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作者简介:

李方文(1968-),男,重庆市合川区人,高级工程师,学士,主要研究植物引种驯化及繁育。E-mail:449692182@qq.com。

通讯作者:

周子军,E-mail:zhouzijun1007@163.com。

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目录contents

    摘要

    木芙蓉是一种观赏和药用价值较高的多年生木本花卉。在大田条件下,研究营养生长旺期木芙蓉主要矿质元素的含量与分布特征,可为其科学施肥提供技术支撑。以营养生长旺期的两个木芙蓉品种(早花品种“牡丹红”和晚花品种“醉芙蓉”)为研究对象,称量根、茎、叶等器官的生物量,测定其中氮、磷、钾、钙、镁、铁、 锰、锌元素含量。结果表明:(1)在营养生长旺期,“牡丹红”和“醉芙蓉”整株生物量无差异,但前者茎的比重大于后者,后者根的比重大于前者。(2)磷在木芙蓉不同器官含量无差异,叶片中其他矿质元素含量显著高于茎和根;对于相同器官,早花品种叶片中钙的含量低于晚花品种,其余元素含量无差异。(3)木芙蓉不同器官的养分吸收累积量与含量类似,除磷、钾、镁、铁以外,其余元素在叶中积累量高于根和茎;早花品种整株氮、钙和铁的积累量低于晚花品种。(4)早花品种氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌养分累积量分别为 4.34、0.87、4.99、 3.12、1.44、0.15 g·株 –1 和 8.50、5.86 mg·株 –1 ,晚花品种累积量分别为 5.92、1.11、5.71、4.35、1.74、0.22 g·株 –1 和 12.52、7.52 mg·株 –1 。因此,木芙蓉生长阶段不仅需要施用氮、磷、钾大量元素,还要注意中微量元素的补充。种植年限相同的晚花品种施肥量稍高于早花品种,但不同养分施用比例的规律类似,营养生长旺期两者氮、 磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌养分吸收比例平均为 1∶0.20∶1.06∶0.73∶0.31∶0.04∶(2.04×10–3 )∶(1.31×10–3 )。然而, 木芙蓉整个生育期肥料施用数量和时期有待进一步研究。

    Abstract

    Hibiscus mutabilis L.is one woody perennial plant with high ornamental value and medicine value.Under field conditions,we studied the absorption and distribution of several mineral elements in Hibiscus mutabilis at vegetative growth phase,which could give some suggestions to its fertilization.Two varieties of Hibiscus mutabilis,including Mudanhong, one early blooming-seasoned variety and Zuifurong,one late blooming-seasoned variety,were sampled at late phase of vegetative growth.The root,stem,and leaves were weighed,and the concentration of N,P,K,Ca,Mg,Fe,Mn,Zn were determined.The results showed that:(1)During the vegetative growth period,there was no significant difference in the whole plant biomass between Mudanhong and Zuifurong.Compared to Zuifurong,the ratio of stem to the whole plant was higher in Mudanhong,with lower ratio of root to the whole plant.(2)Except P,other nutrition elements were higher in leaves than in stem and root for both varieties.For the same organ,the content of Ca in leaves of Mudanhong is lower than that of zuifurong,and the content of other elements is not different.(3)Accumulative absorption of nutrients in Hibiscus mutabilis demonstrated similar tendency as the concentration.The accumulative absorption of N,Ca,Mn,and Zn were higher in leaves than other organs for both varieties.Meanwhile,lower N,Ca,and Fe were absorbed in Mudanhong plant than those in Zuifurong.(4)The accumulative absorption of N,P,K,Ca,Mg,Fe,Mn,and Zn in Mudanhong plant was 4.34, 0.87,4.99,3.12,1.44,0.15 g·plant-1,and 8.50,5.86 mg·plant-1 respectively,while those in Zuifurong plant was 5.92, 1.11,5.71,4.35,1.74,0.22 g·plant-1,and 12.52,7.52 mg·plant-1,respectively.Not only N,P,and K nutrients, but also secondary and micro elements were required during Hibiscus mutabilis growth.Compared early blooming-seasoned variety,higher amounts of fertilizer were applied to the late blooming-seasoned variety.However,the two varieties had similar ratio of different nutrients during vegetative growth phase,namely,the N∶P∶K∶Ca∶Mg∶Fe∶Mn∶Zn ratio was 1∶0.20∶1.06∶0.73∶0.31∶0.04∶(2.04×10–3 )∶(1.31×10–3 ).However,the number and period of fertilizer application during the whole growth period of Hibiscus mutabilis L. needs further study.

  • 木芙蓉(Hibiscus mutabilis L.),锦葵科木槿属多年生落叶灌木或小乔木,是一种观赏价值和药用价值较高的木本花卉[1–2]。木芙蓉原产于中国,目前其树种栽培和研究多集中于中国、美国、澳大利亚、马来西亚、韩国、印度半岛等地。在我国黄河流域至华南均有种植,尤以四川、湖南栽培为胜,故成都号称“蓉城”,湖南在古时有“芙蓉国”的美称[3–4]。木芙蓉于1983 年被成都市人民政府评定为成都市市花,成都市植物园等单位对木芙蓉的引种、繁殖和推广开展了较多的工作[5–6]。然而目前木芙蓉栽培管理较为粗放,关于木芙蓉养分吸收规律尚未见报道。以往关于植物养分吸收规律的相关报道多见于玉米、蔬菜等粮经作物以及部分草本花卉,且不同植物对养分的吸收规律差异较大。比如王寅等[7]研究发现,吉林春玉米的氮、磷、钾养分平均吸收量为N 190.8 kg·hm–2、P2O5 87.0 kg·hm–2 和K2O 215.1 kg·hm–2;李盟军等[8]研究结果表明,甘蓝在N 284 kg·hm–2、P2O5 171 kg·hm–2 和K2O 230 kg·hm–2,即氮、磷、钾比例为1∶0.60∶0.81 时产量和环境效应最优;夏文通等[9]研究表明,郁金香平均每株吸收N、P2O5、K2O分别为180.53、33.27、 50.34 mg,比例约为1∶0.18∶0.28。

  • 矿质元素是植物维持正常生理活动的必需物质,在植物体构建、生理生化调控等方面起着极其重要的作用[10]。除氮、磷、钾三大营养元素外,中微量元素的作用也不可忽视,其生理作用包括多个方面:某些酶的成分;参与体内碳氮代谢;与叶绿素的合成及稳定性相关;参与体内氧化还原反应等[11]。已有研究表明,施肥可以调控花卉体内矿质养分含量和比例,进而影响花卉的生长发育和花期特征[12–13]。肥料施用应注意其科学性,不合理及过量施用会造成水体富营养化等环境问题,浪费资源和能源[14]。对于施肥数量和比例尚不明确的植物,通过测定正常发育植株芙蓉生物量和养分含量可以初步估算其养分需求特征。本研究拟利用上述思路,采集处于营养生长旺期的两个木芙蓉品种,分别测定根、茎、叶等器官生物量和主要矿质元素含量,初步明确营养生长旺期木芙蓉的养分需求特性,为其科学施肥提供技术支撑。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 样品采集地概况

  • 采样地点位于成都市植物园(30°45′55″ N,104°7′55″E)。该地点属于亚热带湿润性季风气候,年降水量约为1034.6 mm,年平均温度约为16.2℃。土壤类型为黄棕壤,其土壤性质如下:pH 6.50,有机质60.71 g·kg-1,全氮2.91 g·kg-1,全磷0.46 g·kg-1,全钾15.24 g·kg-1,全钙1.46%,全镁1.10%,全锌93 mg·kg-1,全锰576 mg·kg-1,全铁53.7 mg·kg-1,碱解氮204 mg·kg-1,有效磷7.3 mg·kg-1,速效钾205 mg·kg-1,交换性钙3.72g·kg-1,交换性镁0.46 g·kg-1,有效锌6.57 mg·kg-1,有效锰46.7 mg·kg-1,有效铁49.9 mg·kg-1

  • 1.2 研究方法

  • 研究对象为花期不同的两个木芙蓉品种牡丹红和醉芙蓉,前者属于早花品种,后者是晚花品种。扦插苗龄为3 年,两品种在植株采集前一年冬季进行修剪,地上部10 cm以上的茎和叶丢弃。植株采集时间为2018 年6 月初,木芙蓉处于营养生长旺期,未见有花蕾。每个品种采集3 株,每株按根、茎和叶3 部分放入105℃烘箱内杀青10 min,再于80℃下烘至恒重。将烘干后样品粉碎,过0.15 mm尼龙网筛备用。参考鲁如坤[15]的方法,称取适量粉碎后样品,用H2SO4-H2O2 消煮,分别利用全自动凯氏定氮仪、流动分析仪和火焰光度计测定植株全氮、全磷和全钾;称取适量粉碎后样品,用HNO3-HClO4 消煮,采用原子吸收分光光度法测定样品钙、镁、锰、锌和铁含量。木芙蓉不同器官养分累积吸收量=不同器官养分含量 × 不同器官干物质量。

  • 1.3 数据分析

  • 用SPSS 16.0 软件进行数据统计分析,用Sigmaplot 12.5 软件绘图。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 营养生长旺期不同木芙蓉品种各器官生物量的分布

  • 图1 结果表明,处于营养生长旺期的醉芙蓉根的生物量大于牡丹红(P<0.05),两者在茎、叶和整株生物量等指标无差异(P>0.05),两品种整株生物量均在300 g左右。在各器官占整株生物量比例方面,牡丹红根比例显著低于醉芙蓉,茎的比例显著高于后者(P<0.05),两者叶片的比例差异不显著。

  • 图1 不同品种木芙蓉各器官生物量和分配比例

  • 注:图中不同小写字母表示两个品种在对应指标差异显著(P<0.05)。

  • 2.2 不同木芙蓉品种营养生长旺期各器官养分的含量及分配规律

  • 氮、磷、钾3 种大量元素在两种木芙蓉植株体内的分配规律类似(表1)。两个木芙蓉品种叶中氮的含量(牡丹红和醉芙蓉分别为23.1 和24.4 g·kg–1)显著高于根(牡丹红和醉芙蓉分别为13.7 和16.7 g·kg–1)和茎(牡丹红和醉芙蓉分别为11.5 和13.2 g·kg–1);叶中钾的含量(牡丹红和醉芙蓉分别为22.1 和21.4 g·kg–1)显著高于根(牡丹红和醉芙蓉分别为14.4 和15.1 g·kg–1),茎与叶和根差异不显著;磷在3 个器官中差异不显著(均值约3.3 g·kg–1)。同时,3 种大量元素在两个木芙蓉品种相同器官间含量无差异(P>0.05)。

  • 表1 不同品种木芙蓉各器官大量元素含量(g·kg-1

  • 注:表中数据为平均值 ± 标准差(n=3);同列不同小写字母表示同一品种不同器官差异显著(P<0.05)。下同。

  • 表2 显示,钙、锌在两种木芙蓉体内的分布规律类似,均是叶中钙和锌的含量显著高于根和茎,钙和锌在根和茎中含量无差异;牡丹红和醉芙蓉叶中钙含量分别为26.9 和32.1 g·kg–1,根中分别为4.3 和5.7 g·kg–1,茎中分别为4.5 和5.4 g·kg–1;两品种叶中锌含量分别为34.9 和36.6 mg·kg–1,根中分别为15.8 和20.0 mg·kg–1 ,茎中分别为14.0 和14.7 mg·kg–1。镁和锰的分布规律类似,在早花品种牡丹红叶含量最高(两元素分别为7.4 g·kg–1 和61.5 mg·kg–1),茎和根无差异;在晚花品种醉芙蓉叶最高(两元素分别为7.5 g·kg–1 和59.1 mg·kg–1),根次之,茎含量最低。铁元素在两木芙蓉品种内均为根中含量最高(牡丹红和醉芙蓉分别为0.78 和1.10 g·kg–1 ),茎中含量最低。在两种木芙蓉的相同器官中,只有牡丹红叶中钙的含量显著低于醉芙蓉,其它中微量元素无差异。

  • 表2 不同品种花期木芙蓉各器官中微量元素含量

  • 注:* 表示两个品种在相同器官差异显著(P<0.05)。下同。

  • 2.3 不同木芙蓉品种营养生长旺期各器官养分累积吸收量

  • 表3 和表4 为氮、磷、钾、钙、镁、锰、锌和铁在两种木芙蓉不同器官的累积吸收量分布。根据各器官生物量和不同元素的含量,早花品种牡丹红整株各元素吸收量顺序为钾>氮> 钙> 镁> 磷> 铁> 锰> 锌;晚花品种醉芙蓉为氮>钾> 钙> 镁> 磷> 铁> 锰> 锌。牡丹红整株氮、钙和铁含量显著低于醉芙蓉,其它元素在两品种之间无差异。早花品种氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌养分含量分别为4.34、0.87、4.99、3.12、1.44、0.15 g· 株 –1 和8.50、5.86 mg·株 –1;晚花品种氮、磷、钾、钙、镁、铁和锰、锌养分含量分别为5.92、1.11、5.71、 4.35、1.74、0.22 g·株 –1 和2.52、7.52 mg·株 –1

  • 表3 不同品种木芙蓉各器官大量元素吸收量(g·株 –1

  • 表4 不同品种花期木芙蓉各器官中微量元素吸收量

  • 3 讨论

  • 本研究发现花期不同的两木芙蓉品种在采样时整株生物量无差异,但早花品种茎占整株生物量比例高于晚花品种,根占整株生物量比例低于晚花品种,这可能是由于相较于晚花木芙蓉品种,早花品种地上部生长速度相对较快,能够较快完成营养生长阶段。已有研究结果表明同类植物不同品种之间的生育期、养分需求量和生物量不尽相同,比如闫洪奎等[16]和杜彩艳等[17]发现不同品种玉米的生育期和生物量差异较大。另外,本研究表明大量及中微量元素在两种木芙蓉品种不同的器官分布表现出一定的特异性:大多数的元素(包括氮、钾、钙、镁、锰、锌和铁)在叶片中的浓度要高于根和茎,主要是因为根虽然是吸收营养物质的主要器官,但并不能储存太多的养分,而叶片既是植物的同化器官,也是植物重要的养分储存器官,植物为满足自身生长需要将体内大量养分传递给叶片,使得叶片中养分含量高于根和茎[18–19],这与李小峰等[20] 的研究结果类似。然而,磷在3 个器官中差异不明显,可能是由于磷元素主要与花芽分化及花器形成有关,采样时木芙蓉尚未进入生殖生长阶段,其在植株根、茎、叶等器官中分布较为均匀,这一养分分布特征与王月英等[21]在月季上的发现相似。

  • 大量国内外文献对小麦、玉米和部分蔬菜等大宗粮经作物的养分需求规律进行了探究,其研究结果表明不同植物对养分需求量和比例差异较大。王寅等[7]研究发现我国玉米氮、磷、钾需求比例大约为1∶(0.38 ~ 0.50)∶(0.88 ~ 1.13);李盟军等[8]发现甘蓝在氮、磷、钾比例为1∶0.60∶0.81 时产量和环境效应最优,而茄子在N 405 kg·hm–2 、 P2O5 404 kg·hm–2 和K2O 384 kg·hm–2,即氮、磷、钾比例为1∶1∶0.95 时效益最佳;张文君等[22]对盆栽牵牛花进行测定,发现N、P2O5、K2O的最佳施用量为0.61、0.26、0.34 g· 盆 –1,适宜的氮、磷、钾施用比例为1∶0.43∶0.56。通过文献调研,在本研究采样点测定的土壤矿质元素中,除磷元素水平相对较低外[23],其它矿质元素均处于较丰富水平[1124]。根据木芙蓉各器官生物量和矿质元素含量,本研究结果表明早花和晚花芙蓉品种对矿质养分的吸收量略有差异,早花品种矿质养分的平均吸收量略低于晚花品种,所以对于种植年限相同的木芙蓉品种,晚花品种应适当加大肥料用量。同时,根据两木芙蓉品种的养分吸收量,早花品种的氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌养分吸收比例为1∶0.20∶1.15∶0.72∶0.33∶0.03∶(1.96×10–3 )∶(1.35×10–3),而晚花品种的吸收比例为1∶0.19∶0.96∶0.73∶0.29∶0.04 ∶(2.11×10–3)∶(1.27×10–3),因此,营养生长阶段晚花木芙蓉体内的氮、磷比值和氮、钾比值高于早花品种,应适当增加晚花品种氮肥投入比例。本研究结果也表明木芙蓉生长过程需要相当数量的中微量元素,因此必须重视中微量肥料的施用,这与刘巧凤等[25]在炮仗花上测定结果类似。

  • 需要指出的是,由于木芙蓉定植前期每年冬季移去地上大部分茎秆,本文没有测定发芽前木芙蓉根的生物量和养分含量,同时没有对木芙蓉肥料利用率进行测定,目前暂不能给出芙蓉精准施肥量。因此,为了满足木芙蓉正常生长和大批量生产的需要,下步工作需针对上述问题,结合其全生育期养分需求规律,确定木芙蓉合理施用时期及施用比例,制定其施肥技术指导,这是当前木芙蓉施肥工作研究的重点。

  • 4 结论

  • 在营养生长旺期,花期不同的两木芙蓉品种整株生物量无差异,但早花品种茎占整株生物量比例高于晚花品种,根占整株生物量比例低于晚花品种。氮、钾、钙、镁、锰、锌在木芙蓉叶片中的含量高于根和茎,磷在3 个器官中的含量无差异。同样种植年限的晚花品种施肥量稍高于早花品种,但不同养分施用比例的规律类似,营养生长旺期两品种氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌养分吸收比例平均为1∶0.20∶1.06∶0.73∶0.31∶0.04∶(2.04×10–3 )∶(1.31×10–3 )。木芙蓉生长过程不仅需要补充氮、磷、钾等大量元素,还必须重视中微量肥料的施用。然而,木芙蓉整个生育期肥料施用数量和时期有待进一步研究。

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