井 大 煒

（1.德州學(xué)院，山東 德州253023；2.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南250014）

肥料是植物的糧食，是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中起著重要的作用［1］。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）估計(jì)，施用化肥可提高糧食作物單產(chǎn)55%～57%［2］，但是農(nóng)業(yè)上大量投入的化肥造成地表水富營(yíng)養(yǎng)化、地下水和蔬菜中硝態(tài)氮含量超標(biāo)等問題［3］，這已經(jīng)成為一個(gè)急待解決的環(huán)境問題。有機(jī)肥所含營(yíng)養(yǎng)成分豐富、全面，可優(yōu)化土壤微生物種群，增強(qiáng)土壤酶活性，改善土壤農(nóng)化性狀，保持土壤肥力，并且對(duì)養(yǎng)分具有緩釋效果，與化肥相比肥效期更長(zhǎng)、養(yǎng)分利用率更高［4］。所以，有機(jī)肥和化肥配合施用是長(zhǎng)期以來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的研究熱點(diǎn)。

雞糞是植物生產(chǎn)中優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，富含氮、磷、鉀等植物所必需的養(yǎng)分，與其他家畜家禽糞便相比養(yǎng)分含量居于首位［5］。利用雞糞生產(chǎn)制成的有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在西瓜、西蘭花、茶葉、紅茄、大白菜、楊梅等作物上施用雞糞有機(jī)肥，增產(chǎn)幅度在15%～25%［5］。在果蔗上長(zhǎng)期施用雞糞有機(jī)肥，可以改變土壤結(jié)構(gòu)，使板結(jié)的土壤松化，增加透氣性和保肥性［6］。因此，雞糞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。然而，雞糞用于人工林施肥的研究報(bào)道還較少。目前在人工林營(yíng)造和經(jīng)營(yíng)中由于管理措施不當(dāng)，一定程度上造成了林地土壤生態(tài)環(huán)境退化、林地生產(chǎn)力下降的現(xiàn)象，急需科學(xué)有效的施肥技術(shù)來(lái)改善林地肥力。為此，本研究以濟(jì)寧三環(huán)化工有限公司生產(chǎn)的雞糞有機(jī)肥為供試原料，開展了雞糞有機(jī)肥與化肥的不同搭配比例對(duì)一年生I－107歐美楊的光合性能、根系活力、根系構(gòu)建及養(yǎng)分吸收的研究，為探討施用雞糞有機(jī)肥對(duì)楊樹苗生物學(xué)特性的影響提供理論依據(jù)，并且為楊樹苗的培育和造林提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試材料

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在山東省林業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)苗圃，供試土壤為潮土，土壤速效氮27.96mg／kg，速效磷26.52mg／kg，速 效 鉀 79mg／kg，有 機(jī) 質(zhì) 含 量 為6.83g／kg。供試雞糞有機(jī)肥為濟(jì)寧三環(huán)化工有限公司提供，N，P2O5和 K2O含量分別為1.22%，1.33%和2.71%；所用化肥為尿素、過磷酸鈣、氯化鉀。楊樹扦插苗品種為I－107歐美楊，接穗長(zhǎng)15～16cm，莖粗2cm，重量25～27g。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)5個(gè)處理。（1）CK：不施肥；（2）N100：100%的氮由尿素提供；（3）M10N90：10%的氮由雞糞有機(jī)肥提供，90%的氮由尿素提供；（4）M30N70：30%的氮由雞糞有機(jī)肥提供，70%的氮由尿素提供；（5）M50N50：50%的氮由雞糞有機(jī)肥提供，50%的氮由尿素提供。每個(gè)處理8盆，共計(jì)40盆。除CK外，各處理均為等養(yǎng)分量，N，P和 K含量分別為3.55，1.94，3.94g，各處理P和K不足部分分別用過磷酸鈣、氯化鉀補(bǔ)足。試驗(yàn)用盆為購(gòu)自市場(chǎng)的塑料盆，盆高20cm，寬30cm。于2011年4月13日盆栽試驗(yàn)時(shí)，將肥料與土壤充分混勻后裝盆，每盆裝土10.5kg。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

（1）在楊樹苗生長(zhǎng)后期（9月6日）進(jìn)行光合作用的測(cè)定，然后采集葉片和根系樣品進(jìn)行葉綠素含量和根系活力的測(cè)定。其中，光合作用采用美國(guó)CID公司CI－310便攜式光合儀測(cè)定，每處理選5～6片長(zhǎng)勢(shì)基本一致的新梢中部朝陽(yáng)成熟葉，于上午9：00—11：00，測(cè)定葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）；葉片葉綠素含量采用80%丙酮浸提，分光光度計(jì)比色測(cè)定；根系活力采用TTC比色法測(cè)定［7］。（2）在2011年10月16日（落葉前）將楊樹苗收獲，按照根、莖、葉采集樣品，稱其鮮重。其中，根系按照＜2mm和2～5mm進(jìn)行分級(jí)，分別稱其鮮重和總鮮重。植物樣品在殺青、烘干后稱其干重，分別采用 H2SO4—H2O2—蒸餾法、釩鉬黃比色法和火焰光度計(jì)法測(cè)定其氮、磷和鉀的含量。并計(jì)算楊樹苗對(duì)養(yǎng)分的總吸收量。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel 2007處理數(shù)據(jù)并制圖，采用SAS軟件進(jìn)行方差分析和多重比較（LSD法，p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 雞糞與化肥配施對(duì)楊樹苗葉片光合性能的影響

表1顯示了不同處理對(duì)楊樹苗葉片光合性能的影響?？梢?，施肥均可不同程度地提高楊樹苗葉片的凈光合速率，但不同施肥處理之間差異較大。同CK相比，N100，M10N90，M30N70和 M50N50分別增加54.01%，100.19%，143.28%和108.49%。方差分析表明，在3個(gè)雞糞有機(jī)肥處理中，M30N70顯著高于M10N90和 M50N50，而 M10N90和 M50N50之間差異不顯著。雞糞有機(jī)肥同樣也增強(qiáng)了蒸騰速率，各處理的變化趨勢(shì)是 M30N70＞ M10N90＞ M50N50≈N100＞CK。

氣孔是CO2進(jìn)入和水分外出的主要門戶，氣孔開度大小既影響葉片的光合速率，也左右著蒸騰速率。氣孔開度的大小一般用氣孔導(dǎo)度（Gs）來(lái)表示，Gs下降有利于減少水分外出，對(duì)于植物組織的水分保持具有重要意義，但Gs的下降亦影響到CO2的進(jìn)入，對(duì)光合作用產(chǎn)生不利影響。本研究保證了楊樹苗生長(zhǎng)期間水分供應(yīng)基本一致，因此Gs值越高越有利于光合作用的進(jìn)行。M30N70的Gs值最高，其次是M50N50，均顯著高于其他處理，而 M10N90與N100比較接近，差異不明顯。Ci的變化規(guī)律是 M30N70＞M10N90＞ M50N50＞N100＞CK，并且各處理之間差異均達(dá)顯著水平。由此可見，隨著雞糞有機(jī)肥比例的增加，楊樹苗葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，因此，并非雞糞有機(jī)肥的比例越大，葉片的光合作用就越強(qiáng)。在雞糞與化肥的不同配比中，3∶7的比例使葉片的光合作用達(dá)到最強(qiáng)。這也表明，適量配施雞糞有機(jī)肥在一定程度上有利于楊樹苗葉片光合作用的進(jìn)行，可更好地保證光合產(chǎn)物的積累與供應(yīng)，這對(duì)于楊樹干物質(zhì)的積累有重要意義。

表1 雞糞與化肥配施對(duì)楊樹苗葉片光合性能的影響

2.2 雞糞與化肥配施對(duì)楊樹苗葉綠素含量及根系活力的影響

葉綠素含量是植物光合特性的重要量度，直接影響碳水化合物的合成，它是反映葉片質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。楊樹苗葉片的葉綠素含量如圖1所示。方差分析結(jié)果顯示，所有施肥處理均不同程度增加了楊樹葉片的葉綠素含量，而在各施肥處理中，M30N70葉綠素含量最高，N100最低。M30N70分別比CK，N100，M10N90和 M50N50提高了105.33%，45.80%，17.63%和22.61%。由表1和圖1比較可知，各處理?xiàng)顦涿缛~綠素含量與凈光合速率Pn具有相同的變化趨勢(shì)，這是由于葉綠素是影響凈光合速率的限制性因子所致。可見，M30N70的效果最顯著，所以適量配施雞糞有機(jī)肥能明顯增加葉綠素含量，從而使葉片落黃延遲，延緩了衰老。

圖1 雞糞與化肥配施對(duì)楊樹苗葉綠素含量和根系活力的影響

根系是植株從土壤中吸收水分、養(yǎng)分最直接和最重要的器官。根系活力大小在一定程度上可反映根系吸收養(yǎng)分能力的強(qiáng)弱，其大小直接影響植物個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)水平等［8］。由圖1還可以看出，施肥可不同程度地提高楊樹苗的根系活力。同CK相比，N100，M10N90，M30N70和 M50N50分別提高了25.36%，54.30%，70.98%和44.39%；M30N70分別比 N100，M10N90和 M50N50提 高 了 36.39%，10.81% 和18.41%?？梢?，雞糞有機(jī)肥與化肥以3∶7比例搭配時(shí)對(duì)楊樹苗根系活力的增強(qiáng)作用最明顯。

2.3 雞糞與化肥配施對(duì)楊樹苗根系構(gòu)建水平的影響

植物根系的建造水平對(duì)養(yǎng)分及水分的吸收有著不可忽略的作用。從圖2可見，從根系分級(jí)的絕對(duì)重量來(lái)看，各施肥處理＜2mm和2～5mm的根系均顯著大于對(duì)照，說明施肥能明顯促進(jìn)楊樹苗根系的生長(zhǎng)。而雞糞有機(jī)肥與化肥的不同配比對(duì)楊樹苗根系的總鮮重及建造水平也產(chǎn)生了很大的影響。M30N70中＜2mm的根系重量明顯大于其他3個(gè)施肥處理，其中，M10N90和 M50N50差異不顯著，但均顯著大于N100；而2～5mm的根系，4個(gè)施肥處理之間未見顯著差異。此外，4個(gè)施肥處理中，＜2mm根系所占比例分別為45.74%，53.38%，57.68%和53.67%，可見，隨著雞糞有機(jī)肥比例的增加，在楊樹苗根系建造中，細(xì)根的比例呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)雞糞有機(jī)肥與化肥以3∶7比例搭配時(shí)，細(xì)根所占比例達(dá)到最大值。從根系總鮮重來(lái)看，雞糞有機(jī)肥的加入同樣對(duì)根系產(chǎn)生了顯著影響。同N100相比，M10N90，M30N70和M50N50的根系總鮮重分別增加了22.06%，35.12%和19.80%。由此可見，配施雞糞有機(jī)肥有利于楊樹苗根系的生長(zhǎng)，尤其是促進(jìn)了毛細(xì)根數(shù)量的增加，這明顯能增強(qiáng)楊樹苗對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收能力。

圖2 雞糞與化肥配施對(duì)楊樹苗根系構(gòu)建水平的影響

2.4 雞糞與化肥配施對(duì)楊樹苗養(yǎng)分吸收的影響

從表2可以看出，同CK相比，各施肥處理可不同程度地提高楊樹苗根、莖和葉的干物質(zhì)量。綜合來(lái)看，M30N70的效果最為明顯，其根、莖和葉的干物質(zhì)量分別是CK的2.77，7.49和4.66倍，分別比 N100提高了36.41%，23.92%和30.15%?？梢?，配施雞糞有機(jī)肥對(duì)于楊樹苗干物質(zhì)積累有明顯的促進(jìn)作用。從干物質(zhì)中的養(yǎng)分含量可以看出，M30N70的全氮含量顯著高于其他處理，而全磷和全鉀含量在4個(gè)施肥處理之間差異不顯著。配施雞糞有機(jī)肥的3個(gè)處理能明顯提高楊樹苗總的養(yǎng)分吸收量，均顯著高于單施化肥處理。同N100相比，M30N70對(duì)氮、磷和鉀的總養(yǎng)分吸收量分別增加了44.99%，65.11%和65.04%。而在3個(gè)雞糞有機(jī)肥處理中，隨著雞糞有機(jī)肥所占比例的增加，楊樹苗的總養(yǎng)分吸收量呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。在雞糞有機(jī)肥與化肥以3∶7比例搭配時(shí)，氮、磷和鉀的總養(yǎng)分吸收量均達(dá)到最大值。其中，氮和鉀的總養(yǎng)分吸收量顯著高于M10N90和M50N50，而磷的總養(yǎng)分吸收量顯著高于M10N90，但與M50N50差異不顯著。N100，M10N90，M30N70和 M50N50的氮素利用率分別為39.98%，48.51%，61.38%和49.77%，M30N70分 別 比 N100，M10N90和 M50N50提 高 了53.52%，26.53%和23.33%。以上分析認(rèn)為，當(dāng)雞糞有機(jī)肥與化肥配合施用時(shí)，同單施化肥相比，對(duì)干物質(zhì)中的養(yǎng)分含量影響較小，但明顯增加了楊樹苗的干物質(zhì)積累量、養(yǎng)分吸收量和氮素利用率。

表2 雞糞與化肥配施對(duì)楊樹苗養(yǎng)分吸收的影響

3 討論

3.1 光合作用、葉綠素

王林權(quán)等［9］研究表明，雞糞能提高油菜的光合速率。張林等［10］研究認(rèn)為，粉煤灰配施雞糞能提高蘋果葉片中葉綠素的含量；也有研究認(rèn)為，雞糞有機(jī)肥能提高肥城桃葉片的葉綠素含量及光合速率［11］。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同單施化肥相比，配施雞糞有機(jī)肥能明顯提高楊樹苗葉片的葉綠素含量，增強(qiáng)光合作用。這可能與雞糞有機(jī)肥養(yǎng)分釋放緩慢、土壤養(yǎng)分庫(kù)逐漸提高和植物抗干旱等逆境能力的提高有關(guān)，使楊樹苗在生長(zhǎng)后期也有同步的養(yǎng)分供應(yīng)，從而增強(qiáng)了楊樹苗后期的光合作用能力。本研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雞糞有機(jī)肥與化肥以3∶7比例配合時(shí)，對(duì)楊樹苗葉片的葉綠素含量和光合性能的促進(jìn)作用最明顯。這可能是由于3∶7的比例搭配更好地促進(jìn)了土壤微生物對(duì)化肥氮的有效調(diào)控，使化肥氮更好地被轉(zhuǎn)化利用，確保了楊樹苗營(yíng)養(yǎng)代謝的協(xié)調(diào)均衡，從而增強(qiáng)了葉片的光合性能。

3.2 根系活力、根系建造

有研究表明，作物通過某種機(jī)制感知根際養(yǎng)分變化，然后通過啟動(dòng)體內(nèi)特定基因的表達(dá)和相應(yīng)的生理生態(tài)反應(yīng)，最終引起根系的形態(tài)和生理特性變化，來(lái)增加養(yǎng)分的吸收。因此，植物對(duì)養(yǎng)分的吸收以及最終產(chǎn)量的形成是根系形態(tài)特征和生理特性共同影響的結(jié)果［12］。高忠淵［13］試驗(yàn)結(jié)果表明，雞糞有機(jī)肥對(duì)煙株根系活力有一定的增強(qiáng)作用。王志芬等［14］在冬小麥上的研究也得出了相似的結(jié)論。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，雞糞有機(jī)肥與化肥配合施用，不僅能提高楊樹苗的根系活力，而且能提高楊樹苗毛細(xì)根的絕對(duì)重量。這可能是因?yàn)殡u糞有機(jī)肥能使土壤疏松、爽水、透氣，保持土壤良好的結(jié)構(gòu)，改善了土壤理化性能，為楊樹苗根系的生長(zhǎng)提供了一個(gè)良好的環(huán)境，同時(shí)雞糞有機(jī)肥可能有誘導(dǎo)土壤中毛細(xì)根生長(zhǎng)的作用。這對(duì)楊樹苗養(yǎng)分和水分的吸收具有積極的作用。植物根系具有很強(qiáng)的合成功能，能夠合成氨基酸、植物堿和維生素等；而且在植物的整個(gè)生長(zhǎng)期間，進(jìn)行著很活躍的代謝作用，向根外分泌無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)，這些分泌物是根際微生物的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源和能量來(lái)源［15］。

3.3 養(yǎng)分吸收

Krey等［16］在玉米上的研究認(rèn)為，有機(jī)肥與化肥配施可提高肥料利用率。朱菜紅等［17］在水稻的研究表明，化肥配施雞糞堆肥能明顯提高化肥氮利用率。本研究發(fā)現(xiàn)，配施雞糞有機(jī)肥不僅增強(qiáng)了楊樹苗對(duì)養(yǎng)分的吸收，而且促進(jìn)了楊樹苗根、莖和葉的干物質(zhì)積累。這可能是由于雞糞有機(jī)肥中腐解產(chǎn)生的有機(jī)酸增加了土壤中有機(jī)養(yǎng)分的礦化過程，從而促進(jìn)了難溶性養(yǎng)分的釋放，增加了土壤中全效和速效養(yǎng)分的含量［18］，即相當(dāng)于施入了更多的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。另外，土壤施入雞糞有機(jī)肥后導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量提高，進(jìn)而增加了土壤中微生物數(shù)量、活力及微生物的多樣性，最終提高了土壤微生物量碳、氮，并提升了土壤的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)容量［19］，減少了肥料的損失，提高了肥料利用率。因此，配施雞糞有機(jī)肥促進(jìn)了楊樹苗對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，尤其是滿足了植物生長(zhǎng)后期對(duì)養(yǎng)分的同步需求。在三種不同比例中，雞糞有機(jī)肥與化肥以3∶7比例搭配的效果最為明顯。這說明雞糞有機(jī)肥比例過大，會(huì)導(dǎo)致楊樹苗生長(zhǎng)前期養(yǎng)分匱乏；而比例過小，則對(duì)楊樹苗生長(zhǎng)后期的養(yǎng)分吸收產(chǎn)生不利影響。因此，只有雞糞有機(jī)肥與化肥配合比例適當(dāng)，才能更有效地提高養(yǎng)分利用效率，促進(jìn)楊樹苗的生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

（1）化肥中配施雞糞有機(jī)肥顯著增強(qiáng)了楊樹苗葉片的光合作用，并明顯提高了葉片的葉綠素含量；隨著雞糞有機(jī)肥比例的增加，楊樹苗葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度呈先升高后降低的趨勢(shì)；雞糞有機(jī)肥與化肥以3∶7比例搭配處理的葉綠素含量分別比1∶9和5∶5比例搭配處理提高了17.63%和22.61%。

（2）化肥中配施雞糞有機(jī)肥明顯提高了楊樹苗的根系活力，增加了毛細(xì)根的重量和在根系體系中的比例，其中，3∶7比例搭配處理的根系活力分別比1∶9和5∶5比例搭配處理提高了10.81%和18.41%。

（3）化肥中配施雞糞有機(jī)肥對(duì)楊樹苗干物質(zhì)中的養(yǎng)分含量影響較小，但明顯增加了干物質(zhì)積累量、養(yǎng)分吸收量和氮素利用率，其中，3∶7比例搭配處理的氮素利用率分別比1∶9和5∶5比例搭配處理提高了26.53%和23.33%。

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