不同施肥处理对桂花生长及生理的影响

不同施肥处理对桂花生长及生理的影响学生：李青松指导老师：陈洪国（湖北科技学院 核技术与化学生物学院，湖北咸宁 437100）摘要：以咸宁地区 15 年生银桂为试材，分别对其施用氮肥，复合肥（氮磷钾）两种不同肥料处理，以未处理组作对照，研究了银桂的生长，花量，叶片单叶面积、比叶重、叶片干物质重量、可溶性糖含量、叶片内部各矿质元素的含量，光合色素含量及光合作用的影响。结果表明：不同施肥处理对银桂新梢的平均生长量，单叶面积以及比叶重、叶片干物质重量、光合色素含量以及光合速率（Pn） ， 可溶性糖含量的表现为: 复合肥氮肥未处理组。年鲜桂花的产量则表现如下：复合肥（NPK）对照组尿素（N） 。 根据以上结果，建议在农业生产中，需对作物施用一定量的肥料，尤其是在氮肥促进作物生长的同时，再合理施用一定量的磷和钾肥，对提高作物的产量具有重要的参考意义。关键词：银桂； 光合色素； 矿质元素； 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)是木犀科常绿乔木，别名木犀、岩桂、九里香，是我国所特产的珍贵芳香花卉。桂花在我国已有2500余年的栽培历史 1。桂花是一种传统的保健食品，花可以提炼香精。桂花被很多城市定为市花，如桂林、杭州、苏州、合肥、南阳、咸宁 2等。现代医学研究表明，桂花有化痰、散瘀、健脾、利肾、舒筋活络等功效；桂花叶温中散寒，暖胃止痛。桂花子有平肝、益肾、散寒作用，可治肝胃气痛。桂花根，性温，可用于治疗胃气痛、牙痛、风湿麻木、筋骨疼痛等疾病 3。天然桂花香气清新，至今还不能人工合成，其产品桂花浸膏在国际市场上几与黄金等价 4，我国桂花资源有限，工业生产存在严重的原料不足。因此，如何提高桂花的产量，开发利用这一独特的天然资源，已引起有关方面的重视。现在已在南方十三个省大力推广发展，建立桂花生产基地 5，以满足日益增长的国内外需要。目前，有关桂花的研究主要集中在品种分类 5、精油含量 7、开花和衰老过程中生理生化变化以及光合作用变化 8等方面 9-13。有关施肥对促进桂花生长和对桂花的生理特性及矿质营养含量的影响少有报道，本文通过银桂施加复合肥和氮肥处理后，对其生长和生理进行研究，探究出桂花营养生长期和花芽分化期所需要的最佳肥料搭配，从而为桂花的丰产栽培和科学研究提供参考。1 材料与方法1.1 材料本试验在湖北科技学院中心校区医药楼后的空地进行，于2011年6月上旬和2012年2月下旬各施肥一次。试验区土壤为棕红嚷，有机质含量1.87%,有效氮46.5mg/kg,有效磷3.24mg/kg ，有效钾117mg/kg,pH 5.2 14。选取栽培条件，树体大小分支数目相同的15年生银桂进行各种施肥处理，其中氮肥选用的是含氮量为46.3%的尿素（中国石油化工股份有限公司巴陵分公司）复合肥选用的是中盐安徽红四方股份有限公司(N+P 2O5+K2O25%)。施肥处理见表1表1 各施肥处理Table 1 Fertilization treatments 处理 尿素（kg） 复合肥(kg)NNPK对照Control100010每个处理选取两棵树，不同处理按表1标准施肥，2次重复。施肥时沿树冠滴水线挖10cm深的施肥沟，肥料入沟后填埋。1.2 指标的测定及测定方法1.2.1 全年鲜花产量单叶面积，比叶重以及叶片干重的测定2011年9月下旬以及10月上旬两次采取整株新鲜桂花，作单株年桂花产量。2012年4月下旬到5月上旬定期测定各组桂花新梢的平均生长量，单叶面积以及比叶重。单叶面积和比叶重测定时，选取东南西北各个方向生长良好的春梢2到3叶位，每个方向选取2片叶测定，取平均值。单叶面积采用画纸称重法 15（王家保等 2003）在厚薄均匀一致的方格纸上，沿待测样叶的叶缘描画出纸样叶片，裁剪;在感量为0.001g的分析天枰上，分别称取纸样叶片的重量；根据由100cm 2同种纸张的重量计算出的单位面积纸张的重量，求出各个单叶的叶片面积。叶片干重的测定：摘取在生长、部位，叶龄等方面比较一致的叶片5到10片，然后对其称重记录质量M1，然后放入大烧杯中，于105的烘箱烘干至恒重然后测定其质量M2，最后叶片干重即为(M1-M2) /N，其中N为每组摘取的待测叶片数目。 1.2.2叶绿素含量的测定叶绿素含量的测定：剪除待测叶片的主脉，将余下叶片剪碎，称取0.5g放入研钵加纯丙酮5mL以及少许CaCO 3和石英砂，研磨成匀浆转入离心管，并用适量80%丙酮洗涤研钵，一并转入离心管，离心后弃沉淀，上清液用80%的丙酮定容至20mL。取上述色素提取液1mL，以80%丙酮为参照，利用TU-1810紫外可见光分光光度计（北京普析）分别测定663nm,645nm处的OD值。然后依据公式计算叶绿素a，叶绿素b，以及叶绿素a+b的含量。1.2.3可溶性糖和净光合速率以及蒸腾速率的测定可溶性糖的测定采用蒽酮比色法 16。净光合速率（Pn）和蒸腾速率的测定在连续晴朗的天气，采用CB-1101型蒸腾作用测定系统（北京生态科学仪器公司）测定各组桂花连体叶片的净光合速率，蒸腾速率，测定时间选取在上午的8:30到10点。1.2.4矿质元素的测定矿质元素的测定：实验前将待测样叶用去离子水洗净，然后置于烘箱 80过夜，待烘干后研磨成细粉，过 80 目筛，分别放入洁净容器中保存备用。A 磷元素的测定(采用钒钼黄比色法，具体步骤如下)称取 0.3000g 细粉于开氏瓶中，加入 0.500ml 浓硫酸，静置一夜。加热开氏瓶至浓硫酸完全将试液氧化，试液变为红棕色或棕黑色后停止加热，稍冷后，加入 30%过氧化氢约 10 滴。再次加热至沸腾，停止加热，稍冷后加入以上浓度过氧化氢约 10 滴。如此重复上述操作直到试液变为澄清，将试液定容至 100ml。吸取定溶后的消煮液 10.00ml 于 50ml 容量瓶中，加两滴二硝基酚指示剂，滴加 6mol/L 的 NaoH 中和至刚呈橙色后，加入 10.00ml 钒钼酸铵试剂，加水定溶到 50ml。15 分钟后在波长 450mm 处进行测定，以空白溶液（空白试验消煮液按上述步骤显色）调节仪器零点。标准曲线：准确吸取 50ug/L 磷标准液0、1、2.5、5、7.5、10、15ml 分别放入 50ml 容量瓶中，按上述步骤显色，即得0、1、2.5、5、7.5、10、15ug/ml P 的标准曲线系列溶液，与待测液仪器测定，读取吸光度，然后绘制标准曲线或求直线回归方程。然后依据方程计算出待测叶片所含 P 的含量。B 其他元素 K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 的测定（主要采用三酸消化法）用 TAS-999 型原子吸收分光光度计（北京普析）测定 K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 元素的含量，主要步骤：取上述不同处理细粉 0.6 克，置于 250mL 锥形瓶中,加入 20mL1%的硝酸，5mL20%的高氯酸以及 10mL 30%的过氧化氢溶液，消化 3 小时左右，置于恒温电热套上加热继续消化，直至溶液变为无色。取下冷却，用 10mL50%盐酸溶解，砂芯漏斗过滤，用 1%的硝酸定容至50mL，取待测液使用 TAS-999 型原子吸收分光光度计测定各矿质元素的含量。2 结果与分析2.1 不同施肥处理对银桂生长和花量的影响根据表 2 的数据，可以看出，不同施肥处理对银桂新梢的平均生长量，单叶面积，比叶重，均表现如下：复合肥（NPK）尿素（N）对照组，各实验组之间差异显著，上述现象表明，各种肥料处理都能够促进银桂的生长，以复合肥促进生长效果最佳。年鲜桂花的产量则表现如下：复合肥（NPK）对照组尿素（N） 。通过上述两种结论对比表明：氮肥（尿素）能够促进银桂早期的生长发育，但却不利于后期花芽分化的形成，从而在施氮肥后，导致桂花减产。表 2 不同施肥处理对银桂生长和年鲜花产量的影响Table 2 Effects of Different Fertilization Treatments on the growth and flower production of Osmanthus fragans Lour.处理Treatment新梢平均生长量/cmShoot growth单叶面积/ cm 2Leaf area比叶重/(g/ cm 2)Specific leaf weight每株全年花量（kg/plant）Yield of single tree尿素（N）复合肥（NPK ）对照（Control）20.6420.8518.9442.3645.1631.310.0230.0260.0210.210.950.352.2 不同施肥处理对银桂叶片叶绿素含量的影响由表 3 可看出：4 月到 5 月叶绿素含量随时间的推移而不断增大，此阶段为叶片生长发育期，叶绿素含量随着叶片的逐渐成熟而不断增加。不同施肥处理对叶绿素 a,叶绿素b、叶绿素 a+b 的含量均表现为：复合肥（NPK）尿素（N）对照 Control 上结果表明：合理施肥有利于银桂叶绿素的形成，其中复合肥的效果最好，其次是尿素，此结果与陈洪国（2009）对丹桂的研究相吻合。表 3 不同施肥处理对银桂叶绿素含量的影响Table 3 Effects of Different Fertilization Treatments on the photosynthetic pigment content of Osmanthus fragrans Lour.叶绿素 a(mg/g)叶绿素 b(mg/g)叶绿素 a+b(mg/g)含量处理 4 月 5 月 4 月 5 月 4 月 5 月尿素（N）复合肥（NPK ）对照（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 不同施肥处理对银桂叶片干重和可溶性糖含量的影响含水量越大，植物叶片的干重就越少，植物叶片干物质重量从侧面反映出作物积累有机物含量的多少。可溶性糖（主要是葡萄糖、海藻糖、蔗糖等）在参与透调节, 并可能在维持植物蛋白质稳定方面起到重要作用。邵艳军等人的试验比较了水分胁迫下不同品种高粱、玉米苗期渗透调节反应, 认为可溶性糖在植物抵抗干旱时参与渗透调节和复水后的生理恢复和修复过程，所以可溶性糖含量同样可以作为植物代谢强弱和代谢调节能力大小的生理指标。从表3可以看出，不同施肥处理下银桂叶片干重和可溶性糖含量均表现为施复合肥（NPK）尿素（N）对照组 ，这表明银桂在施肥条件下，其新陈代谢能力都有所提高，其中以施复合肥（NPK）效果最佳，其次是施尿素（N） 。肥料处理提高银桂叶片可溶性糖的含量，可能与桂花植株中蔗糖磷酸合成酶（SPS，一种可溶性酶，在蔗糖的合成、运输以及库组织的糖代谢中起重要作用 17-18）的活性提高有关。表3 不同施肥处理对银桂叶片干重和可溶性糖含量的影响Table 3 Effect on leaf ,s dry weight and soluble sugar content of Osmanthus fragrans Lour.处理 叶片干重（g）leaf ,s dry weight（g） 可溶性糖含量(mg/g)Soluble sugar (mg/g)尿素（N）复合肥 （NPK ）对照（ Control）0.4480.4650.34868.32180.51366.3412.4 不同施肥处理对银桂净光合速率（Pn）和蒸腾速率的影响四月银桂开始萌芽，四月到五月中旬对其光合作用和蒸腾速率进行测量，测量数据见图 1 和图 2，由上述两图可以看出，各组从 4 月到 5 月的净光合速率和蒸腾速率逐步升高，主要是因为随着时间的推移，日平均温度逐渐上升，叶片逐渐成熟、叶片中叶绿素逐渐成熟其含量逐渐增加、叶面积也在逐渐增大，而影响光合作用的条件有光照强度，叶绿素含量，所以各实验组银桂在五月其净光合速率较四月都有提高。影响蒸腾作用的主要是叶片大小（叶面积）和温度，研究表明温度越高，叶片越大，其蒸腾速率就越高，所以五月和四月相比，各组桂花叶片的蒸腾速率都呈上升的趋势。四月到五月各组的蒸腾速率和净光合速率都表现出施复合肥（NPK）尿素（N）对照,上述变化趋势与叶绿素含量变化趋势一致，说明施肥提高银桂净光合速率和蒸腾速率，主要是促进其叶片的生长和叶绿素含量的升高。-2024684 5月 份 MonthPn(mol.m-2.s-1)尿 素 （ N）复 合 肥 （ NPK）对 照 组图 1 不同施肥处理对银桂叶片净光合速率(Pn)的影响图 2 不同施肥处理对银桂叶片蒸腾速率（Tr）的影响2.5 不同施肥处理对银桂叶片各矿质元素含量的影响矿质元素对植物的生命活动影响非常巨大，各种矿质元素对植物的作用各不相同。不同施肥处理下各组银桂叶片矿质元素含量见表 4。由表 4 可看出，施肥各组叶片内各矿质元素的含量较未施肥组都有一定程度的提高，某些元素含量相差不大，这可能与银桂对部分元素的选择吸收有关。表 4 不同施肥处理对银桂叶片各矿质元素含量的影响（mg/g）Table 4 Effect on leaf ,s mineral element content of Osmanthus fragans Lour.（mg/g） 处理 Mg Fe Mn Zn K Cu P尿素复合肥对照组0.5760.6320.41020.2730.3180.20251.1321.3050.94710.10290.12540.08631.03261.13430.90290.03840.05470.03120.9351.0250.8053 讨论年鲜花量是制约桂花经济增长的主要因素，因此如何提高年鲜花产量是当前桂花种植业面临的主要问题。研究表明，矿质元素对植物的生命活动影响非常大，而土壤又往往不能完全及时满足作物的需要。因此，施肥就成为提高作物产量和改进品质的主要措施。目前在农业生产上主要采用根外施肥的方式来提高桂花的年鲜花产量。单株银桂鲜花产量的高低主要有两个方面决定。一是，每个枝条上开花部位的数目，而开花部位与新梢的生长量有关，在一定的的范围内，新梢生长量越大，开花部位就越多。二是，跟花芽分化的情况有关，分化的开花枝越多，营养枝条越少，开花的数目就越多，其经济产量就越大 14。不同施肥处理对银桂新梢增长量，单叶面积、比叶重、叶绿素、叶片干重、可溶性糖的含00.511.524 5月 份 MonthTr(mmol. m-2. s-2)尿 素 （ N）复 合 肥 （ NPK）对 照量以及光合速率和蒸腾速率等生理指标的提高，为其年鲜花产量的提高提供了基础。尿素（氮）处理组的花量比对照组要低，而其它生理指标均高于对照组，分析可能的原因是处于生长阶段的银桂叶片中较高含量的氮有利于分支和树体的生长 19-20，而处于花芽分化期间，大量的氮肥会使银桂叶片和枝条等营养体徒长，花芽分化过程受到影响，使植物体偏向营养生长，从而导致开花量减少，并且导致作物成熟期延迟。较高浓度的Zn有利于生长素的合成和氮素的同化以及促进细胞分裂 21，这或许是银桂在营养生长期间，施肥处理组其新梢增长量以及其分支数目明显多于未处理组的原因之一。花芽分化期间，较高浓度的磷含量有利于花芽分化 22,这也是复合肥处理组的花量高于对照组的原因之一。钾具有活化呼吸作用和光合作用酶活性的作用，在农业生产上，钾供应充足时，作物糖类合成加强，曲阳等人 23在钾对甜菜光合作用影响这一实验的研究中发现，施加钾肥有利于甜菜叶片同化产物向其他器官的转运，这种转运对其他器官的形成和最终产量的形成极为重要，该研究还发现，随着施钾量的增加，甜菜叶绿素的含量增加，本试验中施复合肥组的花量以及叶绿素含量均高于其他试验组，该结果与曲阳等人的研究结果一致。镁是叶绿素的组成成分之一，植物体内缺乏镁元素，叶绿素即不能合成，此外镁离子在光合作用和呼吸作用的过程中，可以活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶，同样镁元素还能活化DNA和RNA的合成过程，高含量的镁是光合作用增强的保障，光合作用增强，其有机物的积累就高，而植物体内较高有机物的积累，有利于植物的分支和花芽分化，复合肥和氮肥处理组的镁含量明显高于未施肥组，这也是它们的叶绿素含量高于未处理组的原因之一。年花产量，氮肥处理组较未施肥组低，说明银桂花芽分化的难易程度以及分化的数目除了与叶片营养积累情况有关外，还与叶片中所积累的营养物质的利用以及分配情况有关。铁是光合作用，生物固氮和呼吸作用中的细胞色素和非血红素铁蛋白的组成成分，它在生物体内主要起电子传递体的作用，此外铁还是某些叶绿素-蛋白复合体合成的原料，缺铁时会出现叶片叶脉间缺绿。铁元素含量的多少，直接影响到植物的光合作用，这可能是实验中施肥处理组比未处理组银桂叶片的叶绿素含量以及净光合速率都高的原因之一。锰和铜与植物的生长以及花芽分化没有直接联系，锰离子主要是细胞中许多酶（如脱氢酶，脱羧酶、激酶、氧化镁和过氧化氢酶）的活化剂，主要影响糖酵解和三羧酸循环。铜是某些氧化酶（如抗坏血酸氧化酶，酪氨酸酶等）的成分，此外铜还是光合作用电子传递体的组成部分。铜和锰有利于植物光合作用的提高，与镁元素的功能相似，对植物花芽分化和枝条的生长有利。综上所述，纯氮在银桂营养生长期间对其新梢，叶片，树体的生长具有促进作用，所以建议在此期间应加大氮肥的施用量。在银桂处于花芽分化期间，磷和钾肥对促进其体内营养成分的分配，尤其是由营养生长向生殖生长中心分配作用明显 24，此阶段关系花芽的分化，为达到银桂鲜花增产的目的，建议此时期在施纯氮肥的基础上加施一定量的磷肥和钾肥（复合肥即可） 。有关其他因素对银桂花量的影响还需作进一步的研究。4 致谢在我的本科毕业论文定稿之际，我要感谢核技术与化学生物学院全体老师这几年来对我的栽培。在这里，我要特别感谢我的论文指导老师陈洪国教授。陈老师在学术上力求严谨，对我们严格要求，使我在论文实验期间做到了严格和谨慎，从而具备了一名科研人员应当拥有的精神和态度，在试验期间以及生活中感谢他对我的理解、支持和帮助，使我的实验能够顺利完成。 此外，我还要感谢所有帮助过我的同学，感谢他们在我实验和论文写作过程中给予我的帮助和支持。 参考文献1杨康民，朱文江桂花M第一版上海科学技术出版社，2000 Yang Kang-min，Zhu Wen-jiangOsmanthus fragranMs1st edShanghai press of science and technology，2000(in Chinese)2臧德奎，向其柏中国桂花品种分类研究 中国园林，2004 Zang DeKui，Xiang Qi-boStudies on the cultivar classification of sweet osmanthus. Chinese Landscape Architecture，2004，11：40-49 (in Chinese)3任全进，朱洪