赵　霞　徐大平　刘小金　张宁南　杨曾奖

(中国林业科学研究院热带林业研究所,广州　510520)

磷是植物体内许多有机物合成所必需的元素，直接参与植物体内各种代谢过程，对植物生长发育具有重要作用[1]。徐大平等[2]对尾叶桉(Eucalyptusurophylla)的研究表明，施磷显著影响苗高、生物量以及氮、磷吸收，王东光等认为磷肥能提高闽楠(Phoebebournei)苗木的抗寒能力[3]。我国土壤中磷的可利用率很低[4]，尤其是南方土壤普遍缺磷[5]，是制约农林业生产的一个重要因素。施用磷肥可以有效改善土壤缺磷的状况，满足植物对磷的需求。然而过量使用又会造成环境污染，因此确定不同树种的适宜施磷量成为植物营养学的一个研究热点[6]。

降香黄檀(DalbergiaodoriferaT.Chen.)原产海南岛，是我国最珍贵的红木树种之一[7]，也是传统的药用植物[8]，具有很高的经济价值和药用价值。随着国内外对其需求量的增加，广东、广西、福建等省先后进行了降香黄檀引种栽培试验研究[9～12]。苗木养分管理方面，吴国欣等[13]提出了最佳的氮磷钾配比施肥方案，并认为磷对降香黄檀苗木生长和生理的影响最明显，但降香黄檀苗木对磷的需求规律以及最佳施磷量尚未见报道。本文以降香黄檀实生苗为材料，采用3阶段差量施肥方法，研究不同磷素水平对降香黄檀幼苗生长及叶片养分状况的影响，探讨适宜的施磷量，为降香黄檀壮苗培育乃至人工林养分管理提供科学依据。

1　材料与方法

1.1　试验材料

选取大小均匀、无病虫害的降香黄檀实生苗(平均高度12.2 cm),于中国林业科学研究院热带林业研究所温室内进行盆栽试验。采用经高温高压灭菌的珍珠岩、蛭石、泥炭混合基质(2∶2∶3，体积比)，其主要化学性质为：pH值为4.51，有机质含量为24.38%，全氮、全磷和全钾含量分别为3.66、0.43、19.99 g·kg-1，水解氮、有效磷和速效钾含量为190.36、66.33、134.58 mg·kg-1。塑料盆规格为上口径11 cm，底径8.2 cm，高9.5 cm，每盆装200 g基质。为防止水肥流失，盆内套有双层塑料袋。

试验所用肥料为普罗丹无磷肥(加拿大植物营养产品公司生产)，主要成分及含量为：氮总量(N)15%(其中NO313.9%、NH41.1%)，可溶性钾(K2O)15%，钙(Ca)11%，螯合铁(Fe)0.1%，螯合锌(Zn)0.05%，螯合锰(Mn)0.05%，螯合铜(Cu)0.05%，硼(B)0.02%，钼(Mo)0.015%。以磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)(分析纯，天津启轮化学科技有限公司生产)作为磷肥。

1.2　试验设计

苗木移植前，采用Timmer & Armstrong的方法确定基质的最大持水量[14]，以最大持水量的60%～70%作为初始浇水量。移苗后称重浇水，浇水量和间隔时间视天气状况适当调整。移苗时，先用自来水冲洗根部，再用去离子水将整株苗木冲洗干净。移苗1周内加盖80%遮荫网。试验期间未使用人工光源，温室内白天平均气温24～37℃，平均湿度33%～75%，每3周随机搬动一次苗盘以减少边际效应，并于叶片喷施乐果800倍液预防红蜘蛛。移苗2周，苗木生长稳定后开始施肥处理。

试验采用随机区组设计，设置0(对照)、15、30、60、100、150 mg P·株-1等6个施磷量处理，分别以P1、P2、P3、P4、P5、P6表示，3次重复，每个小区12株幼苗(表1)。无磷肥以每株施氮素200 mg为准计算，每株施肥量为1 052.91 mg，按3阶段共12次施入，每周施肥1次。前4周每株施入平均肥量的1/2，即43.88 mg·株-1；中间4周按平均肥量施入，即87.75 mg·株-1；最后4周按平均肥量的1.5倍施入，即131.63 mg·株-1。

表1降香黄檀苗期磷素施用方案

Table1AdditionschemeofphosphorusforD.odoriferaseedlings

处理Treatments磷素施入量P(mg·seedling-1)1～4周1-4WK5～8周5-8WK9～12周9-12WK总量Total(mg·seedling-1)P10000P20.6251.2501.87515P31.2502.5003.75030P42.5005.0007.50060P54.1658.33012.495100P66.25012.50018.750150

1.3　测定方法

(1)生长测定：试验结束2周后，用直尺和数显游标卡尺测定所有幼苗的高、地径。应用扫描法测定叶面积，每小区随机抽取3株苗木，摘取全部叶片，采用Canoscan 5600F扫描仪进行叶片扫描，以1元硬币为对照，获取叶片图像，然后采用Adobe Photoshop CS3和ImageJ2x分析软件求算叶片像素，根据面积和像素成正比的关系换算出单株叶面积[15]。

(2)生物量和叶片养分测定：将上述摘取叶片后的幼苗根部用水浸泡2 h，待基质完全疏松后在根茎处将其分为地上和地下两部分，将根系部分用自来水慢慢冲洗干净,冲洗时下面放置100目筛以防止脱落的根系和根瘤被水冲走，最后用去离子水冲洗。若根部有结瘤，用镊子小心剥离出来，装入密封袋带回。每小区扫描后的叶片、茎、根以及根瘤分别充分混合为一个混合样，用去离子水洗净凉干，于80℃杀青2 h后65℃烘干48 h至恒重，用电子天平(0.001 g)分别称其干重。称重后的烘干叶样经研磨，采用浓硫酸消煮，凯氏定氮法测全N含量(LY/T 1269-1999)，硝酸—高氯酸消煮法测全P、全K、全Ca、全Mg含量(LY/T 1270-1999)。

1.4　数据分析

采用临界浓度法确定降香黄檀幼苗适宜施肥量。根据苗木生物量与叶片氮、磷、钾含量及其比值存在的抛物线关系，拟合一元二次回归方程，并进行显著性检验，选择达到显著性水平的方程，计算90%最大生物量(P<0.05)对应的养分含量，从而确定临界含量和最适含量范围[16]。

应用Excel 2007对数据进行整理统计，运用SPSS 18.0进行方差分析和Duncan多重比较。

2　结果与分析

2.1　磷素供应水平对降香黄檀幼苗生长的影响

施加磷肥显著提高降香黄檀幼苗的高、地径和叶面积，而且这些生长指标随磷量的增加均呈先升高后下降的趋势，在P4处理达到最高，分别为对照的3.06、2.35和49.21倍(表2)。方差分析结果表明，这些指标在6个施磷处理间均差异显著(P<0.05)。进一步多重比较结果显示(表2)，P4与P3、P5间苗高差异不显著，但显著高于对照和P2、P6处理；处理P2、P3、P5、P6的地径差异不显著， 显著高于对照、 低于P4处理；P3与P4的叶面积差异不显著，两者显著高于对照和其他处理。

表2施磷处理间降香黄檀幼苗生长表现比较

Table2ComparisonongrowthperformanceofD.odoriferaseedlingsbetweenphosphorusfertilizationtreatments

处理Treatments施磷量P(mg·seedling-1)苗高Height(cm)地径Rootcollardiameter(cm)叶面积Leafarea(cm2)P1013.13±0.33a2.27±0.07a7.50±0.35aP21535.96±1.88b4.81±0.12b324.84±3.27bP33038.50±2.38bc4.93±0.25b362.94±10.53cP46040.30±0.38c5.34±0.11c369.06±3.56cP510038.05±0.52bc5.05±0.18b319.11±6.87bP615036.71±1.25b4.97±0.08b328.24±2.32b

注：各处理无磷肥的使用量一致，均为1 052.91 mg·株-1；平均值±标准差后的字母表示Duncan多重比较结果，两两处理间不含相同字母表示差异显著(P<0.05)下同。

Note:Supply of fertilizer without phosphorus is 1 052.91 mg·seedling-1for all treatments; Letters after mean value±standard deviation is results of multiple range tests, paired treatments without the same letter are significantly different(P<0.05)The same as below.

2.2　磷素供应水平对降香黄檀幼苗生物量的影响

由表3可知，各磷素处理叶、根、茎、全株生物量显著高于对照(P<0.05)，而且随着施磷量的增加，上述4项指标先呈递增趋势，在P4处理达到最大值，分别为对照的16.23、24.25、28.05和24.25倍，随后逐渐减少并保持稳定。多重比较结果表明，P4的叶生物量与P3、P5和P6差异不显著，但显著高于P1和P2；P4的茎、根、全株生物量均显著高于对照和其他磷肥处理。

施加磷肥对生物量分配的影响表现为降低叶生物量占总生物量的比重，增加根生物量比重，分别在P4处理达到极值，分别是对照的56%和118%，各处理的茎生物量比重虽然有所增加，但始终维持在47%左右。施磷处理苗木的根冠比均高于对照，以P4处理为最高，是对照的1.18倍，这说明光合产物较多地积累于根部，苗木质量最佳。

2.3　磷素供应水平对降香黄檀幼苗叶片养分含量的影响

从图1可以看出，各施磷处理间叶片氮含量差异不显著(P≥0.05)，均显著低于对照(P<0.05)，说明施加磷肥显著降低了叶片氮含量。对照的叶片磷含量低于施磷处理，但与P3、P4和P5处理差异不显著，P6处理显著升高，是对照的3.08倍。施磷降低叶片钾含量，随着施磷量的增加，叶片钾含量表现为先降后升的趋势，P4处理达到最低值，显著低于其他处理，是对照的73.79%。施磷处理的叶片镁含量显著高于对照；随着施磷量的增加，叶片镁含量呈现出先升高后下降的趋势，P4处理达到最高，是对照的1.29倍。

表3　施磷处理间降香黄檀幼苗生物量比较

注：括号内数字为叶、茎和根生物量分别占全株生物量百分比(%)。

Note:The figures within parentheses are percentages(%) of leaf,stem and root biomass in the total biomass, respectively.

图1　磷素供应对降香黄檀幼苗叶片养分含量的影响图中字母表示Duncan多重比较结果，处理间不含相同字母表示差异显著(P<0.05)；误差线根据标准差绘制。Fig.1　Effects of phosphorus supply on foliar nutrient content in D.odorifera seedlings　Paired treatments without the same letter are significantly different(P<0.05) according to Duncan’s multiple range test; and error bars represent standard errors.

表4降香黄檀幼苗叶片养分含量及其比值与生物量的回归方程

Table4TheregressionequationsbetweenbiomassandleafnutrientcontentsortheirratiosofD.odoriferaseedlings

因变量Dependentvariable自变量Independentvariable回归方程RegressiveequationR值Rvalue显著性Significant生物量Biomass(Y)X1(N)Y=0.0156X21-1.5952X1+32.2820.869P<0.01X2(P)Y=-5.9401X22+21.798X2-6.2260.646P<0.05X3(K)Y=-0.2029X23+4.7432X3-12.7240.694P<0.01X4(N/P)Y=0.0034X24-0.4901X4+17.0920.794P<0.01X5(N/K)Y=-33.214X25+62.424X5-17.6050.750P<0.01X6(P/K)Y=-1434.3X26+354.36X6-7.04420.791P<0.01

2.4　降香黄檀苗期适宜施磷量的确定

将幼苗生物量分别与其叶片氮、磷、钾含量及其比值绘制散点图，发现叶片磷含量、N/K和P/K与生物量呈抛物线关系(图2)。进一步拟合一元二次方程，经显著性检验，生物量与磷含量的抛物线关系达0.05显著性水平，与N/K和P/K的抛物线关系达0.01显著性水平(表4)，因此可以采用生物量与磷含量、N/K和P/K的回归方程来估算磷含量的临界值和最适范围。根据抛物线上最大生物量的90%相对应的养分含量为临界含量和最适含量范围，经过计算，降香黄檀幼苗叶片的磷含量、N/K及P/K临界值分别为1.35 g·kg-1、0.75和0.09，其最适范围为1.35～2.32 g·kg-1、0.75～1.13和0.09～0.16，由此推断出降香黄檀幼苗的最适施磷范围为60～150、15～100和60～150 mg P·株-1。综合以上3项指标的最适施磷范围可以得出，降香黄檀幼苗的最适磷素供应量范围为60～100 mg P·株-1。

图2　降香黄檀幼苗叶片磷含量、叶片N/K和P/K比值与生物量关系Fig.2　The relationship between biomass and leaf P content or N/K,P/K ratio of D.odorifera seedlings

3　讨论

磷对于降香黄檀苗木生长至关重要[13]。本研究中，当施磷量低于60 mgP·株-1时，降香黄檀幼苗的高、地径、叶面积以及干重生物量均随施磷量的增加而增加，在60 mgP·株-1时达到最高，此后随着施磷量的增加，各生长指标则表现为稳定或下降，这说明60 mgP·株-1是满足降香黄檀幼苗生长的适宜磷素施用量。

林木生物产量取决于总干物质生产及其在各器官间的分配[17]，本研究中增施磷肥降低了降香黄檀幼苗叶生物量占总生物量的比重，增加了茎生物量比重，这与尾叶桉(EucalyptusurophyllaS.T.Blake)的相关研究结果一致[17]。一般来说，当养分和水分受到限制时，植物会分配更多的营养用于根系生长，增加根冠比以适应环境胁迫[2]。本研究中施加磷肥却提高了苗木的根冠比，这与吴国欣等[13]对于降香黄檀氮磷钾配方施肥研究结果一致，其原因可能是降香黄檀作为固氮树种，与马占相思(AcaciamangiumWilld.)一样，磷能促进其根系的发育[18]。

叶片养分含量常用来指示林木的营养状况[19]，施加磷肥显著降低了降香黄檀幼苗叶片的氮、钾含量，原因在于磷肥能促进苗木生长，在氮、钾用量相同情况下，一方面消耗更多的氮和钾，另一方面增加的叶面积和叶生物量发挥着稀释作用，导致其含量下降。叶片磷含量随施磷量增加而升高，30、60、100 mg P·株-13个处理叶片的磷含量差异不显著，说明此时磷肥已经能够满足幼苗的正常生长需要。当磷肥再增加时，叶片的磷含量显著升高，表明磷已开始在叶片中积累。叶片镁含量的变化规律与磷相同，这可能与钾的变化有关，大量研究表明，钾和镁之间存在复杂的相互关系，当钾含量较高时，会对镁的吸收产生抑制作用[20]。

林木营养诊断常用的方法有土壤分析法和基于植物的形态分析法、组织分析法和生理生化分析法等[21]，临界值法常适用于对叶片养分含量的分析[22]。贾瑞丰[23]和王东光[6]分别采用临界浓度法确定红厚壳(CalophylluminophyllumL.)、闽楠幼苗叶片的最适磷含量范围分别为0.47～0.75和1.36～3.01 g·kg-1，本研究采用同样方法得出降香黄檀幼苗叶片的最适磷含量范围是1.35～2.32 g·kg-1，从而推断最佳磷素施用范围为60～100 mg·株-1，高于红厚壳(30～60 mg·株-1)和闽楠(22.5～30 mg·株-1)，这说明降香黄檀早期生长中对磷的需求量比较大，此结果还需要进行大田试验予以验证。此外今后还应开展磷与氮钾等肥料的配比试验，为降香黄檀壮苗培育提供科学的营养管理方案。

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