不同施肥處理對桂花生長及生理的影響

不同施肥處理對桂花生長及生理的影響學生：李青松指導老師：陳洪國（湖北科技學院 核技術與化學生物學院，湖北咸寧 437100）摘要：以咸寧地區(qū) 15 年生銀桂為試材，分別對其施用氮肥，復合肥（氮磷鉀）兩種不同肥料處理，以未處理組作對照，研究了銀桂的生長，花量，葉片單葉面積、比葉重、葉片干物質重量、可溶性糖含量、葉片內部各礦質元素的含量，光合色素含量及光合作用的影響。結果表明：不同施肥處理對銀桂新梢的平均生長量，單葉面積以及比葉重、葉片干物質重量、光合色素含量以及光合速率（Pn） ， 可溶性糖含量的表現為: 復合肥氮肥未處理組。年鮮桂花的產量則表現如下：復合肥（NPK）對照組尿素（N） 。 根據以上結果，建議在農業(yè)生產中，需對作物施用一定量的肥料，尤其是在氮肥促進作物生長的同時，再合理施用一定量的磷和鉀肥，對提高作物的產量具有重要的參考意義。關鍵詞：銀桂； 光合色素； 礦質元素； 光合速率Effects of Different Fertilization Treatments on the Growth and Physiological of OsmanthusStudent: Li qing-songSupervisor: Cheng hong-guo(Department of Nuclear Technology, Chemistry and Biological, Hubei University of Science and Technology, Xianning,Hubei 437100,China)Abstract: Using the 15 years old Osmanthus fragrans in Xianning as test material, with the application of two different fertilizer, nitrogen fertilizer and compound fertilizer, and with the untreated control groups, to study the growth, flowers, leaves, leaf weight, leaf area, dry weight of leaf ,soluble sugar content, the mineral element content in leaves, photosynthetic pigment content and photosynthesis of Osmanthus fragrans. The result shows that: with different Fertilizer Treatment on the growth of new shoots of Osmanthus fragrans flowers per plant, leaf area and specific leaf weight, leaf weight, free water content, photosynthetic pigment content and photosynthetic rate ( Pn ), the soluble sugar content shows that compound fertilizer N untreated group . According to the above result, it is suggested to use a certain amount of fertilizer on crops in agricultural production, especially when promote crop growth with the nitrogen fertilizer, applying a certain amount of phosphorus and potassium is an important reference value to improve crop yield.Key words: Osmanthus fragrans Lour; photosynthetic pigment ; mineral element; photosynthetic rate前言桂花(Osmanthus fragrans lour)是木犀科常綠喬木，別名木犀、巖桂、九里香，是我國所特產的珍貴芳香花卉。桂花在我國已有2500余年的栽培歷史 1。桂花是一種傳統的保健食品，花可以提煉香精。桂花被很多城市定為市花，如桂林、杭州、蘇州、合肥、南陽、咸寧 2等?，F代醫(yī)學研究表明，桂花有化痰、散瘀、健脾、利腎、舒筋活絡等功效；桂花葉溫中散寒，暖胃止痛。桂花子有平肝、益腎、散寒作用，可治肝胃氣痛。桂花根，性溫，可用于治療胃氣痛、牙痛、風濕麻木、筋骨疼痛等疾病 3。天然桂花香氣清新，至今還不能人工合成，其產品桂花浸膏在國際市場上幾與黃金等價 4，我國桂花資源有限，工業(yè)生產存在嚴重的原料不足。因此，如何提高桂花的產量，開發(fā)利用這一獨特的天然資源，已引起有關方面的重視?，F在已在南方十三個省大力推廣發(fā)展，建立桂花生產基地 5，以滿足日益增長的國內外需要。目前，有關桂花的研究主要集中在品種分類 5、精油含量 7、開花和衰老過程中生理生化變化以及光合作用變化 8等方面 9-13。有關施肥對促進桂花生長和對桂花的生理特性及礦質營養(yǎng)含量的影響少有報道，本文通過銀桂施加復合肥和氮肥處理后，對其生長和生理進行研究，探究出桂花營養(yǎng)生長期和花芽分化期所需要的最佳肥料搭配，從而為桂花的豐產栽培和科學研究提供參考。1 材料與方法1.1 材料本試驗在湖北科技學院中心校區(qū)醫(yī)藥樓后的空地進行，于2011年6月上旬和2012年2月下旬各施肥一次。試驗區(qū)土壤為棕紅嚷，有機質含量1.87%,有效氮46.5mg/kg,有效磷3.24mg/kg ，有效鉀117mg/kg,pH 5.2 14。選取栽培條件，樹體大小分支數目相同的15年生銀桂進行各種施肥處理，其中氮肥選用的是含氮量為46.3%的尿素（中國石油化工股份有限公司巴陵分公司）復合肥選用的是中鹽安徽紅四方股份有限公司(N+P 2O5+K2O25%)。施肥處理見表1表1 各施肥處理Table 1 Fertilization treatments 處理 尿素（kg） 復合肥(kg)NNPK對照Control100010每個處理選取兩棵樹，不同處理按表1標準施肥，2次重復。施肥時沿樹冠滴水線挖10cm深的施肥溝，肥料入溝后填埋。1.2 指標的測定及測定方法1.2.1 全年鮮花產量單葉面積，比葉重以及葉片干重的測定2011年9月下旬以及10月上旬兩次采取整株新鮮桂花，作單株年桂花產量。2012年4月下旬到5月上旬定期測定各組桂花新梢的平均生長量，單葉面積以及比葉重。單葉面積和比葉重測定時，選取東南西北各個方向生長良好的春梢2到3葉位，每個方向選取2片葉測定，取平均值。單葉面積采用畫紙稱重法 15（王家保等 2003）在厚薄均勻一致的方格紙上，沿待測樣葉的葉緣描畫出紙樣葉片，裁剪;在感量為0.001g的分析天枰上，分別稱取紙樣葉片的重量；根據由100cm 2同種紙張的重量計算出的單位面積紙張的重量，求出各個單葉的葉片面積。葉片干重的測定：摘取在生長、部位，葉齡等方面比較一致的葉片5到10片，然后對其稱重記錄質量M1，然后放入大燒杯中，于105的烘箱烘干至恒重然后測定其質量M2，最后葉片干重即為(M1-M2) /N，其中N為每組摘取的待測葉片數目。 1.2.2葉綠素含量的測定葉綠素含量的測定：剪除待測葉片的主脈，將余下葉片剪碎，稱取0.5g放入研缽加純丙酮5mL以及少許CaCO 3和石英砂，研磨成勻漿轉入離心管，并用適量80%丙酮洗滌研缽，一并轉入離心管，離心后棄沉淀，上清液用80%的丙酮定容至20mL。取上述色素提取液1mL，以80%丙酮為參照，利用TU-1810紫外可見光分光光度計（北京普析）分別測定663nm,645nm處的OD值。然后依據公式計算葉綠素a，葉綠素b，以及葉綠素a+b的含量。1.2.3可溶性糖和凈光合速率以及蒸騰速率的測定可溶性糖的測定采用蒽酮比色法 16。凈光合速率（Pn）和蒸騰速率的測定在連續(xù)晴朗的天氣，采用CB-1101型蒸騰作用測定系統（北京生態(tài)科學儀器公司）測定各組桂花連體葉片的凈光合速率，蒸騰速率，測定時間選取在上午的8:30到10點。1.2.4礦質元素的測定礦質元素的測定：實驗前將待測樣葉用去離子水洗凈，然后置于烘箱 80過夜，待烘干后研磨成細粉，過 80 目篩，分別放入潔凈容器中保存?zhèn)溆?。A 磷元素的測定(采用釩鉬黃比色法，具體步驟如下)稱取 0.3000g 細粉于開氏瓶中，加入 0.500ml 濃硫酸，靜置一夜。加熱開氏瓶至濃硫酸完全將試液氧化，試液變?yōu)榧t棕色或棕黑色后停止加熱，稍冷后，加入 30%過氧化氫約 10 滴。再次加熱至沸騰，停止加熱，稍冷后加入以上濃度過氧化氫約 10 滴。如此重復上述操作直到試液變?yōu)槌吻?，將試液定容?100ml。吸取定溶后的消煮液 10.00ml 于 50ml 容量瓶中，加兩滴二硝基酚指示劑，滴加 6mol/L 的 NaoH 中和至剛呈橙色后，加入 10.00ml 釩鉬酸銨試劑，加水定溶到 50ml。15 分鐘后在波長 450mm 處進行測定，以空白溶液（空白試驗消煮液按上述步驟顯色）調節(jié)儀器零點。標準曲線：準確吸取 50ug/L 磷標準液0、1、2.5、5、7.5、10、15ml 分別放入 50ml 容量瓶中，按上述步驟顯色，即得0、1、2.5、5、7.5、10、15ug/ml P 的標準曲線系列溶液，與待測液儀器測定，讀取吸光度，然后繪制標準曲線或求直線回歸方程。然后依據方程計算出待測葉片所含 P 的含量。B 其他元素 K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 的測定（主要采用三酸消化法）用 TAS-999 型原子吸收分光光度計（北京普析）測定 K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 元素的含量，主要步驟：取上述不同處理細粉 0.6 克，置于 250mL 錐形瓶中,加入 20mL1%的硝酸，5mL20%的高氯酸以及 10mL 30%的過氧化氫溶液，消化 3 小時左右，置于恒溫電熱套上加熱繼續(xù)消化，直至溶液變?yōu)闊o色。取下冷卻，用 10mL50%鹽酸溶解，砂芯漏斗過濾，用 1%的硝酸定容至50mL，取待測液使用 TAS-999 型原子吸收分光光度計測定各礦質元素的含量。2 結果與分析2.1 不同施肥處理對銀桂生長和花量的影響根據表 2 的數據，可以看出，不同施肥處理對銀桂新梢的平均生長量，單葉面積，比葉重，均表現如下：復合肥（NPK）尿素（N）對照組，各實驗組之間差異顯著，上述現象表明，各種肥料處理都能夠促進銀桂的生長，以復合肥促進生長效果最佳。年鮮桂花的產量則表現如下：復合肥（NPK）對照組尿素（N） 。通過上述兩種結論對比表明：氮肥（尿素）能夠促進銀桂早期的生長發(fā)育，但卻不利于后期花芽分化的形成，從而在施氮肥后，導致桂花減產。表 2 不同施肥處理對銀桂生長和年鮮花產量的影響Table 2 Effects of Different Fertilization Treatments on the growth and flower production of Osmanthus fragans Lour.處理Treatment新梢平均生長量/cmShoot growth單葉面積/ cm 2Leaf area比葉重/(g/ cm 2)Specific leaf weight每株全年花量（kg/plant）Yield of single tree尿素（N）復合肥（NPK ）對照（Control）20.6420.8518.9442.3645.1631.310.0230.0260.0210.210.950.352.2 不同施肥處理對銀桂葉片葉綠素含量的影響由表 3 可看出：4 月到 5 月葉綠素含量隨時間的推移而不斷增大，此階段為葉片生長發(fā)育期，葉綠素含量隨著葉片的逐漸成熟而不斷增加。不同施肥處理對葉綠素 a,葉綠素b、葉綠素 a+b 的含量均表現為：復合肥（NPK）尿素（N）對照 Control 上結果表明：合理施肥有利于銀桂葉綠素的形成，其中復合肥的效果最好，其次是尿素，此結果與陳洪國（2009）對丹桂的研究相吻合。表 3 不同施肥處理對銀桂葉綠素含量的影響Table 3 Effects of Different Fertilization Treatments on the photosynthetic pigment content of Osmanthus fragrans Lour.葉綠素 a(mg/g)葉綠素 b(mg/g)葉綠素 a+b(mg/g)含量處理 4 月 5 月 4 月 5 月 4 月 5 月尿素（N）復合肥（NPK ）對照（Control）4.85 7.295.32 8.093.59 4.323.76 4.814.25 5.132.89 3.248.61 12.109.57 3.726.48 7.562.3 不同施肥處理對銀桂葉片干重和可溶性糖含量的影響含水量越大，植物葉片的干重就越少，植物葉片干物質重量從側面反映出作物積累有機物含量的多少?？扇苄蕴牵ㄖ饕瞧咸烟?、海藻糖、蔗糖等）在參與透調節(jié), 并可能在維持植物蛋白質穩(wěn)定方面起到重要作用。邵艷軍等人的試驗比較了水分脅迫下不同品種高粱、玉米苗期滲透調節(jié)反應, 認為可溶性糖在植物抵抗干旱時參與滲透調節(jié)和復水后的生理恢復和修復過程，所以可溶性糖含量同樣可以作為植物代謝強弱和代謝調節(jié)能力大小的生理指標。從表3可以看出，不同施肥處理下銀桂葉片干重和可溶性糖含量均表現為施復合肥（NPK）尿素（N）對照組 ，這表明銀桂在施肥條件下，其新陳代謝能力都有所提高，其中以施復合肥（NPK）效果最佳，其次是施尿素（N） 。肥料處理提高銀桂葉片可溶性糖的含量，可能與桂花植株中蔗糖磷酸合成酶（SPS，一種可溶性酶，在蔗糖的合成、運輸以及庫組織的糖代謝中起重要作用 17-18）的活性提高有關。表3 不同施肥處理對銀桂葉片干重和可溶性糖含量的影響Table 3 Effect on leaf ,s dry weight and soluble sugar content of Osmanthus fragrans Lour.處理 葉片干重（g）leaf ,s dry weight（g） 可溶性糖含量(mg/g)Soluble sugar (mg/g)尿素（N）復合肥 （NPK ）對照（ Control）0.4480.4650.34868.32180.51366.3412.4 不同施肥處理對銀桂凈光合速率（Pn）和蒸騰速率的影響四月銀桂開始萌芽，四月到五月中旬對其光合作用和蒸騰速率進行測量，測量數據見圖 1 和圖 2，由上述兩圖可以看出，各組從 4 月到 5 月的凈光合速率和蒸騰速率逐步升高，主要是因為隨著時間的推移，日平均溫度逐漸上升，葉片逐漸成熟、葉片中葉綠素逐漸成熟其含量逐漸增加、葉面積也在逐漸增大，而影響光合作用的條件有光照強度，葉綠素含量，所以各實驗組銀桂在五月其凈光合速率較四月都有提高。影響蒸騰作用的主要是葉片大?。ㄈ~面積）和溫度，研究表明溫度越高，葉片越大，其蒸騰速率就越高，所以五月和四月相比，各組桂花葉片的蒸騰速率都呈上升的趨勢。四月到五月各組的蒸騰速率和凈光合速率都表現出施復合肥（NPK）尿素（N）對照,上述變化趨勢與葉綠素含量變化趨勢一致，說明施肥提高銀桂凈光合速率和蒸騰速率，主要是促進其葉片的生長和葉綠素含量的升高。-2024684 5月 份 MonthPn(mol.m-2.s-1)尿 素 （ N）復 合 肥 （ NPK）對 照 組圖 1 不同施肥處理對銀桂葉片凈光合速率(Pn)的影響圖 2 不同施肥處理對銀桂葉片蒸騰速率（Tr）的影響2.5 不同施肥處理對銀桂葉片各礦質元素含量的影響礦質元素對植物的生命活動影響非常巨大，各種礦質元素對植物的作用各不相同。不同施肥處理下各組銀桂葉片礦質元素含量見表 4。由表 4 可看出，施肥各組葉片內各礦質元素的含量較未施肥組都有一定程度的提高，某些元素含量相差不大，這可能與銀桂對部分元素的選擇吸收有關。表 4 不同施肥處理對銀桂葉片各礦質元素含量的影響（mg/g）Table 4 Effect on leaf ,s mineral element content of Osmanthus fragans Lour.（mg/g） 處理 Mg Fe Mn Zn K Cu P尿素復合肥對照組0.5760.6320.41020.2730.3180.20251.1321.3050.94710.10290.12540.08631.03261.13430.90290.03840.05470.03120.9351.0250.8053 討論年鮮花量是制約桂花經濟增長的主要因素，因此如何提高年鮮花產量是當前桂花種植業(yè)面臨的主要問題。研究表明，礦質元素對植物的生命活動影響非常大，而土壤又往往不能完全及時滿足作物的需要。因此，施肥就成為提高作物產量和改進品質的主要措施。目前在農業(yè)生產上主要采用根外施肥的方式來提高桂花的年鮮花產量。單株銀桂鮮花產量的高低主要有兩個方面決定。一是，每個枝條上開花部位的數目，而開花部位與新梢的生長量有關，在一定的的范圍內，新梢生長量越大，開花部位就越多。二是，跟花芽分化的情況有關，分化的開花枝越多，營養(yǎng)枝條越少，開花的數目就越多，其經濟產量就越大 14。不同施肥處理對銀桂新梢增長量，單葉面積、比葉重、葉綠素、葉片干重、可溶性糖的含00.511.524 5月 份 MonthTr(mmol. m-2. s-2)尿 素 （ N）復 合 肥 （ NPK）對 照量以及光合速率和蒸騰速率等生理指標的提高，為其年鮮花產量的提高提供了基礎。尿素（氮）處理組的花量比對照組要低，而其它生理指標均高于對照組，分析可能的原因是處于生長階段的銀桂葉片中較高含量的氮有利于分支和樹體的生長 19-20，而處于花芽分化期間，大量的氮肥會使銀桂葉片和枝條等營養(yǎng)體徒長，花芽分化過程受到影響，使植物體偏向營養(yǎng)生長，從而導致開花量減少，并且導致作物成熟期延遲。較高濃度的Zn有利于生長素的合成和氮素的同化以及促進細胞分裂 21，這或許是銀桂在營養(yǎng)生長期間，施肥處理組其新梢增長量以及其分支數目明顯多于未處理組的原因之一。花芽分化期間，較高濃度的磷含量有利于花芽分化 22,這也是復合肥處理組的花量高于對照組的原因之一。鉀具有活化呼吸作用和光合作用酶活性的作用，在農業(yè)生產上，鉀供應充足時，作物糖類合成加強，曲陽等人 23在鉀對甜菜光合作用影響這一實驗的研究中發(fā)現，施加鉀肥有利于甜菜葉片同化產物向其他器官的轉運，這種轉運對其他器官的形成和最終產量的形成極為重要，該研究還發(fā)現，隨著施鉀量的增加，甜菜葉綠素的含量增加，本試驗中施復合肥組的花量以及葉綠素含量均高于其他試驗組，該結果與曲陽等人的研究結果一致。鎂是葉綠素的組成成分之一，植物體內缺乏鎂元素，葉綠素即不能合成，此外鎂離子在光合作用和呼吸作用的過程中，可以活化各種磷酸變位酶和磷酸激酶，同樣鎂元素還能活化DNA和RNA的合成過程，高含量的鎂是光合作用增強的保障，光合作用增強，其有機物的積累就高，而植物體內較高有機物的積累，有利于植物的分支和花芽分化，復合肥和氮肥處理組的鎂含量明顯高于未施肥組，這也是它們的葉綠素含量高于未處理組的原因之一。年花產量，氮肥處理組較未施肥組低，說明銀桂花芽分化的難易程度以及分化的數目除了與葉片營養(yǎng)積累情況有關外，還與葉片中所積累的營養(yǎng)物質的利用以及分配情況有關。鐵是光合作用，生物固氮和呼吸作用中的細胞色素和非血紅素鐵蛋白的組成成分，它在生物體內主要起電子傳遞體的作用，此外鐵還是某些葉綠素-蛋白復合體合成的原料，缺鐵時會出現葉片葉脈間缺綠。鐵元素含量的多少，直接影響到植物的光合作用，這可能是實驗中施肥處理組比未處理組銀桂葉片的葉綠素含量以及凈光合速率都高的原因之一。錳和銅與植物的生長以及花芽分化沒有直接聯系，錳離子主要是細胞中許多酶（如脫氫酶，脫羧酶、激酶、氧化鎂和過氧化氫酶）的活化劑，主要影響糖酵解和三羧酸循環(huán)。銅是某些氧化酶（如抗壞血酸氧化酶，酪氨酸酶等）的成分，此外銅還是光合作用電子傳遞體的組成部分。銅和錳有利于植物光合作用的提高，與鎂元素的功能相似，對植物花芽分化和枝條的生長有利。綜上所述，純氮在銀桂營養(yǎng)生長期間對其新梢，葉片，樹體的生長具有促進作用，所以建議在此期間應加大氮肥的施用量。在銀桂處于花芽分化期間，磷和鉀肥對促進其體內營養(yǎng)成分的分配，尤其是由營養(yǎng)生長向生殖生長中心分配作用明顯 24，此階段關系花芽的分化，為達到銀桂鮮花增產的目的，建議此時期在施純氮肥的基礎上加施一定量的磷肥和鉀肥（復合肥即可） 。有關其他因素對銀桂花量的影響還需作進一步的研究。4 致謝在我的本科畢業(yè)論文定稿之際，我要感謝核技術與化學生物學院全體老師這幾年來對我的栽培。在這里，我要特別感謝我的論文指導老師陳洪國教授。陳老師在學術上力求嚴謹，對我們嚴格要求，使我在論文實驗期間做到了嚴格和謹慎，從而具備了一名科研人員應當擁有的精神和態(tài)度，在試驗期間以及生活中感謝他對我的理解、支持和幫助，使我的實驗能夠順利完成。 此外，我還要感謝所有幫助過我的同學，感謝他們在我實驗和論文寫作過程中給予我的幫助和支持。 參考文獻1楊康民，朱文江桂花M第一版上?？茖W技術出版社，2000 Yang Kang-min，Zhu Wen-jiangOsmanthus fragranMs1st edShanghai press of science and technology，2000(in Chinese)2臧德奎，向其柏中國桂花品種分類研究 中國園林，2004 Zang DeKui，Xiang Qi-boStudies on the cultivar classification of sweet osmanthus. 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