不同磷处理对蒙古栎幼苗生长与生理特性的影响

李海霞 李正华 白卉 邢亚娟

摘要：  本研究以1年生蒙古栎幼苗为材料，设置不同磷素浓度采用温室栽培方法，研究磷对蒙古栎苗期生长与生理的影响。结果表明：不同磷素处理对蒙古栎幼苗地径影响不大，但显著影响了幼苗苗高、生物量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量和可溶性蛋白含量，均表现出在供磷水平为1.0 mmol/L时最大，低磷或高磷供应均限制幼苗的生长。

关键词：  蒙古栎;  磷;  生理特性;  生物量

中图分类号：   S 792. 186               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2021）06 - 0001 - 03

磷是自养植物从土壤中获取的必需大量营养元素之一，占植物干重的0.2%～1.1%，其在植物体内广泛参与生物大分子合成、能量转移和信号转导等过程，同时又参与植物营养生长和繁育器官发育的过程[ 1 - 4 ]。土壤中绝大部分磷以有机化合物或被铝、铁、钙和镁等金属阳离子固定[ 5 ]，可溶性磷含量极低，其浓度可能远远低于植物组织器官中的可溶性磷浓度。

蒙古栎（Quercus mongolica）又称柞树，壳斗科（Fagaceae），是我国北方优良的硬阔叶用材树种之一，现已被列为国家二级保护树种，在黑龙江省广泛分布于大、小兴安岭，张广材岭和三江平原，是黑龙江省次生林中最重要的建群种[ 6 ]。其木材坚硬耐腐，纹理美观，常用于制造名贵家具，是优质的经济用材;蒙古栎根系发达，耐贫瘠、耐旱、抗风、抗火、极抗寒、适应性强，具有很好的抗蚀、护坡、涵水、保土的作用，在维持地域生态平衡和生态系统恢复重建中具有重要的作用，是多用途生态型用材树种，极具研究和开发利用价值[ 7 - 8 ]。本文以1年生蒙古栎幼苗为材料，通过栽培试验，研究了不同磷处理对蒙古栎幼苗生长与生理特性的影响，旨在为蒙古栎苗期有目的地平衡施肥、促进苗木生长、提升苗木质量提供重要理论依据。

1 材料和方法

1. 1 材 料

本次试验于2019年4～10月在黑龙江省林业科学研究所通风透光挡雨的大棚内进行。所用苗木为1年生蒙古栎播种苗，苗木规格基本一致，试验前平均苗高为25.4 cm，平均地径为5.16 mm，苗木栽培所用的营养钵尺寸为22 cm×22 cm（口径×高），供试基质为河砂。

1. 2 试验方法

全程浇灌Hoagland 全营养液[ 9 ]。4月末将1年生蒙古栎幼苗根部用自来水清洗干净，先用0.5%高锰酸钾溶液对其进行消毒，再用蒸馏水对幼苗根部清洗3次，营养钵中提前装好河砂，每个营养钵装1株蒙古栎幼苗，在大棚内进行培养。1个月后开始进行不同供磷处理，磷处理设置为：P0.125（0.125 mmol/L）、P0.5（0.5 mmol/L）、P1.0（1.0 mmol/L）、P2.0（2.0 mmol/L）、P4.0（4.0 mmol/L），每處理培养30株幼苗。苗木培养期间每周定量浇灌2次营养液，每次每钵定量50 mL;每天上午8：00～9：00和下午5：00～6：00分2次浇水，每次每钵约100 mL。

1. 3 材料处理与测试方法

在大棚内培养苗木3个月后，从营养钵中取出幼苗，轻轻去掉河砂，避免损伤幼苗根系，带回实验室在自来水下清洗干净，用滤纸吸去多余水分，将苗木分根、茎和叶称重，后置于75 ℃烘箱里烘干至恒重，分别称量干重，每个处理采集5株幼苗，重复5次。

光合参数的测定：7月中旬选择阳光充足的天气，于中午12点左右选取植株中部叶片，用CI-340超轻型便携式光合测定系统测定光合参数，包括净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）。测定过程中光强约为1 200μmol/m2·s，大气温度（28±1）℃。选取测完光合参数后的叶片进行处理，测叶绿素含量与可溶性蛋白含量[ 9 ]。

所得数据均采用SPSS20.0进行统计分析，显著性水平为α=0.05。

2 结果与分析

2. 1 供磷水平对蒙古栎幼苗生长的影响

由图1可见，随着供磷水平的提高，苗高逐渐增加，在P1.0处理下最大。经方差分析结果显示，P1.0与P0.125、P0.5处理间差异显著（Sig.<0.05），P1.0比低磷处理下提高了29.23%，不同磷处理对地径的影响差异不显著（Sig.>0.05）。

2. 2 供磷水平对蒙古栎幼苗生物量的影响

随着供磷水平的提高，幼苗根、茎、叶及全株生物量均逐渐升高，除根在P2.0达到最大外，茎、叶和全株生物量均在P1.0水平下最大，分别为3.90、3.42、17.26 g/株，超过P1.0水平生物量有所下降。经方差分析显示，根、叶及全株生物量在各供磷水平间差异显著（Sig.<0.05），茎生物量各供磷水平间差异不显著（Sig.>0.05）。全株生物量在P1.0水平下最大，分别为P0.125、P0.5、P2.0、P4.0的1.26、1.23、1.0、1.1倍。地上生物量P0.125水平显著低于其他水平（Sig.<0.05），为6.21g/株。幼苗根冠比随着供磷水平的增加逐渐升高，说明随着供磷水平的提高，幼苗将营养物质更多的分配到了地下部分。

2. 3 供磷水平对蒙古栎幼苗光合参数的影响

作为植物必需的矿质营养元素，P与光合作用的关系也较密切。由图2可见，不同磷浓度处理下蒙古栎幼苗光合速率、蒸腾速率、气孔导度均在P1.0处理下达最大，分别为20.24μmol/m2·s、2.57 mmol/m2·s、134.31 mmol/m2·s，超过P1.0处理，三个指标均开始下降。胞间CO2浓度则显示在P0.5水平下最大（404.88μmol/mol）。

2. 4 供磷水平对蒙古栎叶绿素含量与可溶性蛋白含量的影响

方差分析表明，不同磷水平对叶绿素含量影响差异显著（Sig.<0.05）（图3）。随着供磷浓度的增加，幼苗叶片色素含量逐渐增加，均在P2.0水平下最大。P2.0水平下叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量以及类胡萝卜素的含量分别为2.97、1.18、4.15、0.58 mg/g。经多重比较得知，其中叶绿素a与类胡萝卜素含量在P2.0水平与P1.0水平间差异不显著（Sig.>0.05）。

由图3可知，蒙古栎幼苗可溶性蛋白含量在P1.0水平达最大，为1.65 mg/g，是P0.125、P0.5、P2.0及P4.0的2.42、2.39、1.70、2.48倍。方差分析显示，P1.0与各处理间差显著（Sig.<0.05）。

3 结论与讨论

3. 1 磷作为植物生长发育所必需的大量元素之一，不仅是核酸和生物膜的重要组分，而且在能量代谢、光合作用、呼吸作用、酶活性调节、氧化还原反应、信号传导和碳代谢等方面也扮演重要角色。

试验研究结果显示，适量供磷水平下苗高高生长与茎、叶和全株生物量均达到最大，说明低磷或者高磷处理均抑制了苗高与生物量的生长，但不同磷处理对地径的影响差异不显著。

3. 2 对不同磷浓度处理下幼苗的光合速率和蒸腾速率数据分析显示，适量的磷素供应有利于幼苗光合作用。有研究认为，磷胁迫下，植物叶片气孔关闭，一方面可以降低蒸腾速率，另一方面也阻止CO2进入叶片。胞间CO2浓度是判断光合速率变化的主要原因是不是气孔因素的重要依据[ 10 ]。本研究中，随着磷素供应水平的提高，光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）与气孔导度（Gs）呈现先升高后降低的趋势，胞间CO2浓度（Ci）与三者呈现出一致的响应规律，说明光合速率变化的主要原因是由气孔因素导致的。

参考文献

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第1作者简介：  李海霞（1980-），  女，  副研究员，研究方向：  森林培育。

通讯作者：  李正华（1976-），  男，  副研究员，  研究方向：  细胞生物学。

白卉（1979-），  女，  研究员，  研究方向：  林木遗传育种。

收稿日期： 2021 - 05 -  20

（责任编辑：   张亚楠）