控釋肥對香石竹出圃苗質量的影響

鄭富海，涂超峰，葉少萍，賀立華，許昌超，劉 勇，張俊濤

（1.廣州市林業和園林科學研究院，廣東 廣州 510405；2.常德市園林綠化研究與技術指導中心，湖南 常德 415000）

【研究意義】香石竹（Dianthus caryophyllus），為石竹科石竹屬多年生草本植物，目前多作為觀賞植物在世界范圍內進行人工引種廣泛栽培。施肥是調節草花生長的重要手段之一。常規肥料因養分流失和揮發等原因使得養分利用率不高，過多肥料的施用導致土壤酸化、鹽漬化和水體富營養化等諸多問題，為應對常規肥料在實際生產中的弊端，科研工作者積極研發各種控釋肥料。控釋肥作為一次性施肥的最佳選擇，在輕簡化栽培的同時更能達到高效的要求［1］。控釋肥料一方面可以有效供給作物養分、提高養分利用率，另一方面可以減少生產過程中追肥次數達到出圃效果和減輕對環境的污染［2］。近年來，控釋肥已被廣泛運用于園藝生產中，而我國的草花還主要使用復合肥等見效快但后期供肥能力不足的肥料，導致草花品質不高［3］。本研究分析不同肥料配比對香石竹株高、冠幅、生物量、地上部氮磷積累量和根系形態指標的影響，以期為香石竹生產肥料的施用提供技術支持。【前人研究進展】控釋肥是近年來肥料研究的熱點方向，具有養分有效期長、利用率高、節肥省工、環境友好等突出優勢［4-5］。目前，我國所采用的控釋肥料主要有包膜型、化學抑制型和化學合成型［6］，其中脲甲醛緩釋肥具有無殘留、組分可調等優點，是一種清潔高效的控釋肥料［7］。研究表明，脲甲醛是不同鏈長的甲基脲聚合物，具有不同的水溶性氮含量，可滿足草花不同時期的生長需求［8］。ALEXANDER等［9］認為脲甲醛氮素釋放速率速率與其分子鏈的溶解性有關。黃麗娜等［10］在小白菜上研究了脲甲醛肥料的增產效應和氮肥利用率，表明AI值為53.41%的脲甲醛與尿素1∶1配施后能夠明顯提高小白菜產量和氮肥利用率，較純尿素處理增產12%。劉兵［11］在水稻、小麥、棉花、牧草和苗木等多種作物上研究表明，脲甲醛控釋肥能夠顯著提高大田作物產量及肥料利用率，同時較常規施肥能夠顯著提高作物品質。脲甲醛泡沫是由尿素和甲醛經濃縮聚合加成反應生成脲甲醛樹脂，相對于脲甲醛肥具有更適合植物生長的多種特性，如硬度、保水率、滲透率、通氣孔隙率、pH值等［12-13］。磷素在植物生長發育和品質等發面發揮著十分重要的作用，增施活性磷肥能顯著提高植物的品質。有研究表明，磷肥濃度與植株的形態和生理特征有顯著相關性，不同磷水平會改變植株株高等形態［14］。賀根和等［15］研究表明，施加磷肥能增強油茶幼苗的抗性及提高土壤酶活性的作用。郭榮發等［16］研究表明，施加活性磷肥可以提高甘蔗、花生、小白菜等的產量。【本研究切入點】通過在香石竹基質中添加脲甲醛泡沫和活性磷肥，明確施加不同控釋肥對香石竹出圃苗的影響，為香石竹的生產提供技術支持。【擬解決的關鍵問題】本研究設5個處理，每個處理施加不同的脲甲醛泡沫和活性磷肥，通過對香石竹的株高、冠幅、生物量、地上部氮磷積累量和根系形態指標進行分析，從而得出不同肥料配比對香石竹出圃苗的效果評價。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

香石竹栽培基質為本課題組自行研發配方，以園林廢棄物堆肥產品〔全氮（N）含量49.79 g/kg、全 磷（P2O5）1.93 g/kg、 全 鉀（K2O）6.43 g/kg〕、泥炭和椰糠為原料的混合基質（園林廢棄物堆肥產品∶泥炭∶椰糠按體積比4∶3∶3）。所用復合肥養分含量為N-P2O5-KO2=15-15-15、控釋肥養分含量為N-P2O5-KO2=14-14-14，均購自佛山市順德區翠筠園藝有限公司；活性磷肥總P2O5≥140 g/kg，水溶性磷≥300 g/kg，購自高要市啟富肥料制造廠；脲甲醛泡沫由華南農業大學資源環境學院新肥料資源研究中心提供，全N約132.3 g/kg，全P2O5約7.9 g/kg，容重40 kg/m3。

栽培所用香石竹苗為株高約4 cm、冠幅約5 cm整體長勢基本一致的苗；花盆規格為口徑11.0 cm、底徑8.0 cm、高度14.0 cm，每盆裝入500 g基質，盆底放有雙層濾紙，用以防止基質流失，每個處理50盆，每盆種植香石竹1株。

1.2 試驗設計

于2017年11月在廣州市林業和園林科學研究院內開展試驗，本研究設計原則為按照各處理氮、磷、鉀補充量相同，對草花基質添加復合肥、緩釋肥、脲甲醛泡沫和活性磷肥不同供應水平進行補充養分，確定控釋肥對香石竹出圃苗（種植周期一般為30 d，株高、冠幅分別為11、12 cm）質量的影響。試驗各處理基本情況見表1。測定每個處理基質的pH、容重、總孔隙度、通氣孔隙度、基質持水孔隙度（表2），將香石竹幼苗用去離子水沖洗干凈后移栽至花盆內。香石竹每個處理50盆，保持一致的水分管理。

表1 各處理基本情況Table 1 Basic information of different treatments

表2 各處理基質容重與孔隙度Table 2 Matrix bulk density and porosity of different treatments

1.3 測定項目及方法

1.3.1 株高、冠幅、生物量測定 分別于種植0、15、30 d后使用直尺測量全部香石竹的株高、冠幅，并計算在0～15 d和15～30 d的增長量；于種植30 d后對所有香石竹進行采樣，每個處理隨機選擇10盆采集葉、莖、根、花樣品，用去離子水沖洗干凈，置于烘箱中105 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒重，稱其干重。

1.3.2 植物養分含量測定 將完成測定生物量的樣品置于烘箱中65 ℃烘干后，粉碎過篩（0.147 mm），置于樣品袋中留待測定。先將樣品以濃硫酸-過氧化氫消煮法消解，全氮含量采用凱氏定氮蒸餾法測定，全磷含量采用鉬銻抗吸光光度法測定，計算公式如下：

地上部氮積累量（mg/株）=地上部干生物量×地上部干物質含氮量

地上部磷積累量（mg/株）=地上部干生物量×地上部干物質含磷量

1.3.3 根系形態測定 種植30 d后，對采集的香石竹根系鮮樣用掃描儀（型號為MRS-9600TFU2L、MICROTEK）將完整的根系圖像掃描存入計算機。用WinRHIZO根系分析系統對總根長、根直徑和總根表面積進行測定。

采用Excel 2016、SPSS 21和Origin Pro 2018軟件進行相關的數據統計分析及作圖。

2 結果與分析

2.1 控釋肥對香石竹出圃苗株高和冠幅的影響

由圖1可知，0～15 d各處理香石竹出圃苗株高增長量范圍在1.89～4.08 cm/株，其中對照植株株高增長量最高、T2處理株高增長量最低，株高增長量表現為CK＞T1＞T4＞T3＞T2；香石竹出圃苗種植15 d后，冠幅增長量主要集中在2.9～3.93 cm/株，其中對照冠幅增長量最高、T3處理冠幅增長量最小；種植15～30 d時，各處理香石竹株高增長量分布在2.46～4.14 cm/株之間，其中T3處理株高增長量最高、對照株高增長量最低；冠幅增長量分布在4.46～6.5 cm/株之間，其中T4處理冠幅增長量最高、對照冠幅增長量最低。

圖1 控釋肥對香石竹出圃苗株高和冠幅的影響Fig.1 Effect of controlled release fertilizer on plant height and crown width of Dianthus caryophyllus seedlings

2.2 控釋肥對香石竹出圃苗生物量的影響

香石竹出圃苗生長至第30天時，各處理不同部位的生物量如圖2所示，葉干重主要分布在1.46～3.12 g/株之間，表現為T4＞T3＞T1＞T2＞CK；莖干重主要分布在1.06～1.75 g/株之間，表現為T4＞T1＞T3=T2＞CK；根干重主要分布在0.33～0.82 g/株之間，表現為T4＞T3＞T2＞T1＞CK；花干重主要分布在0.76～1.53 g/株之間，表現為T4＞T3＞T1＞CK＞T2。T4處理的各部分生物量均為最大，葉、莖、根與對照相比均具有顯著差異，T4處理香石竹花干重與對照相比差異不顯著。

圖2 控釋肥對香石竹出圃苗生物量的影響Fig.2 Effect of controlled release fertilizer on biomass of Dianthus caryophyllu seedlings

2.3 控釋肥對香石竹出圃苗地上部養分積累量的影響

種植第30天時，香石竹出圃苗地上部氮積累量主要分布在112～179 mg/株之間，表現為T4＞T1＞T3＞T2＞CK；地上部磷積累量主要分布在9.67～21.32 mg/株之間，從大到小依次為T4＞T1＞T3＞T2＞CK；其中T4處理的地上部氮、磷積累量最大，與對照相比差異顯著（圖3）。

圖3 控釋肥對香石竹出圃苗地上部養分積累量的影響Fig.3 Effect of controlled release fertilizer on total nutrient of above-ground part of Dianthus caryophyllu seedlings

2.4 控釋肥對香石竹出圃苗根系形態的影響

對香石竹出圃苗植株根系的掃描結果（圖4）表明，T4處理植株總根長最長、為5.15 m，比對照增長4.2%；T2、T3處理的根直徑比對照增長24.1%和21.1%，T4處理的根直徑比對照增長10.1%；T4處理的總根表面積最大、為526 cm2，比對照增長19.9%。

圖4 控釋肥對香石竹出圃苗根系形態的影響Fig.4 Effect of controlled release fertilizer on root morphology of Dianthus caryophyllu seedlings

3 討論

復合肥和控釋肥因肥效釋放更快，植物吸收效率高，在種植15 d后，香石竹出圃苗對照植株的株高和冠幅增長量優于施加活性磷和脲甲醛泡沫的處理T1～T4，經過30 d的生長，T1～T4處理的株高和冠幅增長量明顯高于對照，株高增長最高的為T3處理，說明雖然在前期復合肥的肥效會釋放較快，但是活性磷肥和脲甲醛泡沫在后期釋放肥力的能力更強，與TLUSTOS等［17］、HUSBY等［18］研究結果相似；種植30 d后，T1～T4處理的葉、莖等地上干物質量要高于對照，其中T4處理與對照相比有顯著差異，表明施加脲甲醛泡沫和活性磷肥后能提高香石竹的干物質量，同時T4處理的地上部氮、磷積累量也高于其他處理，表明施加脲甲醛和活性磷肥后有助于提高香石竹的品質，這也與馬琳娜等［19］、ZHENG等［20］研究結果相似；根系是植物的地下營養器官，具有吸收、同化物質以及響應、傳遞環境信號等功能，是植物吸收礦質養分和水分、合成某些有機物質的重要場所［21-22］，添加脲甲醛泡沫和活性磷肥后，植物的根長、根直徑、根表面積有較好增長，從而提高對養分的吸收能力。脲甲醛緩釋肥肥效受肥料組分、土壤肥力、供試作物品種、自然環境等因素影響，故不同學者的研究成果有一定差異，此外，土壤微生物、水分等自然因素也會影響脲甲醛緩釋肥肥效［23-24］。磷是作物生長發育的三大肥料要素之一，因其在土壤中有效性低和植物體內移動性強等特點而成為科研熱點。T4處理植株的葉、莖、根、花生物量均顯著高于對照，這與薛亮等［25］的研究結果一致；T4處理的根系生物量高于其他處理，這與呂陽［26］研究結果一致，根系發達對磷的吸收更強，能調控根系分泌物的釋放，增加對磷的活化和吸收。史桂清等［27］作物在生長后期吸收和積累氮、磷元素，可以提高作物品質，本研究中T4處理的地上部磷積累量優于其他處理，說明施加脲甲醛泡沫和活性磷肥能改善植物養分利用效率。

4 結論

在本研究中，不同脲甲醛泡沫和活性磷肥供應水平對香石竹的生長及養分積累均有影響，隨著供應水平的增加，香石竹生長前期株高和冠幅的增長量雖然低于對照，但在生長后期生物量、地上部氮磷積累量增加明顯，同時在添加脲甲醛泡沫和活性磷肥后，香石竹的總根長、根直徑和總根表面積也有較大幅度的增長。從香石竹的株高、冠幅、生物量、地上部氮磷積累量等方面綜合考慮，草花基質添加活性磷5.71 kg/m3、脲甲醛6.05 kg/m3作為栽培基質，香石竹出圃苗效果最優，表明在香石竹基質中添加脲甲醛泡沫和活性磷肥能夠滿足后期生長所需的養分并優化施肥技術、提高香石竹品質。