蘇蘭茜，白亭玉，魚 歡，吳 剛，譚樂和

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所，海南 萬寧 571533）

長期不合理施用化肥易引起土壤物理、化學和生物學性狀的改變，造成土壤肥力減退、土壤板結(jié)［1］，不利于作物根系的伸長和發(fā)育，導(dǎo)致作物養(yǎng)分吸收運輸受阻，間接造成作物產(chǎn)量下降［2］。在生產(chǎn)實踐中，有機肥替代部分化肥常作為實現(xiàn)化肥減量、提高化肥利用率的有效途徑。增施有機肥可以改善土壤理化性質(zhì)、提高肥料利用率，同時還起到提高產(chǎn)量、降低成本的作用［3］。大量研究表明，有機肥對作物的干物質(zhì)和養(yǎng)分吸收有明顯的提高［4-5］。光合作用是植物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，作物產(chǎn)量的90%～95%來自光合作用，作物產(chǎn)量的調(diào)控都是通過各種農(nóng)事活動直接或間接改善作物光合性能來實現(xiàn)的［6-7］。

菠蘿蜜（Artocarpus heterophyllusLam.）果肉營養(yǎng)豐富，是我國熱帶及亞熱帶地區(qū)廣泛種植的特色果樹，其中海南省種植面積約占全國的90%，是當?shù)剞r(nóng)民重要的經(jīng)濟來源，市場前景廣闊［8］。一直以來關(guān)于菠蘿蜜園土壤養(yǎng)分方面的研究較少，很多果園疏于管理，主要依靠施用化肥［9］，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分有效性普遍較差、有機質(zhì)含量低、易板結(jié)，種植的菠蘿蜜極易表現(xiàn)樹體衰弱，產(chǎn)量和品質(zhì)受限。目前關(guān)于施肥對菠蘿蜜幼苗光合及養(yǎng)分吸收的影響少有報道。因此，通過研究有機肥與化肥配施對菠蘿蜜光合及養(yǎng)分吸收的影響，揭示有機無機肥料配施對菠蘿蜜生長的作用機理，從而篩選出適宜菠蘿蜜苗生長發(fā)育的最佳施肥方式，以期為合理施肥，提高菠蘿蜜綜合生產(chǎn)力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試土壤

供試土壤采自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所（18°15′N，110°13′E）幼齡菠蘿蜜種植基地，該地區(qū)屬典型的熱帶季風氣候。年平均氣溫24.6℃，年降水量1 990 ～2 400 mm，年日照時數(shù)1 800 ～2 300 h。土壤類型為花崗巖發(fā)育的磚紅壤，質(zhì)地為砂壤土，pH 值5.04，土壤有效磷73.67 mg/kg，速效鉀37.88 mg/kg，堿解氮91.79 mg/kg，有機質(zhì)17.3 g/kg。

1.1.2 供試材料

供試牛糞有機肥（N，15.6 g/kg；P2O5，47.2 g/kg；K2O，12.9 g/kg），購自江蘇某生物公司。氮肥為尿素（N 46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O512%），鉀肥為硫酸鉀（K2O 45%）。供試菠蘿蜜苗為馬來西亞1 號嫁接苗，由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所提供。

1.2 試驗設(shè)計

盆栽試驗于2018 年9 月至12 月在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所溫室進行。試驗用土過篩（2 mm）后裝入塑料盆（直徑18 cm，高30 cm）中，每盆裝土8 kg，試驗共設(shè)置6 個施肥處理:CK（不施肥）、100CF（100%化肥）、30OM（30%有機肥+70%化肥）、50OM（50%有機肥+50%化肥）、70OM（70%有機肥+30%化肥）、100OM（100%有機肥）。100%有機肥用量參考白亭玉等［9］前期盆栽試驗施肥量（4 個月用量:N 5 g/株，P2O52.5 g/株，K2O 5 g/株）。減少的有機肥用化肥按等氮、磷、鉀養(yǎng)分補齊（每月肥料用量見表1），磷肥和有機肥作基肥一次性施入，氮、鉀肥分4 次等量作追肥施用。移栽一株三葉一心的供試菠蘿蜜苗，常規(guī)管理。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理設(shè)置3 個重復(fù)，每個重復(fù)6株，總計108 株。整個試驗培養(yǎng)120 d 后測定相關(guān)指標。

表1 不同處理的肥料用量 （g/株）

1.3 項目測定與方法

1.3.1 光合指標測定

采用LI-6400 光合測定儀，選擇向陽、生長均勻一致的倒三葉測定葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci）等光合指標。氣孔限制值（Ls）算式:Ls=1-Ci/Ca（式中:Ci 為胞間CO2濃度；Ca 為大氣CO2濃度）［10］。 測定時間為天氣晴朗的9:00 ～11:00，CO2濃度為（385±5）μmol/mol，測定光強為1 500 μmol/（m2·s），葉片溫度為（25.5±2）℃，空氣相對濕度維持在45%左右。采用標準葉室，開放式氣路，流速均設(shè)定為500 μmol/s。每個處理隨機選取9 株葉片完整的幼苗，選取相同部位的葉片，每葉重復(fù)測定3 次。

1.3.2 干物質(zhì)量測定

種植4 個月后，每個處理隨機選取5 株長勢一致的菠蘿蜜苗，分為根、莖、葉3 部分，用去離子水清洗干凈后置于烘箱中，在105℃下殺青30 min，然后在75℃下烘干至恒重并稱取其干質(zhì)量。

1.3.3 葉片氮磷鉀素含量測定

將1.3.2 烘干的菠蘿蜜葉片樣品稱重后粉碎，過0.2 mm 孔徑篩，稱取0.5 g 樣品，H2SO4-H2O2消煮至澄清，分別通過凱氏定氮法、釩鉬黃比色法和原子吸收分光光度法測定葉片全氮、全磷和全鉀含量［11］。葉片氮磷鉀素累積量為葉片生物量與氮、磷、鉀素含量乘積之和。

1.4 數(shù)據(jù)分析

在SPSS 19.0 中，使用Kolmogorov-Smirnov 檢驗和Levene’s 檢驗對所有數(shù)據(jù)進行正態(tài)分析和方差齊性檢驗。采用單因素方法分析（ANOVA）進行數(shù)據(jù)比較，利用Duncan 新復(fù)極差法檢驗處理間差異的顯著性水平（P＜0.05），用spearman 相關(guān)分析菠蘿蜜幼苗葉片營養(yǎng)指標與光合參數(shù)的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥方式對菠蘿蜜幼苗光合特性的影響

2.1.1 施肥方式對菠蘿蜜幼苗凈光合速率的影響

不同施肥方式對菠蘿蜜苗葉片的凈光合速率有明顯的影響（圖1a）。70OM 處理的凈光合速率最高，較對照、100CF 和30OM 處理增長的比例分別為17.44%、57.84%和15.73%（P＜0.05），與50OM 和100OM 處理無顯著性差異。100OM 處理較對照和100CF 處理增加凈光合速率的比例分別為14.86%和54.38%（P＜0.05）， 與30OM、50OM和70OM 處理無顯著性差異。100CF 處理的凈光合速率最低，較對照、30OM 和50OM 降低凈光合速率的比例分別為25.60%、26.68%和31.87%（P＜0.05）。

2.1.2 施肥方式對菠蘿蜜幼苗葉片氣孔導(dǎo)度的影響

菠蘿蜜葉片氣孔導(dǎo)度變化趨勢與凈光合速率趨勢相似（圖1b）。70OM 處理的氣孔導(dǎo)度值最高，較100CF、30OM、50OM 和100OM 增加氣孔導(dǎo)度值的比例分別為236.59%、55.09%、37.49%和24.03%（P＜0.05），與對照無顯著性差異。與對照相比，30OM 處理顯著降低了氣孔導(dǎo)度，減少的比例為27.07%，與50OM 和100OM 處理無顯著性差異。100CF 處理對氣孔導(dǎo)度的抑制作用最強，較對照和30OM 處理減少的比例分別為66.40%和53.92%（P＜0.05）。

2.1.3 施肥方式對菠蘿蜜幼苗胞間CO2濃度的影響菠蘿蜜葉片胞間CO2濃度變化趨勢與凈光合速率趨勢相似（圖1c）。70OM 處理的胞間CO2濃度最高，較100CF、30OM 和50OM 增加的比例分別為35.10%、12.47%和11.65%（P＜0.05），與對照無顯著性差異。與對照相比，30OM 和50OM 處理顯著降低了胞間CO2濃度，減少的比例分別為10.06%和9.40%，與100OM 處理差異不顯著。100CF 處理對胞間CO2濃度的抑制作用最強，較對照和30OM 處理減少的比例分別為25.12%和16.75%（P＜0.05）。

2.1.4 施肥方式對菠蘿蜜幼苗葉片蒸騰速率的影響

菠蘿蜜葉片蒸騰速率變化趨勢與胞間CO2濃度趨勢相似（圖1d）。與對照相比，100CF 處理對蒸騰速率的抑制作用最強，其次是100OM、30OM、50OM，較對照減少的比例分別為56.37%、35.28%、24.04 和18.76%（P＜0.05）。70OM 處理較100OM 和100CF 處理增加蒸騰速率的比例分別為36.77%和102.89%（P＜0.05），與對照差異不顯著。

2.1.5 施肥方式對菠蘿蜜幼苗葉片氣孔限制值的影響

100CF 處理的葉片氣孔限制值最高，較對照和30OM 處理增加的比例分別為81.90%和37.95%（P＜0.05）。30OM 和50OM 處理間無顯著差異，較對照增加的比例分別為31.86%和28.95%，較70OM 處理增加的比例分別為39.10%和36.03%（P＜0.05）。70OM、100OM 處理與對照無顯著性差異（圖1e）。

圖1 不同施肥方式菠蘿蜜幼苗葉片的光合參數(shù)

2.2 施肥方式對菠蘿蜜幼苗干物質(zhì)的影響

從表2 可以看出，100OM 處理顯著增加了菠蘿蜜幼苗的葉片、莖稈、根系干重和總干重，較對照增加的比例分別為29.52%、82.79%、31.25%和42.54%，較100CF 處理增加葉片、莖稈干重和總干重的比例分別為17.77%、75.78%和30.30%（P＜0.05）。100CF 處理各指標與對照和30OM 處理無顯著性差異。與對照相比，30OM 處理顯著增加菠蘿蜜幼苗的根系干重，增加的比例為24.45%，其他指標與對照差異不顯著。50OM 處理較對照增加菠蘿蜜幼苗葉片、莖稈、根系和總干重的比例分別為21.18%、30.43%、56.80%和31.68%，較100CF 處理增加葉片、莖稈、根系和總干重的比例分別為10.19%、25.44%、37.80%和20.37%（P＜0.05）。70OM 處理較對照顯著增加了菠蘿蜜幼苗的葉片干重，增加的比例為11.20%，其他指標與對照差異不顯著；較100CF 處理減少根系干重的比例為22.13%，其他指標與100CF 處理無顯著性差異。

表2 不同施肥方式菠蘿蜜苗干物質(zhì)量變化 （g/株）

2.3 施肥方式對菠蘿蜜葉片氮磷鉀養(yǎng)分積累的影響

由表3 可以看出，葉片氮含量在30OM 和100CF處理中最高，處理間無顯著性差異，較對照增加的比例分別為42.11%和33.20%（P＜0.05）。其次是50OM、70OM 和100OM 處理，較對照增加的比例分別為29.80%、25.70%和24.38%（P＜0.05），處理間無顯著性差異。50OM 和100OM 處理中葉片氮素累積量最高，較對照增加的比例分別為57.45%和61.20%，與100CF、30OM 處理無顯著性差異。70OM 處理中葉片氮素累積量次之，較對照增加的比例為39.88%（P＜0.05）。

葉片磷含量在各處理表現(xiàn)為30OM＞100CF＞50OM＞70OM＞100OM＞CK，各處理較對照增加的比例分別為129.27%、85.98%、46.34%、36.59%和19.51%（P＜0.05）。葉片磷素累積量在30OM 處理中最高，較對照和100CF 處理增加的比例分別為144.32% 和20.37%（P＜0.05）。100CF 處理中葉片磷素累積量次之，較對照增加的比例為102.97%（P＜0.05）。50OM、70OM 和100OM 處 理 較對照增加葉片磷素累積量的比例分別為75.61%、50.82% 和53.64%（P＜0.05），處理間差異不顯著。

葉片鉀含量在各處理表現(xiàn)為30OM＞50OM＞70OM＞100OM＞100CF＞CK，各處理較對照增加的比例分別為114.81%、86.02%、82.46%、82.13%和60.18%（P＜0.05），其中50OM、70OM 和100OM處理間無顯著性差異。葉片鉀素累積量在30OM、50OM 和100OM 處理中最高，較對照增加的比例分 別 為130.83%、124.93%和136.36%（P＜0.05），處理間無顯著差異。70OM 處理中葉片鉀素累積量次之，較對照和100CF 處理增加的比例分別為103.01%和15.19%（P＜0.05）。100CF 處理較對照增加葉片鉀素累積量的比例為76.24%（P＜0.05）。

表3 菠蘿蜜葉片氮磷鉀含量和積累量

2.4 不同施肥方式下菠蘿蜜幼苗葉片營養(yǎng)指標與光合參數(shù)相關(guān)性分析

表4 表明，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率兩兩之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系。菠蘿蜜葉片氮累積量與凈光合速率、磷鉀累積量、葉干重和總干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率呈顯著負相關(guān)關(guān)系。葉片磷累積量與光合指標呈顯著負相關(guān)關(guān)系，與鉀累積量和總干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系。鉀累積量與蒸騰速率呈顯著負相關(guān)關(guān)系，與葉干重和總干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系。葉片干重與胞間CO2濃度和蒸騰速率呈顯著負相關(guān)關(guān)系，與氣孔導(dǎo)度和總干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系?？偢芍嘏c氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率呈顯著負相關(guān)關(guān)系。

表4 不同施肥方式下菠蘿蜜幼苗營養(yǎng)指標與光合參數(shù)相關(guān)性分析

3 討論

植物的光合作用是將光能轉(zhuǎn)換為可用于生命活動的化學能并進行有機物合成的生物過程，作物產(chǎn)量的高低受光合作用和光合高效葉片大小的顯著影響［12-13］。于天一等［14］通過19 年的定位試驗發(fā)現(xiàn)，作物光合受長期不同施肥模式的明顯影響，其中單施有機肥和有機肥無機肥配合施用較利于作物光合特性的改善。張向前等［15］研究發(fā)現(xiàn)，在孕穗期有機肥與化肥配施的光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率較單施化肥和單施有機肥的表現(xiàn)更優(yōu)。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，70OM 處理較其他施肥處理更有利于光合作用。主要可能是由于有機肥與化肥配施可以為作物提供更為全面的基礎(chǔ)養(yǎng)分和速效養(yǎng)分，改善土壤理化特性和生物學性狀，更利于優(yōu)化作物的生長發(fā)育及葉片的關(guān)鍵生理代謝酶活性，并延緩葉片衰老［16-18］。 徐海東等［19］對棉花的研究也發(fā)現(xiàn)有機肥可以提高葉片光合速率、加快物質(zhì)轉(zhuǎn)化、增加單株干物質(zhì)積累量。有學者研究發(fā)現(xiàn)，雖然施用有機肥可以促進作物生長發(fā)育，但隨著有機肥施用量的增加，葡萄的萌芽率、光合速率、果實品質(zhì)均呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢［20］，這也同本試驗研究結(jié)果相一致，單施有機肥對光合作用有一定抑制作用，其中氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率顯著低于70OM 處理，但較單施化肥處理有大幅度提高?？梢?，適量施有機肥對于提高作物光合作用具有促進作用，但用量過高反而有抑制作用。影響植物光合作用的因子主要分為氣孔因子和非氣孔因子［21］。100OM 處理的葉片光合速率下降，胞間CO2濃度降低，而氣孔阻力升高，表明導(dǎo)致其光合速率降低的原因可能是氣孔限制［22］，抑制了CO2向葉綠體的輸送。

研究表明，有機無機肥配施不僅提高作物產(chǎn)量，而且還能促進作物干物質(zhì)的累積，從而增加養(yǎng)分的吸收量，提高肥料利用效率［23-25］。陳倩等［26］對蘋果進行施肥研究發(fā)現(xiàn)，與不施有機肥相比，有機無機肥配施顯著提高了植株根冠比、單株葉片總氮量和單果質(zhì)量，有機無機肥配施提高了各器官對氮的吸收征調(diào)能力。本研究結(jié)果表明，增施有機肥一定程度上可以促進菠蘿蜜幼苗各器官干物質(zhì)積累，但并不遵循用量遞增的規(guī)律，尤其70OM 處理時有一個下降趨勢?？梢?，只有合適的配施比例作物的產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收能力才能達到最佳水平。而100CF 處理的葉片光合作用顯著弱于對照，但其各器官生物量的積累略高，可能是由于不施肥的菠蘿蜜受到養(yǎng)分脅迫，短時間內(nèi)激發(fā)了光合作用，而100CF 處理的葉片氮磷鉀養(yǎng)分含量和積累量均顯著高于對照，從而促進生物量的增加。Abbasi 等［27］研究發(fā)現(xiàn)，當25%有機肥與75%化肥配施時，小麥氮素利用率和產(chǎn)量都比較高。張昊青［28］研究表明，有機肥氮與無機氮的比約為 1∶3.1 ～5.5 時，可以顯著提高冬小麥產(chǎn)量、氮素利用率和養(yǎng)分吸收能力，而有機肥配施化肥用量過少或過多，其指標水平均有所降低。本研究也得到類似結(jié)果，隨著有機肥施用比例的增加，葉片氮、磷、鉀含量均表現(xiàn)先增加后降低的趨勢，但從葉片氮、鉀素累積量看，由于100OM 和50OM 處理的葉片生物量最大，因此氮、鉀素累積量最高，與30OM 處理無顯著性差異。葉片磷素累積量隨著有機肥施用比例增加呈先增加后降低的趨勢，其中30OM 處理中含量最高，100CF次之，均高于其他處理，表明磷的積累主要受無機肥的影響更大。這與前人的結(jié)果不完全相同，有許多報道認為，有機肥替代一部分的化肥可顯著提高作物的秸稈、籽粒磷鉀吸收量，增加植株養(yǎng)分積累量［27，29］?？赡苡捎?0OM 處理中化肥的比例較高，而有機肥的施入能激發(fā)提高土壤微生物活性，將固持的養(yǎng)分活化，增加作物吸收利用養(yǎng)分的能力，隨著有機肥比例的增加，化肥比例的減少，速效養(yǎng)分占比減少，而緩效性養(yǎng)分占比增加，導(dǎo)致植物短時間內(nèi)吸收的磷素較少，有機肥處理的肥效可能需要更長時間才能顯現(xiàn)?？梢姾线m的有機無機肥配施比例在減少化肥用量的同時，也能促進作物對養(yǎng)分的吸收利用。

光合作用對植物干物質(zhì)積累具有重要作用［30］。本試驗結(jié)果顯示，菠蘿蜜葉片凈光合速率與葉片干重和總干重呈正相關(guān)關(guān)系；與葉片氮素累積量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。養(yǎng)分的吸收積累是生物量形成的基礎(chǔ)，本研究表明，葉片氮磷鉀素累積量與葉片干重和總干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系。氮磷鉀元素累積量之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，其中鉀與氮的交互效應(yīng)大于磷?？梢?，養(yǎng)分元素之間的協(xié)同作用對于生物量的積累極為重要［31-32］。

4 結(jié)論

有機肥部分替代化肥能顯著促進菠蘿蜜幼苗光合作用、生物量合成和氮磷鉀養(yǎng)分吸收積累。只有合適的配施比例才能使菠蘿蜜生物量和養(yǎng)分吸收能力達到最佳水平。適量增施有機肥通過促進菠蘿蜜幼苗對養(yǎng)分的吸收利用，從而增強葉片光合作用，提高生物量積累。菠蘿蜜幼苗生物量積累與葉片氮磷鉀累積量及凈光合速率呈正相關(guān)。因此，研究不同施肥方式對作物光合作用及養(yǎng)分吸收積累的影響有重要意義，尤其要明確何種施肥方式能更有效地促進養(yǎng)分吸收積累，提高作物生物量，為菠蘿蜜苗期的合理施肥提供理論參考。