紅錐幼樹(shù)配方施肥效應(yīng)分析

李寶福，朱　煒，李　瑩

(福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州，350012)

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紅錐幼樹(shù)配方施肥效應(yīng)分析

李寶福*，朱煒，李瑩

(福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州，350012)

摘要：采用正交設(shè)計(jì)，對(duì)紅錐幼樹(shù)開(kāi)展N、P、K、B、Zn肥多元素組合田間施肥試驗(yàn)，結(jié)果表明，配方施肥對(duì)促進(jìn)紅錐幼樹(shù)的生長(zhǎng)是很有效的，氮肥單施有顯著促生長(zhǎng)效應(yīng)，而其它養(yǎng)分單因素效應(yīng)不顯著，但磷與硼、鉀與鋅互作對(duì)產(chǎn)量有極顯著的正效應(yīng)，體現(xiàn)了多元素配方施肥的意義；肥料效應(yīng)回歸分析得出幼樹(shù)最優(yōu)養(yǎng)分施用量及配比為：每株N 29.4 g，P2O5 54.0 g，K2O 45.0 g，B 2.25 g，Zn 3.15 g，配比N∶P2O5∶K2O∶B∶Zn=1.0∶1.8∶1.5∶0.1∶0.1。采用該施肥配方，施肥后1年樹(shù)高生長(zhǎng)量可達(dá)119 cm以上，通過(guò)合理配方施肥能有效促進(jìn)紅錐幼樹(shù)生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：紅錐；幼樹(shù)；配方施肥

林木施肥與養(yǎng)分管理在森林培育中具有不可代替的作用，在社會(huì)公益林建設(shè)中，合理的施肥可提高幼林成活率、加速林分郁閉、提高森林的功能、質(zhì)量與覆蓋率[1]。配方施肥，是一種平衡施肥的技術(shù)措施，它是建立在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)成果的綜合運(yùn)用基礎(chǔ)上，通過(guò)了解掌握土壤供肥特性，樹(shù)體需肥特點(diǎn)以及肥效并分析養(yǎng)分間的相互作用規(guī)律，提出常規(guī)元素與微量元素肥料的最佳施肥量和施肥配比，林木必須通過(guò)合理施肥，使樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)元素濃度保持適當(dāng)?shù)乃脚c比例，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)目的，這是林木配方施肥的理論基礎(chǔ)[2]。大量研究與實(shí)踐表明[3-4]，配方施肥不僅可以加快林木營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、改善木材性質(zhì)，而且能增強(qiáng)林木的抗逆性及降低水土流失等作用。

紅錐(Castanopsis hystrix)是殼斗科常綠闊葉喬木，為我國(guó)南亞熱帶優(yōu)質(zhì)用材樹(shù)種，具有速生成林早、適應(yīng)性強(qiáng)、材質(zhì)優(yōu)、價(jià)值高等一系列優(yōu)良特性，可作為用材和水源涵養(yǎng)林進(jìn)行純林種植，亦可作為殘次林、生態(tài)公益林改造及林下套種的混交造林樹(shù)種，種質(zhì)資源極有開(kāi)發(fā)價(jià)值，紅錐的優(yōu)良特性，逐步為科研和生產(chǎn)部門所重視，人工造林發(fā)展較快[5-7]。紅錐造林涉及到施肥與養(yǎng)分管理的主要問(wèn)題是：施肥的必要性、肥料的用量、配方以及如何預(yù)測(cè)施肥的效益等。目前，針對(duì)紅錐施肥相關(guān)的研究較少，涉及到的研究有廣西林科院的容器苗施肥試驗(yàn)[8-9]，而幼林和中林齡施肥試驗(yàn)[10-11]僅探討N、P、K3要素的養(yǎng)分配比關(guān)系，而開(kāi)展除NPK三要素外包括其它中微量元素的多元配方施肥試驗(yàn)研究的尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究在以往紅錐營(yíng)養(yǎng)特性、幼林和中林齡施肥試驗(yàn)的基礎(chǔ)上[10-12]，開(kāi)展多元素配方施肥試驗(yàn)，為推廣造林和高效培育紅錐速豐林提供技術(shù)支持，使之與優(yōu)良種質(zhì)材料的應(yīng)用形成良種良法。

1研究地概況

研究地位于福建仙游溪口國(guó)有林場(chǎng)，地處東經(jīng)118°28′～118°33′之間，北緯25°23′～25°43′之間，該地區(qū)屬典型的南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)，雨量充沛，冰霜少見(jiàn)，年平均氣溫21.8℃，極端最低氣溫-3.5℃，極端最高氣溫38.7℃，年降水量1 535.5 mm，年平均相對(duì)濕度78%，年蒸發(fā)量1 342.2 mm，年日照時(shí)數(shù)1 995.9 h，年無(wú)霜期316～341 d[1]。配方施肥試驗(yàn)地設(shè)在設(shè)在該場(chǎng)的場(chǎng)部管理區(qū)林厝后，林班號(hào)032-07-040，林地為馬尾松采伐跡地，土壤為紅壤，土層厚度大于100 cm，立地質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ類地。

2材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

紅錐苗木為福建省華安金山國(guó)有林場(chǎng)的母樹(shù)林混合種子培育的容器苗，1年生平均苗高35 cm。造林地經(jīng)塊狀整地后，挖穴規(guī)格為40 cm×40 cm×30 cm，株行距為2 m×2.5 m，造林密度為2000株/hm2。2013年4月初造林，造林后當(dāng)年5、9月分別塊狀鋤草撫育各一次。

2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

根據(jù)以往幼樹(shù)營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)研究以及幼林和中齡林氮磷鉀施肥試驗(yàn)結(jié)果，開(kāi)展N、P、K、B、Zn肥多元素組合田間施肥試驗(yàn)，試驗(yàn)采用L16(45)正交設(shè)計(jì)，施用氮肥、磷肥、鉀肥、硼肥和鋅肥，共4個(gè)水平(表1)，正交設(shè)計(jì)共16個(gè)處理(表2)，重復(fù)3次。實(shí)施方法：按表2所設(shè)計(jì)的各肥料施用量進(jìn)行施肥，每處理30-40株。在幼樹(shù)樹(shù)冠滴水處兩邊挖長(zhǎng)20 cm、深15 cm的彎月溝，將肥料均勻撒入并覆土。施肥時(shí)間為2014年3月初。

表1　各水平具體肥料施用量

注：各肥料有效養(yǎng)分含量為：尿素含氮46%，過(guò)磷酸鈣含12% P2O5、氯化鉀(硫酸鉀)含60% K2O，硼砂含15% B, 硫酸鋅含21% Zn。

表2　各試驗(yàn)處理具體施肥量

續(xù)表2

處理號(hào)處 理正交設(shè)計(jì)施肥水平具體肥料用量(g/株)N肥P肥K肥B肥Zn肥尿素過(guò)磷酸鈣硫酸鉀(或氯化鉀)硼砂硫酸鋅7N2P3K4B1Zn2 234125030075058N2P4K3B2Zn1243215045050509 N3P1K3B4Zn2 313427505015510N3P2K4B3Zn132431751507510011N3P3K1B2Zn433124753000101512 N3P4K2B2Zn334213754502501013 N4P1K4B2Zn34142310007551014N4P2K3B1Zn4423141001505001515N4P3K2B4Zn1432411003002515016N4P4K1B3Zn2441321004500105

2.3測(cè)定與統(tǒng)計(jì)方法

施肥前測(cè)定各小區(qū)生長(zhǎng)量，施肥后于2014年9月底(6個(gè)月)和2015年3月底(12個(gè)月)野外全面實(shí)地測(cè)量每小區(qū)試驗(yàn)林的地徑、樹(shù)高、冠幅等指標(biāo)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析按正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法在計(jì)算機(jī)上完成。

3結(jié)果與分析

3.1施肥對(duì)幼樹(shù)生長(zhǎng)影響的總體趨勢(shì)

表3　不同施肥處理的幼樹(shù)生長(zhǎng)調(diào)查結(jié)果

施肥后6個(gè)月、12個(gè)月的林木生長(zhǎng)情況調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表3，施肥前的1年生幼樹(shù)地徑、樹(shù)高和冠幅分別為1.0～1.4 cm、110～128 cm、50～60 cm，施肥后1年即2年生時(shí)，幼樹(shù)地徑、樹(shù)高、冠幅分別為2.5～3.7 cm、189～261 cm、98～121 cm，總體上，施肥的幼樹(shù)生長(zhǎng)量基本上都明顯優(yōu)于不施肥的。由于是實(shí)生苗造林，施肥時(shí)1年生幼樹(shù)的生長(zhǎng)情況不完全一致，即不同施肥處理的林木生長(zhǎng)量本底值不同，為此利用施肥后的生長(zhǎng)量增量來(lái)分析施肥效果。由表4可以看出，施肥6個(gè)月和12個(gè)月，不同施肥間的幼樹(shù)地徑、樹(shù)高和冠幅均有較大差別，有施肥的幼樹(shù)生長(zhǎng)量均明顯高于對(duì)照。限于施肥6個(gè)月時(shí)，養(yǎng)分的效應(yīng)尚未完全發(fā)揮而難以客觀評(píng)價(jià)施肥效應(yīng)，因此用施肥后12個(gè)月時(shí)的生長(zhǎng)量來(lái)分析不同施肥處理對(duì)幼樹(shù)生長(zhǎng)的影響?？傮w上，施肥后12個(gè)月，幼樹(shù)的地徑、樹(shù)高和冠幅平均增量分別為1.73 cm、116.33 cm和53.69 cm，比對(duì)照(不施肥林分)分別提高了36.2%、66.7%和3.4%。其中，相對(duì)較好的處理4、處理5的平均地徑、樹(shù)高、冠幅分別比對(duì)照提高77.2%～95.3%、74.6%～80.1%、24.5%～34.9%。經(jīng)方差分析及其顯著性檢驗(yàn)表明，不同處理間的上述指標(biāo)均達(dá)極顯著差異水平，說(shuō)明配方施肥對(duì)促進(jìn)紅錐幼樹(shù)的生長(zhǎng)是很有效的。

表4　不同施肥處理的幼樹(shù)林分生長(zhǎng)效應(yīng)狀況

3.2幼樹(shù)配方施肥效應(yīng)分析

要評(píng)價(jià)施肥的效果通常需要選用一個(gè)綜合性狀指標(biāo)比照不同施肥的差異并確定最佳施肥量和配比。本研究中的生長(zhǎng)量指標(biāo)有地徑、樹(shù)高和冠幅，假如利用3個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量施肥效應(yīng)則很有可能出現(xiàn)不同的施肥方案甚至結(jié)果相互矛盾，考慮到樹(shù)高是地力(或土壤肥力)最敏感的響應(yīng)指標(biāo)而且與地徑、冠幅存在密切的相關(guān)性，再者對(duì)幼樹(shù)來(lái)說(shuō)容易精確測(cè)定，為此，本研究利用施肥后12個(gè)月的幼樹(shù)高增量作為評(píng)價(jià)施肥效應(yīng)的綜合指標(biāo)。

表5　施肥試驗(yàn)極差分析結(jié)果

最小的因素是鋅(硫酸鋅)，5因素對(duì)樹(shù)高生長(zhǎng)量的效應(yīng)大小依次為：N(尿素)>B(硼砂)>P(過(guò)磷酸鈣)>K(氯化鉀)>Zn(硫酸鋅)。因素水平效應(yīng)大小看，極差分析中的k值大小是反應(yīng)因素水平效應(yīng)大小，各因素的4個(gè)施肥水平中K值最大的，表明因素的該水平最有利于提高產(chǎn)量的效果。從極差分析的各因素K值大小看， N素(尿素)以N2水平為好，P(過(guò)磷酸鈣)以P4水平為好，K(氯化鉀)以K4水平為好， B(硼砂)以B4水平為好，Zn(硫酸鋅)以Z3水平為好，即5個(gè)因素的最佳施肥水平組合為N1P4K4B4Zn3，這與試驗(yàn)結(jié)果中的處理4組合產(chǎn)量最高比較接近。

3.3施肥配方的初步確定

正交試驗(yàn)方差分析可以得出最優(yōu)施肥組合，但施用量和配比均為試驗(yàn)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的固定施肥組合，而施肥設(shè)計(jì)水平外定量施肥量及配比卻無(wú)法確定，而且無(wú)法探討因子間的互作效應(yīng)。為了探討?zhàn)B分間的互作效應(yīng)、各肥料養(yǎng)分的具體使用量及其配比，進(jìn)一步采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法建立回歸方程來(lái)進(jìn)行分析。

Y= 3.4476877+1.43612036X1-0.01123281X1*X1+0.00455994X2*X4+0.0173665X3*X5

R=0.9353**F=27.2021** (Df=(4,11))，顯著水平p=0.0001，剩余標(biāo)準(zhǔn)差 S=6.5035，各主導(dǎo)因素的t值、顯著性水平以及相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表6。

表6　肥料效應(yīng)回歸方程的主導(dǎo)因子的

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，肥料效應(yīng)回歸方程的相關(guān)系數(shù)R 、F均達(dá)到了極顯著的水平，而回歸各因子參數(shù)的顯著性檢驗(yàn)表明，入選的各項(xiàng)均在不同程度上達(dá)到了極顯著的水平[15]。采用最小二乘法算得顯著性水平α=0.05時(shí)的回歸估計(jì)精度為1-(t0.05×S)/Y=88.59%。說(shuō)明所確定的多項(xiàng)式回歸方程基本上能反映出相應(yīng)的樹(shù)種生長(zhǎng)量與其肥料養(yǎng)分間的關(guān)系。由表6看出，單因素僅氮素有顯著效應(yīng)，而其它因素的單因素效應(yīng)均不顯著，但磷與硼、鉀與鋅互作對(duì)產(chǎn)量均有極顯著的正效應(yīng)。說(shuō)明，紅錐幼樹(shù)適當(dāng)單施氮肥對(duì)生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)效果，單施P、K以及B、Zn沒(méi)有效果，但是元素間存在互作效應(yīng)，這就體現(xiàn)了多元素配方施肥的意義。

表7　理論上最高生長(zhǎng)量時(shí)各肥料最適組合

由表7看出，每株施尿素63.93 g+過(guò)磷酸鈣450.0 g+氯化鉀75.0 g+硼砂15 g+硫酸鋅15 g即最優(yōu)施肥組合及其配方為：每株N 29.4 g，P2O554.0 g，K2O 45.0 g，B 2.25 g，Zn 3.15 g，配比N∶P2O5∶K2O∶B∶Zn=1.0∶1.8∶1.5∶0.1∶0.1。采用該施肥配方，理論上，施肥后12個(gè)月幼樹(shù)林分樹(shù)高生長(zhǎng)量可達(dá)170 cm，假設(shè)以理論產(chǎn)量的70%作為目標(biāo)產(chǎn)量，則采用相應(yīng)施肥配方，施肥后1年，樹(shù)高生長(zhǎng)量可達(dá)119 cm，現(xiàn)實(shí)施肥處理的平均生長(zhǎng)量達(dá)到理論測(cè)產(chǎn)量的68.56%，除對(duì)照及個(gè)別配方施肥外，大部分的配方施肥處理的產(chǎn)量達(dá)到預(yù)測(cè)最高產(chǎn)量值的70%～78.5%，說(shuō)明通過(guò)合理配方施肥可望有效促進(jìn)紅錐幼樹(shù)生長(zhǎng)。

4討論

(1)配方施肥對(duì)促進(jìn)紅錐幼樹(shù)的生長(zhǎng)是很有效的，體現(xiàn)在有施肥的幼樹(shù)樹(shù)高、地徑、冠幅不同程度上高于不施肥的林分，而且在不同施肥組合處理間存在顯著或極顯著差異。肥料效應(yīng)分析表明，氮素有顯著促生長(zhǎng)效應(yīng)，而其它養(yǎng)分單因素效應(yīng)均不顯著，但磷與硼、鉀與鋅互作對(duì)產(chǎn)量均有極顯著的正效應(yīng)。說(shuō)明，紅錐幼樹(shù)適當(dāng)單施氮肥對(duì)生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)效果，單施P、K以及B、Zn沒(méi)有效果，但是元素間存在互作效應(yīng)，這就體現(xiàn)了多元素配方施肥的意義。

(2)經(jīng)肥料效應(yīng)回歸分析，幼樹(shù)最優(yōu)施用量及組合為：每株施尿素63.93 g+過(guò)磷酸鈣450.0 g+氯化鉀75.0 g+硼砂15 g+硫酸鋅15 g即最優(yōu)施肥養(yǎng)分用量及其配比為：每株N 29.4 g，P2O554.0 g，K2O 45.0 g，B 2.25 g，Zn 3.15 g，配比N∶P2O5∶K2O∶B∶Zn=1.0∶1.8∶1.5∶0.1∶0.1。采用該施肥配方，理論上，施肥后12個(gè)月幼樹(shù)林分樹(shù)高生長(zhǎng)量可增加170 cm，假設(shè)以理論產(chǎn)量的70%作為目標(biāo)產(chǎn)量，則施肥后1年，樹(shù)高生長(zhǎng)量可增加119 cm。本施肥試驗(yàn)中的幼樹(shù)平均生長(zhǎng)量達(dá)到理論預(yù)測(cè)值的68.56%，除對(duì)照及個(gè)別配方施肥外，大部分的配方施肥處理的生長(zhǎng)量達(dá)到預(yù)測(cè)值的70%～78.5%，說(shuō)明通過(guò)合理配方施肥能有效促進(jìn)紅錐幼樹(shù)生長(zhǎng)。

(3)施肥受諸多因素的影響如除了受氣候、立地、肥料類型以及經(jīng)營(yíng)管理的影響外，關(guān)鍵是樹(shù)木本身遺傳基因決定的，比如本研究的施肥量及配比與以往桉樹(shù)、杉木、馬尾松等其它樹(shù)種的研究結(jié)果不一樣[13-17]。本研究得出的最佳施肥量和配比可為高效培育紅錐用材林提供參考，其結(jié)果可作為紅錐養(yǎng)分管理內(nèi)容的優(yōu)化和補(bǔ)充，對(duì)于指導(dǎo)紅錐幼樹(shù)豐產(chǎn)經(jīng)營(yíng)具有一定的實(shí)際意義。但本試驗(yàn)研究的結(jié)果并非一成不變的施肥模式，尚需在生產(chǎn)上更大范圍內(nèi)進(jìn)一步中試、完善、矯正。同時(shí)，隨著林齡的增長(zhǎng)，不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的施肥量及配比可能不一樣，也需要進(jìn)一步研究。

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Effectof formulated fertilizer on the saplings of Castanopsis hystrix [Fagales: Fagaceae]

LIBao-fu*,ZHUWei,LIYing

(FujianAcademyofForestry，F(xiàn)uzhou,Fujian350012,China)

Abstract：A field fertilization experiment was carried out to study the effect of multi-element combination of N, P, K, B, Zn fertilizer on the saplings of Castanopsis hystrix [Fagales: Fagaceae] based on the orthogonal design. The results showed that the formulated fertilizer was very effective to promote the growth of Castanopsis hystrix saplings. Application of N fertilizer alone could significantly promote the growth, but the effect of individual applications of other nutrients was not significant. The interaction of P and B fertilizer, and that of K and Zn fertilizer had significant positive effect on yield, reflecting the significance of multi-element formula fertilization. The regression analysis of fertilizer effect indicated that the optimal fertilizer nutrient application rate and ratio per plant sapling are: N 29.4 g, P2O5 54.0 g, K2O 45.0 g, B 2.25 g, Zn 3.15 g, and N∶P2O5∶K2O∶B∶Zn = 1.0∶1.8∶1.5∶0.1∶0.1, respectively. Using this formula, the height of the tree could reach more than 119 cm after 1 year of fertilization. The study proved that appropriately formulated fertilizer could effectively promote the growth of Castanopsis hystrix saplings.

Key words:Castanopsis hystrix; saplings; formulated fertilizer

文章編號(hào)：1008-0457(2016)01-0023-06國(guó)際DOI編碼：15958/j.cnki.sdnyswxb.2016.01.006

中圖分類號(hào)：S725.5；S792.17

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

*通訊作者：李寶福(1968-)，男，教授級(jí)高工，主要研究方向：森林培育、林木遺傳育種；E-mail：2003libaofu@163.com。

基金項(xiàng)目：福建省發(fā)改委農(nóng)業(yè)“五新”項(xiàng)目《紅錐壯苗繁育與優(yōu)質(zhì)用材林定向培育技術(shù)示范推廣》(閩財(cái)指[2012]951)；福建省林業(yè)科技計(jì)劃項(xiàng)目《紅錐壯苗繁育與豐產(chǎn)林培育技術(shù)規(guī)程 》(閩林科[2015] 1號(hào))。

收稿日期：2016-01-04；修回日期：2016-01-18