梁文超，步 行，罗思谦，谢寅峰*，张往祥，胡加玲

(1.南京林业大学，南方现代林业协同创新中心，南京林业大学生物与环境学院，江苏 南京 210037;2.北京市城市河湖管理处，北京 100089)

‘长寿冠’海棠(Chaenomelesspeciosa‘Changshouguan’)属于木瓜属(Chaenomeles)贴梗海棠(Chaenomelesspeciosa)一品种，具有极高的观赏价值[1]，是目前市场上应用较为广泛的优质木本年宵花卉。冬季增温是木本年宵花生产中采取的主要促花手段，但笔者团队前期研究表明，增温促花后的‘长寿冠’海棠叶片数量及叶面积下降，叶绿素含量降低，光合能力减弱，叶片早衰，其生长发育受到抑制[2]。说明增温会加速植物的衰老，对植物生长及生理过程产生严重影响，从而导致树体早衰[3]。因此，研究增温促花后‘长寿冠’海棠的生长发育，探讨其复壮技术的研究具有重要的理论和现实意义。

合理施肥是促进植物生长的重要手段，也是常用的复壮栽培技术。氮(N)、磷(P)、钾(K)作为植物生长发育所必需的、也是最重要的3种大量元素，在重要化合物的合成、提高植物抗逆性、增强酶活性等方面发挥重要作用，参与并影响植物的各种代谢过程[4-6]，但氮磷钾配比及施用量均会影响植株生理特性，且其影响存在差异[7]。目前，国内外有关海棠花期调控的研究主要集中在促花方法与原理[2]，有关促花后复壮的研究尚少，采用配方施肥处理进行复壮的国内外研究也鲜见报道。因此，本研究采用正交试验，探究氮磷钾复合肥对增温促花后‘长寿冠’海棠的生理调节作用，筛选适宜的氮磷钾配比并探究其调控机理，旨在为海棠增温促花后的复壮栽培提供理论依据，同时也为其他木本花卉复壮栽培技术的研究与应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于南京林业大学下蜀实习林场(119°14′E，31°56′N)，属北亚热带季风气候，年均气温15.2 ℃，年均降水量1 104 mm，年平均日照2 018 h，年平均无霜期229 d。本研究装盆所用的土壤主要为黄棕壤，土质为重壤。土壤全氮含量0.704 g/kg、全磷含量0.146 g/kg、有效磷含量12.5 mg/kg、速效钾含量103.7 mg/kg、有机质含量7.39 g/kg，pH 4.5～5.5。

1.2 供试材料及试验设计

供试植物材料为‘长寿冠’海棠(‘Changshouguan’)盆栽。试验用‘长寿冠’为5年生嫁接苗，株高40～60 cm，冠径50～60 cm，地径1.5～2.0 cm。于2019年11月上旬选取长势一致、生长旺盛的‘长寿冠’海棠60株进行装盆。于12月中旬在玻璃温室中采用增温方式调控促花。玻璃温室中放置温度测定仪(美国WatchDog公司Spectrum1000 Series，Silicon Pyranometer，External Temperature Sensor-20 ft.)，每15 min仪器自动记录1次环境温度。

供试氮肥为尿素，含46%(质量分数)的N；磷肥为过磷酸钙，含15%(质量分数)的P2O5；钾肥为氧化钾，含63%(质量分数)的K2O。尿素由西陇化工股份有限公司生产，过磷酸钙和氧化钾均由永华化学科技(江苏)有限公司生产。

采用氮、磷、钾复合施肥处理，不同肥料配比处理按正交试验方法 L9(34)设计，设置氮、磷、钾及空列4因子3水平，共10个处理，以不施肥处理(空列)为对照(CK)，每个处理设置6个盆栽重复。施肥处理时间为第2年3月下旬(花后约2个月)，采用环施的方法进行根部施肥。具体施肥水平和组合见表1(施肥量均为换算过后有效成分含量)。

表1 氮磷钾肥配施处理设置

1.3 生理指标测定及功能评价

1.3.1 叶片可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛含量及SOD、POD活性的测定

于7月中旬,在上述各处理‘长寿冠’幼苗中，选取6片当年生且大小、部位(中上层)、叶龄相近的叶片进行生理指标的测定。叶片可溶性糖(SS)含量采用蒽酮比色法测定[8]；可溶性蛋白(SP)含量采用考马斯亮蓝法测定；过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚比色法测定[9]；采用硫代巴比妥酸(TBA)方法测定丙二醛(MDA)的含量；采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)的活性[10-11]。各项指标每个处理重复3次。

1.3.2 叶片内源激素含量的测定

采用酶联免疫吸附检测法(ELISA)[8-10]测定植物内源激素的含量。从各处理组苗木上随机采集3片部位、叶龄相近、成熟健康的当年生功能叶片，保存于-70～-68 ℃的超低温冰箱中备用。实验时，分别称取0.1 g样品，在0～4 ℃条件下研磨，然后加入30 mL冰甲醇，在0 ℃环境下搅拌4 h，以3 500～4 000 r/min的转速离心15 min，取上清液。上清液过C18胶柱后进行真空浓缩干燥去除甲醇。用pH 7.4的磷酸缓冲液溶解后，以ELISA法测定脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素(ZR)的含量。

1.3.3 隶属函数综合评价法

用模糊数学隶属度公式对各指标数据进行定量转换，再将各指标隶属函数值取平均值(D)进行比较[12-13]。计算公式如下：

(1)

若某一指标与评判结果为负相关，则用反隶属函数进行定量转换。计算公式如下：

(2)

式中：U(Xj)代表第j个指标的隶属函数值；Xj代表第j个指标的测定值；Xmin代表第j个指标的最小值；Xmax代表第j个指标的最大值。

1.4 数据处理

数据采用Excel 2016处理，应用DPS 7.05进行Duncan多重比较和单因素方差分析，使用SPSS 26.0进行主成分分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾复合肥对‘长寿冠’叶片主要生理指标的影响

不同施肥处理对‘长寿冠’叶片可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶活性的影响见表2。由表2可知，各处理组的SS、SP含量较对照组(N0P0K0)均有不同程度的提高，且各处理组与对照组间差异显著(P<0.05)。其中，SS、SP含量均在处理3(N3P3K2)达到最大值，分别比对照增加40.60%和25.89%。其中处理1—3、4—6、7—9的可溶性糖含量间差异均未达显著水平(P>0.05)。方差分析可知，N对SS、SP具有显著影响(P<0.05)，P仅对SP含量具有显著影响(P<0.05)，K对叶片SS、SP均无显著性影响。表明N对‘长寿冠’叶片中SS、SP含量的影响最大，其次是P，3个因素中影响最小的是K。

各处理组的POD、SOD活性较对照(N0P0K0)均有不同程度的提高，且各处理组与对照组间差异显著(P<0.05)。POD活性在处理3(N3P3K2)达到峰值，较对照高28.54%。处理2(N3P2K1)的SOD活性较对照变化最明显，高于对照34.93%。MDA含量较对照在处理1(N3P1K3)达到谷值42.02 μmol/g，比对照低28.47%，差异显著(P<0.05)。其中处理1—3、4—6、7—9的MDA含量、POD活性间差异均未达显著水平(P>0.05)。通过方差分析可知，N对MDA含量、POD、SOD活性具有显著影响(P<0.05)，P和K对叶片MDA含量、POD、SOD活性均无显著性影响。表明N、P、K 3因素对‘长寿冠’叶片中POD、SOD活性的影响主次顺序一致，由大到小依次为N>P>K，对MDA含量的影响由大到小依次为N>K>P。

表2 氮磷钾复合施肥处理对‘长寿冠’叶片可溶性糖、可溶性蛋白、MDA含量及抗氧化酶活性的影响

为探究不同水平N、P、K对‘长寿冠’海棠生理功能各指标的影响，在方差分析的基础上对N、P、K主效应做多重对比(表3)。结果显示，各生理指标在N1、N2、N3之间差异均显著(P<0.05)，可溶性蛋白含量在P1、P2、P3之间差异显著(P<0.05)。

表3 不同水平N、P、K对‘长寿冠’叶片生理指标影响的多重比较

2.2 氮磷钾复合肥对‘长寿冠’叶片4种内源激素含量的影响

不同施肥处理对‘长寿冠’叶片4种内源激素含量的影响见表4。由表4可知，增温处理后的‘长寿冠’叶片，在施用不同配比的氮磷钾肥后，其ABA、IAA、ZR和GA3含量均有不同程度的变化。与对照(N0P0K0)相比，ABA的含量不同程度地下降，IAA、ZR、GA3含量明显提升，且各处理组与对照组间大多差异显著(P<0.05)。ABA、ZR的含量在处理1(N3P1K3)达到最低与最高，其中ABA含量比对照低42.72%，ZR含量比对照高33.90%。处理2(N3P2K1)的IAA的含量最高，达到95.98 ng/g，较对照高33.33%。处理3(N3P3K2)的GA3含量较对照高33.59%，其中处理7—9的IAA、GA3含量，处理2—3的ABA、IAA含量，处理4—5的ABA、IAA、ZR、GA3含量间差异均未达显著水平(P>0.05)。处理组IAA、ZR、GA3的含量总和与ABA含量的比值均不同程度高于对照，处理1(N3P1K3)的(IAA+ ZR+ GA3)/ABA比值较对照组高(P<0.05)，且处理1—3、4—5、7—8的(IAA+ ZR+ GA3)/ABA值间差异均未达显著水平(P>0.05)。方差分析结果表明，氮对ABA、IAA、GA3、ZR含量具有显著影响(P<0.05)；磷对叶片内源激素含量无显著性差异；钾对ABA、ZR的含量具有显著影响(P<0.05)，对IAA、GA3的含量均无显著性差异。此外，N、P、K 3因素对‘长寿冠’叶片中ABA、IAA、ZR含量的影响顺序为N>P>K，对于GA3含量的影响顺序为N>K>P。多重比较结果显示(表3)，各激素含量的N1、N2、N3之间差异均显著(P<0.05)，ABA含量的K1、K2、K3之间差异显著(P<0.05)，ZR含量的K1与K3之间差异显著(P<0.05)，K1与K2之间差异不显著。

2.3 氮磷钾复合施肥处理下‘长寿冠’叶片各指标间的相关性

施肥处理后‘长寿冠’叶片指标间的相关性见表5。由表5可知，各指标间均显著相关(P<0.05)或极显著相关(P<0.01)。叶片IAA、GA3、ZR含量与SS、SP含量及POD、SOD活性均呈极显著正相关，与MDA含量则呈极显著负相关；ABA含量和各指标间相关性与其他激素相反。此外，叶片IAA含量与SS、SP含量及POD、SOD活性的相关性最高，GA3含量与MDA含量相关性最大。

表5 施肥处理后‘长寿冠’叶片指标间的相关性

2.4 氮磷钾复合施肥处理下‘长寿冠’叶片生理功能的综合评价

用单一指标难以判断各处理间生理功能的差异，因此，对叶片生理功能的9个指标进行主成分分析，得出相应权重系数，结果发现，排前两位的主成分特征根分别为7.910和0.799，变异贡献率分别为87.887%和8.877%，累计贡献率分别为87.887%和96.764%，权重系数分别为90.83%和9.17%。进一步通过隶属函数求得各处理生理功能的综合评价结果(表6)，隶属函数值(D)越高，表明植株生理功能越强。由综合评价得出，处理3(N3P3K2)的复壮效果最优，此时3因素肥的施用量分别为氮肥1.2 g/株、磷肥0.3 g/株、钾肥0.4 g/株。

表6 氮磷钾配施处理下‘长寿冠’生理特性综合评价

3 讨 论

植物的营养生长与生殖生长间既相互依存又互相制约，是对立统一的关系。增温促花打乱了营养生长与生殖生长之间的正常周期性生长节律，生殖生长提前，抑制后期营养生长，同时高温导致代谢加快并且消耗过多的养分，干扰了植物体内碳代谢过程，影响了初生代谢物的合成，最终导致非结构碳水化合物(NSC)的合成量与积累量不足造成营养亏缺，生理功能衰退。可溶性糖作为叶片非结构性碳水化合物的主要组分[14]，也是光合作用的直接产物，是植物体内多糖等大分子化合物的物质基础，在植物碳代谢中发挥非常重要的作用[15]。可溶性蛋白含量能较好反映植物叶片氮素有机营养状态，其中1，5-二磷酸核酮糖羧化加氧酶是叶片中可溶性蛋白的主要组成部分，其不仅是光合作用碳同化的关键酶，也是叶片中的主要储存蛋白，可以在一定程度上体现叶片光合功能以及氮素营养状态[16-17]。因此，可溶性糖和可溶性蛋白含量在一定程度上可以较好反映植株体内的碳、氮、有机营养物质积累情况。本研究表明，施用适宜配比的氮磷钾肥显著提高了可溶性蛋白和可溶性糖的含量，表明适当的施肥处理促进增温后‘长寿冠’海棠的氮、碳代谢，提升植物体内可利用态物质的含量及植株能量供应基础，缓解因增温促花导致的碳、氮代谢失衡，从而有利于增温促花后的生理复壮。

增温促花不仅改变碳代谢平衡，还影响氧代谢平衡，活性氧代谢平衡失调可能是增温促花后‘长寿冠’生理功能衰退的重要原因之一。植物在正常条件下，体内活性氧的产生与清除处于一个动态平衡的状态[18-19]。冬季增温改变了植株原有的正常生长条件，使其遭受高温逆境胁迫，体内ROS增多。ROS的增多又能破坏抗氧化酶的结构和功能使膜脂过氧化加剧，导致细胞膜系统损伤并促进植物细胞衰老[19-22]。本研究结果表明，施肥处理后的‘长寿冠’海棠SOD、POD活性显著增高，而MDA含量显著下降，表明适当的氮磷钾配合施肥处理通过增强植株的抗氧化酶活性显著增强了植株的抗氧化能力，且施肥处理导致的植株可溶性糖、可溶性蛋白含量上升，可为非结构性碳水化合物(NSC)和抗氧化酶的合成提供充足的碳源和氮源，以增强植株体内清除活性氧机能[23]，从而维持活性氧代谢的平衡，缓解增温导致的生理功能衰退。相关性分析结果显示，可溶性蛋白含量与SOD等保护酶的活性呈极显著正相关，进一步表明施肥处理可能通过恢复植株碳、氮代谢平衡进而增强植物抗氧化能力机制。

激素伴随着植物的整个生长发育过程，不同种类的植物激素会诱导并激活它们各自的信号转导通路，并通过传导信息诱导激素响应基因的表达形成不同的生理现象，内源激素的失衡会导致植物的早衰[24-25]。IAA、GA3、ZR、ABA等4种激素与植物的生理功能密切相关，ABA参与调控叶片生长的过程，促进植物的休眠和衰老[26-27]；IAA在植物生理过程中的作用较为复杂，在叶片生长过程中是负调控激素，衰老相关基因表达与IAA含量呈显著负相关[28]；GA3促进植物的生长发育，缩短植物生活周期[29]；ZR作为细胞分裂素的一种，对于促进植物生长、延长叶片寿命的作用非常显著[18]，ZR含量下降和ABA含量的上升是导致植物叶片衰老的重要因素[30]。本研究结果显示，ZR与ABA对于氮元素含量变化非常敏感，ZR含量与施氮水平呈正比，这与Wang等[31]关于氮可以诱导根部ZR的合成、提升ZR含量的结果一致，高水平氮下ABA含量降低的结果与尹冬梅等[32]的研究结论一致。配施适宜比例的氮磷钾肥增加了‘长寿冠’海棠IAA、GA3、ZR的含量,降低了ABA的含量，各处理组的(IAA+ZR+GA3)/ABA比值均不同程度增加。因此，通过改变植物内源激素含量，恢复植物体内激素平衡是施肥改善‘长寿冠’海棠生理功能的重要途径。IAA可以促进蛋白质的合成，参与碳的积累[33]。所以植株可溶性糖、可溶性蛋白含量的升高可能由IAA含量升高导致，另外GA3可以增强糖酵解途径中烯醇化酶的表达，以此加速糖酵解进程，加快己糖的积累[34]，因此植株可溶性糖含量的改变可能受到IAA和GA3两种激素的影响。即‘长寿冠’海棠体内IAA、GA3可能参与了恢复植物碳、氮代谢过程，改善其生理功能，但其具体调控机制还有待进一步探究。同时POD作为IAA的侧链氧化酶，IAA的浓度受其影响[35]，GA3与ABA在活性氧代谢上有拮抗作用[36]，因此施肥处理后的‘长寿冠’海棠抗氧化酶活性的提高或与其体内激素含量的改变有关，是其活性提升的重要因素，激素参与植物体内氧代谢平衡恢复的过程。

综上，适宜配比的氮磷钾复合施肥可以有效提升增温促花后‘长寿冠’海棠叶片生理功能，其调节效应与内源激素的调控有关。肥料3因素中，氮素起主要调节作用。通过隶属函数综合评价，筛选出最佳施肥配方(N3P3K2)，由于该配方中氮和磷为最高水平，因此在施肥最适水平上尚待进一步探讨。本研究结果可为增温促花后海棠的复壮栽培提供理论与应用依据。