不同形態(tài)氮素比例對白樺幼苗生長影響的研究

馬學發(fā)，孫志虎，劉彤

(1.東北林業(yè)大學，哈爾濱 150040；2.佳木斯市孟家崗林場，黑龍江 樺南 154411)

不同形態(tài)氮素比例對白樺幼苗生長影響的研究

馬學發(fā)1，2，孫志虎1*，劉彤1

(1.東北林業(yè)大學，哈爾濱 150040；2.佳木斯市孟家崗林場，黑龍江 樺南 154411)

為解決白樺育苗過程中的増施氮肥問題，以酰胺態(tài)氮(尿素)和硝態(tài)氮(硝酸鉀)為氮源，通過9種不同氮素形態(tài)比例的施肥試驗，確定了適宜白樺生長的氮素形態(tài)。増施化肥后，當年生白樺播種苗除根冠比(RSR)顯著低于同一育苗基質(zhì)的未施肥處理(CK)外，施肥處理下的苗高(H)、地徑(D)和生物量(B)均顯著高于CK；增施不同形態(tài)的氮素雖然對D和B無顯著影響(P>0.05)，但顯著影響H和RSR(P<0.05)；隨著總氮中酰胺態(tài)氮比例增加，H表現(xiàn)出增加趨勢，而D、B和RSR均表現(xiàn)出拋物線式變化趨勢；酰胺態(tài)氮有利于白樺幼苗的高生長和莖葉生長，而硝態(tài)氮有利于根系生長。由于容器苗起苗時不損傷根系，白樺容器育苗增施氮素時應(yīng)首選酰胺態(tài)氮肥。

白樺；容器苗；酰胺態(tài)氮；硝態(tài)氮；氮素形態(tài)

0 引言

氮是植物生長必需的大量營養(yǎng)元素，其在土壤中的含量能限制植物生長[1]，其形態(tài)(銨態(tài)氮和硝態(tài)氮)及在土壤中的比例也能影響林木生長和物種的多樣性[2-3]。一般認為，耐蔭樹種和裸子植物多喜銨態(tài)氮[3]，先鋒樹種多好硝態(tài)氮且對氮量和氮素形態(tài)敏感[4]；貧瘠土壤多生長偏好銨態(tài)氮樹種，而肥沃立地上多生長嗜硝態(tài)氮樹種[3]。苗期増施氮肥是培育壯苗的重要措施之一[5]，不同植物適宜的氮素形態(tài)和比例不同[4，6]，不適宜的施肥可能造成苗木生長發(fā)育受抑制[7]。

白樺(BetulaplatyphyllaSuk)是喜光、耐寒、耐貧瘠的陽性先鋒樹種，具有適應(yīng)性強、生長快、材質(zhì)細致和顏色潔白等特點，是北方地區(qū)培育速生豐產(chǎn)林的首選樹種之一。隨著白樺人工栽培面積擴大，對白樺苗木的培育與管理提出了更高要求，短時間內(nèi)培育出高質(zhì)量白樺幼苗已成為生產(chǎn)經(jīng)營者急于解決的問題[8]。在白樺育苗過程中，氮肥同樣起重要作用，但目前適宜白樺幼苗生長的氮素形態(tài)和比例研究還較少[9]。氮素分為銨態(tài)氮素、硝態(tài)氮素和酰胺態(tài)氮素。崔曉陽(1999)認為，白樺更加喜好硝態(tài)氮[12]，指數(shù)施肥、模擬氮沉降和CO2倍增等白樺施肥類試驗也多采用硝酸銨[9-11]。尿素是生產(chǎn)中的常用氮素，屬酰胺態(tài)氮素，研究其對白樺幼苗的施肥效果也很必要。為此，本文以酰胺態(tài)氮(尿素)和硝態(tài)氮(硝酸鉀)作為氮源，通過不同形態(tài)及比例氮素施肥試驗，提出適宜白樺幼苗生長的氮素形態(tài)，以期能為東北地區(qū)白樺育苗生產(chǎn)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 育苗基質(zhì)增施不同形態(tài)氮素基肥

本次試驗是在東北林業(yè)大學白樺強化育種基地6號溫棚中進行。4月24日采用草炭∶沙子∶腐殖土=5∶3∶2的比例進行育苗基質(zhì)的配制。配制基質(zhì)時，添加表1中的化肥(化學純)于基質(zhì)中?；|(zhì)和化肥混和均勻后填充于蜂巢狀營養(yǎng)盤中進行育苗，設(shè)9個施肥處理和1個不施肥的對照處理(CK)，每個處理3套蜂巢狀營養(yǎng)盤，每盤12穴，每穴規(guī)格為8 cm×8 cm×8 cm。

配制基質(zhì)時，每穴添加過磷酸鈣0.329 4 g(0.001 7 mol P)，氮肥0.025 5 mol N和鉀肥0.025 9 mol K。采用尿素和硝酸鉀配制所需要的氮肥，硝酸鉀和硫酸鉀配制所需要的鉀肥。添加氮肥時采用酰胺態(tài)氮占氮肥總量的比例為100%(N1)、87.5%(N2)、75%(N3)、62.5%(N4)、50%(N5)、37.5%(N6)、25%(N7)、12.5%(N8)和0%(N9)的方式進行(表1)。

表1 白樺容器育苗施肥量

1.2 研究方法

5月中旬將事先處理好的發(fā)芽白樺種子播種于蜂巢狀營養(yǎng)盤中。當年的9月21日測定所有處理的苗高、地徑和根、莖、葉生物量。苗高測量為處理的全部苗木；地徑測量結(jié)合生物量測定進行。當年生苗高(H)用鋼卷尺測量，精確到毫米，地徑(D)用游標卡尺測量。每個處理選取營養(yǎng)盤中部不受邊緣效應(yīng)影響的5～24株白樺進行根、莖、葉生物量調(diào)查。

2 結(jié)果與分析

2.1 増施氮肥對白樺幼苗苗高影響

增施含氮量相同但氮素形態(tài)比例不同的白樺幼苗研究結(jié)果表明，增施不同形態(tài)的氮素能夠顯著影響苗高(H)(P<0.05)(表2)，隨著總氮中酰胺態(tài)氮比例的增加H表現(xiàn)出增加的趨勢(圖1)。多重比較結(jié)果表明(表2)，N1、N2和N4處理的H最高且顯著高于N3、N6、N7和N9處理，其它處理條件下的H居中。這說明，酰胺態(tài)氮有利于促進白樺幼苗的高生長。

表2 不同施肥處理下當年生白樺的苗高和地徑

注：括號中數(shù)據(jù)為標準偏差，不同字母表示顯著差異，P≤0.05。

2.2 増施氮肥對白樺幼苗地徑和生物量的影響

增施不同形態(tài)的氮素雖然不能顯著影響D和B(表2和表3)，但是隨著總氮中酰胺態(tài)氮比例的增加，D、B和根冠比(RSR)均表現(xiàn)出拋物線式的變化趨勢(圖1)，表明酰胺態(tài)氮和硝態(tài)氮混合増施時，相應(yīng)指標表現(xiàn)最優(yōu)；地上生物量和全株生物量在酰胺態(tài)氮占優(yōu)勢，D、根系生物量和RSR在硝態(tài)氮占優(yōu)勢的情況下最高，表明酰胺態(tài)氮有利于白樺幼苗的莖和葉生長，硝態(tài)氮有利于白樺幼苗的根系生長。

表3 不同施肥處理下當年生白樺的生物量積累與分配

注：括號中數(shù)據(jù)為標準偏差，不同字母表示顯著差異，P≤0.05。

圖1 不同氮素形態(tài)比例對白樺生長影響Fig.1 Effect of nitrogen form on the growth of birch seedling

3 討論與結(jié)論

白樺是東北天然次生林的重要組成樹種，其土壤有效氮在7月份最高，5月份最低[10]。大氣CO2濃度升高條件下，氮素將是限制白樺生長發(fā)育的重要因素[11]。天然白樺對氮素的吸收期不超過4個月，5月初開始吸收氮，6月上旬至7月上旬之間有明顯峰期，8月底停止[12]。白樺次生林土壤有效氮中銨態(tài)氮占60%，硝態(tài)氮占40%[10]，并且人為噴施硝酸銨后，土壤氨化速率的增幅大于硝化速率旳增幅[10]。硝酸還原酶活性和同位素示蹤試驗結(jié)果均表明，與増施銨態(tài)氮肥相比，白樺在對氮素養(yǎng)分化學形態(tài)的偏向選擇性方面是較喜硝態(tài)氮的樹種[12]，其所吸收的氮素中，64%～72%來自土壤，28%～36%來自肥料[12]。Fan等[13]認為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮混施時，生物量最高。本次試驗結(jié)果表明，氮素形態(tài)雖然對白樺幼苗生物量無顯著影響(表2)，但也是二者混施時單株生物量最高。崔曉陽認為，不同形態(tài)氮素施肥后白樺幼苗生物量間無顯著差異的原因同試驗所用培養(yǎng)土是肥力較高的苗床土壤有關(guān)[12]。Uscola等認為，只有在増施高氮量條件下，不同形態(tài)氮素的影響效果才能得到明顯體現(xiàn)[4]。Bown等也持相同觀點[2]。未施肥處理的白樺幼苗在苗高、地徑和生物量方面均顯著低于施肥處理，表明試驗所用的育苗基質(zhì)養(yǎng)分含量低，増施不同形態(tài)氮素后，白樺生物量之間雖無顯著差異，但卻影響了光合產(chǎn)物的分配，使得不同形態(tài)氮素處理之間，在根冠比方面均有顯著差異(表2)。Bown等認為，不同氮素形態(tài)比例沒有改變輻射松(Pinusradiata)的生物量分配[2]。Liu等認為硝態(tài)氮有利于幼苗的高生長和根生長[14]，而Fan等認為硝態(tài)氮有利于根系生長[13]。本次試驗表明，酰胺態(tài)氮有利于白樺幼苗的高生長和莖葉生長，硝態(tài)氮有利于根系生長。由于白樺是陽性先鋒樹種[15-17]，加上酰胺態(tài)氮肥在土壤脲酶作用下，最終水解成銨態(tài)氮而被植物吸收利用，因此白樺根系對硝態(tài)氮的偏好，支持了耐蔭樹種喜歡銨態(tài)氮的觀點[18]。由于容器苗起苗時不損傷根系，因此白樺容器育苗增施氮素時應(yīng)首選酰胺態(tài)氮肥。

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Effect of Different Nitrogen Form Proportion on the Growth ofBetulaPlatyphyllaSeedling

Ma Xuefa1，2，Sun Zhihu1*，Liu Tong1

(1.Northeast Forestry University，Harbin 150040；2.Mengjiagang Forestry Farm of Kiamusze，Huanan 154411)

In order to optimize nitrogen form of Betulaplatyphyllaseedlings during nursery culture，experiments based upon the nine fertilization for different nitrogen form proportions was conducted by taking amide nitrogen (urea) and nitrate(potassium nitrate )as the nitrogen source and the nitrogen form for appropriate growth of birch (Betulaplatyphylla) was determined.The root-shoot ratio (RSR) of birch seedling with fertilization treatment were significantly lower than that of without fertilization treatment (CK).the height (H) of the seedlings，root-collar diameter (D)，and biomass (B) with fertilization treatments were significantly higher than those ofwithoutfertilizationtreatment.No significantly effects of nitrogen form onDandB(P>0.05)were observed.The effects of nitrogen form onHandRSRwere significant(P<0.05).H increased with the amide nitrogen proportion increasing.D，B，andRSRpresented parabolic changing trend.The amide nitrogen were good for growth stem and leaives of birch seedlings.Nitrate nitrogen was better for growth of root.Because of the advantage of no-hurt to root by container seedling，the optimal nitrogen form was amide nitrogen for nursery culture of container seedling.

BetulaplatyphyllaSuk；container seedling；amide nitrogen；nitrate；nitrogen form

2016-06-17

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目(2572014EB03-03；DL09EA03-2)；黑龍江省自然科學基金項目(C201107)；“十二五”國家科技支撐計劃(2011BAD08B01；2011BAD37B01)；國家自然科學基金項目(31470714)

馬學發(fā)，學士，助理工程師。研究方向：森林經(jīng)營與保護。

*通信作者：孫志虎，博士，副教授。研究方向：森林生態(tài)學。E-mail：szhihunefu@163.com

馬學發(fā)，孫志虎，劉彤.不同形態(tài)氮素比例對白樺幼苗生長影響的研究[J].森林工程，2017，33(2)：01-04.

S 723.1

A

1001-005X(2017)02-0001-04