，但過量的P冠幅增長(zhǎng)效果會(huì)減弱，在P一定的基礎(chǔ)上增加K，芳樟冠幅的增長(zhǎng)效果沒有單施P的好，P150對(duì)芳樟冠幅的增加最顯著。

2.8 不同施肥處理對(duì)芳樟一級(jí)分支數(shù)的影響

一級(jí)分支是從植物的主干長(zhǎng)出的支干，分支數(shù)與枝條的萌發(fā)量與地上部分的生物量有著重要聯(lián)系，是植物生長(zhǎng)狀況的一個(gè)判定指標(biāo)。如圖6所示，除了K100，其他處理的一級(jí)分支數(shù)均多于CK，P150平均一級(jí)分支數(shù)最多，達(dá)到14.5，且顯著大于CK和K100（P＜0.05），較CK一級(jí)分支數(shù)量增加了20.5%。酶250處理的平均一級(jí)分支數(shù)為13，相對(duì)其他處理來說較多，但差異未達(dá)顯著水平，較CK的一級(jí)分支數(shù)增量達(dá)到11.6%。在P150基礎(chǔ)上增加P和K的處理，一級(jí)分枝數(shù)均小于P150。說明生物酶肥、鈣鎂磷肥能促進(jìn)芳樟主干分支數(shù)的增加，K并不利于芳樟主根上枝條的萌發(fā)，P150對(duì)芳樟一級(jí)分支數(shù)的增加效果最明顯。

圖5 不同施肥處理芳樟冠幅Fig.5 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora crown

圖6 不同施肥處理芳樟一級(jí)分支數(shù)Fig.6 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora primary branch number

3 結(jié)論與討論

施肥對(duì)芳樟葉片POD、chl含量的增加有顯著效果，對(duì)SS的增加和MDA含量的降低效果不顯著。自然降溫過程中，植物的POD含量會(huì)增加，形成保護(hù)膜防止膜系統(tǒng)受損，P150和P+K都能顯著減少芳樟膜系統(tǒng)的受損，以P150效果最為顯著。植物抗寒性與MDA含量呈負(fù)相關(guān)，P+K、P150、K100較CK均能降低芳樟葉片膜脂過氧化，以P+K最佳，但不存在顯著差異，而酶250和P300顯著增加了MDA含量；P150的SS累計(jì)較CK多，K100顯著減少了SS的含量，可能由于芳樟在對(duì)K元素的吸收中，葉片吸收水分細(xì)胞滲透壓加大，部分累計(jì)的SS被溶解，膜透性增加也可能降低了SS保護(hù)膜的形成；葉綠素含量的多少，代表植物對(duì)光利用率的高低，與抗寒性呈正相關(guān)關(guān)系，K100、P150和酶250對(duì)芳樟葉片的光合強(qiáng)度有顯著增加效果，對(duì)芳樟的光合起到極大促進(jìn)作用。綜合評(píng)價(jià)肥料對(duì)芳樟的抗寒的強(qiáng)弱順序?yàn)镻150+K100＞P150＞K100＞CK＞P300＞酶250。

原本K100對(duì)芳樟抵抗寒冷的提升效果不是很好，但添施了P肥后，凍害率降低了26.7%，抗寒性也有顯著提升效果。施肥均促進(jìn)了芳樟的生長(zhǎng)，原本K100對(duì)芳樟一級(jí)分支數(shù)的增加效果有所抑制，但添加P150后，生物量也有所增加，芳樟生長(zhǎng)會(huì)帶走大量養(yǎng)分，降低土壤中的有效磷，P的增加對(duì)提高芳樟生物量和抗寒能力有顯著效果。生物酶肥雖然對(duì)芳樟抗寒的提升效果不是很好，但是對(duì)生物量是有所增加的，可能肥效需要更長(zhǎng)時(shí)間才能體現(xiàn)。因此添施適量P肥效果更佳，但不宜過量，P150+K100效果最佳。植物對(duì)低溫的生理反應(yīng)是受多種因素影響的，不同的肥料對(duì)芳樟不同的生長(zhǎng)和生理指標(biāo)影響是不一樣的，因此要根據(jù)不同的需求來進(jìn)行合理施肥。本研究主要開展不同肥料對(duì)芳樟生長(zhǎng)和抗性生理的部分指標(biāo)的差異分析，未能全面體現(xiàn)肥效，不同肥料在不同時(shí)期對(duì)芳樟各營(yíng)養(yǎng)器官的促進(jìn)效果是否不同，肥料對(duì)芳樟的產(chǎn)量以及生物量的影響差異如何，還有待進(jìn)一步研究。

[1]周海旭.樟樹葉中多酚及揮發(fā)油的提取、分離及其成分分析[D].長(zhǎng)沙：中南林業(yè)科技大學(xué), 2013.

[2]胡文杰,高捍東,江香梅,等.樟樹油樟、腦樟和異樟化學(xué)型的葉精油成分及含量分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(11): 186-194.

[3]張欣宇,陳尚钘,熊萬明.樟樹精油提取及成分分析的研究進(jìn)展[J].廣州化工,2017,45(12):11-13.

[4]張國(guó)防,陳存及.樟樹葉油地理變異的研究[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2006,15(1):22-26.

[5]Doyle J J, Dickson E.Preservation of plant samples for DNA restriction endonuclease analysis[J].Taxson,1987,36(4):715-722.

[6]Chase M W, Hills H H.Silicagel: An ideal material for field preservation of leaf samples for DNA studies[J].Taxon, 1991,40: 215-220.

[7]Pino-JA, Fuentes-V.Leaf oil of Cinnamomum camphora(L.)J.Presl.from Cuba[J].Journal of Essential oil Researeh, 1998,10(5): 531-532.

[8]胡女丹,覃 引,朱金秋.芳樟型樟樹葉精油減壓連續(xù)精餾分離芳樟醇的工藝模擬[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2015,33(03):154-158.

[9]廖樂平.亞熱帶木蘭科、樟科10個(gè)樹種細(xì)根形態(tài)與功能特性研究及其親緣關(guān)系分析[D].中南林業(yè)科技大學(xué),2016.

[10]龔期繩,龔 偉.樟樹良種繁育及栽培利用研究進(jìn)展[J].江西林業(yè)科技,2014,42(06):20-21+56.

[11]劉輝強(qiáng).樟樹良種繁育及栽培利用[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)信息, 2014,(21):22-23.

[12]周海旭,李忠海,鐘海雁,等.樟樹葉多酚超聲波法提取工藝的響應(yīng)面優(yōu)化[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2013,31(4):152-156.

[13]潘瑞熾,董愚德.植物生理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1995: 322-328.

[14]李合生．植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[15]田欽謨.模糊綜合評(píng)價(jià)中的若干問題[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué),1996, 10(2): 62-69.

[16]郭衛(wèi)東,沈 向,李嘉瑞,等.植物抗旱分子機(jī)理[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999,27(5):102-108

[17]楊敏生,裴保華,程志鵬．白楊雜種無性系抗寒性生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)分析[J]．生態(tài)學(xué)報(bào),1997,21(4): 367-375．

[18]沈 漫,王明庥,黃敏仁．植物抗寒機(jī)理研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報(bào)，1997,14(2): 1-8.