李雪娟，唐宗英，乔 璐，谭少清

（1.云南林业职业技术学院生态环境工程学院，昆明 650224；2.红河县生态研究所，云南 红河 654400）

蒜头果（Malania oleifera）是隶属于铁青树科（Olcicaceae）蒜头果属（Malania）的中国特有的单属种植物［1］，其自然分布区域十分狭窄，仅分布于云南东南部的广南、富宁两县和广西西部的部分区域［2］。除了植物系统进化上的科研价值外，蒜头果还是一种珍稀的资源植物。蒜头果种仁富含神经酸等成分［3］，可提高神经的活跃度［4］；种仁提取的蛋白质对人白血病K562 体外生长具有抑制作用［5］。

由于种子传播困难、种子油脂含量高易被动物啃食、自然条件下种子和幼苗的保存率低［6］、种实有自毒现象［7］等自然因素以及部分的人为破坏，蒜头果的资源数量日渐减少，蒜头果成为一种亟需保护和扩大种群数量的珍稀濒危树种。已有的研究中化学成分提取及测定占了相当大的比重［8］，另有一些蒜头果个体生物学、种群特征、保护生物学、分子生物学、资源开发利用及繁育措施等方面的相关研究［9-14］。关于幼苗栽培管理的研究不多见，仅见基肥对引种到皖南的2 年生幼苗生长的影响，明确了蒜头果的喜钙特性［15］，以及共栽培植物对蒜头果幼苗生长的影响［16］。苗期施肥是林木培育的重要技术环节，对提高幼苗保存率、促进林木生长、提升苗木品质等发挥关键作用［17］。

钙既是植物细胞壁的主要组成成分，又是植物生理过程中的重要信号调节因子，同时，钙离子是唯一不能在植物筛管中转移的植物必需的大量元素［18］，植物对钙的需求只能由土壤（培养基质）提供。因此，补充钙元素十分必要。氮是植物生长发育所必需的营养元素［19］，研究表明，氮肥的施用通过提高比叶面积、叶绿素含量等提高植物光合竞争力［20］；通过苗高增量、地径增量等提高苗木的整体品质［21］。

基于蒜头果幼苗栽培管理研究相对薄弱的情况，本研究通过设置不同钙肥及氮肥的施肥水平，揭示钙肥与氮肥对蒜头果一年生幼苗植株生长及生物量分配的影响，以期为提高蒜头果栽培管理水平、加快人工林繁育提供基础数据和科技支撑，也是建立栽培管理技术体系的重要组成部分。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于红河县甲寅镇科研基地进行，基地位于云南省红河县甲寅镇甲寅村（23.25°N，102.41°E），海拔1 550～1 680 m，地势南高北低，占地面积3.67 hm2，其中育苗大棚0.93 hm2。基地为亚热带季风气候，气候温和，降水充沛，四季分明，立体气候突出。年平均气温15.7 ℃，1 月平均气温16 ℃，极端最低气温0 ℃，7 月平均气温20.2 ℃，极端最高气温30 ℃，无霜期年均340 d。年平均降水量1 626 mm，降雨集中在5—8 月，7 月最多。土壤以红壤和黄壤为主［22，23］。

1.2 育苗袋、基质

育苗袋选择透气性较好的无纺布袋，直径30 cm，高度35 cm。每个育苗袋分别加入腐殖土1.0 kg、生红土1.5 kg、珍珠岩0.5 kg，共3.0 kg，充分混匀。

1.3 种子前处理与栽种

蒜头果种子于2021 年10 月成熟收获后，在控温、控湿条件下砂藏。2022 年3 月底选择200 粒大小一致、已初萌芽的蒜头果种子，每粒种子种植在1 个独立的育苗袋中。育苗袋放在育苗大棚内。

1.4 施肥试验设计

钙（Ca）肥采用氯化钙，施用量（以Ca 元素计算）共5 个水平，0（CA0）、200（CA1）、400（CA2）、800（CA3）、1 200 mg/kg（CA4）。氮（N）肥采用碳酸氢铵，施用量（以N 元素计算）共5 个水平，0（N0）、50（N1）、100（N2）、200（N3）、400 mg/株（N4），N 采用平均施肥法进行，共设置25 个施肥处理（表1）。

1.5 施肥方法及生长指标测定

4—7 月为蒜头果萌芽、展叶等基础生长期，不进行施肥处理。施肥试验从8 月开始，从200 株幼苗中再次筛选出125 株长势相对一致的幼苗，随机分配于25 个处理，每个处理5 个重复。N 肥分别在8月、9 月、10 月、11 月的3—5 日根据试验安排进行施肥。Ca 肥施用方法为8 月初一次性加入基质中，当幼苗移栽到野外环境时，土壤中已经含有钙元素，施加的最大钙肥水平与喀斯特地区土壤钙含量背景值相近。

10 月初进行中期苗高、基径的测定；12 月初在测定苗高、基径后进行生物量取样，按根、茎、叶不同器官进行分离，为防止水分蒸发，将植物材料置于自封袋内。取样后尽快带回实验室。茎、叶可直接称取鲜重，根须清理残存基质，待清理干净后再称取鲜重。称重完成后，60 ℃烘干至恒重，然后测量根、茎、叶的干重。

1.6 叶面积的测定

单株叶面积的测量方法采用直接测量法，在称取叶鲜重后，将植株叶片摆放整齐后置于扫描仪下，得到每棵植株的叶扫描图片。应用LAComputer 软件读取扫描图片，计算每棵植株的叶面积。

1.7 数据分析

原始数据在Excel 表格中整理，根据根、茎、叶的鲜重及干重计算根冠比、根（茎、叶）的干物质含量、比叶面积、苗高增量、基径增量以及各项基础数据。钙肥及氮肥对生长指标及生物量分配的影响，应用SPSS 22.0 软件中的一般线性模型进行双因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 蒜头果一年生幼苗生长指标特征

2.1.1 叶面积特征 通过双因素方差分析，发现不同钙肥水平之间单株叶面积整体差异显著（P＜0.05）（图1A），CA0 单株叶面积显著高于CA2、CA3、CA4；CA1、CA4 显著高于CA2、CA3，但CA1 与CA0、CA4 差异不显著；CA2 与CA3 的单株叶面积最小，且两者间差异不显著。随着钙肥水平的增加，叶面积呈先减少后增加的趋势。不施钙的条件下叶面积较大而中等浓度的钙导致叶面积下降，这一趋势与已有报道中提及的蒜头果喜钙特性并不一致，可能本研究是针对当年新发的一年生幼苗，而余慧嵘［15］的研究对象为二年生幼苗，王保仙［24］的调查对象主要针对成年植株。在1 200 mg/kg 钙肥水平下，叶面积并非最小，也未表现出高钙浓度对叶生长的抑制作用。

图1 不同钙肥或氮肥水平下幼苗生长特征比较

双因素方差分析表明，钙肥及氮肥对叶面积的影响具有交互作用，在此分析基础上，又对每一个氮肥水平下进行不同钙肥水平间单株叶面积的比较（图2）。除了N3，其他氮肥水平下单株叶面积在不同钙肥水平之间仍有显著差异，但因氮肥水平不同，随钙肥水平递增叶面积变化的趋势不一致，N0 条件下（图2A），CA2 的叶面积最小，在N2、N3、N4 条件下，CA3 的叶面积最小；CA0 和CA4 在各种氮肥水平条件下，都未出现过叶面积最低的情况；蒜头果一年生幼苗叶的生长，对钙元素呈现出较复杂的响应格局。

图2 不同钙肥、氮肥水平幼苗单株叶面积比较

施加氮肥对蒜头果一年生幼苗叶面积的影响基本符合预期，最大氮肥水平400 mg/株的叶面积均值最大，5 个施肥水平基本呈现随用量升高叶面积逐渐增大的趋势（图1D），与其他学者的研究［20，25］类似。根据差异性显著检验，N3、N4 两个浓度的叶面积显著高于另外3 个浓度（P＜0.05），N3、N4 之间差异不显著，N0、N1、N2 之间差异不显著（图1D），表明在现有基质条件下，200 mg/株的氮肥施用量可满足一年生蒜头果幼苗氮肥的需求，施加更多的氮肥（400 mg/株）对于增加叶面积并无显著意义。

2.1.2 苗高生长特征 施肥中期的苗高（第1 次测定）基本与钙肥、氮肥用量呈正相关，但不同施肥水平之间的差异并不显著。施肥后期（第2 次）测定苗高，不同施肥水平之间产生了显著的分化，不同钙肥水平下CA4 的苗高居首位，并显著高于未施用钙肥的苗高，CA1～CA3 的苗高也高于CA0，表现出钙肥施用与未施用之间的明显区别；CA4 与其他几个钙肥水平相比虽然有优势，但优势不明显（表2、图1B）。从幼苗高度生长来看，蒜头果喜钙特性是明确的，对高钙土壤耐受良好，本试验的钙用量可能还未达到其耐受极值。不同氮肥水平的苗高生长与钙肥相似，以N4 苗高最大，N0 居末，且差异显著；N3 的苗高也显著高于N0，N1、N2 的苗高相较于N0 优势不明显（表3、图1E）。N3 可以满足需求，与上述的单株叶面积可类比。

表3 不同氮肥水平下幼苗生长指标

试验后期相对于中期的苗高增量在不同施肥水平之间未表现出显著差异，但可以看出随着施肥水平的升高苗高增量也更大。

2.1.3 基径特征 试验中期至后期，蒜头果幼苗基径增长了近一倍（表2、表3），但不同施肥水平之间基径的差异不显著，表现出一年生幼苗基径对氮肥和钙肥的响应不敏感。

2.2 蒜头果一年生幼苗生物量分配特征

2.2.1 生物量特征 蒜头果一年生幼苗根、茎、叶及全株生物量在不同施肥水平之间的差异均不显著，但与不施肥相比，施用钙肥和氮肥均可使生物量有所增加（表4、表5）。由于试验针对的是当年萌发的幼苗，且施肥仅4 个月，可能施肥对于生物量积累的影响还未显现。

表4 不同钙肥水平幼苗生物量特征

表5 不同氮肥水平幼苗生物量特征

2.2.2 根冠比 从地上、地下生物量的分配来看，根冠比基本在1.213～1.399（表4、表5），说明在一年生幼苗阶段生物量更多地分配于地下，为更好地吸收营养奠定基础。氮肥、钙肥的施用在此阶段并未造成对生物量分配的显著影响。

2.2.3 干物质含量 蒜头果一年生幼苗的叶干物质含量在不同钙肥水平间已有显著分化（P＜0.05）（图1C），CA3 的叶干物质含量显著低于其他钙肥水平。叶干物质含量是叶的结构性功能性状［26］，由此可知，钙肥的施用对于叶的功能性状有一定影响。但在本研究中氮肥的作用不显著，各氮肥水平之间仅有微弱差异。

根、茎的干物质含量表现相对惰性，对钙肥和氮肥的响应都不灵敏，仅表现出中等钙肥水平下根、茎干物质含量略低，而氮肥的影响趋势更不清晰。

2.2.4 比叶面积 比叶面积（叶面积与叶生物量的比值）也是叶的关键功能性状。蒜头果一年生幼苗的比叶面积在不同钙肥、氮肥水平下波动较大（表4、表5），如CA1 水平下比叶面积高达55.038±70.927 cm2/g，CA4 水平下仅41.866±17.394 cm2/g，N4 水平贡献了最高的比叶面积，与N2 水平间的差值可达22.228 cm2/g，施肥对于比叶面积的影响较大。但可能由于此项数据在各施肥水平内部波动较大，因而并未甄别出施肥水平之间的显著差异。

3 讨论

3.1 蒜头果幼苗生长指标对于施肥的响应

叶是进行光合作用的主要器官，叶面积的大小代表了植物的光合能力［27］，本研究用单株叶面积表征单株幼苗的整体光合能力。不论氮肥还是钙肥，对叶面积的影响都是显著的，氮肥的影响趋势很清晰，即肥力水平越高，叶面积越大。陈琳等［25］的研究中提及N 肥显著影响灰木莲幼苗的生长和光合作用。钙的生理作用包含了调节细胞分裂［28］和气孔导度［29］，这意味着钙对叶的生长、光合作用也起着关键作用。钙肥对增大单株叶面积并无贡献，较大的叶面积来自不施钙肥或极低的钙肥施用量，中等的钙肥用量反而抑制了叶的生长。蒜头果幼苗叶对钙肥施用的响应较复杂，不施钙肥或低钙用量叶面积最大，最高的钙肥用量下叶面积并非最小，似乎反映了幼苗对土壤高钙含量的耐受性。统计分析表明，氮、钙对叶面积的影响具有交互作用，也是造成叶面积变化趋势复杂的可能因素。本研究仅应用了钙肥与氮肥，其他养分元素是否与这两种元素相互影响还有待进一步研究。

苗高和基径也是直接反馈幼苗生长状况的常用指标，本研究中氮肥和钙肥都体现了促进苗高生长的积极作用。氮肥的促苗高作用在其他研究中也很突出，如罗仙英等［30］对马尾松幼苗的施肥研究。钙肥促使幼苗长高的效应同样也体现在其他植物中，如对油茶幼苗高度生长的关键作用［31］。氮肥［30］与钙肥［32］也促进基径的增加，而蒜头果幼苗基径对氮肥和钙肥的响应却不敏感，与余慧嵘［15］对蒜头果二年生幼苗的研究结果迥异。

3.2 蒜头果幼苗生物量分配对施肥的响应

不同钙肥水平之间的蒜头果幼苗生物量差异不显著，4 个钙肥水平的生物量表现出先降低再升高的基本趋势，这与杨树幼苗对钙肥的响应呈相反的趋势，随着钙浓度的增加，杨树幼苗的生物量均呈先升高后降低的趋势［33］。两者的差异主要来源于物种的内在遗传特性。

氮肥的施加也未造成蒜头果幼苗生物量的显著差异，但仍可看出施肥后各器官和整株的生物量都有所增加，除茎的生物量外，根、叶及全株生物量在200 mg/kg 氮肥水平下最高。这些特征说明，与其他植物［30］相似，蒜头果幼苗增施氮肥对增加生物量有积极意义，但用量应根据物种的需求适量供给，并非多多益善。

钙、氮双施且各有5 个用量水平，仍未鉴别出生物量在组别间的显著差异，可能是由于研究对象是当年萌发的一年生幼苗，而蒜头果种仁极富营养［12］，在幼苗萌发及生长初期对于养分供给的贡献比例较高，从而在短时间内部分掩盖了外源性肥料的作用，在时间尺度上还未到达可观测到显著差异的时间点。

3.3 蒜头果幼苗叶的功能性状对施肥的响应

叶干物质含量与比叶面积体现了叶的功能性状。不同钙肥水平引起叶干物质含量的显著变化，同时，钙肥也引起了比叶面积的较大波动，说明钙是叶功能性状的影响因素。与钙肥相比，氮肥对叶功能性状的影响较小。叶的功能性状在一定程度上说明了生态位的特征［34］，而与氮素相比，钙可能是更重要的生态位关键因子［35］。

4 结论

钙肥与氮肥的施加对蒜头果一年生幼苗的生长有显著影响，指标包括单株叶面积、苗高。钙肥也造成了叶干物质含量的显著差异，表明钙在一定程度上影响叶的功能性状。钙肥与氮肥存在交互作用，造成了单株叶面积对氮肥响应的复杂格局。本研究中钙肥与氮肥对生物量分配的影响不显著，建议在更长时间尺度上探究蒜头果幼苗的需肥规律及生长、生理等方面的响应，从而建立完善的栽培管理技术体系。