Effects of Nitrogen, Phosphorus and Potassium Ratio Fertilization on Growth and Leaf Nutrient Absorption of Moringa oleifera

试验在云南省农业科学研究院热区生态农业研究所辣木研究中心的试验基地进行。试验地位于云南省楚雄州元谋县干热河谷盆地(101°52′ E，25°41′ N)，海拔1 489.3 m；年均降水量为613.8 mm，主要集中在5—10月，7月降雨量最多(平均为137.8 mm)，冬春雨少，3—5月不足60.6 mm；年均气温21.9℃，最冷月(12月)均温14.9℃，最热月(5月)均温27.1℃；年日照时数2 670.4 h，平均日照时数7.3 h·d^-1，气候干热，高温少雨，属于典型的南亚热带季风河谷气候区。供试土壤为以燥红土为主，其本底土壤肥力分析的化学性质为：pH值为6.57，有机质为8.26 g·kg^-1，碱解氮为66.35 mg·kg^-1，有效磷为17.16 mg·kg^-1，有效钾为69.31 mg·kg^-1，全氮为0.68 g·kg^-1，全磷为0.43 g·kg^-1，全钾为18.62 g·kg^-1。

供试辣木为印度传统辣木，由云南省农业科学研究院热区生态农业研究所辣木中心提供。辣木种植前将试验地土壤翻耕疏松并去除杂草，然后采用挖塘直播方式进行，植塘规格为40 cm×40 cm×40 cm，其配置密度株行距为1.5 m×1.5 m(每个小区6.8 m²)，各处理种植采用完全随机区组排列，小区间设保护行。分别选取长势良好并经矮化、修剪整形的株型、大小及长势均匀的辣木幼苗(株高120 cm，地径50 mm左右)于2016年4月15日种植。种植前在塘中施入农家肥(干鸡粪)，施入量为200 g·株^-1。

尿素(N 46%)由云南云天化集团有限公司生产，过磷酸钙(P₂O₅ 16%)由安宁洪源经贸有限公司生产，硫酸钾(水溶性)(K₂O 52%)由广西新方向化学工业有限公司生产。

试验设7个处理：CK(空白处理)、N₈₀、N₈₀P₂₀、N₈₀K₄₀、P₂₀K₄₀、N₈₀P₂₀K₄₀、N₆₀P₂₀K₆₀，各处理施肥量见表 1，每个处理3次重复(每次重复3株)，共21个试验小区。在辣木定植成活后的2016年4月25日和5月29日分2次施肥，肥料混合均匀后分别在离辣木植株基部30 cm处采用环状沟施(沟宽和深均为20 cm)。所有处理除施肥水平存在差异外，其它管理措施均保持一致，种植后每隔30 d测量辣木的生长指标(株高、地径、冠幅)；2016年7月24日在每个试验小区选3株代表性辣木，在树体中上部东南西北4个方向枝条上挑选50片长势均匀、大小形状相似的叶片测定辣木叶片的叶绿素含量，并称质量；将3株辣木的其余叶片全部采收，称质量，与另外50片叶的质量求和，求其平均值，即为辣木叶片的鲜叶生物量；之后将辣木鲜叶杀青、烘干后研磨过筛，测定叶片中全氮、全磷、全钾含量。

辣木株高和冠幅采用卷尺测量，精确到0.1 cm，其中，冠幅为东西、南北冠幅之和的平均值；地径采用游标卡尺测定株干近地表处的直径，精确到0.01 mm；采用称重法测定辣木鲜叶生物量。辣木叶片称鲜质量后，在每个重复处理中选取一定量成熟功能叶片经105℃杀青2 h，然后在80℃下烘干至恒质量，再用粉碎机粉碎研磨后过60目筛装入密封袋保存待测养分含量。称取0.2 g研磨过筛后的辣木叶片用浓H₂SO₄-H₂0₂消解，分别采用凯氏定氮法、钼锑抗比色法和火焰分光光度计法测定全氮、全磷和全钾；叶绿素总含量采用混合液(乙醇:丙酮:蒸馏水=4.5:4.5:1)提取-分光光度计法测定后经计算得到。

试验测试的各个指标均为3次重复测定的平均值，采用SPSS22.0软件对数据进行显著性检验(p < 0.05)，同时采用Microsoft Excel 2013绘制图表。

由表 2可知：在施肥30 d后，N₆₀P₂₀K₆₀的辣木株高最高(215.7 cm)，显著高于N₈₀K₄₀、N₈₀P₂₀K₄₀；施肥60 d后，N₈₀与N₆₀P₂₀K₆₀处理的辣木株高较高，显著高于N₈₀K₄₀和N₈₀P₂₀K₄₀，CK、N₈₀P₂₀、P₂₀K₄₀间差异不显著；施肥90 d后，N₈₀的辣木株高在各处理中最高，达288.7 cm；N₈₀P₂₀K₄₀处理的株高最低，显著低于CK；在整个试验阶段，辣木株高生长的速度呈先快后慢的趋势。

表 3表明：施肥当天各处理的地径差异不显著；施肥30 d后，N₈₀P₂₀K₄₀处理的地径最低，仅为60.84 mm，显著低于CK、N₈₀；施肥60 d后，各处理间地径存在差异，这个阶段各配比施肥处理的辣木地径生长呈放缓趋势，N₈₀P₂₀K₄₀处理的地径最低，显著低于CK、N₈₀、N₆₀P₂₀K₆₀；施肥90 d后，与0~30、30~60 d的地径生长速度相比，60~90 d的地径增长趋势更加缓和，N₈₀P₂₀K₄₀依然显著低于CK、N₈₀、N₈₀P₂₀和N₆₀P₂₀K₆₀。

表 3表明：在施肥后30 d，除N₈₀外, 其它处理的辣木冠幅均低于CK，尤其是P₂₀K₄₀和N₈₀P₂₀K₄₀显著低于CK和N₈₀；施肥60 d后，除N₈₀外，其它处理的辣木冠幅依然低于CK，与前期不同的是施肥处理与CK的冠幅差值呈降低的趋势，说明随着施肥后生长时期的加长，各配比施肥对辣木冠幅生长的消极作用正在减弱；在施肥后90 d，N₈₀与CK和N₈₀P₂₀处理差异不显著，与其它处理差异显著；除N₈₀外，其它处理均低于CK。

图 1表明：N₈₀鲜叶生物量最高，P₂₀K₄₀的最低；N₈₀和N₈₀K₄₀处理的鲜叶生物量显著高于CK及其它处理，而含磷肥的N₈₀P₂₀、P₂₀K₄₀、N₈₀P₂₀K₄₀、N₆₀P₂₀K₆₀处理间差异不显著，且鲜叶生物量均显著低于CK。

Figure 1.  Comparison of fresh leaf biomass of Moringa oleifera

由图 2可知：不同氮、磷、钾配比施肥对辣木叶片全氮含量均有不同程度的影响，N₈₀K₄₀的叶片全氮含量最高(29.03 g·kg^-1)，显著高于CK和N₈₀P₂₀K₄₀；P₂₀K₄₀叶片的全氮含量也显著高于CK。总体看，不同氮、磷、钾配比施肥提高了辣木叶片中全氮含量。N₆₀P₂₀K₆₀的辣木叶片全磷含量最高(8.43 g·kg^-1)，与CK、N₈₀、N₈₀P₂₀、P₂₀K₄₀相比，显著提高了50.26%、30.49%、31.92%、32.96%，说明N₆₀P₂₀K₆₀对提高辣木叶片全磷含量的作用最明显；N₈₀P₂₀K₄₀叶片的全磷含量也显著高于CK，说明N₈₀P₂₀K₄₀、N₆₀P₂₀K₆₀配比施肥对辣木叶片全磷含量的促进效果优于其他处理。总体看，不同氮、磷、钾配比施肥不同程度提高了辣木叶片的全磷含量。

Figure 2.  Comparison of leaves of Moringa oleifera total nitrogen and total phosphorus content

由图 3可知：不同氮、磷、钾配比施肥对辣木叶片全钾含量的影响与辣木叶片中全氮、全磷含量影响不同；各处理与CK相比，辣木叶片中全钾含量都不同程度降低，其中，P₂₀K₄₀的叶片全钾含量最低(14.15 g·kg^-1)，显著低于CK、N₈₀P₂₀、N₆₀P₂₀K₆₀，与CK相比，其全钾含量降低了13.07%；CK、N₈₀P₂₀、N₆₀P₂₀K₆₀的辣木叶片全钾含量高于其它处理，说明N₈₀P₂₀、N₆₀P₂₀K₆₀配比施肥对辣木叶片全钾含量的促进效果优于其他处理。N₈₀叶片中叶绿素总含量最高(2.33 mg·g^-1)，除CK和N₈₀P₂₀外，显著高于其它处理；P₂₀K₄₀的叶绿素总含量最低(1.82 mg·g^-1)，显著低于CK、N₈₀、N₈₀P₂₀，其叶绿素含量比CK降低了21.98%；同时，N₈₀K₄₀、N₈₀P₂₀K₄₀、N₆₀P₂₀K₆₀间叶片中叶绿素总含量差异不显著。总体看，除N₈₀外，其它处理与CK相比，辣木叶片的叶绿素总含量均有不同程度的降低。

Figure 3.  Comparison of leaves of Moringa oleifera total potassium and total chlorophyll content

辣木株高、地径、冠幅、鲜叶生物量等可作为生长指标来评价配比施肥的效果^[2]。从整个试验阶段看，不同氮、磷、钾配比施肥处理下，辣木株高、地径、冠幅的生长速度呈先急剧上升后放缓的趋势，研究结果与前人一致^[12]，这可能与肥效有关，前期施肥后，辣木养分来源较充足，随着辣木吸收、土壤吸附及损失，导致后期肥效减弱，不足以满足辣木生长需求；而杨焱^[13]研究指出，9 d施肥1次可获得最好的辣木产量。李玲等^[14]发现，氮、磷、钾、钙缺乏对辣木幼苗生长会造成不同程度的影响，缺氮影响最大。从本试验结果看，N₈₀处理的辣木生长及叶片养分吸收情况总体优于其它处理，说明氮素在辣木生长中占主导作用，与李玲等^[14]、许冰等^[7]研究结果一致，但与徐永强^[2]研究结果并不相同，可能有二个原因：一是辣木的繁育措施不同，或者是水分、密度、病虫调控措施不同^[15]；二是可能与供试土壤缺氮富磷、钾有关。因此，辣木对氮素需求更大。本研究比较得出，N₆₀P₂₀K₆₀的辣木株高、地径仅次于N₈₀处理，且明显高于其它钾的处理。可见，除氮素外，钾对于促进辣木的株高、地径也起到重要作用，与任开磊等^[6]研究结果一致；徐冰等^[7]研究表明，钾能促进冠幅增长量。本研究结果中，钾肥对辣木生长影响较小，与徐永强^[2]研究结果相同；种植90 d后，除CK和N₈₀P₂₀外，N₈₀与其它处理的冠幅差异显著，除N₈₀外，整个试验期其它处理的冠幅均低于CK；所有处理地径均低于CK，且株高除N₈₀、N₆₀P₂₀K₆₀外，其它处理的株高也均低于CK，这说明不同氮、磷、钾配比施肥可能会对辣木生长起抑制作用。这可能有二个原因：一是肥料配比影响所致，也就是施肥不合理；二是可能土壤pH值过高所致，土壤pH值高于6.2时会导致辣木生长迟缓^[16]，可见，合理的配比施肥对辣木生长极为重要^[17]。从本研究结果看，N₈₀和N₈₀K₄₀的鲜叶生物量显著高于CK，其它含磷处理显著低于这3个处理，而N₆₀P₂₀K₆₀又高于其它磷处理，说明对辣木鲜叶生物量影响元素为N＞K＞P，与徐永强^[2]的K＞N＞P结果不同，同样也可能与土壤本身特性有关，也有可能与水分胁迫导致生物量有所不同^[18]。本研究中，氮肥施用对辣木生长有较强的促进作用，而磷肥和钾肥作用不明显甚至出现负作用，可能与当地气温及土壤水分有极大关系，辣木喜温暖、潮湿、年降水量为1 000~2 000 mm地区，而当地年平均降水量仅为600 mm左右，由此土壤水分极为缺乏，水肥协同效应受抑制；此外，可能是在干旱条件下辣木更易于缺乏氮养分。

本研究结果显示，辣木叶片吸收营养元素含量总体呈现出N＞K＞P，研究结果与李嘉等^[11]、刘忠妹等^[19]一致，这与影响辣木生长的元素相同，进一步表明辣木生长所需的养分含量大小，同时也说明辣木对氮、钾具有高富集特性。有研究表明，辣木叶片中大量元素含量由高到低依次是K＞Ca＞P＞Mg＞Na^[20]，这可能是由于生态区、采样时间和采摘部位不同导致辣木叶片营养成分不同^[21]；也有研究表明：辣木的叶片养分含量变化与地理分布及土壤特性有关^[22]。从各处理看，不同处理的辣木叶片全氮、全磷、全钾含量并不相同，且最大值出现在不同处理中，这说明氮磷钾能协同作用参与辣木生长，而辣木又能在不同氮磷钾配比施肥下主动调节体内元素的丰富度^[23]。辣木叶片全氮、全磷含量均高于CK，而全钾含量均不同程度低于CK，这说明不同配比施肥可能促进辣木叶片中的全氮、全磷吸收，抑制全钾吸收，具体原因还有待进一步探究；当然出现这种原因也可能是因为季节、光照、温度和水分的影响^[20]。在不同配比施肥对辣木叶片叶绿素含量的影响方面，除N₈₀外，其它处理均低于CK，且高氮处理的叶绿素含量均高于P₂₀K₄₀和N₆₀P₂₀K₆₀，N₈₀P₂₀高于N₈₀K₄₀，这说明氮磷能够增加辣木叶片中叶绿素含量，与徐永强^[2]研究结果基本一致。

不同氮、磷、钾配比施肥处理下辣木生长速度先快后缓慢，各元素对辣木生长和叶片养分吸收影响大小均为N＞K＞P，对叶绿素含量影响大小为N＞P＞K。辣木株高、冠幅、鲜叶生物量和叶绿素总含量的最高值及地径的次高值均出现在N₈₀中。综合分析结果表明，不同氮、磷、钾配比施肥对辣木生长及叶片养分吸收影响均不同，配比施肥最优处理为N₈₀，该施肥处理适用于辣木幼龄及速生生长阶段。