氮對樟子松幼苗生長及生理特性的影響

張 雨

(張掖市甘州區黑河林場，甘肅 張掖 734000)

1 引言

樟子松又被稱為蒙古赤松、海拉爾松，為松科松屬植物[1]。樟子松生長迅速，具備良好的耐旱性、耐瘠薄性以及較強的適應性，是我國防護林工程以及防沙治沙工程重要的造林樹種[2]。但是，20世紀90年代樟子松人工固沙林卻開始大面積衰退乃至枯死[3]。如何更好地培育樟子松已成為人們高度關注的話題。

在植物生長發育過程中，氮素是最為活躍的元素，在植物體內移動性大、利用率高，隨著生長中心的變化，氮亦會在植物體內轉移，因而絕大多數植物對氮素極為敏感，若氮素營養失調，植物生長、發育、產量以及品質均會受到較大影響[4]。若植物缺乏氮素，常表現為生長緩慢、植株矮小、葉片發黃等。

近年來，很多學者研究了氮肥對植物幼苗生長的影響。杜康等[5]發現，施用氮肥可促進水稻幼苗生長、干物質積累、礦質營養元素的吸收；李堆淑等[6]研究了氮肥對桔梗幼苗生理特征及氮積累的影響，發現桔梗幼苗的CAT活性、POD活性、MDA含量、可溶性蛋白含量與全氮含量呈正相關；秦立金等[7]研究了不同氮肥處理對辣椒生長與葉綠素含量的影響，發現低濃度氮肥可促進辣椒幼苗的營養生長，而高濃度氮肥會抑制辣椒幼苗的營養生長。目前，針對樟子松的研究主要集中于栽培技術、病蟲害防治等，對于氮如何影響樟子松幼苗生長及生理特性的研究較少[8]。基于此，以張掖市樟子松幼苗作為對象，研究了氮對樟子松幼苗生長及生理特性的影響，希望能夠為樟子松育苗及早期造林事業提供參考及借鑒。

2 材料與方法

2.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省張掖市某林場苗圃內，當地冬季長而寒冷、夏季短而酷熱，年平均氣溫為6.6 ℃，年平均降雨量為197.2 mm，年平均日照時長為2975 h。試驗區土壤有機質含量為10.86 g/kg。

2.2 試驗材料

試驗用樟子松幼苗為一年生樟子松幼苗。施用氮肥品種為尿素。

2.3 試驗設計

2020年4月16日，選擇健康、大小相似的一年生樟子松幼苗，根據氮肥施入量的不同分別設置5個處理，即CK(0 g/株)、N10(10 g/株)、N20(20 g/株)、N30(30 g/株)、N40(40 g/株)、N50(50 g/株)，每個處理重復三次，共18個試驗小區。采取根部澆灌方式施肥，每個月采取水溶液方式施肥一次，連續施肥5次。

2.4 項目測定

2.4.1 樣品采集

在2020年8月末，采用卷尺及游標卡尺測量各處理植株株高及地徑大小。在各個試驗小區內選擇代表性植株15株，采取手工方式挖出幼苗，沖洗干凈后風干并帶回實驗室。分開植株的葉片、根、莖，分別于75 ℃條件下烘干至衡重，測量各組織干重，計算葉重比(葉片干重與總干重的比值)、根重比(根部干重與總干種的比值)、莖重比(莖部干重與總干重的比值)、根莖比(根部干重與總干重的比值)。另取5株植株，采集葉片后混合剪碎，測量葉綠素含量、脯氨酸含量、相對含水量等。

2.4.2 測量方法

采用鄧斌等[9]的方法測量葉片葉綠素含量；采用郝建軍等[10]的方法測量葉片脯氨酸含量；采用張志良等[11]的方法測量葉片相對含水量。

2.5 數據處理

采用Excel 2010和SPSS20.0 軟件分析并處理數據。

3 結果與分析

3.1 氮對樟子松幼苗生長的影響

氮對樟子松幼苗生長的影響見表1。從表1可以看出，不同處理樟子松幼苗株高差異顯著，隨著施氮量的增加，樟子松幼苗株高先升高，在N40處理時達到最大值，接著開始降低，其中N30處理與N40處理樟子松幼苗株高差異不顯著，比CK處理提高了13.06%～20.45%。不同施氮量對樟子松幼苗地徑存在顯著影響，其中CK處理、N20處理、N30處理、N50處理4個處理樟子松幼苗地徑差異不顯著，在0.63～0.69 mm之間，明顯低于N40處理(0.78 mm)。不同處理樟子松幼苗單株總生物量存在顯著差異，其中各處理單株總生物量由高到低依次為N40處理(14.79 g)、N30處理(13.78 g)、N20處理(12.96 g)、N50處理(11.56 g)、CK處理(8.03 g)。不同處理樟子松幼苗葉重比、根重比、莖重比、根莖比差異不顯著。

表1 氮對樟子松幼苗生長的影響

3.2 氮對樟子松幼苗生理特性的影響

氮對樟子松幼苗生理特性的影響見表2。從表2可以看出，不同氮肥施入量對樟子松葉片相對含水量無顯著影響。隨著施氮量的增加，樟子松葉片葉綠素含量呈增加趨勢，在施氮量超過30 g/株后，樟子松葉片葉綠素含量無明顯增加趨勢，維持在2.50～2.53 μg/g之間；不同處理樟子松葉片葉綠素b含量差異顯著，其中N30處理和N40處理樟子松葉片葉綠素b含量差異不顯著，維持在1.75～1.78 μg/g之間，其余依次為N50處理(1.73 μg/g)、N20處理(1.62 μg/g)、CK處理(1.37 μg/g)。氮肥的施入可明顯提升樟子松葉片葉綠素a+b的含量，其中N40處理、N30處理、N50處理、N20處理樟子松葉片葉綠素a+b含量分別比CK處理提高了24.93%、23.47%、22.61%、19.13%。隨著氮肥施入量的增加，樟子松葉片脯氨酸含量持續升高，整體處于398.42～520.23 μg/g間。

表2 氮對樟子松幼苗生理特性的影響

4 討論

4.1 氮對樟子松幼苗生長的影響

株高是指植物體根莖部至頂部的距離，是營養體的一個重要生長指標。地徑是指地面以上20 cm苗木的直徑，也是反應苗木生長狀況的一個重要指標。生物量是反應生物群落生產力的一個重要指標，也是生態系統獲取能量的一個重要表現[12]。葉片是植物光合作用的重要器官，也是對環境變化最為敏感的一個光合器官，其生長情況可反應植物的光合作用能力。根系是植物通過土壤吸收水分以及養分的重要器官，其生長特點可直接決定植物水分及養分吸收狀況。因此,可以說株高、地徑、單株總生物量、葉重比、根重比、莖中比、根莖比不僅是植物生長的重要指標，同時也是評價植物生長狀況必不可少的依據。本研究發現，氮素對樟子松幼苗最顯著的影響是株高及地徑的變化，隨著施氮量的增加，樟子松幼苗株高持續升高，在施氮量為40 g/株時達到最大值，隨著施氮量的進一步增加，樟子松幼苗株高開始降低；同時在施氮量為40 g/株時，樟子松幼苗地徑明顯高于其他施氮量。這表明，適宜的施氮量可提升樟子松幼苗高度，增加幼苗地徑，若施氮量過高，反倒會抑制樟子松幼苗高度以及地徑的提升。這與秦立金等[7]的研究結果相一致。這可能是由于在施氮量過高時，土壤內溶液鹽分濃度明顯提升，這會導致根系細胞水勢的降低，影響作物對水分的吸收，最終導致植物長勢并不理想。

4.2 氮對樟子松幼苗生理特性的影響

植物葉片內葉綠素含量可反應植物的光合作用水平，若葉綠素含量較低，植物光合作用較弱，這會抑制植物的生長，導致植物生物量的降低。本研究發現，在樟子松幼苗生長過程中，適量的氮肥可促進樟子松葉片葉綠素含量的提升，在氮肥達到40 g/株時，樟子松葉片葉綠素含量達到了最大值，隨著施氮量的進一步增加，樟子松葉片葉綠素含量開始降低，這可能是由于在氮元素缺乏時，葉綠體組成將受到較大影響，缺氮植物葉綠素普遍較小，構成葉綠體的基粒及囊體小，基質大，這會影響光合作用的效果，而施氮量過高會破壞葉綠素的片層結構，影響葉綠素的生物合成過程，加快所合成葉綠素的分解，最終導致葉綠素含量的降低[13]。

脯氨酸是多種植物體內最為有效的一種在細胞內合成的有機溶質，作為一種調節性物質，脯氨酸具備良好的親和性特點。脯氨酸的主要作用即維持原生質以及環境間的滲透平衡，避免植物因過量失水而抑制生長。研究發現，隨著氮肥施入量的增加，樟子松幼苗葉片脯氨酸含量持續升高，這與解亞鑫等[14]、黎旺姐等[15]的研究結果相一致，表明氮肥對脯氨酸的積累具備明顯的促進作用。

5 結論

(1)氮對樟子松幼苗株高、地徑、單株總生物量存在顯著影響，在氮肥施入量為40 g/株時，最有利于樟子松幼苗的生長。

(2)氮肥的施入能夠有效提升樟子松幼苗葉片葉綠素含量及脯氨酸含量，在氮肥施入量為40 g/株時，樟子松幼苗葉片葉綠素含量達到了最大值，在氮肥施入量為50 g/株時，樟子松幼苗脯氨酸含量達到了最大值。

綜上所述，在甘肅省張掖市，樟子松幼苗最理想的氮肥施入量為40 g/株。