不同施肥种类及用量对芳樟生长及抗性生理的影响

2018-07-07何正和潘洋刘胡冬南

中南林业科技大学学报 2018年6期

曾进，何正和，潘洋刘，桂聪，胡冬南，张露

（1.江西农业大学林学院江西省森林培育重点实验室江西特色林木资源培育与利用协同创新中心，江西南昌 330045；2.江西天香香料有限公司，江西抚州 344808；3.武汉交通职业学院，湖北武汉 430070）

芳樟Cinnamomum camphora var.linaloolifera Fujita是樟科的常绿乔木，广泛分布在南方和西南各省，在日本、越南、朝鲜地区也有栽植，我国的湖南、福建、江西等省份是主要分布区。芳樟中有大量的芳樟醇，是当今世界上用途最广、用量最大的香料，随着芳樟醇需求的日益扩增，通过科学的高效栽培是实现大规模培育和生产的最佳途径。国内外对于芳樟精油提取方法和提炼精油中有效成分的工艺技术的研究较多[1-8]，最佳提取方法目前仍在探究中，对樟树根系以及良种选育的相关研究也较多[9-11]，但有关芳樟田间栽培及施肥技术的研究鲜见报道。近年来发现，通过矮林作业年年收割枝叶提取精油，可以使资源再生并多次利用[12]，但幼龄芳樟抗寒能力弱，低温冻害严重影响了生长和出油率。施肥作为一种养分调控手段，对植物的生长发育起着重要的作用，能有效提高抗性。因此掌握合理的栽培技术，提高芳樟的抗寒能力，将对芳樟的栽培和生产起到科学指导作用。本文通过对田间3年生芳樟添施有机肥和不同配比无机肥，研究不同肥料处理间芳樟生长及生理差异，为提高芳樟的抗寒能力及生物量提供栽培指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江西省抚州市金溪县陆坊乡石岗村吉源芳樟基地，属亚热带湿润气候，四季分明，气候温和，雨水充沛，光照充足，无霜期长，但受季风气候影响，湿度和降水变幅较大，干湿比较明显。年平均气温17.8 ℃，年平均降水1 787 mm，年平均无霜期258 d。土壤pH=5.47，全氮520.05 mg/kg，速效钾56.56 mg/kg，有效磷0.38 mg/kg，有机质15.8 g/kg。

1.2 试验材料

3年生芳樟平均株高1.3 m，试验所用肥料：生物酶肥（由某生物公司提供的有机肥）、钙镁磷肥（含12.0%P2O5）、氯化钾肥（含60%K2O）。

1.3 试验设计

采用单因素随机区组设计，选择长势一致的芳樟作为试验对象，2016年9月割取枝条，留桩25 cm平茬，设置生物酶肥250 g /株、钙镁磷肥150 g/株、钙镁磷肥300 g/株、氯化钾肥100 g/株、（氯化钾肥100 g+钙镁磷肥150 g）/株共5种施肥处理和空白（CK）对照，3个重复，11月在株间挖沟施肥，每个处理60株。

1.4 指标测定

1.4.1 生理指标测定

2017年1月，于割后新萌的枝条上取相同部位无病虫害、完好的叶片用锡箔纸包裹放入液氮罐，回来立即放入-80 ℃冰箱内保存，用于测定生理指标。叶绿素(chl)用95%乙醇提取，UV-6300分光光度计在645 nm、663 nm、652 nm下比色；过氧化物酶（POD）活性的测定参考采用Cutler JM（1980）愈创木酚比色法；丙二醛（MDA）含量的测定用硫代巴比妥酸比色法[13]；可溶性糖（SS）用蒽酮法测定[14]。

1.4.2 生长指标及形态指标

2017年3月选生长较一致的30株测定生长指标，数一级分支数，卷尺测量冠幅；根据芳樟叶片的脱落程度，叶片褐变面积以及顶芽发黑干枯情况综合分析，对芳樟的受冻情况进行了观察统计。

1.5 综合评价方法

应用Fuzzy数学中隶属函数法进行综合评判[15]，其计算公式如下：

对与抗寒性正相关的POD、SS、chl参数，使用公式

对于抗寒性负相关的MDA参数，使用公式

式中：f(xj)为j指标耐寒隶属函数值；Xj为j指标测定值；Xjmax和Xjmin为j指标测定值中的最大值和最小值。

1.6 数据统计分析

运用Excel 2007对数据进行统计，SPSS17.0的Duncan法进行差异性比较，Origin8.1制图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对芳樟POD活性的影响

过氧化物酶（POD）是植物体内活性较高的一种酶，它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有密切关系，其活性高低与酚类物质代谢，植物抗性密切相关，能确定植物在特定环境下的适应能力。根据结果分析，不同施肥处理间的POD活性存在显著性差异（P＜0.05），所有的施肥处理POD活性均大于CK，其中P150和P+K处理的POD活性显著大于CK，较CK分别提高了45.9%和44.7%。P300处理的POD活性显著小于P150，说明P肥是可以提高芳樟叶片的POD活性的，但过量的P肥会降低叶片中POD的活性。酶250和K100处理的POD活性大于CK但没有显著差异，P150对芳樟POD活性的增加最为显著（如图1）。

图1 不同施肥处理芳樟POD活性Fig.1 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora POD activity

2.2 不同施肥处理对芳樟MDA含量的影响

植物在逆境下遭受伤害（或衰老）与活性氧积累诱发的膜脂过氧化作用密切相关，膜脂过氧化的产物有二烯轭合物、脂类过氧化物、丙二醛、乙烷等。其中丙二醛（MDA）是膜脂过氧化最重要的产物之一，因此可通过测定MDA了解膜脂过氧化的程度，以间接测定膜系统受损程度以及植物的抗逆性。不同施肥处理间的MDA含量存在极显著性差异（P＜0.01），酶250和P300的MDA含量显著高于CK和其他处理，其他处理较CK的MDA含量有所减少，但他们之间不存在显著差异，P150和K100的MDA含量均小于CK，以 P+K 处理 MDA 含量最少，为 12.84 μmol·g-1，较CK减少了9.3%，说明P和K都能减少芳樟膜系统的受损，以P150+K100的效果最佳，但过量的P以及生物酶肥反而会使MDA含量剧增，不利于抵抗寒冷。（如图2）

图2 不同施肥处理芳樟MDA含量Fig.2 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora MDA content

2.3 不同施肥处理对芳樟SS含量的影响

SS（可溶性糖）是植物细胞中的渗透调节物质，在逆境环境下，SS可使植物细胞处于相对稳定的状态[16]。不同施肥处理间的可溶性糖含量有显著性差异（P＜0.05），从图3中可以看出，P150的可溶性糖含量显著大于K100，增加了3.51%，也大于其他处理，但是不存在显著性差异，P150较CK的可溶性糖含量比例增加了0.36%，其他处理的含量均小于CK，P300的SS含量比P150少1.08%，K100的SS含量要显著小于CK和P的两个处理。说明适量的P能促进芳樟叶片可溶性糖的生成，而过量的P会有所抑制，酶250和P+K都不利于芳樟叶片中SS的积累，K100显著降低了叶片中SS的含量。

图3 不同施肥处理芳樟可溶性糖含量Fig.3 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora SS content

2.4 不同施肥处理对芳樟叶绿素含量的影响

叶绿素（chl)是光合作用的必需物质，其含量可以反映植物光合强度的强弱，常被用作植物抗逆性生理指标之一，冬季降温会导致叶片叶绿素含量发生变化，叶绿素含量高有助于植物进行光合作用，更好地抵抗寒冷冻害。不同施肥处理间的叶绿素含量有极显著性差异（P＜0.01），根据图4可知，K100、酶250、P150处理下的叶绿素含量较CK显著增加，以K100的增加量最多，为34.4%，酶250和P150分别增加了30.9%和25.5%。其他处理也较CK含量有所增加，但不存在显著差异。说明施肥是能促进芳樟进行光合作用的，K100对叶绿素含量的增加效果最显著。

图4 不同施肥处理芳樟叶绿素含量Fig.4 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora chl content

2.5 抗寒性综合评价

植物对低温的生理反应是受多种因素影响的，其生理变化也很复杂，每个生理生化指标只能从不同角度上来反应植物抗寒性的强弱，单独的用某一个指标确定植物抗寒性的强弱不具有说服力[17-18]。通过运用模糊数学中的隶属函数，根据公式（1）、（2）求出各施肥处理下生理生化参数的隶属函数值，求出平均值，得其综合评价值，综合平均值越大说明抗寒性越强。表1为4个生理生化指标的隶属函数值和综合评判结果，得出肥料对芳樟的抗寒性强弱顺序为P150+K100＞P150＞K100＞CK＞P300＞酶250。

表1 不同施肥处理芳樟抗寒性综合评判Table 1 Comprehensive evaluation of the cold resistance of Cinnamomum camphora in different fertilization treatments

2.6 不同施肥处理芳樟受冻害情况

冻害指数和组织褐变是田间测定林木越冬抗寒性形态的指标，用来评定林木受冻程度。树木冻害的发生是气象学因子与植物生理因子共同作用的结果，连续低温对芳樟受损程度极大加剧，造成叶片大面积受冻，树木叶片大量脱落、干枯死亡，使一年生枝条顶芽枯黑卷曲。因此导致叶片大量脱落、叶片大面积受冻或一年生枝条顶芽发生严重卷黑的定义为冻害植株，植株完好无叶片受损、未大量落叶以及无顶芽卷黑的植株定义为未冻害，统计结果如表2。施肥处理的芳樟冻害率较CK降低了6.6%～33.3%，P150和P+K的受冻害程度最轻，其次是酶250，P300、K100处理下的芳樟受冻害程度一般。

表2 不同施肥处理芳樟受冻害情况调查表Table 2 Different fertilization treatment of Cinnamomum camphora in the condition of investigation

2.7 不同施肥处理对芳樟冠幅的影响

冠幅是衡量苗木生长势的标准，表示枝叶覆盖面积的大小。由图5可知，所有施肥处理的芳樟冠幅均大于CK处理，其中P150和P300的冠幅显著大于CK（p＜0.05），分别增加了32.3%和22.0%,也大于其他处理，但其他处理与CK间没有显著差异。P150处理的芳樟平均冠幅最大达到0.35 m2，在P150基础上增加P量和K量的冠幅均小于P150。说明施肥均能有效促进芳樟冠幅的增加，以P肥的效果最佳，但过量的P冠幅增长效果会减弱，在P一定的基础上增加K，芳樟冠幅的增长效果没有单施P的好，P150对芳樟冠幅的增加最显著。

2.8 不同施肥处理对芳樟一级分支数的影响

一级分支是从植物的主干长出的支干，分支数与枝条的萌发量与地上部分的生物量有着重要联系，是植物生长状况的一个判定指标。如图6所示，除了K100，其他处理的一级分支数均多于CK，P150平均一级分支数最多，达到14.5，且显著大于CK和K100（P＜0.05），较CK一级分支数量增加了20.5%。酶250处理的平均一级分支数为13，相对其他处理来说较多，但差异未达显著水平，较CK的一级分支数增量达到11.6%。在P150基础上增加P和K的处理，一级分枝数均小于P150。说明生物酶肥、钙镁磷肥能促进芳樟主干分支数的增加，K并不利于芳樟主根上枝条的萌发，P150对芳樟一级分支数的增加效果最明显。

图5 不同施肥处理芳樟冠幅Fig.5 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora crown

图6 不同施肥处理芳樟一级分支数Fig.6 Different fertilizer treatments Cinnamomum camphora primary branch number

3 结论与讨论

施肥对芳樟叶片POD、chl含量的增加有显著效果，对SS的增加和MDA含量的降低效果不显著。自然降温过程中，植物的POD含量会增加，形成保护膜防止膜系统受损，P150和P+K都能显著减少芳樟膜系统的受损，以P150效果最为显著。植物抗寒性与MDA含量呈负相关，P+K、P150、K100较CK均能降低芳樟叶片膜脂过氧化，以P+K最佳，但不存在显著差异，而酶250和P300显著增加了MDA含量；P150的SS累计较CK多，K100显著减少了SS的含量，可能由于芳樟在对K元素的吸收中，叶片吸收水分细胞渗透压加大，部分累计的SS被溶解，膜透性增加也可能降低了SS保护膜的形成；叶绿素含量的多少，代表植物对光利用率的高低，与抗寒性呈正相关关系，K100、P150和酶250对芳樟叶片的光合强度有显著增加效果，对芳樟的光合起到极大促进作用。综合评价肥料对芳樟的抗寒的强弱顺序为P150+K100＞P150＞K100＞CK＞P300＞酶250。

原本K100对芳樟抵抗寒冷的提升效果不是很好，但添施了P肥后，冻害率降低了26.7%，抗寒性也有显著提升效果。施肥均促进了芳樟的生长，原本K100对芳樟一级分支数的增加效果有所抑制，但添加P150后，生物量也有所增加，芳樟生长会带走大量养分，降低土壤中的有效磷，P的增加对提高芳樟生物量和抗寒能力有显著效果。生物酶肥虽然对芳樟抗寒的提升效果不是很好，但是对生物量是有所增加的，可能肥效需要更长时间才能体现。因此添施适量P肥效果更佳，但不宜过量，P150+K100效果最佳。植物对低温的生理反应是受多种因素影响的，不同的肥料对芳樟不同的生长和生理指标影响是不一样的，因此要根据不同的需求来进行合理施肥。本研究主要开展不同肥料对芳樟生长和抗性生理的部分指标的差异分析，未能全面体现肥效，不同肥料在不同时期对芳樟各营养器官的促进效果是否不同，肥料对芳樟的产量以及生物量的影响差异如何，还有待进一步研究。

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