磷肥對(duì)馬尾松苗木生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響

2014-10-22 11:45:51周瑋

湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年17期

周瑋

摘要：以一年生馬尾松（pinus massoniana）苗木為研究對(duì)象，對(duì)移栽后苗木進(jìn)行施肥試驗(yàn)。采用完全隨機(jī)區(qū)組排列的方法，設(shè)置磷肥3個(gè)施肥量的施肥處理，同時(shí)設(shè)置對(duì)照。在施肥后各月測(cè)定苗木地徑、苗高及根系的生長(zhǎng)情況。結(jié)果表明，苗木地上苗高、地徑生長(zhǎng)與外界氣候變化密切相關(guān)。細(xì)根變化前期不明顯，9月后細(xì)根生長(zhǎng)增加。施磷肥處理下苗木苗高、細(xì)根高于對(duì)照；且隨著施肥量的增加，苗木的苗高、根長(zhǎng)、根表面積、根體積及生物量表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，且在8～12月表現(xiàn)較為明顯。隨著磷肥用量增加生物量逐漸增加，細(xì)根形態(tài)則在2月下降，且P2細(xì)根形態(tài)最好。

關(guān)鍵詞：馬尾松（Pinus massoniana）；磷肥；生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)

中圖分類號(hào)：S791.248；S143.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）17-4092-04

Effects of Phosphatic Fertilizer on the Growth Dynamics of Pinus massoniana Seedling

ZHOU Wei

（School of Chemistry and Environmental Science， Guizhou Minzu University， Guiyang 550025， China）

Abstract： Fertilizer was applied on one-year Pinus massoniana seedling. Three amounts of P fertilizer applications and control were designed with complete random. The status of height， diameter and root of seedling were determined at every months after fertilizer application. Results showed that the height and fine root under P fertilizer treatment was higher than that of the contrast. There was an affinity between the growth of the height and diameter and the weather. The fine root growed inconspicuously in the prior period. From Sept. the fine root showed slower growth. With the amount of P fertilization increasing， the height， root length， root surface area， root volume and biomass increased. This change was conspicuous from Aug. to Dec.. With the increase of the P， the biomass increased， the fine root morphology decreased in the Feb.. The morphology of fine root was the best under the treatment P2.

Key words： Pinus massoniana seeding； phosphatic fertilizer； growth dynamic

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素，在呼吸代謝、糖分代謝、酶促反應(yīng)和生理生化調(diào)節(jié)過程中起著至關(guān)重要的作用[1]。土壤缺磷已成為當(dāng)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要限制因子之一，磷脅迫下植物根系的適應(yīng)性反應(yīng)研究成為熱點(diǎn)[2-5]。特別是在熱帶、亞熱帶地區(qū)，土壤含有大量的無定型氧化鐵、鋁，對(duì)磷肥有極強(qiáng)的吸附固定作用。磷肥施入土壤后大部分水溶性磷在較短時(shí)間內(nèi)即被固定，成為難溶性磷，土壤中的磷有效性更低[6-8]。

馬尾松是貴州省的主要造林樹種之一，已有大量的研究證明[9，10]，對(duì)馬尾松林進(jìn)行施肥管理能有效提高馬尾松的速生、豐產(chǎn)性，林木施肥管理對(duì)馬尾松樹高、胸徑、材積有明顯影響，特別是對(duì)馬尾松幼齡林施肥有明顯的效果[11-13]。目前，國(guó)內(nèi)主要研究了施肥效益、施肥對(duì)葉片養(yǎng)分以及土壤性質(zhì)和環(huán)境的影響[14-17]。而對(duì)地下部分的研究很少，根系直接與土壤接觸，兩者之間不斷地進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，從根本上影響著養(yǎng)分從土壤進(jìn)入植物體的過程，在森林生態(tài)系統(tǒng)能量和物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著十分重要的作用。為此，研究不同磷肥施用量處理下，馬尾松苗木根系（主要是細(xì)根）形態(tài)及地上生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化情況，以期為進(jìn)一步分析施肥對(duì)馬尾松生長(zhǎng)的影響機(jī)理提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

在貴州大學(xué)苗圃地內(nèi)設(shè)置樣地，先混勻土壤，設(shè)計(jì)磷肥4個(gè)不同施肥水平的隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，進(jìn)行整地、除草及消毒等前處理，將每個(gè)苗床用塑料薄膜分為4塊（每1塊為1個(gè)處理），然后進(jìn)行苗木移栽（一年生苗木為凱里種苗園苗木），每個(gè)小區(qū)內(nèi)種植苗木15株。按時(shí)進(jìn)行澆水、除草等管理。待1個(gè)月后，苗木成活后進(jìn)行施肥處理，分別施用不同量P肥，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2 方法

試驗(yàn)所需磷肥為鈣鎂磷肥（其中含P2O5 14%），施肥量為0、50、100、200 g/株（分別為處理P1、P2、P3、P4）。

馬尾松苗木地上苗高、地徑用游標(biāo)卡尺和卷尺直接測(cè)量。根系形態(tài)指標(biāo)測(cè)定方法：應(yīng)用Epson數(shù)字化掃描儀（Expression 10000XL 1.0）對(duì)分級(jí)后的不同處理下根系進(jìn)行掃描，并將掃描后的圖像存入計(jì)算機(jī)，之后用與掃描儀配套的Win RHIZOC Pro 2004b根系圖像分析系統(tǒng)軟件（加拿大Regent Instruments公司）對(duì)各處理下根形態(tài)特征指標(biāo)進(jìn)行定量分析。主要測(cè)量指標(biāo)包括根長(zhǎng)、根表面積、根體積，生物量測(cè)定采用烘干稱重法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬尾松地上部分生長(zhǎng)量動(dòng)態(tài)變化

2.1.1 馬尾松苗高生長(zhǎng)動(dòng)態(tài) 從圖1可以看出，馬尾松苗高總生長(zhǎng)量呈逐漸增加趨勢(shì)，到12月后苗高生長(zhǎng)較慢，基本停止生長(zhǎng)。通過不同時(shí)期苗高生長(zhǎng)的多重比較可知，7月與6月，2月與1月、12月之間差異不顯著，其余各月之間差異均達(dá)到顯著水平。12月之前，施肥處理下苗高高于對(duì)照。12月后各處理苗高生長(zhǎng)差距減小，施磷肥處理下苗高與對(duì)照接近。說明一年生馬尾松苗木在移栽前半年磷肥施用量增加會(huì)促進(jìn)苗高的生長(zhǎng)，而后隨著苗木的生長(zhǎng)磷肥對(duì)苗高生長(zhǎng)的促進(jìn)作用逐漸不明顯。在馬尾松苗木生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化過程中，其變化規(guī)律與馬尾松的生長(zhǎng)特性以及亞熱帶地區(qū)氣候特點(diǎn)相一致，1月、12月氣溫低，生理活動(dòng)比較弱，根從土壤中吸取的養(yǎng)分少，苗高生長(zhǎng)慢，馬尾松苗木此時(shí)一般停止生長(zhǎng)，而夏季溫度較高，濕度較大，土壤中的微生物較活躍，土壤酶活性較強(qiáng)，植物根系從土壤中吸收的有利元素較多，并大部分分配到苗木地上部分，進(jìn)一步促進(jìn)了苗高的生長(zhǎng)。

2.1.2 馬尾松地徑生長(zhǎng)動(dòng)態(tài) 圖2是不同的施肥處理下馬尾松苗木地徑生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化情況。從圖2可以看出，生長(zhǎng)前期（5～8月）施磷處理下地徑低于對(duì)照，后期則高于對(duì)照（P4除外），但與對(duì)照相比，同一時(shí)期不同磷肥施用量對(duì)地徑生長(zhǎng)影響均不顯著，到2月時(shí)各處理間地徑相近。且在生長(zhǎng)過程中，隨著磷肥施用量的增加，地徑無明顯的變化規(guī)律，P4處理下地徑最小，說明磷肥施用量對(duì)馬尾松苗木地徑生長(zhǎng)無明顯影響，而到后期，磷肥用量高于一定量（P4處理）反而對(duì)地徑生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的抑制作用。苗木的動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)過程與苗高生長(zhǎng)趨勢(shì)一致，都與土壤溫濕度及氣候變化明顯相關(guān)。

2.2 馬尾松地下部分（根系）生長(zhǎng)量動(dòng)態(tài)變化

2.2.1 馬尾松根長(zhǎng)生長(zhǎng)動(dòng)態(tài) 從圖3可以看出，苗木細(xì)根根長(zhǎng)呈先增加后降低的趨勢(shì)，8～12月細(xì)根根長(zhǎng)生長(zhǎng)最快。其中P4處理與對(duì)照之間差異顯著，其他施磷肥處理下細(xì)根根長(zhǎng)差異不顯著。P3處理下細(xì)根根長(zhǎng)峰值出現(xiàn)在10月（156.87 cm/株），其他各處理峰值出現(xiàn)在12月（116.07、141.07、285.38 cm/株）。5月、6月、7月、8月之間細(xì)根根長(zhǎng)差異不顯著，其他各月份之間差異顯著。前期（5～8月）不同磷肥施用量下根長(zhǎng)變化不大，后期變化較大，8～12月P4處理下根長(zhǎng)最長(zhǎng)，到2月時(shí)P2處理下根長(zhǎng)最長(zhǎng)，P4與對(duì)照接近。說明不同磷肥施用量在一定時(shí)期對(duì)馬尾松細(xì)根的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，細(xì)根根長(zhǎng)高于對(duì)照，且隨著磷肥施用量的增加，細(xì)根根長(zhǎng)有增加的趨勢(shì)。說明施磷肥有利于馬尾松細(xì)根的生長(zhǎng)，其對(duì)水分、養(yǎng)分的吸收能力增強(qiáng)。生長(zhǎng)一定時(shí)期后磷肥用量增加到一定程度對(duì)細(xì)根根長(zhǎng)作用不明顯。2月不同磷肥施用量下細(xì)根根長(zhǎng)分別較對(duì)照高5.05%、1.33%、0.37%。

2.2.2 馬尾松根表面積生長(zhǎng)動(dòng)態(tài) 從圖4可以看出，施磷處理下細(xì)根表面積呈增加趨勢(shì)，與根長(zhǎng)變化趨勢(shì)基本一致。P4處理細(xì)根表面積生長(zhǎng)較快，12月達(dá)到峰值（47.00 cm2/株）。其他各處理細(xì)根表面積逐漸增加，2月達(dá)到最大值（19.81、26.38、24.49 cm2/株）。施磷肥處理下細(xì)根表面積均高于對(duì)照（除12月的P3處理外）。5～8月各處理間根表面積差異不明顯，8月后差異顯著。P4處理下細(xì)根表面積在10月、12月明顯高于對(duì)照。細(xì)根表面積的變化趨勢(shì)與根長(zhǎng)變化一致。

2.2.3 馬尾松根體積生長(zhǎng)動(dòng)態(tài) 從圖5可以看出，5～8月、2月，磷肥施用量對(duì)細(xì)根體積影響不顯著。2月不同磷肥處理下細(xì)根體積比對(duì)照高2.30%、1.84%、1.32%。9月至翌年2月，不同的生長(zhǎng)時(shí)期細(xì)根體積明顯不同。P4處理峰值出現(xiàn)在12月（1.02 cm3/株），P3處理最高值出現(xiàn)在10月。對(duì)照及P2處理呈逐漸增加的趨勢(shì)，對(duì)照在8月后呈明顯的直線上升趨勢(shì)，2月時(shí)最高（0.50 cm3/株），P2處理呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，最高值也出現(xiàn)在2月（0.62 cm3/株）。

2.2.4 馬尾松根生物量生長(zhǎng)動(dòng)態(tài) 從圖6可以看出，到12月為止，不同處理下根系生物量呈逐漸增加的趨勢(shì)，到2月略有降低，可能是因?yàn)?月溫度下降，植物體內(nèi)的大多數(shù)碳水化合物集中在地上部分，轉(zhuǎn)移到地下的部分減少。12月各處理細(xì)根生物量與未施肥相比有顯著提高，2月施磷處理下根系生物量分別較對(duì)照高2.67%、2.27%、3.41%，10月、12月施磷肥處理下根系生物量差異顯著，2月隨著磷肥施用量的增加，苗木細(xì)根生物量呈逐漸增加的趨勢(shì)。

3 小結(jié)與討論

3.1 磷肥施用量對(duì)苗木地上生長(zhǎng)的影響

苗木的生長(zhǎng)主要是由養(yǎng)分的吸收和利用決定的[18，19]。在自然條件下，土壤中的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)有限或有效性較低，通常限制樹木的生長(zhǎng)發(fā)育。因此，在氮、磷缺乏的土壤環(huán)境中，增加這些營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)會(huì)促進(jìn)樹木生長(zhǎng)。而在馬尾松生長(zhǎng)的土壤中普遍表現(xiàn)出缺磷特性，因此在馬尾松林地施用磷肥對(duì)苗木的生長(zhǎng)表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用。研究結(jié)果表明，施磷肥處理下苗高大于對(duì)照，說明施磷肥可以促進(jìn)馬尾松苗高的生長(zhǎng)，隨著磷肥施用量的增加，馬尾松苗高生長(zhǎng)逐漸增加；而不同的施磷水平對(duì)幼苗地徑生長(zhǎng)影響不顯著。說明單施磷肥對(duì)馬尾松幼苗的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，與前人對(duì)馬尾松的研究結(jié)果基本一致[20-22]。但在整個(gè)生長(zhǎng)過程中施磷肥與對(duì)照之間差異不明顯，說明磷肥對(duì)苗木地上部分的生長(zhǎng)影響不明顯。

3.2 磷肥施用量對(duì)苗木細(xì)根的影響

細(xì)根的主要功能是從異質(zhì)土壤中獲取必要的資源，并隨水分、養(yǎng)分有效性變化而作出形態(tài)和生理的反應(yīng)，細(xì)根系統(tǒng)的總長(zhǎng)度對(duì)于水分和養(yǎng)分的吸收效率具有重要意義[23]，根系表面積（Root surface area，RSA）的大小反映根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及水分的吸收能力，表面積越大則根系吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力越強(qiáng)。雖然細(xì)根在樹木根系總生物量中的比例小于30%左右，但其具有巨大的吸收表面積，且生理活性強(qiáng)，是樹木水分和養(yǎng)分吸收的主要器官[24]。研究結(jié)果表明，在一定時(shí)期和一定范圍內(nèi)，隨著磷肥施用量的增加，苗木細(xì)根根長(zhǎng)、根表面積、根體積及生物量表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，且在8～12月表現(xiàn)較為明顯。細(xì)根生物量基本表現(xiàn)為隨著磷肥用量增加生物量逐漸增加，細(xì)根形態(tài)則在2月下降，且P2細(xì)根形態(tài)最好。說明在馬尾松苗期施用磷肥能促進(jìn)馬尾松細(xì)根的生長(zhǎng)，增加其吸收表面積，有利于苗木吸收土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素，進(jìn)一步促進(jìn)苗木地上部分的生長(zhǎng)。

3.3 苗木地上及根系生長(zhǎng)的關(guān)系

在植物生長(zhǎng)過程中，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)不僅影響生物量的大小，而且不同的養(yǎng)分水平還與生物量的分配有關(guān)。研究認(rèn)為，生長(zhǎng)在不受限制的穩(wěn)定環(huán)境中的植物，地上與地下的生長(zhǎng)之間存在一種相對(duì)平衡的關(guān)系；而當(dāng)?shù)V質(zhì)養(yǎng)分受限時(shí)，光合物質(zhì)的分配則有利于地下生長(zhǎng)[25]。對(duì)馬尾松苗木進(jìn)行不同磷肥施用量的處理，結(jié)果施磷肥處理下細(xì)根的生長(zhǎng)變化情況較地上部分明顯，且有明顯隨著磷肥施用量的變化而變化的趨勢(shì)。所以增加土壤中有效性元素的含量，首先表現(xiàn)為促進(jìn)地下部分根系生長(zhǎng)量的增加，特別是細(xì)根的變化最為敏感。且磷肥的肥效較慢，施肥半年后才表現(xiàn)出肥效，從地徑的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)上明顯看出，苗高生長(zhǎng)效果不明顯，而地下部分細(xì)根生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化過程較地上部分明顯，9月之后細(xì)根明顯生長(zhǎng)增快，而地上部分則可能表現(xiàn)出一定的滯后性。

通過馬尾松苗木不同磷肥施用量的施肥試驗(yàn)，初步得出以下結(jié)論，施磷肥后半年細(xì)根的根長(zhǎng)、根表面積、根體積及生物量明顯生長(zhǎng)增快，而地上部分表現(xiàn)不明顯，對(duì)磷肥的作用效果滯后于根系的生長(zhǎng)。施磷肥處理下苗木的苗高、細(xì)根均高于對(duì)照，對(duì)苗木地徑生長(zhǎng)作用效果不明顯；隨著施肥量的增加，苗木的苗高、根長(zhǎng)、根表面積、根體積及生物量表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，地徑則變化不明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] ABELSON P H. A potential phosphate crisis[J].Science，1999，283：2015-2021.

[2] 孫海國(guó)，張福鎖.缺磷脅迫下的小麥根系形態(tài)特征研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（3）：295-299.

[3] 龐欣，李春儉，張福鎖.部分根系供磷對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)及同化物分配的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2000，26（6）：719-724.

[4] 劉輝，王三根.低磷脅迫對(duì)大麥內(nèi)源激素的影響[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（1）：48-51.

[5] LYNCH J L， BROWN K M. Topsoil foraging anarchitectural adaptation of plants to low phosphorus availability[J].Plant Soil，2001，237：225-237.

[6] 盧仁駿，嚴(yán)小龍，黃志武，等.廣東省紅壤旱地土壤養(yǎng)分狀況的網(wǎng)室調(diào)查[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，13（2）：74-80.

[7] 張少若，甘東泉，鄭海文，等.海南島熱帶土壤無機(jī)磷的形態(tài)和性質(zhì)[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，1987，8（1）：51-57.

[8] 張少若，鄭宗貞，杜海群.磷肥在熱帶土壤中的轉(zhuǎn)化規(guī)律及殘效[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，1991，12（2）：53-61.

[9] 李炳壽，劉潘全，白衛(wèi)國(guó).馬尾松中齡林磷肥品種試驗(yàn)時(shí)效性及效益評(píng)價(jià)[J].廣西林業(yè)科學(xué)，2003，23（4）：194-196.

[10] 蒙福祥，劉潘全.馬尾松中齡林磷肥品種試驗(yàn)研究[J].廣西林業(yè)研究，1996，25（1）：37-39.

[11] 肖祥希，藍(lán)日強(qiáng)，吳吉富.馬尾松幼林施肥效應(yīng)的研究[J].福建林業(yè)科技，1998，25（1）：40-44.

[12] 楊石清，張余炳，周華光，等.馬尾松苗木施肥效果研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，16（3）：224-227.

[13] 余能健，黃奕炳，游為貴，等.優(yōu)良馬尾松種源營(yíng)造速生豐產(chǎn)林技術(shù)研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，1991，11（1）：44-52.

[14] 李貽全，陳宏峻，陳道東，等.火炬松和濕地松幼林施肥對(duì)土壤性質(zhì)和葉片養(yǎng)分影響[J].林業(yè)科學(xué)，1999，35（專刊1）：95-100.

[15] 安國(guó)英，陳玉娥，劉三義，等.施肥對(duì)白榆幼林葉片養(yǎng)分動(dòng)態(tài)的影響[J].河北林業(yè)科技，1997（3）：3-6.

[16] 郭玉文，李貽銓，宋菲.不同產(chǎn)區(qū)杉木幼林施肥效應(yīng)及主要影響因子[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2000，6（1）：91-97.

[17] 董健，尤文忠，范俊崗，等.日本落葉松近熟林施肥效應(yīng)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30（3）：8-12.

[18] BROADLEY M R， BURNS A， BURNS I G. Nitrogen limited growth of lettuce is associated with lower stomatal conductance[J]. New Phytol， 2001， 152：97-106.

[19] WARREN C R，ADAMS M A. Phosphorus affects growth and partitioning of nitrogen to Rubisco in Pinus Pinaster[J].Tree Physiol， 2002，22：11-19.

[20] 周運(yùn)超，溫佐吾，謝雙喜.貴州馬尾松幼林施肥試驗(yàn)研究[J].貴州林業(yè)科技，1999，27（4）：28-33.

[21] 周政賢.中國(guó)馬尾松[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2001.

[22] 盧立華，蔡道雄，何日明.馬尾松幼林施肥效應(yīng)綜合分析[J].林業(yè)科學(xué)，2004，40（4）：99-105.

[23] LEHMANN J， ZECH W. Fine Root Turnover of Irrigated Hedgerow Intercropping in Northern Kenya[J]. Plant and Soil， 1998， 198： 19-31.

[24] MAJDI H. Changes in fine root production and longevity in relation to water and nutrient availability in a norway spruce stand in Northern Sweden[J]. Tree-hysiology，2001，1：1057-1061.

[25] 肖文發(fā)，徐德應(yīng).森林能量利用與產(chǎn)茸形成的生理生態(tài)基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1999.