氮(N)、磷(P)、钾(K)是植物体内物质和能量代谢的重要物质^[1-2]。其中，氮是蛋白质组成成分；磷是组成植物核酸、磷脂等磷酸化合物的重要元素，也是植物细胞分裂和根系生长的关键元素之一，对植物适应和抵抗外界不良环境具有积极作用；钾是植物代谢过程中多种酶的活化剂和细胞渗透调节物质，影响着植物代谢过程以及其它营养元素的吸收与利用，对植物代谢具有重要作用^[3-5]。

氮、磷、钾肥的施用水平直接影响植物对营养物质的吸收和利用进而影响苗木质量^[6]。3种元素对植物的作用并不是孤立的，还有两者以及三者之间的交互影响。平衡施用氮、磷、钾肥能够协调土壤供肥和苗木需肥之间的供求关系，从而促进苗木生长发育^[7-8]。氮磷钾元素之间的互作效应受他们之间配比的影响，表现为不同氮磷钾肥配比对植株生长及生理影响存在差异。有研究表明，植株干物质积累量、叶绿素含量、营养元素吸收和利用效率等均受氮磷钾肥配比的影响^{[2, 9-12]}。“3414”试验设计是基于不同氮磷钾相互组合下，将氮磷钾3个因子进行最优组合的试验方案，具有处理少、效率高的特点。在“3414”试验设计下，可运用肥料效应函数法将植物性状与肥料三要素结合起来，结合作物需肥规律和土壤供肥能力，筛选出苗木育苗中最佳理论氮磷钾配施量^[13]。

海南海桑(Sonneratia hainanensis W.C. Ko, E.Y. Chen & W.Y. Chen)是我国特有的海桑科濒危红树林树种^[14]。海南海桑作为热带和亚热带海岸红树林群落乔木层基本组成树种之一，具有发达的根系和良好的消滞潮汐的功能，可防风防浪，促进海岸生态平衡^[15]。

加强海南海桑栽培管理技术方面的研究，尤其是海南海桑苗木的培育工作是保护海南海桑种质资源急需解决的问题之一。然而，目前关于海南海桑幼苗对氮磷钾肥生长生理响应，以及海南海桑苗木培育的肥料配比鲜见报道。为此，本研究按照“3414”试验设计进行盆栽试验，研究氮、磷、钾肥配比对海南海桑幼苗生长及生理的影响，并通过肥料效应函数法明确海南海桑幼苗育苗的最佳氮磷钾肥配比，以期为海南海桑苗木培育的氮磷钾施肥配比提供科学依据。

试验于2019年3月开始，2020年12月结束，地点为海南大学基地。供试材料为生长良好，长势一致的1年生海南海桑实生苗，由海南新绿神热带生物工程有限责任公司提供。供试土壤类型为海南花岗岩母质发育的湿润铁铝土，土壤质地为砂壤土，栽培基质由湿润铁铝土、蛭石和河沙按体积比3∶1∶1制成，pH值5.11，有机质5.63 g·kg^-1，全氮、磷、钾含量分别为1.53、0.091和31.56 g·kg^-1。供试肥料为尿素(N，46.65%)、过磷酸钙(P₂O₅，12%)、氧化钾(K₂O，60%)。

采用“3414”试验设计进行盆栽(表 1)，设3个肥料类型因素和4个施肥水平：不施肥(T1，0水平)为对照组(CK)，1/2常用施肥量(T2，1水平)，常用施肥量(T3，2水平)和3/2常用施肥量(T4，3水平)，总共设置14个处理^[2]。氮、磷、钾处理组合分别为：T2、T3、T6和T11；T4、T5、T6和T7；T8、T9、T6和T10^[2]。氮、磷、钾常用施肥量分别为0.530、0.120和0.350 g·kg^-1，其他处理组施肥量均以N、P₂O₅、K₂O计算。培养容器为口径19 cm、高18 cm的聚乙烯塑料花盆。每盆填入干质量为3.5 kg的混合基质。20盆为一个重复，重复3次。

试验幼苗于2019年3月份栽种，磷肥在栽种时一次性施入，氮和钾肥分3次施入，分别于4、6和8月进行。采取常规水分管理，保持75%左右田间持水量，每次补充水分及时将渗漏液倒回基质中。

栽种前后分别随机选取9株测定每株鲜质量。晾干的植株在105 ℃条件下杀青并烘干后粉碎，然后研磨过0.5 mm筛备用，测定每株幼苗干质量以及全碳、氮、磷、钾含量。幼苗鲜质量、干质量和元素含量以单株计算，9株求平均值。测定重复3次。根据赵畅等^[2]的方法测定植物样品干物质和全碳、氮、磷、钾含量。根据以下公式计算相应指标。

式中：Δm_B表示生物增加量(g·株^-1)；m₁表示栽种结束后幼苗鲜质量(g·株^-1)；m₂表示栽种前幼苗鲜质量(g·株^-1)；Δm_D表示幼苗干物质增加量(g·株^-1)；m_D1表示栽种结束后幼苗干质量(g·株^-1)；m_D2表示栽种前幼苗干质量(g·株^-1)；Δm_A表示元素吸收量(g·株^-1)；m_A1表示栽种结束后幼苗元素含量(g·株^-1)；m_A2表示栽种开始时幼苗元素含量(g·株^-1)；Δm_C表示碳固定量(g·株^-1)；C₁表示栽种结束后幼苗碳元素含量(g·株^-1)；C₂表示栽种开始时幼苗碳元素含量(g·株^-1)；ΔU_A表示元素利用效率(g·g^-1)。

将不同氮磷钾施肥配比与海南海桑幼苗苗木质量指数之间建立肥料效应函数回归方程，通过求解该回归方程的极值，从而计算出海南海桑幼苗繁育的理论最优氮磷钾施肥量。在选用方程式时，肥料效应回归方程选择依据为，最佳理论最优施肥量为正值且复测定系数(R²)和复相关系数较高。按照公式(6)计算海南海桑苗木质量指数，具体公式参照宋政凯等^[12]的方法。

式中：I表示苗木质量指数；M表示苗木总干质量(g)；H表示苗高(cm)；D表示地径(cm)；M_S表示茎干质量(g)；M_R表示根干质量(g)。

采用Excel 2010、SPSS 20.0和Origin 8.0软件进行数据处理统计分析和作图。

干物质增加量对不同氮、磷、钾配比的响应存在较大差异，结果如图 1所示，与对照组T1(CK)相比，T2、T10和T11差异不显著，其他处理组均显著高于对照组，其中，T6处理组(5.88 g·株^-1)最大。说明海南海桑幼苗干物质增加量随着氮磷钾施肥量的增加呈现出先升后降趋势。从氮处理组(T2、T3、T6和T11)来看，随着氮肥使用量的增加，干物质增加量呈现先增加后减少趋势。磷和钾处理组也具有同样的规律。

	图 1 施肥对海南海桑幼苗干物质增加量的影响 Fig. 1 Effect of N, P, and K fertilization on dry mass growth of S. hainanensis seedlings
图选项

不同氮、磷、钾配施处理对海南海桑植株氮、磷、钾和碳元素吸收均存在较大差异(图 2)，幼苗氮、磷、钾吸收量和碳固定量范围分别为5.00~53.11，6.13~ 17.43，53.17~256.62和78.38~278.16 mg·株^-1。随着氮、磷、钾施肥量的增加，植株氮、磷、钾元素吸收量和碳元素固定量呈先增加后下降趋势，T6处理组的氮、磷、钾吸收量和碳固定量最大。

	注：不同字母表示处理间差异显著(P < 0.05)。Note: different letters indicate significant differences between treatments(P < 0.05). 图 2 施肥对海南海桑幼苗元素吸收和固定的影响 Fig. 2 Effect of fertilization on absorption and fixation by S. hainanensis seedlings
图选项

表 2是氮磷钾施肥处理对海南海桑幼苗氮磷钾元素利用效率的影响，除无施肥处理(T1)，氮磷钾利用效率分别在74.18~126.15、184.27~337.93和13.79~48.73 g·g^-1之间。氮利用效率随施氮量的增加曲折变小，随施磷量的增加先增加后减小，磷利用效率随施氮量、施磷量的增加先增加后减小，钾利用效率随施磷量的增加先减少后增加，随施氮量的增加先增加后减小，随施钾量的增加呈减低趋势。

对海南海桑幼苗干物质增加量，氮、磷、钾元素吸收量和碳元素固定量进行方差统计分析，结果见表 3。除磷单因素与干物质增加量和磷吸收量之间以及磷钾双因素与干物质增加量和碳固定量之间存在显著差异以外，其余各施肥因素(氮磷钾单、双和三因素)与氮、磷、钾吸收量以及碳固定量之间均存在极显著差异。从幼苗干物质增加量和碳元素固定量的离差平方和大小顺序来看，氮磷钾三因素互作对干物质增加量和碳元素固定量影响最大，两因素互作次之，单因素最小；磷钾与幼苗干物质增加量和碳元素固定量之间显著差异(P＜0.05)，氮磷和氮钾与其之间差异极显著(P＜0.01)。

表 4是不同处理间海南海桑幼苗叶绿素、丙二醛和脯氨酸含量，不同处理间生理指标存在较大差异。海南海桑幼苗的叶绿素含量随着肥施用量的增加呈先增后降趋势，丙二醛含量呈下降趋势，对照组均显著高于所有施肥处理组。除T12和T13处理组以外，其他施肥处理组的脯氨酸含量均高于对照组。说明氮磷钾平衡施肥可以提高海南海桑幼苗叶绿素和脯氨酸含量，降低丙二醛含量，提高了幼苗的抗逆性，促进生长发育。

将氮磷钾施用量和幼苗苗木质量指数之间建立肥料效应函数，具体方程如下：

由方程的一次项系数大小得知，氮磷钾的肥料效应大小为：氮肥＞磷肥＞钾肥。氮、磷、钾、氮磷、氮钾、磷钾对海南海桑苗木质量指数的作用效果均呈先增后减趋势，符合报酬递减规律。由二元一次项系数可以看出，氮磷、氮钾对海南海桑苗木质量具有正向互作效应，即氮磷或者氮钾的配合施用对海南海桑苗木质量的提高优于单独使用某种肥料效果。然而，磷钾具有反向互作效应。经过方程极值求解得出氮磷钾理论最佳施用量分别为0.547、0.131和0.342 g·kg^-1。

氮磷钾肥与海南海桑植株干物质增加量的关系符合报酬递减律，随施用量增加呈先升后降趋势。该结果与前人^{[2, 16-18]}研究结果一致。杨志坚等^[2]通过研究表明，氮磷钾肥在中低水平下能提高闽楠幼苗干物质含量，在高水平下干物质增加量有所降低。从海南海桑幼苗对氮磷钾元素吸收量和碳元素积累量的结果可以解释这一规律产生的原因。氮磷钾肥促进了植株幼苗体内营养元素吸收和碳元素固定，从而表现为植株干物质增加量提高，这是其中一个原因。另一个原因可能是肥料施用促进了叶绿素合成，提高光合作用, 增加了干物质量积累。有研究表明，施肥可上调叶片叶绿素关键基因的合成和表达，叶片中叶绿素合成量增加，增强了光合作用从而促进作物产量提高^[19]。氮磷钾肥料处理对海南海桑干物质增加量存在明显差异，该结果与前人研究结果^[20-21]一致。原因可能是因为氮磷钾之间存在协同效应，氮磷钾配比对植物氮磷钾元素的吸收和碳元素固定存在较大影响。本试验结果也发现，不同的氮磷钾配施处理组之间氮磷钾元素积累量和碳元素固定量均存在较大差异，且碳元素固定量与干物质含量变化规律基本一致。

施肥量影响植物吸收营养物质量^[22]。随着氮磷钾肥料施用量的增加，海南海桑幼苗氮磷钾元素吸收量和碳元素固定量呈现出先上升后下降的趋势。有研究表明，随着氮素施用量的增加，海滨雀稗氮磷钾含量呈现出先升后降趋势^[23]。磷肥施用促进植株根系生长，加强植株吸收能力，提高植株氮磷钾吸收^[24]，当植株体内磷元素含量达到一定值后，施磷量的增加反而会降低植物对磷素的利用效率^[25]。施钾不仅显著提高植株对钾元素的吸收量，还能够通过提高植株光合能力，促进生长，进一步提高植株对氮磷的吸收^[2]，同样，钾肥施用过多会增加产量“释然效应”，使得钾素利用率降低^{[2, 25]}。氮、磷、钾元素两者以及三者之间存在交互作用，适当的配比对于提高植株氮磷钾元素吸收和利用具有积极作用^{[2, 26]}。本试验中，在氮磷钾三因素作用下，氮磷钾元素吸收量均为T6处理组最大，即氮磷钾在2水平时获得最大值，其它处理组均低于或显著低于T6处理组。表明氮磷钾在T6配比下对海南海桑幼苗的氮磷钾元素吸收最佳。氮磷钾的平衡供给，给植物创造了适宜的代谢环境，提高了光合效率，促进了植物生长发育，使氮磷钾肥料发挥最大效用^[25]。

本试验中表明，随着氮肥施肥量的增加，海南海桑幼苗磷、钾元素利用率均呈现出先增加后降低趋势，随着磷肥施肥量的增加，海南海桑幼苗氮、磷元素利用率也呈现出先增加后降低趋势。在适当的范围内，氮磷肥的施用提高了植株对氮磷钾元素的吸收，促进了碳的固定，从而提高了氮磷钾的利用效率。但随着氮磷肥施用量的提高，过多的氮磷钾元素滞留在植株体内，造成植株处于氮磷钾元素“奢侈”状态，从而降低了植株对氮磷钾的利用效率^[27]。

氮磷钾肥施用可促进叶绿体合成，这一结果与前人研究结果一致，FIORENTINI et al^[28]通过试验证明，施肥与小麦叶绿素浓度呈正指数关系。王继玥等^[29]研究表明，氮素过高或过低均能够引起叶绿素降解导致叶绿素含量下降并呈现出叶色变黄或失绿。当施氮量超过75 kg·hm^-2时，会导致渗透胁迫，从而导致氮素吸收减少，进而影响包括叶绿素在内的代谢产物合成^[30]。氮磷钾配比能够影响植株生理代谢活动，合理的配比起到促进作用，不合理的配比容易引起植株生理代谢失衡，植株受到肥料胁迫引起生理指标变化^[30-31]。本研究结果表明，氮磷钾施用均降低了海南海桑幼苗叶片的丙二醛和脯氨酸含量，T6处理组的含量最低。这一结果也说明了T6处理组氮磷钾配比最佳，能够促进海南海桑幼苗生理代谢活动。

苗木质量随施用量增加呈现先升后降趋势。这一结果与幼苗氮磷钾元素积累量和碳元素固定量结果一致。表明苗木体内氮磷钾营养元素状况决定苗木质量。苗木功能性状变化受营养元素吸收和利用效率的制约，通过苗木体内营养元素的状况调节控制生理代谢活动影响苗木的生长发育，进而影响苗木质量^[6]。

植物对氮磷钾营养元素的吸收并不是孤立的，他们之间存在协同作用，氮磷钾每两因素之间均存在交互作用^[2]。正向交互作用对植株养分吸收和利用具有积极作用，反向交互作用则不利于提高养分吸收和利用。本试验中，由肥料效应函数方程得出，就苗木质量而言，氮磷、氮钾之间存在正向交互作用，磷钾之间存在反向交互作用。这一结果与前人研究结果相似，郑毅等^[32]研究表明氮磷、氮钾互作对于提高甜菜产量具有正向作用，然而，磷钾互作降低了甜菜产量。

由肥料效应方程计算的理论最佳施肥量与T6处理组的实际施肥量相近。说明苗木质量与氮磷钾施肥量建立的肥料效应函数得出的氮磷钾施用理论最佳值可以作为推荐施肥量的参考。N、P₂O₅、K₂O推荐施肥量分别为0.547、0.131和0.342 g·kg^-1。