硝酸銨對(duì)金葉女貞生長(zhǎng)及光合特性的影響

張麗翠

(山西省林業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)基地，山西 太原 030018)

金葉女貞是城市園林中重要觀賞灌木，在充足養(yǎng)分供應(yīng)條件下，生長(zhǎng)季節(jié)葉色金黃，具有極高的觀賞價(jià)值，當(dāng)前已經(jīng)成為很多城市景觀中綠化帶和主要樹(shù)種造型的樹(shù)種之一[1]。在城市環(huán)境條件下，隨著金葉女貞栽培時(shí)間延長(zhǎng)，土壤肥力退化，養(yǎng)分供應(yīng)不足，金葉女貞生長(zhǎng)勢(shì)減弱，新生枝條生長(zhǎng)緩慢[2-3]。在生長(zhǎng)季節(jié)進(jìn)行追肥，提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力是解決金葉女貞長(zhǎng)勢(shì)減弱的重要途徑[4]。王興軍[5]研究認(rèn)為，生長(zhǎng)季節(jié)追肥可以顯著提高新疆楊葉片內(nèi)葉綠素含量，提高保護(hù)酶活性和植株抗逆性，促進(jìn)生長(zhǎng)；王麗芳[6]研究認(rèn)為，生長(zhǎng)季節(jié)追施氮肥可以顯著促進(jìn)油松生長(zhǎng)，整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)株高與對(duì)照相比提高了39.75%，葉片電導(dǎo)率、丙二醛含量顯著降低；馮海華[7]研究認(rèn)為，紫葉李在生長(zhǎng)季節(jié)追肥后枝條生長(zhǎng)量與對(duì)照相比顯著升高，秋季與對(duì)照相比提高了55.64%，并且葉片內(nèi)SOD，POD，CAT活性均顯著升高，提高了其抗逆性，有利于適應(yīng)城市環(huán)境條件；李紅霞[8]研究認(rèn)為，追肥可以顯著改善紫丁香的營(yíng)養(yǎng)狀況，提高葉片內(nèi)滲透物質(zhì)含量，提高植株氮代謝能力，有利于促進(jìn)葉片生長(zhǎng)。本項(xiàng)研究通過(guò)生長(zhǎng)季節(jié)追施硝酸銨對(duì)金葉女貞生長(zhǎng)和葉片光合特性的影響試驗(yàn)，以期為城市綠化中金葉女貞科學(xué)追施氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)在山西省林業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)基地園區(qū)道路2側(cè)金葉女貞綠化帶上進(jìn)行。該綠化帶于2017年4月使用3年生扦插苗栽植而成。截止到2020年，試驗(yàn)所選金葉女貞栽植3 a期間無(wú)任何施肥，長(zhǎng)勢(shì)已經(jīng)明顯減弱。該金葉女貞綠化帶分布在道路南北2側(cè)，長(zhǎng)156 m，寬90 cm，每年3月春季修剪1次，修剪留高50 cm。栽培密度為30 cm×30 cm。2020年試驗(yàn)地點(diǎn)選擇道路南側(cè)綠化帶，2021年選擇北側(cè)綠化帶，該綠化帶東西向延伸，無(wú)其他樹(shù)木混栽。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)賈正民[2]、宋麗華等[9]、郝瑞娟[10]的先期金葉女貞施肥研究結(jié)果，確定本試驗(yàn)硝酸銨的施用量及其梯度。試驗(yàn)共設(shè)置處理4個(gè)，其中T1為對(duì)照，不施硝酸銨(0 g/株)，T2為硝酸銨低量處理(5 g/株)，T3為硝酸銨中量處理(10 g/株)，T4為硝酸銨高量處理(15 g/株)。所有處理在早春1次性施用的磷、鉀肥均為2 g/株。試驗(yàn)所選用的硝酸銨由山西天脊煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，2019年12月購(gòu)入，含氮量為33%；選用的重過(guò)磷酸鈣由云南云天化股份有限公司生產(chǎn)，P2O5含量為50%；硫酸鉀，由唐山三孚鉀肥有限公司生產(chǎn)，K2O含量為50%。施肥方式為單株施肥：3月1日，在距離金葉女貞根莖處8 cm處1側(cè)開(kāi)挖施肥溝深10 cm、寬6 cm、長(zhǎng)15 cm，將稱量好的肥料與6倍質(zhì)量的土壤混勻后，撒入溝內(nèi)，覆土，3 d后澆透水1次；5月1日，在3月1日施肥的另1側(cè)開(kāi)同樣溝施入相同量的肥料。隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理重復(fù)3次，每重復(fù)選擇金葉女貞20株，整個(gè)試驗(yàn)共計(jì)選擇了苗木240株。2020年和2021年的試驗(yàn)設(shè)計(jì)相同。試驗(yàn)期間，2020年在6月20日澆水1次，2021年在7月3日澆透水1次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

為確定早春3月1日不同施肥處理對(duì)早春緩慢生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)和光合特性的影響，也為早春萌芽期追肥提供理論依據(jù)，分別于2020年和2021年在2次施肥之間的4月16日進(jìn)行1次生長(zhǎng)和光合指標(biāo)的測(cè)定。

株高測(cè)定：分別于4，5，6，7月的每個(gè)月16日用卷尺(精度1 cm)測(cè)定金葉女貞株高，每處理測(cè)量6株株高，取平均值作為最終結(jié)果。

光合作用測(cè)定：分別于4，5，6，7月的每個(gè)月16日上午10:00使用Li-6400便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定金葉女貞葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度[11]。每個(gè)處理測(cè)定苗木6株，取平均值作為最終結(jié)果。

2020年和2021年試驗(yàn)測(cè)定內(nèi)容和方法相同。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理以及表格制作使用excel2013，差異顯著性檢驗(yàn)使用DPS7.05版軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞株高的影響

由結(jié)果(見(jiàn)表1)可知，不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞株高的影響在不同年份存在較大差異。4月，2020年僅T4處理顯著高于對(duì)照，T2、T3與對(duì)照之間無(wú)顯著差異；2021年，T3、T4之間無(wú)顯著差異，2個(gè)處理均顯著高于對(duì)照和T2處理。5月，2020年T2、T3、T4之間無(wú)顯著差異，T3、T4顯著高于對(duì)照；2021年T3、T4均顯著高于T2、T1處理，T2與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，T3與T4之間無(wú)顯著差異，表明T2處理在4—5月不會(huì)對(duì)金葉女貞株高產(chǎn)生顯著影響。2020年6月至7月，T2顯著高于對(duì)照，T2顯著低于T3處理，T3與T4之間無(wú)顯著差異；2021年6月，T2與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，T2顯著低于T3處理，T3顯著高于對(duì)照，T4與T3之間無(wú)顯著差異。7月，T3株高在2020年和2021年分別比對(duì)照提高了6.33%和7.58%，T4分別比對(duì)照提高了7.85%和9.80%。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，施用硝酸銨有利于促進(jìn)金葉女貞生長(zhǎng)。

表1 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞株高的影響 cm

2.2 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞葉片凈光合速率的影響

施用硝酸銨對(duì)在不同月份金葉女貞葉片凈光合速率的影響存在差異(見(jiàn)表2)。2020年4月，所有施用硝酸銨處理的凈光合速率均高于對(duì)照，但無(wú)顯著差異，說(shuō)明硝酸銨處理在2020年4月不會(huì)對(duì)金葉女貞葉片凈光合速率產(chǎn)生顯著影響；2021年4月，T3、T4之間無(wú)顯著差異，2個(gè)處理顯著高于對(duì)照，T2與對(duì)照之間無(wú)顯著差異。2020年和2021年5—7月，T3、T4處理凈光合速率無(wú)顯著差異，2個(gè)處理均顯著高于對(duì)照，表明這2個(gè)處理對(duì)提高金葉女貞葉片凈光合速率效果顯著；5—6月，T2與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，表明該施肥量在這2個(gè)月并不會(huì)對(duì)金葉女貞葉片凈光合速率產(chǎn)生顯著影響；7月，T2顯著高于對(duì)照，說(shuō)明該施肥處理僅在7月可以顯著提高金葉女貞葉片凈光合速率。T3與T4之間無(wú)顯著差異，表明硝酸銨施用量從T3提高至T4可以提高金葉女貞葉片凈光合速率，但是效果不顯著。

表2 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞葉片凈光合速率的影響 μmol/(m2s)

2.3 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞葉片氣孔導(dǎo)度的影響

施用硝酸銨有利于金葉女貞葉片氣孔導(dǎo)度的升高(見(jiàn)表3)。2020年，4月和7月，T3處理高于T4處理，但無(wú)顯著差異；5—6月，T4高于T3處理，無(wú)顯著差異。2021年4—7月，T3與T4之間無(wú)顯著差異，表明硝酸銨施用量從T3提高至T4并未對(duì)金葉女貞葉片氣孔導(dǎo)度產(chǎn)生顯著影響。2020年，T3在5月和7月顯著高于T2處理，5—7月T3顯著高于對(duì)照。2021年4月和7月，T3顯著高于T2處理，表明T3在這2個(gè)月與T2相比可以顯著提高金葉女貞葉片氣孔導(dǎo)度。2020年和2021年，T2與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，表明T2不會(huì)對(duì)金葉女貞葉片氣孔導(dǎo)度產(chǎn)生顯著影響。

表3 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞葉片氣孔導(dǎo)度的影響 mol/(m2s)

2.4 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞葉片胞間CO2濃度的影響

施用硝酸銨在金葉女貞生長(zhǎng)季節(jié)有降低葉片胞間CO2濃度的趨勢(shì)(見(jiàn)表4)。2020年4月，所有處理之間無(wú)顯著差異，5—7月T3、T4均顯著低于對(duì)照，T2與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，T3顯著低于T2處理，T3與T4之間無(wú)顯著差異。2021年4—7月，T2與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，表明T2不會(huì)對(duì)金葉女貞葉片胞間CO2濃度產(chǎn)生顯著影響；5月和7月，T3顯著低于T2，說(shuō)明硝酸銨施用量從T2提高至T3在這2個(gè)月對(duì)降低金葉女貞葉片胞間CO2濃度具有顯著作用；T3與T4在整個(gè)試驗(yàn)期間均無(wú)顯著差異，表明硝酸銨施用量從T3提高至T4不會(huì)對(duì)金葉女貞葉片胞間CO2濃度產(chǎn)生顯著影響。

表4 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞葉片胞間CO2濃度的影響 μmol/mol

2.5 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞葉片蒸騰速率的影響

施用硝酸銨使金葉女貞葉片蒸騰速率表現(xiàn)出升高的變化趨勢(shì)(見(jiàn)表5)。2020年，4—7月，T4處理蒸騰速率始終處于最高值，顯著高于對(duì)照，T3低于T4，無(wú)顯著差異，T3顯著高于對(duì)照；4月，T3與T2之間無(wú)顯著差異，T2僅在6月顯著高于對(duì)照。2021年，整個(gè)試驗(yàn)期間T3與T4之間無(wú)顯著差異，表明硝酸銨施用量從T3提高至T4并未對(duì)金葉女貞葉片蒸騰速率產(chǎn)生顯著影響；5—7月，T3顯著高于T2，表明硝酸銨施用量從T2提高至T3顯著提高了金葉女貞葉片蒸騰速率；6—7月，T2顯著高于對(duì)照，表明該處理在6—7月具有顯著提高蒸騰速率的作用。

表5 不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞葉片蒸騰速率的影響 mmol/(m2s)

3 討論

氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育必須的營(yíng)養(yǎng)元素，充足的氮元素供應(yīng)對(duì)維持作物新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用[12]。硝酸銨是重要的速效氮肥，在植物生長(zhǎng)季節(jié)追施硝酸銨可以顯著促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增加株高[13]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用硝酸銨增加了金葉女貞的株高，這與硝酸銨對(duì)早熟禾生長(zhǎng)的研究結(jié)果一致[14]，這可能是因?yàn)橄跛徜@改善了土壤肥力狀況，從而促進(jìn)了金葉女貞生長(zhǎng)，使株高增加。從不同月株高變化來(lái)看，4月T3僅在2021年與對(duì)照存在差異，2020年無(wú)顯著差異，但是5月至7月，T3均顯著高于對(duì)照，這說(shuō)明早春3月1日施肥處理對(duì)金葉女貞株高生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響在不同年份不同，這與早熟禾上的研究結(jié)果一致[12]，原因可能與不同年份的溫度、降水等外界環(huán)境條件差異有關(guān)。2020年6月T3顯著高于T2，這與5月情況不同，這可能與T3與T2相比，能更好地促進(jìn)旺盛生長(zhǎng)期金葉女貞的生長(zhǎng)有關(guān)；而在2021年7月，T4顯著高于T3，這與4，5，6月不同，也與2020年結(jié)果不同。分析原因認(rèn)為較高的氮肥施用量，更有利于降水豐富和溫度較高的7月金葉女貞生長(zhǎng)。

光合作用是植物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，凈光合速率的升高有利于植物轉(zhuǎn)化更多的光能，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)[15]。生長(zhǎng)季節(jié)追施氮肥可以提高PSⅡ中心穩(wěn)定性，提高光合作用過(guò)程中電子傳遞能力，增強(qiáng)植物光合能力[16]。植物光合能力的提高會(huì)使植物獲得更多的光合產(chǎn)物，提高植物氧化磷酸化途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)，使更多的光能轉(zhuǎn)化為ATP，顯著促進(jìn)植物生長(zhǎng)和提高干物質(zhì)積累量[11]。本研究中，施用硝酸銨顯著提高了金葉女貞的凈光合速率，有利于植株在單位時(shí)間內(nèi)合成更多的光合產(chǎn)物，顯著促進(jìn)株高生長(zhǎng)[11]。

植物光合作用過(guò)程中同化的CO2主要從氣孔進(jìn)入葉片中，所以氣孔導(dǎo)度高低成為了限制CO2交換的重要因素[17]。氣孔導(dǎo)度的升高有利于提高CO2交換能力，有利于滿足植物光合作用中對(duì)CO2的需要。本研究中，施用硝酸銨顯著提高了金葉女貞氣孔導(dǎo)度，這與張帆等[18]的研究結(jié)果一致，表明氣孔導(dǎo)度升高也是金葉女貞光合速率升高的重要原因[19]。凈光合速率的升高有利于植物同化更多的二氧化碳，從而導(dǎo)致胞間CO2濃度的降低[20]。本試驗(yàn)中，隨著硝酸銨施用量的增加，金葉女貞葉片內(nèi)胞間CO2濃度表現(xiàn)出降低的變化，這與施用硝酸銨處理的凈光合速率升高消耗CO2量增加有關(guān)[21]。植物光合作用的增強(qiáng)需要蒸騰的水分量也會(huì)增加，較高的光合速率通常伴隨著較高的蒸騰速率[22]。本研究中，施用硝酸銨提高了金葉女貞蒸騰速率，這與王佳等[23]的研究結(jié)果相似，表明施用硝酸銨會(huì)對(duì)金葉女貞蒸騰速率產(chǎn)生顯著影響。從不同硝酸銨施用量對(duì)金葉女貞生長(zhǎng)和光合特性的影響來(lái)看，硝酸銨施用量從10 g/株提高至15 g/株時(shí)，并不會(huì)對(duì)金葉女貞生長(zhǎng)和光合特性產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用，這是否與施肥量差異較小有關(guān)還有待于進(jìn)一步研究[24]；而硝酸銨施用量從5 g/株提高至10 g/株時(shí)顯著促進(jìn)了金葉女貞生長(zhǎng)，這可能與硝酸銨施用量為10 g/株較適宜金葉女貞生長(zhǎng)有關(guān)。

從不同月比較來(lái)看，7月，T3光合速率顯著高于T2，這與4，5，6月明顯不同，分析原因這可能與7月正值植物旺盛生長(zhǎng)期，不同的氮肥施用量對(duì)光合速率產(chǎn)生了顯著影響，從而顯著影響了光合產(chǎn)物數(shù)量[9]，對(duì)株高生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響。氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度不同月變化情況與光合速率一致，這也說(shuō)明不同施肥處理對(duì)金葉女貞生長(zhǎng)和光合特性的影響在旺盛生長(zhǎng)期表現(xiàn)最明顯，而在緩慢生長(zhǎng)期差異并不顯著。

4 結(jié)論

(1)金葉女貞追施硝酸銨有利于促進(jìn)植株生長(zhǎng)和增加株高；不同施用量比較認(rèn)為，硝酸銨施用量為10 g/株時(shí)顯著優(yōu)于5 g/株處理。

(2)金葉女貞施用硝酸銨會(huì)提高葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度，降低胞間CO2濃度，其中10 g/株處理優(yōu)于5 g/株，施肥量從10 g/株提高至15g/株不會(huì)對(duì)金葉女貞光合特性產(chǎn)生顯著影響。

(3)金葉女貞硝酸銨施用量以10 g/株為宜。