鈉復合肥增強荒漠區梭梭抗旱性的研究

徐建華，于健龍，伍國強，張金林，王鎖民

(1.內蒙古阿拉善右旗林業工作站，內蒙古 阿拉善右旗 737300；2.蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020)

多漿旱生植物梭梭(Haloxylonammodendron)是我國北方荒漠區植被恢復與重建的重要灌木之一[1-2]。目前，我國梭梭荒漠植被總面積達1.14×106km2[2-3]，占我國荒漠化土地總面積的43%[4]。然而，氣候、人類活動[5]等因素導致水土流失，地下水量減少[6]，梭梭等荒漠植物大面積死亡[7]，沙漠化日趨嚴重[8]。因此，增強梭梭的抗旱性，有效防止梭梭的不斷死亡已刻不容緩。

研究表明，適量的Na+能促進高等植物、尤其是積鹽型植物的生長[9-12]。Wang等[13]研究發現，荒漠旱生植物梭梭和霸王(Zygophyllumxanthoxylum)能夠從含鹽量很低的荒漠土壤中吸收大量的Na+，并將其儲存在葉和光合同化枝中，作為一種有益的滲透調節劑降低細胞滲透勢，從而適應干旱環境。李三相[14]研究發現，50 mmol/L NaCl能顯著促進霸王的生長并增強其抗旱性。在此基礎上，王鎖民等[15]研制出了一種既能促進荒漠旱生植物生長又能增強其抗旱性的鈉復合肥。通過盆栽試驗，已經證實該肥料對提高梭梭、霸王、白刺(Nitrariasibirica)等多漿旱生植物的抗旱性具有顯著的效果[16-18]。然而，荒漠區大田育苗時，施用鈉復合肥后能否增強梭梭的抗旱性還有待進一步研究。鑒于此，本研究以阿拉善右旗荒漠區為試驗點，探討大田育苗時施用鈉復合肥對梭梭生長及抗旱性的影響，以期為該肥料的大面積應用推廣及荒漠區生態恢復與重建提供科學依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗地設在阿拉善右旗林業工作站荒漠區梭梭造林基地。該基地位于阿拉善右旗額肯呼都格鎮(39.22° N，101.59° E)，年平均氣溫8.3 ℃，年均降水量72.4 mm，年蒸發量3 900 mm，水資源匱乏，地表水大多水位深、量少、質差、含氟量極高且分布不均勻。植被主要為退化的天然梭梭、白刺灌叢，生態環境非常脆弱。試驗用地的土壤為沙壤土，其水溶性Na+、K+含量分別為1.73、0.07 μmol/g，交換性Na+、K+含量分別為0.94、0.21 μmol/g，速效氮、速效磷分別為2.40、0.13 μmol/g，pH值為8.74。

1.2試驗材料與肥料 梭梭種子由阿拉善右旗林業工作站提供。肥料包括(NH4)2HPO4、(NH2)2CO和王鎖民等[15]研制的鈉復合肥。

1.3試驗方法

試驗處理如下：對照(CK)即不施肥；NP肥處理即施(NH4)2HPO4+(NH2)2CO；Na肥處理即施鈉復合肥。每個處理的樣地面積為84 m×8 m。

按預先設定的配比，于2010年4月13日將各處理的肥料均勻撒入各樣地，深翻數次，深度為20 cm，使肥料和土均勻混合，耙平后灌水，保證土地濕潤。其中，NP肥處理施肥量為261 kg/hm2；Na復合肥施肥量為2 644.5 kg/hm2。

梭梭播種時間為2010年4月15日。播種采用溝(條)播的方式，溝間距為25 cm，溝深10 cm，播后覆土、耙平后灌水。3 d后，梭梭開始出苗，待幼苗長至15 cm時，充分澆水一次；此后分別在6月中旬、8月中旬各澆水一次。10月底生長期結束后，在不同處理樣地內，隨機選取6個1 m×1 m的樣方，分別測定梭梭相關形態、生理指標。

1.4指標測定及方法 生長期結束后，于2010年10月28日在不同處理樣地的樣方內，隨機抽取10株梭梭植株，用直尺測量其株高、主根長和冠幅；用游標卡尺測定其主莖直徑和主根直徑。待形態指標測完后，帶回實驗室，將其分為根和地上部后，于烘箱中105 ℃下殺青10 min，在80 ℃下烘干至質量不變，稱干質量。取0.1 g左右的干樣放入20 mL試管中，加入100 mmol/L的冰乙酸10 mL。然后密封試管，置于90 ℃沸水中水浴2 h，冷卻、過濾、稀釋適當倍數后，在火焰光度計(2655-00)上測定Na+、K+含量。

與此同時，用土鉆隨機采集不同處理樣地的樣方內植株根際(0～20 cm)的土壤，重復3次，帶回實驗室，風干后，過0.5 mm篩，取0.5 g左右的土樣放入20 mL試管中，加入2 mmol/L的硝酸10 mL。震蕩30 min，過濾，在火焰光度計(2655-00)上測定土壤交換性Na+、K+含量；另外，稱量同樣風干的土樣2 g放入20 mL試管中，加入蒸餾水10 mL，震蕩30 min，過濾，測定土壤水溶性Na+、K+含量。采用電位法測定土壤的pH值。

土壤中Na+總量=交換性Na+含量+水溶性Na+含量；

土壤中K+總量=交換性K+含量+水溶性K+含量。

植株K+、Na+選擇性吸收(SA)和運輸(ST)能力的計算參考Wang等[11]報道的公式。SA值越大，說明根系拒排Na+、吸收K+的能力越強；ST值越大，則說明根系限制Na+吸收、促進K+向植株地上部運輸的能力越強。

SA=(根際土壤Na+/K+)/(植株Na+/K+);

ST=(根中Na+/K+)/(地上部Na+/K+)。

1.5數據分析 用SPSS 13.0(SPSS Inc., USA)軟件分析同一指標在不同施肥處理間的差異顯著性，用Excel 2007作圖。

2 結果

2.1鈉復合肥對梭梭形態指標的影響 與對照相比，施NP肥對梭梭的形態指標沒有顯著影響(圖1)。與對照和NP肥相比，施用鈉復合肥的梭梭株高分別增加了55%和77%，冠幅增加了345%和229%，主莖直徑增加了57%和72%，主根直徑增加了63%和57%，主根長增加了89%和51%，分枝數增加了83%和99%(圖1)。由此可見，鈉復合肥加快了梭梭根系增粗、伸長速率，進而改善植株地上部的生長狀況。

圖1 不同處理下梭梭株高、冠幅、主莖直徑、主根直徑、主根長及分枝數

2.2鈉復合肥對梭梭地上部、根及整株干質量的影響 與對照相比，NP肥處理對梭梭地上部、根及整株干質量沒有顯著影響(圖2)。鈉復合肥處理與對照和NP肥處理相比，其地上部干質量分別增加了346%和368%，根系干質量增加了330%和185%，整株干質量增加了343%和307%(圖2)。

2.3鈉復合肥對梭梭體內Na+、K+積累的影響 鈉復合肥處理與對照和NP肥處理相比，其地上部Na+含量分別增加了107%和110%，整株Na+含量分別增加了80%和85%，Na+/ K+則增加了79%和89%，而植株地上部、根及整株K+濃度差異不顯著(P>0.05)(圖2)。由此表明，施用鈉復合肥的梭梭植株積累了更多的Na+，這也是鈉復合肥能促進梭梭生長的重要原因。

圖2 不同處理下梭梭地上部、根及整株干質量、Na+含量、K+含量及Na+/ K+

2.4鈉復合肥對梭梭Na+、K+選擇性的影響 與對照和NP肥處理相比，施用鈉復合肥顯著降低了梭梭SA和ST值(表1)，說明鈉復合肥能夠增強梭梭根系Na+的選擇性吸收和運輸能力。

表1 不同處理下梭梭的選擇性吸收(SA)和運輸能力(ST)

3 討論與結論

植物的抗逆生理機制與其棲息的環境是密不可分的，生長在我國西北荒漠干旱區的多漿旱生植物，在長期的進化過程中逐漸形成了特殊的抗旱機制[13]。霸王和梭梭根系能從含鹽量很低的土壤吸收大量的Na+，并將其運輸到葉及同化枝中作為一種有益的滲透調節劑來適應干旱環境[13]。根據這些特殊的生理機制，已成功研制了一種能增強荒漠旱生植物抗旱性的鈉復合肥[15]。

大田育苗時，施用鈉復合肥能顯著增加梭梭的主根直徑、主根長。究其原因可能是，適量的Na+使植物的根系活力增強[19]，根系的吸水面積增大，在促進植物根系生長的同時，體內積累的同化物首先分配到根系，優先促進了梭梭根系生長并且吸收了更多水分[18]，增加了根系的二級和三級分枝，使碳同化物的消耗最少而根系吸收面積最大[18]，從而維持根系的正常生長。本研究發現，施用鈉復合肥后梭梭的生長量顯著增加。馬清等[19]研究發現，在中度干旱脅迫下50 mmol/L NaCl顯著增加霸王幼苗葉綠素含量，提高光系統Ⅱ(PSⅡ)活性，有效地調節由非氣孔因素導致的霸王幼苗光合速率的下降，使碳素累積增加，從而促進有機物的積累。但鈉復合肥能否提高梭梭的光合效率還有待于進一步深入研究。

此外，施用鈉復合肥的梭梭積累了更多的Na+，而不是K+，從而使得體內保持較高的Na+/K+。研究表明[19]，Na+在梭梭滲透調節中的作用要強于K+，在逆境脅迫下起主要的滲透調節作用，從而使植物在干旱逆境下表現出更強的抗旱能力。在干旱條件下荒漠旱生植物霸王能吸收大量的Na+并將其區域化至液泡中[20]，一方面可降低細胞質中的Na+濃度，減輕Na+對細胞質的毒害；另一方面可降低細胞滲透勢，維持細胞膨壓，增強細胞吸水能力，從而促進植株的生長并提高其抗旱性[21]。本研究發現，鈉復合肥也增強了梭梭根系對Na+的選擇性吸收能力，同時根系吸收的Na+主要運輸至地上部莖及同化枝，使得根系與地上部的Na+形成較高的濃度差，從而提高梭梭吸水能力。這也是鈉復合肥能增強梭梭根系活力，使其主根增長、主根直徑增粗，進而促進植株生長的重要原因。

本研究表明，大田育苗時施用鈉復合肥既可顯著促進梭梭的生長，又能提高其抗旱性。可見，鈉復合肥在我國北方荒漠區大田育苗中具有廣闊的應用前景，對生態環境的恢復和重建具有積極作用。

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