模擬不同施肥處理對芳樟樹高和地徑的影響

馮 瑜，張國防，李左榮

（福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002）

模擬不同施肥處理對芳樟樹高和地徑的影響

馮 瑜，張國防，李左榮

（福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002）

為探討不同施肥處理對芳樟Cinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita.樹高和地徑的影響。運(yùn)用三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，對不同的施肥處理對芳樟的樹高和地徑的影響開展研究；結(jié)合各個指標(biāo)值建立數(shù)學(xué)模型，對其擬合方程進(jìn)行最優(yōu)求解，確定芳樟最優(yōu)生長的施肥配比。顯著性分析結(jié)果顯示：N和K施用量對樹高和地徑有顯著影響，P施用量對樹高和地徑極顯著。建立N、P和 K施用量與芳樟樹高和地徑數(shù)學(xué)模型的回歸方程，據(jù)此計算出最優(yōu)樹高可達(dá)到43.16 cm，與之對應(yīng)的N，P和K的施肥量分別為3.64，5.00，3.07g。最優(yōu)地徑可達(dá)到6.34 mm，與之對應(yīng)的N，P和K的施肥量分別為：3.01，3.01，2.7g。研究結(jié)果顯示：不同的芳樟樹高和地徑最佳N、P和K施肥配比不完全相同，樹高生長對N、P、K需求量均較大，對P的需求尤為明顯，地徑生長對N、P、K需求均較大。因此在實際的芳樟林培育生產(chǎn)中，可以根據(jù)不同的生產(chǎn)需求或階段選擇需要的最優(yōu)施肥方案，而達(dá)到施肥功效最大化的目的。

芳樟；施肥處理；樹高；地徑；三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計

芳樟Cinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita.屬樟科樟屬樟組，是提取天然芳樟醇重要樹種之一[1-3]。隨著國際市場對天然芳樟醇需求量的日益增大，科學(xué)、有效地開展樟樹林的大規(guī)模培育與生產(chǎn)已成為當(dāng)前亟需解決的重要問題。國內(nèi)外對芳樟的研究主要集中于芳樟精油的提取和分析[4-11]，對芳樟栽培技術(shù)中林木施肥方面的研究鮮有見報。林地施肥既是森林集約經(jīng)營的一種技術(shù)措施，也是低產(chǎn)林分改造的一種手段[12]，已成為經(jīng)濟(jì)林培育和提高森林質(zhì)量的一種必不可少的基礎(chǔ)技術(shù)措施[13]。對苗木施肥的主要目的是促使幼樹快速長高、增加其生物量，在這一階段正確的施肥處理產(chǎn)生的良好效益通常能持續(xù)數(shù)年之久[14]。在生產(chǎn)實踐中對于長勢稍弱的植物給予葉面噴肥等外施肥料對于獲得提高產(chǎn)量及獲得更高品質(zhì)的果實有一定的幫助[15]。N、P、K是植物必需的三大元素，研究對芳樟樹高和地徑生產(chǎn)最優(yōu)的N、P、K施肥比例將對芳樟樹林培育和生產(chǎn)起著科學(xué)的指導(dǎo)作用。

在眾多的試驗設(shè)計方法中，三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計具有旋轉(zhuǎn)性，能使與試驗中心距離相等的點上預(yù)測值的方差相等，而且試驗次數(shù)較少、計算簡便，消除了回歸系數(shù)間的相關(guān)性，因而，采用這一方法作為施肥模型可確定最佳的肥料種類和用量[15]。

為此，作者在試驗中根據(jù)三元二次旋轉(zhuǎn)方程建立了不同施肥量處理與芳樟樹高、地徑等回歸關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，并求最優(yōu)解。通過20個處理組的芳樟樹高和地徑分析比較，進(jìn)而分析相應(yīng)的的N、P、K優(yōu)良的施肥配比，以期對芳樟樹林培育和生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗采用的材料來源于廈門市牡丹公司苗圃的一年生“牡丹1號”扦插苗。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗地位于福州市福建農(nóng)林大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行，采用盆栽實驗法，選取生長均勻、高度一致的扦插苗種植于栽培盆中，每盆1株；盆栽基質(zhì)為黃心土，每盆裝土約 3.5 kg，其理化性質(zhì)見表1，各肥料的有效成分含量見表2。

表1 供盆栽試驗黃心土的主要理化性質(zhì)Table 1 Main physical and chemical properties of experimental yellow soils by pot culture

表2 肥料有效成分含量Table 2 Contents of effective nutrients in experimental fertilizers

試驗采用三元二次回歸旋轉(zhuǎn)試驗設(shè)計（表3），共設(shè)置20個處理，3次重復(fù)，施肥試驗分6次完成，分別在2013年3月份至9月份每月份30日施用，各次比例為15%、15%、15%、15%、20%、20%、氮、磷、鉀肥采用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀，根據(jù)栽培盆中土壤水分狀況，每隔3～5d等量澆200mL清水，以保證植株正常生長。

表3 氮、磷、鉀肥三因素各水平施肥量（g/盆）Table 3 Fertilizing amounts of N, P, K factors with every levels g/pot

1.2.2 樹高和地徑的跟蹤測定以及取樣

三月起開始測定芳樟的生長指標(biāo)，即3～9月每月30日測定六個重復(fù)的各芳樟樹高與地徑，并將數(shù)據(jù)整理保存。9月份，施肥處理結(jié)束，測定各個處理芳樟的鮮重、烘干重（24h、70℃恒溫處理），記錄數(shù)據(jù)，保存樣品的完整性。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析

采用Excel 2003和SPSS 11.5統(tǒng)計分析軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和回歸分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同施肥處理對芳樟樹高的影響及其數(shù)學(xué)模型

2.1.1 不同施肥處理組芳樟不同月份的樹高的比較

采用三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計設(shè)置 N、P和 K的不同施用量，各處理組芳樟不同月份的樹高見表4。

由表4可以得出由于原始處理1平均樹高有優(yōu)勢，在3、4和5月都處于最大值，然而到6月其中有6個處理（處理20、19、18、17、8、6、5）的平均樹高均超過處理1，其中最大值是處理20（N、P和 K施用量均為 2.50 g），達(dá)到31.83 cm，說明隨著時間的推移不同的施肥組合呈現(xiàn)出不同的促進(jìn)生長的效果。7月樹高基本都達(dá)到了30 cm，最小的樹高是處理10（N、P和 K施用量分別為0、1.01和1.01 g），僅為23.67 cm，最大值是處理19（N、P和 K施用量均為 2.5 g），達(dá)到了38.67 cm，在8月最小值仍然是處理10，僅為25.33 cm，而處理11（N、P和 K施用量分別為 2.50、5.00和 2.50 g）達(dá)到了42.33 cm為全部處理之最。

表4 N、P和K不同施用量芳樟不同月份的樹高Table 4 Tree height values C. camphora var. 1inaloolifera Fujita. in different months with different application amounts of N, P and K cm

2.1.2 回歸顯著性分析

對不同施肥處理組芳樟不同月份的樹高進(jìn)行回歸顯著性分析，結(jié)果見表5。

分析結(jié)果表明：經(jīng)T檢驗，芳樟樹高總體回歸顯著性分析P值為0.002，說明不同施肥處理對芳樟樹高的生長影響存在著極顯著的回歸關(guān)系。其中，N和 P施用量的P值分別為0.000和0.013，說明了不同的N、P施肥量對芳樟的樹高生長存在著極顯著影響；而K施用量的P值為0.495，高于0.05，未能達(dá)到顯著結(jié)果，說明了K的不同施用量對芳樟樹高的生長沒有顯著影響；N×P和N×K的P值分別為0.025與0.046，說明N×P和N×K的相互作用對芳樟的樹高生長存在顯著的相關(guān)關(guān)系；然而P×K的P值為0.690，說明P×K的相互作用對芳樟的樹高不存在顯著影響；N2和P2的P值為0.006和0.005都達(dá)到了極顯著性水平，說明了N施用量的平方和P施用量的平方對芳樟的樹高的影響極為顯著，而K2的P值為0.416明顯高于0.05，說明P施用量的平方對芳樟的樹高不能表現(xiàn)出顯著的相關(guān)關(guān)系。

表5 N、P和K不同施用量對芳樟樹高影響的顯著性分析結(jié)果Table 5 Significance analysis results for effects of different fertilizer amounts of N, P and K on tree height of C. camphora var. 1inaloolifera Fujita.

2.1.3 數(shù)學(xué)模型建立

不同施肥處理芳樟8月份的樹高數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行回歸方程的擬合，所得回歸方程如下：

式中，y代表樹高值（cm）；X1代表N肥施用量（g）；X2代表P肥施用量（g）；X3代表K肥施用量（g）。根據(jù)上述所得的樹高回歸方程，求得的最優(yōu)樹高可達(dá)到43.16 cm，與之對應(yīng)的N、P、K的施肥量分別為3.64、5.00、3.07 g。

由表1數(shù)據(jù)可看出：處理11（N、P和 K施用量分別為 2.50、5.00和 2.50 g）與上述所得的N、P和K最優(yōu)施用量最接近，八月份處理11的樹高值也是最大。處理15～20處理（N、P和 K施用量均為 2.50g）相當(dāng)接近求得的N、P和K最優(yōu)施肥量，從8月份的樹高列表中，可以看出這6個處理的樹高較其他處理要大，這也說明了在此大盆和土壤環(huán)境下芳樟樹高生長對N、P和K需求量均較大，對P的需求表現(xiàn)尤為明顯。相反，當(dāng)N、P和K中任意一種施肥量不足時都會不利于芳樟樹高的生長。

2.2 不同施肥處理對芳樟地徑的影響及其數(shù)學(xué)模型

2.2.1 不同施肥處理不同月份芳樟地徑的比較

采用三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計設(shè)置 N、P和 K的不同施用量，各處理組芳樟不同月份地徑見表6。

表6 N、P和K不同施用量芳樟不同月份的地徑生長量Table 6 Base diameter of C. camphora var. 1inaloolifera Fujita. in different months with different application amounts of N, P and K mm

由表6可以看出芳樟的原始地徑狀態(tài)均在3 mm～4.1 mm之間，處理20（N、P和 K施用量均為 2.50 g）的地徑在3月、4月、5月、6月的生長中一直處于地徑最大的狀態(tài)，說明處理20對芳樟地徑的生長在各個處理中起到最大的促進(jìn)作用。而7月份的處理18（N、P和 K施用量均為 2.50 g），地徑是當(dāng)月的最大值，在六個月的生長中，處理10（N、P和 K施用量分別為0、1.01和1.01 g）的地徑一直生長不佳，在7月、8月、9月都處于最小的狀態(tài)，說明處理10對芳樟的地徑生長促進(jìn)作用在各個處理里最小。處理15（N、P和 K施用量均為 2.50 g）在各個月份的生長中均處于中上游的水平。說明N、P、K的施肥量分別為2.5、2.5、2.5 g時，對芳樟的地徑生長促進(jìn)作用明顯。處理16與18的地徑大小在各個月份的生長明顯，在8月份的測量中均值都達(dá)到了6.41 mm，僅次于處理15。

2.2.2 回歸顯著性分析

對不同施肥處理組不同月份芳樟地徑進(jìn)行回歸顯著性分析，結(jié)果見表7。

表7 N、P和K不同施用量對芳樟地徑影響的顯著性分析結(jié)果Table 7 Significance analysis results for effects of different fertilizer amounts of N,P and K on base diameter of C.camphora var. 1inaloolifera Fujita.

分析結(jié)果表明：經(jīng)T檢驗，芳樟地徑總體回歸顯著性分析P值為0.01，說明不同施肥處理對芳樟地徑的生長影響存在著極顯著地回歸關(guān)系。其中N、P、K的施用量的P值為0.000、0.001、0.001，說明了不同的N、P和K的施肥量對芳樟的地徑生長存在著極顯著影響。此外，N×P、N×K、P×K的P值均高于0.05，說明N×P、N×K以及P×K的相互作用對芳樟的地徑生長的影響不明顯；而N2的P值為0.082，這表明N的平方處理對芳樟的地徑不存在顯著影響；P2、K2的P值為0.001和0.009均達(dá)到了極顯著性水平，說明了P2、K2對芳樟的地徑影響極為顯著。

2.2.3 數(shù)學(xué)模型建立

不同施肥處理芳樟8月份的地徑數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行回歸方程的擬合，所得回歸方程如下：

式中，Y代表地徑值（mm）；X1代表N肥施用量（g）；X2代表P肥施用量（g）；X3代表K肥施用量（g）。根據(jù)上述所得的地徑回歸方程，求得的最優(yōu)地徑可達(dá)到6.34 mm，與之對應(yīng)的N、P、K的施肥量分別為：3.01、3.01、2.7g。

由表6可得出處理15～20（N、P和 K施用量均為 2.50 g）與地徑數(shù)學(xué)模型最優(yōu)求解求得的N、P和 K施肥值最接近，這6個處理的地徑較其他處理大。此外，處理6（N、P和 K施用量分別為1.01、3.99和1.01 g）的地徑值達(dá)到6.01 mm，處理6與求得的N、P和K最優(yōu)施用值比較，處理6的N、K稍低，P較高，這說明芳樟的地徑生長對N、P、K需求較大，P較為明顯。

3 討論和結(jié)論

本研究結(jié)果表明：不同的施肥處理對芳樟的樹高和地徑均有顯著的影響，不同處理間的同一指標(biāo)差異明顯，各個回歸方程進(jìn)行最優(yōu)求解，求得當(dāng)N、P、K的施肥量分別為：3.01、3.01、2.7 g時得到最優(yōu)樹高為43.16 cm，通過對不同處理下樹高的表現(xiàn)情況，可得芳樟樹高生長對N、P、K需求量均較大，對P的需求尤為明顯，相反，當(dāng)N、P、K中任意一種施肥量不足時都會不利于芳樟樹高的生長。當(dāng)N、P、K的施肥量分別為：3.01、3.01、2.7 g時可得到最優(yōu)地徑為6.34 mm，表明芳樟的地徑生長對N、P、K需求較大。

通過以上總結(jié)得知不同的芳樟樹高和地徑的最佳N、P、K施肥配比不完全相同，其中樹高生長對N、P、K需求量均較大，對P的需求尤為明顯，地徑生長對N、P、K需求較大。因此在實際的芳樟林培育生產(chǎn)中，可以根據(jù)不同的生產(chǎn)需求或階段選擇需要的最優(yōu)施肥方案，而達(dá)到施肥功效最大化的目的。

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Effects of simulated different fertilization treatments on tree height and base diameter ofCinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita.

FENG Yu, ZHANG Guo-fang, LI Zuo-rong
(College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China)

The ternary quadratic general rotary unitized design was applied to study the effects simulated different fertilization treatments of on tree height and base diameter ofCinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita. The mathematic model was built based on the integration of all index values. The best solution was calculated for simulated equation systems in order to determine the best fertilization proportion. The signif i cance analysis indicated the fertilization amount of N and K had signif i cant effects on tree height and base diameter while the effect from fertilization amount of P was more remarkable. The regression equations of the mathematic models of N, P and K fertilization proportion versus the height and ground diameter ofC. camphoravar.1inalooliferaFujita were established. According to the regression equations, the predicted optimal tree height will be up to 43.16 cm with the fertilization amount of N, P and K of 3.64 g, 5.00 g and 3.07 g respectively, the predicted optimal base diameter will be 6.34 mm with the fertilization amount of N, P and K of 3.01 g, 3.01g and 2.70 g respectively. The results indicate that the fertilization proportions of N, P and K are not identical for optimization of tree height and ground diameter. Tree height growth will have larger demand of N, P, K, demand for P will be particularly evident, diameter growth also will have larger demand of N, P, K. Therefore, in the actual production ofC. camphoravar.1inalooliferaFujita forests, the optimal fertilization program should be selected according to different production needs or stage selection requirements, thus obtaining the purpose of maximizing the effectiveness of fertilization.

Cinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita.; fertilizer treatment; tree height; base diameter; ternary quadratic general rotary unitized design

S792.23

A

1673-923X(2015)06-0034-06

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.06.007

2014-12-15

福建省林業(yè)廳種苗科技攻關(guān)項目（k85130001）；科技部農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化項目（1C4005002）；福建省五新項目（FKY018001）

馮 瑜，碩士研究生 通訊作者：張國防，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：fjzgfzgf@126.com

馮 瑜,張國防,李左榮. 模擬不同施肥處理對芳樟樹高和地徑的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015,35(6):34-39.

[本文編校：吳 彬]