钙肥对杨树幼苗生长及光合特性的影响

2022-08-05 13:58刘素荣
绿色科技 2022年13期
关键词:光合作用用量杨树

刘素荣

(山西省桑干河杨树丰产林实验局林业调查设计队,山西 大同 037000)

1 引言

杨树(PopulusL.),属杨柳科杨属植物。在我国华中、华北、西北、东北等地区均有分布,杨树不仅是我国重要的经济林速生树种,也是我国干旱半干旱地区的主要生态防护树种之一,还被用作工业用材,具有较高的生态价值和工业价值[1]。

植物的生长与细胞分裂、分化有着密切的关系,这些过程又决定了植物的形态建成[2],钙是植物生长的必需营养元素,同时也参与植物的各项生理活动,是细胞间信号传导的重要信号物质[3]。研究表明,钙还会影响植物的光合作用,当外界供给的Ca2+低于植物体所需的正常范围时,植物的生长及光合作用会受到影响,但是Ca2+过多也会破坏叶绿体内膜,产生毒害作用,干扰光合作用,抑制植株生长[4]。因此,适量的钙肥是保证植株正常生长的关键。吴朝波等[5]研究表明,外源钙浓度≤300 mg/kg时,槟榔在形态、生理、养分吸收方面均积极响应,当钙浓度≥400 mg/kg时,随钙浓度增加,槟榔细胞渗透调节和活性氧清除能力下降,氮磷钾钙积累开始减少,槟榔生长随钙浓度增加而减弱。高静[6]研究表明,施钙处理下,马铃薯株高、茎粗、茎叶和块茎的干物质积累量显著增加,施钙处理的净光合速率显著高于对照。黄远博[7]研究表明,在无花果生长过程中添加适宜浓度的钙可以增强叶片的光合作用,促进植株生长,提高果实的品质。本试验设置4个钙肥施用量,研究杨树幼苗物质积累以及光合参数变化特征,为杨树的高效种植提供参考。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验于2020年4~8月份在试验基地的温室内进行。试验选用1年生的杨树幼苗为试验材料,选择顶芽饱满、大小一致、无机械损伤的苗木,栽植前用清水冲去表面泥土,栽植到装有蛭石的塑料盆中进行缓苗,定植后苗木每隔3 d浇一次Hoagland营养液,每次每桶200 mL。培养1个月后用于试验处理。试验用蛭石购自当地花卉市场,试验用土壤为疏林草地土壤,土壤pH值为6.7,有机质8.53 g/kg,碱解氮7.18 mg/kg,速效磷32.56 mg/kg,速效钾73.18 mg/kg。试验用肥料为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)、氯化钾(K2O 60%)和氧化钙(Ca含量71.3%)。

2.2 试验设计

试验采用桶栽法,采用完全随机设计,试验以不施钙肥为对照(CK),设置4个钙肥施用量,分别为0.8 g/kg(T1),1.6 g/kg(T2),2.4 g/kg(T3),3.6 g/kg(T4),每个处理氮肥(N)施用量为2.0 g/kg,磷肥(P2O5)1.0 g/kg,钾肥(K2O)1.0 g/kg,在试验前将所有处理肥料掺混均匀,将配制好的土壤填入直径为32.0 cm,高为34.6 cm的桶中,每桶填装干土14 kg,随后浇透水一次,放置3 d,将预处理后的苗木取出,移栽到桶中,每个处理重复9 次。每隔6 d浇一次水,处理60 d后将杨树幼苗取出测定各指标。

2.3 测定指标与方法

2.3.1 植株形态特征的测定

处理完成后用卷尺测定杨树幼苗株高,用游标卡尺测定地径。

2.3.2 生物量的测定

处理结束后,将植株全部取出,用蒸馏水清洗幼苗,将植株分成根、茎、叶三部分,分别放入烘箱中,用105 ℃杀青0.5 h后,然后在80 ℃烘干至恒重,用天平称重,记录各处理各部位生物量。

2.3.3 光合参数的测定

在杨树幼苗处理后40 d,选择晴朗天气条件下的8:30~ 11:30,使用 Li-6400 便携式光合测定系统(LI-COR,Inc,USA)测定水曲柳叶片的净光合速率(Pn),气孔导度(Cr)、蒸腾速率(Tr)和胞间二氧化碳浓度(Ci)光合参数。重复3次,进行测量。

2.4 数据分析

采用SPSS 19.0 和Microsoft Excel 2010 软件分析试验所得数据和作图,采用多重比较法(Duncan)进行差异显著性检验。

3 结果与分析

3.1 钙肥对杨树幼苗形态特征的影响

由表1可知,钙肥显著影响杨树幼苗形态特征,其中随着钙肥用量的增加,树高呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,T1、T2和T3处理显著高于CK,分别比CK高出9.20%、21.50%和11.17%,T4处理显著低于CK。地径随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,T1、T2和T3处理显著高于CK,分别比CK高出7.53%、17.66%和16.36%,T4处理和CK没有显著差异。

3.2 钙肥对杨树幼苗物质积累的影响

由表2可知,钙肥显著影响杨树幼苗物质积累,其中随着钙肥用量的增加,叶片物质积累呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,T1、T2和T3

处理显著高于CK,分别比CK高出13.04%、60.87%和44.57%,T4处理显著低于CK。茎物质积累量随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,T1、T3和T4处理显著高于CK,分别比CK高出25.37%、44.78%和28.36%,T4处理低于CK。根系物质积累量随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,各处理均显著高于CK,T1、T2、T3和T4处理显著高于CK,分别比CK高出31.75%、41.27%、23.81%和14.29%。物质量总和随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,T1、T2和T3处理显著高于CK,分别比CK高出22.07%、50.45%和33.78%,T4处理合CK差异不显著。

表2 钙肥对杨树幼苗物质积累的影响 g

3.3 钙肥对杨树幼苗光合特性的影响

由表3可知,钙肥显著影响杨树幼苗光合特性,其中净光合速率随钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,T2和T3处理显著高于CK,分别比CK高出12.57%和11.23%,T4处理低于CK。气孔导度随钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,T2和T3处理显著高于CK,分别比CK高出19.35%和16.87%,T4处理低于CK。胞间二氧化碳浓度在T2处理时达到最大值,各处理表现为T2>T1>CK>T3>T4,T3和T4处理显著低于CK。蒸腾速率随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在T2处理时达到最大值,T1、T2和T3处理显著高于CK,分别比CK高出8.59%、74.75%和32.83%,T4处理显著低于CK。

4 讨论

植物在生长过程中,不仅需要适宜的环境条件,也需要矿质营养元素,养分是植物生长过程中参与物光合作用决定作物物质积累,通过合理施钙,能够调节作物光合性能及光合产物的积累与分配[13],当钙肥施用量发生变化时,作物通过调节体内碳、氮含量分配,使其更好地适应生存环境[14],叶片是植物进行光合作用的最主要器官,其光合作用为植物的生长提供了大部分能量。缺钙时,植物细胞胞内结构破坏、液膜破裂、叶绿体松散膨胀、基粒片层结构破坏,甚至会引起细胞内外结构的破坏,进而影响光合作用[15]。本研究结果表明,钙肥可显著提高杨树幼苗净光合速率、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和气孔导度,说明钙肥能够增加杨树幼苗光合作用,而光合参数随着钙肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,可能是由于Ca2+过多也会破坏叶绿体内膜,产生毒害作用,干扰光合作用。因此,在一定范围内,钙肥能够促进杨树幼苗生长、物质积累量以及光合参数,土壤施钙量为1.6 g/kg时,效果最好,用量过多则会抑制生长。

表3 钙肥对杨树幼苗光合特性的影响

质代谢和能量转换的关键物质[8],也是影响植物形态特征的重要因素。前人研究发现,增施钙肥会使植物株高增加,茎枝粗壮[9]。钙元素是真核生物中细胞间信号传导的重要信号物质,同时也是植物细胞壁和细胞间层间的重要组成部分,是植物细胞分裂必需的重要成分。但是钙肥施用量过多也会影响植物正常生长,阻滞植物发育[10]。巩磊等[11]研究表明,Ca处理显著增加黄瓜株高、叶片光合色素含量、果实可溶性固形物及Ca、Mg和Fe含量。谭迪等[12]研究表明,喷施钙肥提高叶片和果实钙含量,幼果期喷施效果最明显,钙处理裂果率降低,果实横径增加,贮藏期间果实腐烂减少。钙肥能够显著促进杨树幼苗生长,增加杨树幼苗树高和地径,增加杨树幼苗根、茎、叶的物质积累量,主要是由于增施钙肥能够促进植株对其他养分的吸收,促进物质积累。随着钙肥用量的增加,植株形态和物质积累量呈先增加后降低的趋势,说明过量的钙肥会对杨树生长产生抑制作用。

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