1. 引言
薄壳山核桃[Carya illinoensis Koch]，又称长山核桃或美国山核桃，属胡桃科山核桃属植物，原产于美国和墨西哥北部，是世界上著名的干果树种之一，营养价值丰富 [1] ，也是重要的木本油料植物，种仁油脂含量高达70%左右，其中不饱和脂肪酸含量高达97%，有很好的贮藏性，是上等的烹调用油和色拉油 [2] 。树姿优美，还可作为绿化树种 [3] 。近年来，国家把发展薄壳山核桃等木本油料作物的种植定位成保障国家粮油安全的重要战略，江苏省也高度重视薄壳山核桃产业的发展，政府逐年加大政策支持与资金投入，产业发展逐步升温 [4] 。随着薄壳山核桃的推广应用，生产上需要大量优质种苗，也需要配套高效优质栽培技术。施肥不仅能促进苗木的生长发育，还能提高苗木质量，提高果实品质 [5] ，合理施肥是果树获得高产的有效措施，不同的施肥水平对薄壳山核桃的生长发育有很大的影响。本研究对薄壳山核桃在不同肥料水平下的生长量及其生理效应进行了比较分析，以期为薄壳山核桃栽培管理中肥料的合理利用提供科学依据。
2. 材料与方法
2.1. 试验材料与设计
试验于2017年度在江苏省中国科学院植物研究所溧水白马科研基地(31˚36'6''N，119˚11'44''E，粘质壤土)进行，年平均气温15.4℃，多年平均降雨量1087.4 mm。材料为6年生薄壳山核桃嫁接苗，品种为波尼(Pawnee)。
试验于薄壳山核桃生长季节的关键时期分3次进行，时间为3月27日、5月27日和9月8日。试验设4个处理，每个处理5 株，定点观测，取均值，试验地条件相同，各试验树管理水平一致。施肥水平分别为50 g/株(T1)、75 g/株(T2)、100 g/株(T3)和125 g/株(T4)，以不施肥为对照(CK)，肥料采用济宁市金山生物工程有限公司生产的衡丰宝大量元素水溶复合肥[氮肥(N) + 磷肥(P2O5) + 钾肥(K2O) ≥ 60%，20 – 20 – 20 + TE]，3月27日施肥配施有机肥1 Kg/株。有机肥撒施在核桃周围直径80 cm范围内，浅翻到土中；衡丰宝挖穴水施，施肥穴距离薄壳山核桃50 cm，深15~20 cm，将衡丰宝溶于水中施入穴中，然后覆土。于每次施肥前及10月24日，取叶片进行相关指标的测定。
2.2. 测定项目与方法
2.2.1. 生长指标
于每次施肥前及10月24日，测量各个处理每株的苗木地径、胸径和株高。
2.2.2. 叶绿素含量的测定
称取10月24日所取叶片0.2 g，用80%乙醇研磨成匀浆，4℃下8000 r/min离心10 min，用乙醇定容至12 mL，分别测定470、649和665 nm处的吸光值，根据公式计算叶绿素含量 [6] 。
2.2.3. 超氧阴离子(O2−·)产生速率
取0.5 mL叶片样品粗酶液，加入1 mL 1 mmol/L盐酸羟胺和0.5 mL 50 mmol/L磷酸缓冲液(pH 7.8)，混匀，25℃下保温1 h，然后再加入1 mL 7 mmol/L α-萘胺和1 mL 17 mmol /L对氨基苯磺酸，摇匀，25℃下保温20 min，测定530 nm处的吸光值，根据公式计算O2−·的产生速率 [7] 。
2.2.4. 超氧化物歧化酶(SOD)活性
采用黄嘌呤氧化酶法 [8] ，称取1.0 g叶片，用50 mmol /L的磷酸缓冲液(pH 7.8)研磨，4℃下10,000 r/min离心10 min，取上清液进行酶活性分析，以每毫升反应液中SOD抑制率达50%时所对应的SOD量作为1个酶活力单位。
2.2.5. 可溶性蛋白含量
取2 mL考马斯亮蓝G-250溶液，加入0.5 mL样品粗酶液，混匀，反应10 min后测定595 nm处的吸光值，根据标准曲线计算蛋白质含量 [9] 。
2.3. 统计分析
试验数据采用Excel 2013、DPS 7.05等软件进行计算和统计分析，采用LSD法测验显著性，Sigma Plot 10.0作图。
3. 结果与分析
3.1. 不同肥料水平对薄壳山核桃植株生长量的影响
不同肥料处理对薄壳山核桃地径、胸径及株高均存在影响。由表1可以看出，不同肥料水平在开始处理两个月后(5月27日)时对地径和胸径的影响未达显著水平(F值为0.24 ns和0.99 ns)，但是株高则表现出显著差异(F = 3.90, P = 0.037)，T4处理的株高较CK提高5.47%，差异显著。自9月8日后，不同处理的地径、胸径和株高均表现出显著差异(F值分别为7.20、6.26和17.32，P值分别为0.0053，0.0087，0.0002)，施用肥料越多，其地径、胸径及株高增长越快，至10月24日，对照处理的地径、胸径、株高分别增长了19.64 mm、13.49 mm和40 cm，各肥料处理的此三项指标增量均高于对照处理。T4处理植株的地径、胸径和株高值最大，分别为23.51 mm、17.91 mm和126 cm，显著高于对照和T1处理，与T3处理无显著差异。
3.2. 不同肥料水平对薄壳山核桃生理特性的影响
3.2.1. 对叶片叶绿素含量的影响
叶绿素含量的高低直接反映植物光合能力的强弱。由表2可知，随着施肥量的增加，薄壳山核桃叶片中叶绿素a (Chl a)、叶绿素b (Chl b)和总叶绿素含量(Chl)均呈上升趋势，表现出极显著差异(F值分别为32.66、40.89和88.92，P值均为0.0001)。T1处理的叶绿素a和叶绿素b含量与对照处理无显著差异，但总叶绿素含量显著高于对照；T2、T3和T4处理的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均显著高于对照处理。T4处理的各指标值最大，分别为1.44 mg/g、0.66 mg/g和2.10 mg/g，与对照处理相比分别增加了30.91%、37.50%和32.91%。由此说明，随着施肥量的增加，植株的光合能力逐渐增强。
3.2.2. 对叶片O2−·产生速率的影响
O2−·是代谢过程中产生的主要活性氧自由基，对膜脂具有较强的氧化作用。由图1可以看出，开始处理后2个月(5月27日)，各处理的超氧阴离子产生速率低于对照处理，降低了2.53%~27.61%，差异极显著(F = 19.42, P = 0.0001)。此后(9月8日)，各处理的超氧阴离子产生速率持续降低，比对照处理降低了11.82%~38.43%，差异极显著(F = 72.79, P = 0.0001)。至10月24日，CK、T1、T2和T3处理的超氧阴离子产生速率有所上升，而T4处理仍降低，这可能是由于植株生长后期逐渐进入冬季休眠的原因，较高的施肥量延缓了植株休眠。
Table 1. Effect of different fertilization levels on mass growth of Carya illinoensis
表1. 不同肥料水平对薄壳山核桃植株生长量的影响
注：同列数据后不同小写字母表示在0.05水平具有差异显著性，下同。
Table 2. Effect of different fertilization levels on Chlorophyll content of leaves of Carya illinoensis
表2. 不同肥料水平对薄壳山核桃叶片叶绿素含量的影响
注：*、**分别表示不同处理间差异在0.05及0.01水平差异显著。
Figure 1. Effect of different fertilization levels on physiological index of leaves of Carya illinoensis
图1. 不同肥料水平对薄壳山核桃叶片生理指标的影响
3.2.3. 对叶片SOD酶活性的影响
SOD将O2−·快速歧化为H2O2和O2，再清除出植株体内。由图1可知，开始处理后2个月(5月27日)，T2、T3和T4处理的SOD酶活性显著高于CK处理，T1处理与对照处理的差异未达显著水平。至9月8日，各处理SOD酶活性均增加，以T4处理的酶活性最高，是对照处理的123.35%。10月24日时，各处理的SOD酶活性仍表现出极显著差异(F = 112.86, P = 0.0001)，其中CK和T1处理的SOD酶活性较9月8日增加，其他三个处理则降低。
3.2.4. 对叶片可溶性蛋白含量的影响
可溶性蛋白含量的高低直接反映了植株体内生理活动的旺盛程度。由图1可知，开始处理后2个月(5月27日)，随着施肥量的增加，可溶性蛋白含量逐渐增加，差异极显著(F = 256.08, P = 0.0001)，最高(T4处理)较CK处理高91.58%。此后至9月8日，各处理可溶性蛋白含量持续增加，再往后至10月24日，各处理可溶性蛋白含量降低，但总体趋势仍为施肥量越大，含量越高，差异极显著(F值分别为209.45和65.43，P值均为0.0001)。
4. 讨论与结论
在作物的生长过程中，肥料对其生长起到了十分重要的作用，合理施肥能促进植物的生长发育，对根系的发育和形态建成有促进作用，提高干物质积累，提高苗木质量 [10] [11] 。逄宏扬 [12] 等研究表明，施肥能显著地促进核桃楸苗木的生长，对高径生长和生物量均有明显地增效作用。但是，肥料施用存在一定的浓度范围，超过阀值就会影响苗木生长 [13] [14] 。本试验结果表明，施用复合肥，薄壳山核桃地径、胸径和株高均显著增加，并且随着施肥量的增加，地径、胸径和株高增量上升。表明施肥质量浓度与薄壳山核桃植株营养生长呈正相关关系，这也在Oliet、Walker等的研究中得到证实 [15] [16] 。此外，施用复合肥后，薄壳山核桃的株高较早地受到影响，显著增加，这可能是由于肥料对株高的影响要早于对地径的影响的原因。孙利涛 [17] 对杨树苗期施肥的研究证实，尿素对苗高生长的影响早于对地径生长的影响。
氮素是叶绿素的主要组成成分，不断增加的氮素含量具有促进植物叶片叶绿素合成的作用 [18] 。抗氧化系统中的SOD是生物体内清除O2−·的重要抗氧化酶，它使得O2−·和H2O2等转变为活性较低的物质而起到一定的保护作用，可溶性蛋白含量的高低直接反映了植株体内生理活动的旺盛程度。前人的相关研究表明，随着肥料施用量的增加，叶片内叶绿素含量会显著升高，可溶性蛋白含量也会显著升高 [19] 。本研究表明，随着施肥量的增加，薄壳山核桃叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均呈上升趋势。自开始处理后两个月，随着施肥量增加，超氧阴离子产生速率降低，SOD酶活性增加，可溶性蛋白含量逐渐增加，并在此后100天左右时间内持续降低或增加。随着进入生长季末期，植株开始进入冬季休眠，O2−·产生速率呈增加趋势，SOD酶活性和可溶性蛋白含量则呈降低趋势。
本研究仅为一年的试验结果，而且薄壳山核桃为多年生乔木，可以利用枝干及根贮藏养分，为后期生长提供所需营养。因此，还需进一步进行连续重复试验来对结果进行验证。
基金项目
江苏省农业科技自主创新资金项目[CX(16)1035]；2017年江苏省林业科技创新与推广项目(LYKJ[2017]38)。
NOTES
*通讯作者。