楊 紅，白有志，邢 震，柳文杰，余應鵬，呂慶鑫，高文于，顧 琪

(西藏農(nóng)牧學院資源與環(huán)境學院，西藏 林芝 860000)

【研究意義】喜馬拉雅紅豆杉(Taxushimalayana)，又稱西藏紅豆杉，為紅豆杉科紅豆杉屬植物。喜馬拉雅紅豆杉是喬木或大灌木，葉條形，質(zhì)地較厚[1]。紅豆杉作為提取特效抗癌藥紫杉醇的最佳植物資源[2]，國際上對其需求緊迫[3-4]，致使全球范圍內(nèi)大量野生紅豆杉遭受掠奪性砍伐，現(xiàn)存量日趨匱乏，加之紅豆杉屬植物雌雄異株，生長緩慢，種子發(fā)芽率較低，更新較少。同時喜馬拉雅紅豆杉天然分布區(qū)狹窄、面積小、生長集中、無純林、散生強以及散生于其它群落中，不構(gòu)成建群種，資源十分有限。因此，積極采取異地繁殖栽培和保護工作，增加喜馬拉雅紅豆杉資源總量，以期為合理利用資源提供有力保障?！厩叭搜芯窟M展】施肥是促進苗木生長發(fā)育的重要措施[5]。由于各地氣候條件的異質(zhì)性及苗木對施肥的響應常因目標樹種及樹齡、肥料種類及施肥濃度、施肥方法和基質(zhì)肥力條件的差異而有所不同[6-8]，賈瑞豐等[9]研究發(fā)現(xiàn)，施肥可以顯著促進苗木生長；陳琳等[10]研究發(fā)現(xiàn)，西南樺(Betulaalnoides)苗木生長量隨施肥量的增加表現(xiàn)出先增加后趨于穩(wěn)定的變化趨勢。亦有大量研究表明，施肥能促進苗木的生長發(fā)育，提高苗木的光合作用，改善苗木營養(yǎng)狀況，增加苗木干物質(zhì)積累，增強苗木抗逆性[11-13]。綜上可知，在適宜范圍內(nèi)提高土壤養(yǎng)分供應水平，可有效提高苗木品質(zhì)，然而過量施肥會導致苗木出現(xiàn)肥害現(xiàn)象[14]。故確定苗木適宜施肥量是實現(xiàn)其壯苗高效培育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。同時，目前關(guān)于紅豆杉的研究主要集中在中國紅豆杉、南方紅豆杉、東北紅豆杉、云南紅豆杉等種的種子育苗[15]、組織培養(yǎng)[16]、遺傳多樣性[17]等方面。關(guān)于不同施肥對紅豆杉苗木培育方面的研究較少，而關(guān)于不同施肥對喜馬拉雅紅豆杉苗木培育方面的研究更是鮮見報道。因此，本研究立足西藏高原高寒氣候環(huán)境，分析不同施肥對喜馬拉雅紅豆杉苗木品質(zhì)及生長的影響，為提高喜馬拉雅紅豆杉的人工移栽成活率提供參考?！颈狙芯壳腥朦c】N、P、K是植物生長發(fā)育的必需元素，直接影響植物的生長發(fā)育[18]，而植株中的N、P、K含量主要來源于根系對土壤中該元素的吸收。因此，土壤中N、P、K養(yǎng)分的供應能力是影響苗木生長發(fā)育的關(guān)鍵。本研究通過不同N、P、K配比施肥，對喜馬拉雅紅豆杉根莖葉N、P、K養(yǎng)分含量及生理指標展開分析，篩選出本試驗最適合喜馬拉雅紅豆杉生長發(fā)育的施肥配比，并通過計算不同施肥配比下喜馬拉雅紅豆杉根莖葉的化學計量比，探討喜馬拉雅紅豆杉對N、P、K元素的需求特征。旨在為提高喜馬拉雅紅豆杉有效栽培方案提供科學依據(jù)。喜馬拉雅紅豆杉作為珍稀瀕危植物群體和癌癥治療藥物提取的重要資源，分布卻十分有限。因此，人工培育和栽培顯得尤為重要。然而，在西藏特殊的地理環(huán)境和惡劣的氣候條件下，對喜馬拉雅紅豆杉人工繁育、人工栽培和管理方面的研究尚停留在初步階段?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本試驗以喜馬拉雅紅豆杉為研究對象，通過研究不同配比施肥對喜馬拉雅紅豆杉N、P、K庫構(gòu)建及生理指標的影響，計算其根莖葉化學計量比，分析喜馬拉雅紅豆杉的養(yǎng)分吸收特征，從而為高寒條件下喜馬拉雅紅豆杉營養(yǎng)診斷及人工栽培過程中施肥方案的制定提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為西藏農(nóng)牧學院資源與環(huán)境學院苗圃培育的3年生喜馬拉雅紅豆杉扦插苗，其生長均一，苗高(平均苗高48 cm)、地徑(平均0.92 cm)基本一致。容器盆栽(規(guī)格為長×寬×高=16 cm×16 cm×20 cm)，定植時間為2019年4月20日；基質(zhì)為園土，每盆基質(zhì)質(zhì)量為5 kg?；|(zhì)中有機碳(Soil organic carbon，SOC)、全氮(Total nitrogen，TN)、全磷(Total phosphorus，TP)、全鉀(Total potassium，TK)含量分別為18.52、0.64、0.73和8.44 g/kg，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為28.74、5.17和29.83 mg/kg，土壤pH為6.54。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于西藏農(nóng)學院資源與環(huán)境學院苗圃日光大棚進行，地處尼洋河下游河谷(29°40′22.8534″N，94°20′28.2768″E)，海拔2960 m，屬藏東南溫暖半濕潤氣候區(qū)，年日照時數(shù)2000 h左右，年總輻射量為6.1×109～70×109J/m2，光合有效輻射為2.5×109～3.0×109J/m2。采用完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計，試驗設(shè)1個對照和4個處理，各5次重復，對照組(CK)不施肥，處理1(F1)中N、P2O5、K2O分別為1.20、0.60和0.60 g，處理2(F2)中N、P2O5、K2O分別為1.80、1.20和1.20 g，處理3(F3)中N、P2O5、K2O分別為2.40、1.80和1.80 g，處理4(F4)中N、P2O5、K2O分別為3.00、2.40和2.40 g。不同處理肥料于2020年4月以基肥的形式施入基質(zhì)中。

1.3 指標測定

于2020年11月20日，從每個施肥處理中隨機采集紅豆杉植株上、中、下部葉片的混合樣品及一年生枝條樣品和對應植株的部分根系帶回實驗室，一部分葉片混合樣品，全部的一年生枝條及根系樣品用蒸餾水清洗表面，置于(90±2)℃的烘箱中殺青30 min后置于40 ℃烘箱中烘至恒重，進行OC、TN、TP和TK含量的測定，OC含量采用重鉻酸鉀—外加熱法測定，TN含量采用半微量凱氏定氮法測定，TP、TK含量采用H2SO4-H2O2消煮法測定，即準確稱取0.2～0.5 g新鮮樣品，經(jīng)H2SO4-H2O2消化后，定容至100 mL容量瓶中，靜置過夜，上清液中的磷采用磷鉬藍比色法測定。上清液中的鉀稀釋10倍后采用火焰光度法測定。另一部分新鮮葉片樣品用于測定生理指標，葉綠素(Chlorophyll，Chl)含量采用丙酮浸提比色法測定，丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量采用雙組分分光光度法測定，可溶性糖含量采用蒽酮法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，養(yǎng)分含量及生理指標之間的差異分析采用單因素方差分析(One-way ANOVA)法進行，顯著性分析采用配對樣本T檢驗。作圖及相關(guān)性分析采用Origin 9.0進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥量對喜馬拉雅紅豆杉幼苗葉片生理指標的影響

由表1可知，隨著施肥量的增加，紅豆杉葉片Chla及Chlb含量逐漸增加，在F3處達到最大，其值分別為(3.91±0.71)和(1.90±0.41) mg/L(±后為SD，下同)，之后隨著施肥量的進一步增加，Chla及Chlb分別降至(3.46±0.44)和(1.48±0.28) mg/L，較F3時降低了23.68%和22.11%。類胡蘿卜素含量表現(xiàn)為：F1>F2>F3>F4>CK，各處理間差異不顯著(P>0.05)。隨著施肥量的增加，可溶性糖和可溶性蛋白含量變化特征與Chla及Chlb一致，最大值亦出現(xiàn)在F3處理，其值分別為(15.80±2.71) mmol/L和(1.22±0.08) mg/g，CK組含量最低，分別降低了30.00%和32.79%，F(xiàn)3處理均顯著高于CK和F1處理(P<0.05)。丙二醛含量隨著施肥量的增加呈逐漸增加的趨勢，到F4處理時，其值達到了(1.38±0.67) μmol/L，各處理間差異不顯著(P>0.05)。

2.2 不同施肥量對喜馬拉雅紅豆杉幼苗不同器官碳、氮、磷、鉀含量的影響

2.2.1 不同施肥量對喜馬拉雅紅豆杉不同器官碳、氮的影響 由圖1可知，OC在喜馬拉雅紅豆杉不同器官中的含量存在明顯差異，5種處理均表現(xiàn)為：莖>葉>根。隨著施肥量的增加，根、莖、葉的OC含量分別介于(366.90±45.75)～(431.47±60.42)、(386.60±28.49)～(511.83±42.25)和(372.06±37.04)～(478.34±50.63)g/kg，F(xiàn)4分別較CK增加了17.59%、32.39%和28.56%。可見，在本研究施肥范圍內(nèi)，施肥增加了喜馬拉雅紅豆杉根、莖、葉的碳累積量，且以莖的碳累計效率最高，葉、根次之。

TN含量在不同器官之間亦存在明顯差異，其中CK和F1處理全氮含量均表現(xiàn)為：葉>根>莖，F(xiàn)2、F3和F4表現(xiàn)為：葉>莖>根。隨著施肥量的增加，根、莖、葉全氮含量均呈增加的趨勢，至F4時，其值分別達到(6.33±0.38)、(9.38±1.41)和(18.72±0.75) g/kg，較CK組分別增加了3.60%、75.98%和50.48%，且F4處理莖TN含量顯著高于CK和F1處理(P<0.05)，葉TN含量顯著高于CK(P<0.05)，而根TN含量在不同處理間差異不顯著(P>0.05)。

表1 不同施肥量對喜馬拉雅紅豆杉幼苗葉片生理指標

2.2.2 不同施肥量對喜馬拉雅紅豆杉不同器官磷、鉀含量的影響 由圖2可知，CK組TP含量表現(xiàn)為：葉>莖>根，其值分別為(1.47±0.28)、(1.24±0.11)、(1.13±0.22) g/kg，其中葉片中TP含量分別較莖和根高出了18.55%、30.09%。F1、F2、F3和F4處理TP含量均表現(xiàn)為：葉>根>莖，葉片TP含量分別較根高出了24.51%、27.34%、1.90%和0.01%，較莖高出了29.24%、59.14%、65.27%和61.91%。隨著施肥量的增加，根、莖、葉TP含量均呈增加的趨勢，其值分別為(1.13±0.22)～(2.53±0.91)、(1.24±0.11)～(1.56±0.17)和(1.47±0.28)～(2.52±0.25)g/kg，且F4處理的根中TP含量顯著高于F2、F1和CK(P<0.05)，葉片中TP含量顯著高于F1和CK(P<0.05)，莖中的TP含量顯著高于CK(P<0.05)?？梢?，施肥明顯提高了根、莖、葉種營養(yǎng)元素P的含量，提高幅度表現(xiàn)為：根(122.33%)>葉(70.93%)>莖(25.36%)。

CK、F1和F2處理的TK含量表現(xiàn)為：葉>莖>根，F(xiàn)3和F4處理表現(xiàn)為：葉>根>莖。隨著施肥量的增加，根系中的TK含量呈增加的趨勢，至F4處理時TK含量為(8.70±1.04) g/kg，顯著高出CK組80.30%(P<0.05)，莖、葉中的TK含量隨著施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢，且均在F3處理時達到最高，其值分別為(7.67±0.50)和(12.25±1.29) g/kg，分別較CK組高出了42.76%和73.16%?？梢姡S施肥量的增加，根系TK含量的增加幅度大于葉片和莖，可進一步說明，根系中礦質(zhì)養(yǎng)分的累積程度明顯受到土壤中該種礦質(zhì)元素含量的影響。

2.3 不同施肥量對喜馬拉雅紅豆杉幼苗化學計量特征的影響

由圖3可知，CK、F1和F2處理的碳氮比表現(xiàn)為：莖>根>葉，F(xiàn)3和F4表現(xiàn)為：根>莖>葉。說明在CK、F1和F2處理水平，大量的N元素流入葉片，進行葉片細胞的形態(tài)建成，其次為根，莖主要是以碳累積為主，進行維管系統(tǒng)構(gòu)建。當施肥水平提高后，碳累積由莖轉(zhuǎn)換為根系。隨著施肥量的增加，根系碳氮比呈增加的趨勢，其中F4較CK高出了13.53%，莖、葉器官呈先降低后增加的趨勢，最小值出現(xiàn)在F3處理，其值分別為53.90和24.59。

隨著施肥量的增加，根、莖、葉器官的碳磷比分別為166.01～323.68、311.33～328.79和183.69～252.33的范圍。且根系和葉片的碳磷比呈先降低后增加的趨勢，最大值出現(xiàn)在CK組，最小值出現(xiàn)在F3處理，莖的碳磷比呈逐漸增加的趨勢，至F4時最大。在同一處理水平，CK組表現(xiàn)為：根>莖>葉，F(xiàn)1、F2、F3和F4均表現(xiàn)為：莖>根>葉。

本研究中，隨著施肥量的增加，根、莖、葉的氮磷比分別為2.50～5.39、4.15～6.08和7.42～8.44，且根系和葉片氮磷比均隨施肥量的增加呈降低的趨勢，莖的氮磷比最大值出現(xiàn)在F3，最小值出現(xiàn)在F1。在同一處理水平，氮磷比在CK和F1處理表現(xiàn)為：葉>根>莖，在F2、F3、F4處理氮磷比表現(xiàn)為：葉>莖>根。

3 討 論

3.1 喜馬拉雅紅豆杉苗木生理指標的施肥效應

施肥可通過提高土壤養(yǎng)分含量，改善土壤理化形狀，從而達到提高苗木質(zhì)量的目的。大量研究表明，氮、磷、鉀肥的施用可有效促進苗木的生長發(fā)育[19]、提高苗木質(zhì)量[20]、增加有機物質(zhì)的累積[21]。但是隨著施肥量的增加，相關(guān)學者在不同樹種間的研究結(jié)果存在差異，歐建德等[22]研究表明，施肥對南方紅豆杉幼苗生物量及生理指標均有顯著影響，但隨著施肥量的增加，生物量及可溶性糖含量呈先增加后降低的趨勢，丙二醛、脯氨酸等有機物質(zhì)呈增加的趨勢。郭祥泉等[23]研究表明，隨著施肥量的增加南方紅豆杉苗木的有機物質(zhì)及氮、磷、鉀含量均呈增加的趨勢。魏厥云等[24]研究表明，m(氮肥)∶m(磷肥)∶m(鉀肥)為2∶3∶1或2∶3∶2時，對苗木生長的促進作用最佳。本研究結(jié)果表明，喜馬拉雅紅豆杉生理指標具有顯著的施肥效應，表現(xiàn)為隨著施肥量的增加，喜馬拉雅紅豆杉Chla、Chlb、可溶性糖、可溶性蛋白含量呈先增加后降低的趨勢，類胡蘿卜素呈降低的趨勢，丙二醛含量呈增加的趨勢，與以上研究者的研究結(jié)果存在差異?？梢娫诒狙芯渴┓史秶鷥?nèi)，施肥量達到最大配比時，苗木可能處于養(yǎng)分供應的“奢侈”狀態(tài)[25]，對氮、磷、鉀養(yǎng)分的利用率和敏感性有所下降，從而使得Chla、Chlb、可溶性糖、可溶性蛋白含量等有機成分的累積量降低。同時，施肥對喜馬拉雅紅豆杉苗木的生長產(chǎn)生了脅迫作用，且隨著施肥量的增加脅迫力度逐漸增加，故導致了本研究丙二醛含量隨施肥量的增加呈增加的趨勢。

3.2 喜馬拉雅紅豆杉苗木不同器官碳、氮、磷、鉀庫構(gòu)建的施肥效應

在本研究施肥量范圍內(nèi)，碳、氮、磷、鉀養(yǎng)分在喜馬拉雅紅豆杉不同器官的分配和累積存在差異，隨施肥量的增加，各器官OC、TN、TP含量均呈增加的趨勢，TK含量僅在根系中呈增加的趨勢，在莖、葉中呈先增加后降低的趨勢。這與魏紅旭等[26]對長白落葉松(LarixolgensisHenry) 養(yǎng)分庫構(gòu)建的研究結(jié)果一致，其研究結(jié)果表明，肥料的施用有利于苗木生物量和氮、磷、鉀養(yǎng)分的累積。其原因可能是施肥增加了土壤養(yǎng)分含量、改善了土壤中養(yǎng)分配比、提高了土壤養(yǎng)分的供應能力等有關(guān)。

從碳累積角度來看，同一施肥水平，OC含量均表現(xiàn)為：莖>葉>根；可見，喜馬拉雅紅豆杉莖部木質(zhì)化和纖維化程度更高，根部最小。從氮素的累積情況來看，TN含量在CK和F1施肥水平表現(xiàn)為：葉>根>莖，在F2、F3和F4施肥水平表現(xiàn)為：葉>莖>根；可見在施肥水平較低的情況下，氮素供應先滿足葉片的生長發(fā)育，根作為養(yǎng)分吸收的主要器官，具有吸收累積和轉(zhuǎn)化養(yǎng)分的功能，因此，略低于葉片TN含量，莖作為水分和養(yǎng)分輸送的通道，其TN含量最低。TP含量僅在CK組表現(xiàn)為：葉>莖>根，在F1、F2、F3和F4施肥水平均表現(xiàn)為：葉>根>莖。即在不施肥情況下，土壤磷素的供應能力較低，根系吸收的養(yǎng)分優(yōu)先滿足地上部分的生長，從而通過光合作用(磷是葉綠體的主要組成元素)來平衡植株生長發(fā)育對養(yǎng)分的需求，當施肥量較大時，土壤磷素供應能力增強，根系吸收的磷素除了能滿足地上部分的生長發(fā)育外，有一部分磷素在根系中累積。TK含量在CK、F1和F2施肥水平表現(xiàn)為：葉>莖>根，F(xiàn)3和F4施肥水平表現(xiàn)為：葉>根>莖。

3.3 喜馬拉雅紅豆杉苗木不同器官化學計量特征的施肥效應

化學計量特征是在結(jié)合了生態(tài)學和化學計量學基本原理的基礎(chǔ)上，研究生態(tài)系統(tǒng)多種元素之間平衡和系統(tǒng)能量循環(huán)的一種工具[27-28]?？蔀檠芯筷懙厣鷳B(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和限制性養(yǎng)分判別提供重要手段和思路[29-31]。植物不同器官有著不同的結(jié)構(gòu)并執(zhí)行著不同的生理功能，受外界環(huán)境影響的響應也存在差異，故不同植物器官具有不同的化學計量特征[32-33]。本研究發(fā)現(xiàn)，在同一處理水平，CK、F1和F2處理的碳氮比表現(xiàn)為：莖>根>葉，F(xiàn)3和F4表現(xiàn)為：根>莖>葉。即低水平施肥情況下，莖的碳累積程度最高，其次為根，葉的碳累積程度最低；高水平施肥情況下，根的碳累積程度大于莖，遠大于葉。其原因可能與低水平施肥情況下，植物在養(yǎng)分分配上會優(yōu)先分配更多的碳水化合物到樹干中以維持地上部分的正常生長，而在高水平施肥情況下，由于葉片合成較多的葉綠素，合成更多的碳水化合物，生命活動旺盛，大量的碳水化合物會被輸送到根系，滿足根系生長，達到支撐地上部分的目的。這與張?zhí)炝氐萚34]對針闊混交林不同器官碳氮林化學計量特征的研究結(jié)果一致。碳磷比作為反映植物養(yǎng)分利用率的重要指標[35]，在本研究不施肥情況下，可能出現(xiàn)了土壤磷元素的虧缺，導致土壤磷元素供應能力受限，植物吸收的磷元素優(yōu)先滿足地上部分的生長，尤其是葉的生長，根系中的磷元素累積量較少；在施肥情況下，土壤磷元素的供應能力有所提升，在能滿足葉片對磷元素需求的前提下，將剩余的磷優(yōu)先分配給莖以維持地上部分的生長，根有較高碳水化合物，其木質(zhì)化程度更高，故導致了本研究中碳磷比在CK組表現(xiàn)為：根>莖>葉，F(xiàn)1、F2、F3和F4均表現(xiàn)為：莖>根>葉。一般地，氮磷比是用來反映生境條件對植物生長發(fā)育供應養(yǎng)分的能力[36]，Koerselman等[37]研究表明，當植株氮磷比<14.0時，說明植物生長受到N元素的限制，當植株14.0<氮磷比<16.0時，說明植物生長受到土壤N、P兩種元素的共同限制或均不限制，當植株氮磷比>16.0時，說明植物生長受到土壤P元素的限制。本研究范圍內(nèi)，隨著施肥量的增加，根、莖、葉的N∶P比分別介于2.50～5.39、4.15～6.08和7.42～8.44，遠小于14.0，可見本研究中喜馬拉雅紅豆杉的生長受到N元素的限制。

4 結(jié) 論

(1)隨著施肥量的增加，喜馬拉雅紅豆杉葉片Chla及Chlb含量呈先增加后降低的趨勢，類胡蘿卜素含量表現(xiàn)為：F1>F2>F3>F4>CK。可溶性糖和可溶性蛋白含量變化特征與Chla及Chlb一致，最大值出現(xiàn)在F3處理，其值分別為(15.80±2.71) mmol/L和(1.22±0.08) mg/g。丙二醛含量隨著施肥量的增加呈逐漸增加的趨勢，到F4處理時，其值達到了(1.38±0.67) μmol/L。

(2)隨施肥量的增加，OC、TN、TP含量在根、莖、葉中均呈增加的趨勢，TK含量僅在根系中呈增加的趨勢，在莖、葉中呈先增加后降低的趨勢；同一施肥水平，喜馬拉雅紅豆杉莖的OC含量大于葉和根，葉的TN、TP、TK含量均高于莖和根，可見，喜馬拉雅紅豆杉莖的碳累積能力大于葉和根，而葉片的氮、磷、鉀累積能力大于莖和根。

(3)C∶N比在CK、F1和F2處理表現(xiàn)為：莖>根>葉，在F3和F4表現(xiàn)為：根>莖>葉。碳磷比在CK組表現(xiàn)為：根>莖>葉，在F1、F2、F3和F4均表現(xiàn)為：莖>根>葉。氮磷比在CK和F1處理表現(xiàn)為：葉>根>莖，在F2、F3、F4處理表現(xiàn)為：葉>莖>根。隨著施肥量的增加，根系碳磷比呈增加的趨勢，其中F4較CK高出了13.53%，莖、葉器官呈先降低后增加的趨勢。根、莖、葉器官的碳磷比分別介于166.01～323.68、311.33～328.79和183.69～252.33，氮磷比分別介于2.50～5.39、4.15～6.08和7.42～8.44。鑒于此，在后期的施肥試驗中應加大氮肥的投入。