尾巨桉幼苗需肥規(guī)律研究

李 慧，陳少雄

(國家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心，廣東 湛江 524022)

尾巨桉幼苗需肥規(guī)律研究

李 慧，陳少雄＊

(國家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心，廣東 湛江 524022)

本試驗設(shè)置了施肥量500 ~ 1 200 g 8個施肥水平，從中選取生長最好的一個施肥水平(1 000 g)對尾巨桉幼苗進(jìn)行 5個月內(nèi)的需肥規(guī)律跟蹤試驗。氮、磷、鉀在生長的 3 ~ 4月期間需肥量分別占整個觀察期總需肥量的46.93%、40.88%和42.42%。5個月生桉苗總氮需求量約3 394.91 mg·株-1、總磷需求量約1 069.56 mg·株-1、總鉀需求量約3 605.13 mg·株-1，轉(zhuǎn)化為每公頃氮、磷、鉀的施肥量為34.0 kg·hm-2、10.7 kg·hm-2、36.7 kg·hm-2，比例為1.00:0.35:1.12。每個月對桉苗的氮、磷、鉀需求量進(jìn)行測定，得出苗木生長的過程中需肥拐點出現(xiàn)在3個月左右的時期，采用Logistic曲線對苗木的氮、磷、鉀的需求規(guī)律進(jìn)行擬合，擬合效果良好，擬合度可達(dá)0.97以上。

尾巨桉；需肥規(guī)律；需肥拐點；Logistic曲線

隨著人工豐產(chǎn)林的大面積營造和集約經(jīng)營水平的提高，研究解決豐產(chǎn)林的合理施肥技術(shù)問題勢在必行[1]。營養(yǎng)診斷技術(shù)是目前分析植物營養(yǎng)豐缺的主要技術(shù)，它是以礦質(zhì)營養(yǎng)原理為理論依據(jù)，以化學(xué)分析方法為主要手段，對生長的植株及其立地條件進(jìn)行分析測定。目前此方法在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用較廣，如任麗軒等[2]以花粳固優(yōu)1號粳稻為研究對象確定了生長單位質(zhì)量的稻所需要的N、P、K的量。而邵廣忠等[3]則以不同產(chǎn)量的玉米(Zea mays)為研究對象，測定了每種玉米的每公頃施肥量。林業(yè)方面也有不少研究，王慶仁等[4]通過研究華北地區(qū)幾個主要樹種營養(yǎng)狀況，闡述了缺乏養(yǎng)分的形態(tài)表征及林木生長與生理癥狀的關(guān)系，并提出了幾個主要樹種的營養(yǎng)元素適量濃度范圍。洪順山等[5]通過濕地松(Pinus elliottii)幼林施肥試驗對針葉樹種N、P、K、Ca、Mg 5個元素進(jìn)行營養(yǎng)診斷，發(fā)現(xiàn)診斷結(jié)果與肥料試驗的生長效應(yīng)一致，充分體現(xiàn)了營養(yǎng)診斷的科學(xué)指導(dǎo)作用。

尾巨桉(Eucalyptus urophylla × E. grandis)無性系桉苗具有生長量大、抗折斷能力強(qiáng)、抗病性強(qiáng)等優(yōu)點，適合在臺風(fēng)頻繁的廣東湛江地區(qū)種植。近幾年來尾巨桉得到了林農(nóng)的普遍認(rèn)可，但是對其需肥規(guī)律的研究目前尚少[6-7]，掌握其需肥規(guī)律有助于提高產(chǎn)量、減少肥料的浪費和多余養(yǎng)分對環(huán)境的影響。本研究著重對尾巨桉苗期前5個月的需肥規(guī)律進(jìn)行研究，并對其在5個月內(nèi)的需肥量進(jìn)行曲線擬合。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)自然概況

試驗地設(shè)置在廣東省湛江市南方國家級林木種苗示范基地。地理位置為東經(jīng)111°38′，北緯21°30′，屬北熱帶濕潤大區(qū)雷瓊區(qū)北緣，為海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫23.1℃，極端最低溫為1.4 ~ 3.6℃，極端最高氣溫為38.1℃，年降雨量1 567 mm，5—9月降雨量占全年的85.5%，年相對濕度80.4%[8]

1.2 試驗設(shè)計

試驗選擇不同的施肥水平，施肥量為 500 ~ 1 200 g，共計8種處理，基肥采用華揚肥料(N:P:K為6:12:6)苗木密度為1 m × 1 m，不同處理間的苗木距離為2 m (防止不同處理之間的干擾)。每個處理設(shè)3個重復(fù)，每個重復(fù)種苗8株，施肥方式采用穴施，在距苗木兩邊20 ~ 30 cm處開穴15 cm左右施肥。每個月進(jìn)行苗高、地徑及生物量調(diào)查，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果選取生長最好的施肥處理對樹根、樹干、樹葉各取樣20 g，于80 ~ 90℃下烘30 min，然后降低至70℃烘24 h，取出稱重，并換算成整株的干質(zhì)量，用粉碎機(jī)粉碎并通過0.25 mm篩，待測。試驗持續(xù)5個月。

1.3 養(yǎng)分含量的測定

稱取過篩后的樹葉0.1 g，樹根、樹干各0.2 g置于凱氏瓶中，采用 H2SO4-H2O2法進(jìn)行消解，待消煮液由棕黑色變?yōu)闊o色或清亮色后冷卻定容至100 m L，全N、全P采用德國盧比AA3流動分析儀測定，全K采用德國耶拿ContrAA300測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用EXCEL繪圖，并采用Origin 8進(jìn)行曲線擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳施肥量的選擇

由圖1 ~ 2可見，在整個觀察期間，不同施肥水平的苗木苗高和地徑為施肥量1 000 g的處理最好，當(dāng)施肥量小于1 000 g時，苗木的苗高、地徑均隨著施肥量的增加而增加，當(dāng)施肥量大于1 000 g時苗木的苗高、地徑開始隨著施肥量的增加而減少，說明在施肥量超過臨界點1 000 g時，肥量加大會對苗木的生長起到相反的效應(yīng)。圖3反映了不同的處理在苗木生長4個月時生物量的差異情況，從圖中可以看出不同施肥處理的苗木其各器官的生物量以及總生物量均和圖1 ~ 2的規(guī)律一致，因此本試驗最終選取施肥量1 000 g的施肥水平作為尾巨桉需肥規(guī)律的研究對象，并以此進(jìn)行需肥規(guī)律研究。

圖1 不同施肥量苗木苗高變化

圖2 不同施肥量苗木地徑變化

圖3 不同施肥量苗木生物量變化

2.2 尾巨桉幼苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量變化規(guī)律

從表1可知在觀察期內(nèi)苗木的鮮質(zhì)量隨生長進(jìn)程不斷增加，其中在第1個月內(nèi)苗木的鮮質(zhì)量增長量最小，只占5個月內(nèi)總生長量的0.7%左右；在生長的4 ~ 5個月內(nèi)生長量最大，均可達(dá)到43%，而在此過程中，苗木各器官鮮質(zhì)量的增長趨勢基本和苗木總體鮮質(zhì)量增長趨勢一致，其中樹根的生長量在第4個月達(dá)到最大，占整株苗木的49.68%，略大于5個月的44.187%，而樹葉的最大生長量是在5個月時，其生長量可達(dá)整株的44.05%，表2顯示的干質(zhì)量變化規(guī)律與鮮質(zhì)量相比雖有一定的差別，但總體趨勢仍保持一致。

表1 尾巨桉幼苗各器官鮮質(zhì)量動態(tài)變化

表2 尾巨桉幼苗不同器官干質(zhì)量動態(tài)變化

2.3 尾巨桉幼苗不同養(yǎng)分分布及動態(tài)變化

表3顯示在觀察期內(nèi)N、P、K在植株不同器官內(nèi)的分布比例均是樹葉＞樹干＞樹根。說明在生長的前5個月內(nèi)，樹葉仍是主要的養(yǎng)分儲存器官，樹干次之，根部最少。其中根部的全N比例在第1個月時最大，為11.17%，后期此比例趨于下降，葉部全N比例在1 ~ 2個月間變化較大，從第1個月的63.28%增長到86.42%，隨后的3個月比例基本穩(wěn)定在75%左右。5個月內(nèi)P在各器官中的比例基本穩(wěn)定，變化幅度較小。而K含量在根部的比例有增加的趨勢，在樹葉的比例有下降的趨勢。

表3 尾巨桉幼苗養(yǎng)分在不同器官中的分布比例

表4中列舉了不同時期N、P、K干物質(zhì)在樹體內(nèi)的累積變化過程，表中N、P2O5、K2O的比例是以N的量為參考，計算所得N、P、K的相對需求比例。由表4可知，在不同生長時期桉苗對N、P、K的需求都增加，但是對其需求的比例卻有一定的差別，其中在第1、3、5個月時，苗木對K的需求均大于N、P；而在第2個月與第4個月植株對N、K的需求基本持平，而對P的需求整體比例相對于N都偏低，其中在第2個月和第4個月達(dá)到較低水平，分別只占N需求量的0.12和0.27。生長5個月時，N的總需求量為3 394.91 mg·株-1，P的總需求量為 1 069.56 mg·株-1，K的總需求量為 3 605.13 mg·株-1，以試驗設(shè)計1 m × 1 m的株行距計算，可得尾巨桉生長 5個月時每公頃的N、P、K需求量分別為34.0 kg·hm-2、10.7 kg·hm-2、36.7 kg·hm-2。N、P2O5、K2O的需求比例為1.00:0.35:1.12。

表4 尾巨桉幼苗總干物質(zhì)及N、P、K含量動態(tài)變化

2.4 尾巨桉幼苗需肥規(guī)律及速生區(qū)域的確定

對表4中不同時間內(nèi)N、P、K干物質(zhì)的積累量連成曲線得圖4，圖中的縱坐標(biāo)為每月N、P、K的吸收量，由圖可見尾巨桉苗對N、K的吸收量要遠(yuǎn)大于對P的吸收量，且每月對N、P、K的需求基本呈現(xiàn)出S型，其中在1 ~ 3個月之間桉苗對N、P、K的需求相對較少，在3個月以后需求量顯著增加。

圖4 尾巨桉幼苗N、P、K需求曲線

許多研究表明苗木的生長規(guī)律符合“S”型生長曲線[9-13]，具有“S”型特征的生長模型均可用Logistic曲線進(jìn)行擬合，該曲線能較好地描述植物生長過程。由圖4可見本研究N、P、K的吸收曲線均為S型，故采用式(1)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果見表5。

式(1)中Y表示在x段時間內(nèi)植株所吸收的養(yǎng)分量，式中的K表示在研究的時間段內(nèi)苗木吸收養(yǎng)分的極限值，可用等差三點法求得。a，b為參數(shù)，根據(jù)最小二乘法求得。用相關(guān)系數(shù)R2檢驗曲線方程的擬合情況。

對以上(1)式求二階導(dǎo)數(shù)，得:

表5 尾巨桉幼苗養(yǎng)分吸收擬合方程

由表5可見，Logistic方程能很好地表達(dá)植株吸收養(yǎng)分的規(guī)律，對N、P、K的需求擬合曲線的擬合度均可達(dá)0.97以上，F(xiàn)檢驗的結(jié)果均達(dá)到極顯著水平。根據(jù)擬合方程K值的含義，N、P、K的吸收極值分別為1 566.6 mg、511.7 mg和1 621 mg。從吸收拐點可直觀地表示出尾巨桉苗木N、P、K的吸收量開始陡增的時間分別于3月上旬、3月中旬以及2月下旬，說明尾巨桉幼苗對不同養(yǎng)分元素的需求并不是同步進(jìn)行，在本試驗中表現(xiàn)為桉苗對K的大量需求最早，N次之，而P最晚。這一規(guī)律可為相關(guān)緩/控釋肥料的控釋時間和施肥時間提供依據(jù)。由于苗木前期的需肥量較少，土壤中的養(yǎng)分完全可以滿足，此時需要緩/控釋肥料的控釋時間應(yīng)該是3個月，如果選用速效追肥，則施肥的時間應(yīng)該選擇在苗木種植后3個月。按此方法施用肥料既能減少肥料養(yǎng)分的流失，又能有效滿足苗木對養(yǎng)分的需求。若將此試驗跟蹤至林木成熟，則可以得到整個尾巨桉無性系培育過程中對肥料的需求規(guī)律，為營林技術(shù)提供依據(jù)，以達(dá)到培育過程中苗木生長好、成本低、環(huán)境影響少的目的。

3 結(jié)論

(1) 本研究以施肥量為1 000 g·株-1的處理苗木生長最好，低于此含量時肥料不能滿足植株的需要，高于此含量會對苗木產(chǎn)生負(fù)作用。

(2) 在試驗時間段內(nèi)苗木的養(yǎng)分主要儲存于葉部，N、P、K含量分別占整株的比例范圍為63.28% ~ 79.51%、60.8% ~ 65.4%、51.67% ~ 67.32%。

(3) 植株不同生長時期對各種養(yǎng)分的吸收量及比例會有一定的變化，N:P2O5:K2O的波動比例為1 :0.68 ~ 0.27 : 0.9 ~ 1.99。在試驗的時間段內(nèi)苗木生長的最快時期為第4 ~ 5月，此時的生長量占整株的比例大約為40%。在生長的5個月內(nèi)尾巨桉苗需總N約34.0 kg·hm-2、10.7 kg·hm-2、36.7 kg·hm-2，比例大約為1.00:0.35:1.12。

(4) 在觀察的5個月內(nèi)，尾巨桉苗對N、P、K的需求均可用Logistic曲線進(jìn)行擬合，其方程中的常數(shù)所代表的生物學(xué)意義均與實際情況相符。尾巨桉苗木的需肥拐點在生長3個月左右出現(xiàn)。

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Study on Fertilizer Requirement Regularity for Seed lings of Eucalyptus Clone DH32-29

LI Hui, CHEN Shao-xiong
(China Eucalypt Research Centre, Zhanjiang 524022, Guangdong, China)

In this study eight fertilizer levels (from 500 to 1 200 g) were applied to exam ine fertilizer requirements of Eucalyptus urophylla × E. grandis seedlings over a five month period in order to select the best performance (1 000 g) as judged by grow th mass. During the third to fourth month, the percentage of N, P and K requirements were 46.9%, 40.9% and 42.4% respectively out of the entire observation time. The total requirements of the N, P and K were about 1 069.6 mg·seedling-1, 3 394.9 mg·seedling-1and 3 605.1 mg·seedling-1, measured by every hectare, the amount was 34.0 kg·hm-2, 10.7 kg·hm-2, 36.7 kg·hm-2and the proportion was 1.00:0.35:1.12. By calculating the N, P and K requirements by month, the fertilizer requirement inflection point was found to occur in the third month. A Logistic curve was used to fit the rule of the N, P and K requirements and this provided a degree of fit of over 0.97.

Eucalyptus urophylla × E. grandis; the rule of the fertilizer requirement; inflection point of fertilizer requirement; Logistic curve

S725.5

A

2014-05-08

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項“桉樹生態(tài)經(jīng)營及產(chǎn)業(yè)升級關(guān)鍵技術(shù)研究”(201104003)

李慧(1984— )，碩士，助理工程師，主要從事桉樹培育研究.E-mail: li.hui.cool.love@163.com

＊陳少雄為通訊作者，E-mail:sxchen01@163.com