不同磷肥對尾巨桉DH3229苗木生長及抗性生理的影響

杜 旭，黃平升，楊 梅

(1.廣西大學林學院，廣西 南寧 530004；2.南寧樹木園，廣西 南寧 530031)

磷是控制植物生命活動的重要營養(yǎng)元素之一，在植物新陳代謝過程中不可或缺[1]。林業(yè)生產(chǎn)中通常用林地土壤有效磷的含量來評價土壤磷元素的豐缺程度, 不同土壤類型的土壤有效磷源不同，酸性土壤中主要有效磷源是鐵-磷、鋁-磷，石灰性土壤中主要有效磷源是鈣-磷[2]。實際林地土壤養(yǎng)分中的磷含量并不低，但土壤磷素非常容易被吸附固定，大量的磷元素與礦質(zhì)元素、土壤黏粒吸附結(jié)合形成難溶的磷酸鹽，導致土壤中磷素的有效含量低，不利于植物吸收利用，尤其在氣溫較高的熱帶及亞熱帶地區(qū)，磷匱乏極其嚴重[3]。研究發(fā)現(xiàn)，無機磷來源(磷酸二氫鉀)施磷處理的野生大麥(HordeumvulgareL.)土壤中有效磷含量最高，無機磷與有機磷(植酸鈉)混合施磷處理次之，有機磷來源(植酸鈉)施磷處理最低，可見磷酸二氫鉀具有良好的水溶性和速效性，使得野生大麥對其同化吸收較高，有利于植株生長發(fā)育[4]。鈣-磷、鋁-磷對油茶(CamelliaoleiferaAbel.)苗高生長、地上部分干質(zhì)量和地下部分鮮重的積累有顯著的促進作用, 明顯降低根冠比, 而鐵-磷、氧-磷效果不顯著[5]。低磷脅迫狀態(tài)下水稻(OryzasativaL.)幼苗的過氧化物酶(peroxidase，POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)等保護酶活性增強，丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量也顯著提高，說明水稻在磷匱乏狀態(tài)下根系中活性氧含量顯著增加并且磷脂氧化性過高，進而使根系中保護酶活性增強，有效抑制自由基，增加抗逆能力[6]。土壤高效解磷菌可以改變土壤的磷供應水平，進而大幅度提高土壤、植株體內(nèi)有效磷含量，對桉樹(EucalyptusrobustaSmith)葉片的葉綠素含量、光合作用均有顯著的促進作用[7]?？梢姡煌仔螒B(tài)、供磷水平、施放時間對植株生長、同化物吸收及分配、地下部分形態(tài)、生理特性、土壤理化性質(zhì)及微生物的影響均存在一定差異[8-9]。

桉樹是桃金娘科桉屬的重要速生樹種，具速生、抗逆性強、輪伐期短、干形通直、材質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)量高及用途廣泛等特點，是熱帶、亞熱帶地區(qū)優(yōu)質(zhì)的木材[10]。廣西是我國桉樹人工林種植面積最大的省份，但是種植區(qū)內(nèi)土壤酸性較強，導致桉樹人工林土壤有效磷缺乏嚴重，林地平均有效磷含量低于1 mg · kg-1[11]。施肥能提高桉樹林地有效磷的含量，改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力，對桉樹的生長及生物量的積累有顯著的促進作用，是桉樹人工林培育中一個重要且有效的撫育措施[12]。缺磷條件下桉樹通過根系伸長生長,擴大根系與土壤的接觸面積，促進磷的吸收同化[13]。桉樹在不同供磷條件下地下部分的養(yǎng)分同化效率及酸性磷酸酶活性差異明顯，其中部分桉樹品系缺磷有利于地上部分同化物向地下部分運輸，部分向地上部分供磷的桉樹品系得到同化物優(yōu)先利用供其地下部分伸長生長[14-15]。無機難溶外源磷(鈣-磷、鋁-磷、鐵-磷)、有機外源磷(氧-磷)均能促進土壤中難溶性磷解吸附為有效磷，提高植株對土壤中難溶磷的利用[5]，其中鈣-磷、鋁-磷作用效果最顯著，而磷肥中添加活化劑后對桉樹促生效果更優(yōu)，活化劑能達到促進難溶磷的釋放和控制水溶性磷的緩釋性的雙重效果，使土壤供磷機制高效[16]。目前對生產(chǎn)上常用的肥料成分鈣鎂磷、磷酸一銨對桉樹的作用效果報道較少，磷酸一銨是一種含磷為主的高濃度速效無機氮磷復合肥，含五氧化二磷55%左右，含氮量11%左右，磷酸一銨在土壤中容易離解，形成的銨根離子被土壤膠體(負電)吸收，同時形成的磷酸二氫根離子也是作物可吸收利用的形態(tài)，而且和銨離子共存的磷酸根離子極易被作物根系吸收。鈣鎂磷肥又稱熔融含鎂磷肥，是一種含有磷酸根的無機難溶性的硅鋁酸鹽玻璃體，五氧化二磷含量12%～18% ，培育大苗時作為底肥效果良好，植株能夠緩慢吸收所需養(yǎng)分。通過研究尾巨桉DH3229苗木生長、生理特性對兩種磷源不同配比的響應，對不同磷肥效果進行綜合評價，為桉樹人工林追肥撫育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

試驗地位于南寧樹木園組培基地(108°21′E，22°48′N)，屬亞熱帶季風氣候，夏季濕潤多雨，年平均氣溫21.6 ℃，年平均降雨量可達1 300.0 mm，平均相對濕度79.0%，日均積溫≥10 ℃超過300 d，年積溫7 200 ℃。

1.2 試驗材料與方法

選取長勢一致、無病蟲侵擾、無機械損傷的兩個月生尾巨桉DH3229無性系組培苗木為試驗材料，平均苗高(20.00±1.15) cm，平均地徑(2.50±0.14) mm。采用單因素隨機區(qū)組設計，設置5個不同磷來源處理：不施肥(CK)、m鈣鎂磷∶m磷酸一銨=10 ∶ 3(P1)、m鈣鎂磷∶m磷酸一銨=1 ∶ 1(P2)、鈣鎂磷(P3)、磷酸一銨(P4)。肥料量為300 g · 株-1，磷肥基本情況見表1(尿素的氮質(zhì)量百分含量為46%；鈣鎂磷的五氧化二磷質(zhì)量百分含量為18% ；磷酸一銨的五氧化二磷質(zhì)量百分含量為55%、氮質(zhì)量百分含量為11%；氯化銨的氮質(zhì)量百分含量為25%；碳酸氫銨的氮質(zhì)量百分含量為17%；氯化鉀的鉀質(zhì)量百分含量為60%，每個處理氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量總比相同，均為15 ∶ 6 ∶ 9)。每個處理3個重復，每個重復12株苗木。盆栽容器為 72 cm×60 cm×48 cm的塑料桶，基質(zhì)選擇黃心土和珍珠巖(體積比為7 ∶ 3)，每桶裝填基質(zhì)40 cm高，質(zhì)量約為30 kg，定時澆灌供水，每月進行1次病蟲害防治，每周進行1次除草。2014年6月1日進行基質(zhì)施肥，試驗時間從2014年6月1日至12月1日。

表1 不同處理的磷肥質(zhì)量比例Table 1 Fertilizer compositions and phosphorus amounts of the treatment groups

1.3 指標測定與方法

利用鋼卷尺和游標卡尺分別對苗高和地徑進行生長指標本底值測定，每30 d對試驗苗木進行1次每木檢尺(每月1日)，最后一次每木檢尺后計算高徑比(苗高/地徑)、根冠比[根干質(zhì)量/(莖干質(zhì)量+葉干質(zhì)量)]及苗木質(zhì)量指數(shù)[植株干質(zhì)量/(高徑比+莖干質(zhì)量/根干質(zhì)量)]，然后各處理分別取3～5株平均木，對桉樹苗木根、莖、葉鮮樣進行稱重，后置烘箱中于105 ℃殺青2 h，然后于80 ℃烘至恒重，測定干質(zhì)量，作為生物量數(shù)據(jù)。最后一次每木檢尺后，每個苗木取10片鮮葉并混合，每個處理取3份0.5 g，裝入封口袋置于-70 ℃超低溫冰箱保存，作為生理指標測定樣?？扇苄蕴呛坑幂焱壬y定；可溶性蛋白含量用紫外吸收法測定；MDA含量用硫代巴比妥酸法測定；SOD活性用氮藍四唑比色法測定；POD活性用愈創(chuàng)木酚法測定；多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性用鄰苯二酚法測定；CAT活性用紫外吸收法測定[17-18]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行處理，用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析和主成分分析，Duncan檢驗進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對苗木生長的影響

2.1.1 對苗高生長的影響 由圖1可以看出，4種不同磷肥均能促進尾巨桉DH3229苗高的生長，且苗高的增長速率隨施肥試驗時間的增加而不斷增大，而CK在整個試驗的6個月內(nèi)曲線平穩(wěn)，增長趨勢不明顯，生長緩慢。施肥6個月后(12月)的苗高月平均增長量為23.53～31.03 cm，P4處理對苗高促生效果最優(yōu)，P2處理次之，且P2、P4處理存在極顯著差異。P4處理的生長狀況在9月之前次于P2處理，在9月之后優(yōu)于P2處理，表明P2處理的促生優(yōu)勢主要體現(xiàn)在施肥前期，而P4處理在后期有明顯的促生優(yōu)勢。

2.1.2 對地徑生長的影響 由圖2可以看出，4種不同磷肥均能促進尾巨桉DH3229苗木地徑的生長，施肥6個月后的平均月增長量達3.37～4.32 mm，P4處理對地徑促生效果最優(yōu)，P2處理次之，且P4處理與P2處理存在顯著性差異。CK在整個施肥試驗中前3個月生長較為迅速，后3個月生長平穩(wěn)，增長趨勢不明顯，生長緩慢。P4處理的生長狀況在10月之前次于P2處理，但10月之后增長速率明顯變大，表明P2處理的促生優(yōu)勢主要體現(xiàn)在施肥前期，而P4處理在后期有明顯的促生優(yōu)勢。

注：不同大寫字母表示在0.01水平下差異顯著；不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

注：不同大寫字母表示在0.01水平下差異顯著；不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

2.1.3 對生物量的影響 如表2所示，4種不同磷肥對苗木的根、莖、葉和單株的干質(zhì)量均有顯著的促進作用，且均與CK差異極顯著，單株、根干質(zhì)量均表現(xiàn)為P2、P4處理促生效果優(yōu)于P1、P3處理，莖、葉干質(zhì)量表現(xiàn)為P4處理的促生效果最佳。說明肥料中磷酸一銨比重越大，促進效果更顯著。

表2 不同磷肥處理下苗木的生物量Table 2 Seedling biomass accumulation after phosphorus fertilizer treatment

2.1.4 對苗木質(zhì)量指數(shù)的影響 由表3可以看出，4種不同磷肥均對苗木的高徑比、苗木質(zhì)量有顯著的促進作用，對根冠比有顯著的抑制作用，且均與CK差異極顯著。4種不同磷肥處理相比CK，高徑比提高了14.91%～22.11%，根冠比則降低了 45.07%～76.76%，苗木質(zhì)量指數(shù)增加了10.16～16.51倍，且以磷酸一銨為主要磷來源的P4、P2處理相比以鈣鎂磷為主要磷來源的P1、P3處理，苗木質(zhì)量指數(shù)提高了25.52%～62.43%。CK的苗木生長、生物量相比各磷肥處理最小，而根冠比最大，表明地上部分對養(yǎng)分匱乏的響應大于地下部分，為適應養(yǎng)分脅迫，地下部分相比地上部分更發(fā)達。

表3 不同處理下苗木的高徑比、根冠比和質(zhì)量指數(shù)Table 3 Seedling height-diameter ratio, root-shoot ratio, and quality index after phosphorus fertilizer treatment

2.2 不同處理對苗木葉片生理的影響

2.2.1 對可溶性糖、可溶性蛋白含量的影響 可溶性糖、可溶性蛋白含量可以反應苗木抗磷脅迫能力，如圖3所示，4種處理對苗木葉片可溶性糖、可溶性蛋白含量均有顯著的促進作用，分別相比CK提高了16.20%～31.81%、36.28%～52.70%，說明4種施肥處理能夠顯著提高苗木抗磷脅迫能力。P2處理對可溶性蛋白含量促進效果最佳，P3、P4處理對可溶性糖含量促進效果相比P1、P2處理更佳，說明鈣鎂磷與磷酸一銨同等配比更有利于提高可溶性蛋白含量，單一磷來源更有利于提高可溶性糖含量。

注：不同大寫字母表示在0.01水平下差異顯著；不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

2.2.2 對丙二醛含量的影響 MDA含量能反應細胞膜脂過氧化程度和細胞膜的通透性，從而間接反應植株的抗脅迫能力。如圖4所示，4種不同磷來源施肥處理對苗木葉片MDA含量均有顯著的抑制作用，相比CK下降了29.73%～62.65%，其中P2、P4處理對MDA含量影響效果大于P1、P3處理，說明以磷酸一銨為主要磷來源的磷肥能顯著降低葉片MDA含量，提高苗木的抗脅迫能力。

注：不同大寫字母表示在0.01水平下差異顯著；不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

2.2.3 對抗氧化酶活性的影響 抗氧化酶能夠清除植株受逆境脅迫產(chǎn)生的活性氧自由基，抑制膜脂過氧化，保護細胞膜透性，從而提高植株抗脅迫能力。如圖5所示，4種磷肥處理后，苗木的低磷脅迫減弱，細胞恢復正常，抗氧化酶活性降低，各抗氧化酶指標表現(xiàn)有所差異，P1、P2處理對SOD酶活性的影響效果優(yōu)于P3、P4處理，說明單一磷來源不利于降低SOD活性；P4、P2處理對POD活性影響效果優(yōu)于P1、P3處理，說明以磷酸一銨為主要磷來源的磷肥能顯著降低POD活性；P1處理對CAT活性影響最大，說明緩釋性的鈣鎂磷適當添加水溶性的磷酸一銨更有利于降低CAT酶活性；P2處理對PPO活性影響最大，說明鈣鎂磷與磷酸一銨同等配比更有利于降低PPO活性。

注：不同大寫字母表示在0.01水平下差異顯著；不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著。Note: different uppercase letters indicate significant differences at 0.01 level; different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level.

3 不同處理下各指標的主成分分析

從表4可看出，對不同磷肥處理進行主成分分析，共提取4個主成分，其中前2個主成分的特征值大于1，方差貢獻率分別為85.44%、6.89%，累積方差貢獻率已達到92.33%，說明這2個主成分的貢獻率可以解釋不同磷肥處理下尾巨桉生長及生理特性92.33%的變異度，可以反映出研究中16個指標的大部分信息。因此，可以用這2個主成分來分析不同磷肥處理對苗木生長及抗性生理的影響。

由表5可知，主成分分析的綜合得分表現(xiàn)為P4>P2>P1>P3>CK，綜合主成分得分越高，說明該處理對巨尾桉苗木生長及生理促進作用越佳。P4和P2處理的得分較高，說明其對尾巨桉DH3229苗木生長促進效果較好，肥料中的磷酸一銨對苗木生長的促進作用占主導地位，施肥撫育應選用水溶性的磷酸一銨為主要來源的磷肥。CK得分最低，說明未施肥處理對巨尾桉苗木綜合特性表現(xiàn)最差。

表4 不同處理下各項指標的主成分分析Table 4 Principal component analysis of the growth indicators after phosphorus fertilizer treatment

表5 不同處理下主成分值及綜合排名Table 5 Principal component values and comprehensive ranking of the phosphorus fertilizers

4 討論與結(jié)論

不同磷源在土壤中的存在形式和化學行為存在一定差異，直接導致土壤中有效磷含量的差異，進而間接導致植株對磷養(yǎng)分的吸收存在差異[19-20]。研究中，不同磷肥處理后，苗木可吸收利用的有效磷含量增加，在促進苗木根系發(fā)育的同時，加強了光合作用和碳水化合物的合成和運轉(zhuǎn)，從而使桉樹苗木的苗高、地徑、高徑比、質(zhì)量指數(shù)及生物量的積累顯著提高；苗木的同化物分配也發(fā)生變化，地上部分干質(zhì)量同化效率優(yōu)于根系干質(zhì)量同化效率，使得根冠比降低[21-22]。而在養(yǎng)分缺乏的情況下，苗木根系吸收養(yǎng)分和水分的能力變?nèi)?，苗木的整個根系變淺，主要吸收土壤表層磷，植株合成光合產(chǎn)物的能力下降，桉樹苗木地上部分受抑制明顯，根冠比增加[23]。此外，根系對不同形態(tài)磷源的響應存在差異。王金路等[24]報道，雖然4種外源磷肥處理對油茶幼苗的苗高、地徑生長及生物量的積累均有顯著的促進作用，但促進效果有差異，表現(xiàn)為鉀-磷>鈣-磷>鋁-磷>鐵-磷，鉀-磷肥(磷酸二氫鉀)水溶性、有效性較強，更有利于植株的吸收利用[25]。研究中兩種磷源的水溶性及固定效率相差較大，桉樹苗木生長表現(xiàn)有顯著不同，以磷酸一銨為主要磷源的磷肥，促生效果更好。磷酸一銨與磷酸二氫鉀均是水溶性磷酸鹽，具有較強的溶解性和有效性，有利于苗木的吸收同化，而鈣鎂磷與鈣-磷、鋁-磷、鐵-磷相似，均是與鈣、鋁、鐵吸附成難溶性磷，具有緩釋性，肥效遲緩、肥效長特點。鈣鎂磷肥中的磷酸鹽需在土壤酸或土壤微生物和苗木根系分泌酸的作用下進行溶解，釋放出磷素進入到土壤溶液中，才能被苗木吸收，因此施放基肥時適應增加難溶性的鈣鎂磷肥比例，起到緩釋養(yǎng)分、維持植株生長的作用。也有可能由于磷酸一銨與鈣鎂磷肥對根際土壤磷酸酶活性、根系分泌物等根際效應產(chǎn)生不同的影響，二者配施后起到互補作用，活化了部分難溶性磷，提高了土壤中有效磷含量，利于不同生長階段的養(yǎng)分供應，持續(xù)促進植株生長[26]。

研究證明，可溶性糖、可溶性蛋白、MDA含量及抗氧化酶活性可以作為衡量苗木抗性的判定指標。可溶性糖、可溶性蛋白是光合作用同化物儲存及代謝主要形式，可以有效調(diào)節(jié)細胞的滲透壓，提高苗木抗脅迫能力；MDA含量變化能反應細胞膜脂過氧化程度和細胞膜的通透性，間接反映植株的抗脅迫能力；抗氧化酶能夠清除植株受逆境脅迫產(chǎn)生的超氧自由基，抑制膜脂過氧化，在保護細胞膜透性中起著重要作用[27-28]。苗木發(fā)生低磷脅迫時，直接影響葉片磷素的供應，光合磷酸化受到抑制，導致可溶性糖、可溶性蛋白等相關(guān)產(chǎn)物制造減少，細胞過氧化程度加劇，保護酶活性升高。裘珍飛等[29]研究發(fā)現(xiàn)，缺磷條件下黑木相思(AcaciamelanoxylonR.Br.)苗木的葉、根系中SOD、POD及CAT活性顯著提高，說明植株通過提高抗氧化酶活性，以清除植株受磷脅迫產(chǎn)生的活性氧自由基，保護細胞膜系統(tǒng)免受其氧化破壞。外源磷(鈣-磷、鋁-磷、鐵-磷和氧-磷)可提高油茶扦插苗的可溶性蛋白、可溶性糖等養(yǎng)分含量和與生根相關(guān)酶的活性，同時降低MDA的含量，有利于生根[30]。可見，增加磷素供給有利于增強植株的生理功能。有研究表明，增施磷肥可顯著提高植物的抗逆性。在水分脅迫下，添加外源磷促進了馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)葉片可溶性蛋白含量增加，降低了MDA含量，有效抑制磷脂氧化性過高而導致細胞膜透性下降，有效緩解干旱對馬鈴薯生長的限制[31]；施放外源磷素可以顯著改善鋁脅迫對桉樹幼苗生長發(fā)育的抑制效應，可溶性蛋白、可溶性糖含量顯著提高，MDA含量顯著降低，提高了桉樹抗鋁毒能力[32]。研究中，采用鈣鎂磷與磷酸一銨不同配比的磷肥處理桉樹苗木后，葉片的可溶性蛋白、可溶性糖含量提高，MDA含量及SOD、POD、CAT、PPO酶活性降低，尤其是速效水溶性磷肥磷酸一銨更有利于減緩葉片的膜質(zhì)過氧化程度，保證生物膜系統(tǒng)及生理代謝完整性，提高抗逆性，進而顯著提高苗木生長、生物量的積累，增強對不良環(huán)境的抵抗能力。結(jié)合桉樹苗木的生長情況，在生產(chǎn)實踐中追肥時以磷酸一銨與鈣鎂磷肥適當配比，既起到較快促進生長的作用，又提高植株的抗逆能力。

追施磷肥對尾巨桉苗木的生長及生物量積累有顯著的促進作用，苗木質(zhì)量指數(shù)升高，根冠比降低，磷酸一銨(P4)、m鈣鎂磷∶m磷酸一銨=1 ∶ 1(P2)相比(m鈣鎂磷∶m磷酸一銨)=10 ∶ 3(P1)、鈣鎂磷(P3)對苗木促生效果更顯著，說明以磷酸一銨為主要磷來源的磷肥對苗木生長促進作用最佳。此外，不同磷肥處理均能顯著提高苗木葉片的可溶性蛋白、可溶性糖含量，顯著降低MDA含量及SOD、POD、CAT、PPO酶活性，有利于減緩葉片的膜質(zhì)過氧化程度，提高抗逆性。不同磷源的配合使用可以起到養(yǎng)分速效與緩效釋放的協(xié)同互補作用，從而有利于養(yǎng)分的持續(xù)供給，顯著提高苗木生長、生物量的積累。綜上，桉樹林業(yè)生產(chǎn)中，應選用主要磷源為水溶性磷酸一銨的磷肥作為追肥，適當添加緩釋性的鈣鎂磷。