氮素指數(shù)施肥對落羽杉苗木生長及養(yǎng)分積累的影響

朱小樓，曹 嶸，朱旻華，柳結(jié)苗，吳家森

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氮素指數(shù)施肥對落羽杉苗木生長及養(yǎng)分積累的影響

朱小樓1，曹 嶸1，朱旻華2，柳結(jié)苗2，吳家森2

（1. 浙江省桐鄉(xiāng)市林業(yè)工作站，浙江 桐鄉(xiāng) 314500；2. 浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點實驗室， 浙江 杭州 311300；）

于2016年4月1日開始，在浙江省桐鄉(xiāng)市以1年生落羽杉苗為材料，采用溫室盆栽方法，設(shè)常規(guī)施肥（CF）和指數(shù)施肥（EF1，EF2，EF3，EF4）5種處理，共施氮5次，純氮總用量分別為5.0，1.0，3.0，5.0，8.0 g·株-1。生長結(jié)束后，利用全收獲法測定落羽杉的株高、地徑、生物量及養(yǎng)分含量。結(jié)果表明，EF3的苗高和EF2的地徑顯著高于CF（<0.05），與CF相比，EF2地上部、地下部和總生物量顯著增加了42.9%，44.3%和43.5%（<0.05）；與CF比較，EF地下部氮積累量顯著增加了37.5% ~ 86.6%，EF1，EF2，EF3地上部氮和鉀積累量顯著高于CF（<0.05）；EF磷積累量和地下部鉀積累量均顯著高于CF（<0.05）。氮素指數(shù)施肥顯著提高了落羽杉幼苗生長，施氮量為3.0 g·株-1的指數(shù)施肥是落羽杉苗木溫室培育的適宜方法。探討氮素指數(shù)施肥對落羽杉幼苗生長及養(yǎng)分積累的影響，為落羽杉苗木培育提供基礎(chǔ)。

落羽杉；生物量；氮；磷；鉀；指數(shù)施肥；

苗木質(zhì)量的好壞直接影響造林效果，優(yōu)質(zhì)苗木的選用可以提高造林成活率，促進早期生長[1]。良好的苗木不僅要有一定的苗高、地徑，更表現(xiàn)在植株內(nèi)部養(yǎng)分的積累。指數(shù)施肥是根據(jù)植物在各生長階段對養(yǎng)分的需求規(guī)律，采用指數(shù)遞增的養(yǎng)分添加方式而進行的一種施肥方法。指數(shù)施肥可誘導(dǎo)植株穩(wěn)態(tài)奢侈養(yǎng)分消耗，有效提高苗木體內(nèi)養(yǎng)分載荷，增強苗木的競爭能力，從而更好地適應(yīng)造林地的立地條件[2-4]。目前，國內(nèi)外已對黑云杉[5]，日本落葉松[6]，西鐵杉[7]，花旗松[8]，栓皮櫟[9]，斑葉稠李[10]，楸[11]，油松[12]，檀香[13]，紅楠[14]，杉木[15-16]等樹種開展了指數(shù)施肥與應(yīng)用技術(shù)的研究。結(jié)果表明，指數(shù)施肥促進了苗木地徑和株高的生長，有利于氮磷鉀等元素在植株體內(nèi)的積累。

落羽杉原產(chǎn)北美東南部，于20世紀(jì)初引種到我國，生長快、材質(zhì)優(yōu)良、適應(yīng)性強、耐澇漬和土壤瘠薄，已成為我國平原湖區(qū)和丘陵山地重要的造林樹種和園林綠化植物[17]。落羽杉1年生苗的生長規(guī)律、土壤鹽分及水分對苗木生長的影響等已有了相關(guān)研究[18-20]，但不同施肥對苗木生長及養(yǎng)分積累的影響則未見報道。本試驗以1年生落羽杉實生苗為對象，在盆栽條件下研究不同施肥對其生長和氮磷鉀養(yǎng)分積累的影響，可為落羽杉苗木培育的營養(yǎng)管理提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在浙江省桐鄉(xiāng)市林業(yè)站種苗繁育基地的溫室大棚，120°32′38″ E，30°41′52″ N。屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均日照1 983.4 h，年均降水量1 212.3 mm，年均氣溫16.9℃，極端最低氣溫－11.0℃，極端最高氣溫41.1℃，年無霜期244 d。

1.2 試驗材料

2016年4月1日，選取桐鄉(xiāng)市林業(yè)站種苗繁育基地培育的生長基本一致的1年生落羽杉實生苗75株，其平均苗高和地徑分別為95.7 cm，0.64 cm，栽于23 cm×24 cm×28 cm（底徑×上口徑×高）的塑料花盆中，每盆1株，栽培基質(zhì)為水稻土:菌糠（1:1），pH 5.8，有機碳20.6 g·kg-1，堿解氮118.2 mg·kg-1，有效磷19.8 mg·kg-1，速效鉀125.5 mg·kg-1，每個花盆裝栽培基質(zhì)10 kg。為了防止水肥流失，每個花盆配有塑料托盤。

1.3 研究方法

1.3.1 試驗設(shè)計與施肥方法 采用隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)常規(guī)施肥（CF）、指數(shù)施肥（EF1，EF2，EF3，EF4）5個處理，純氮用量分別為5.0，1.0，3.0，5.0，8.0 g·株-1，施肥進度和施用量見表1，以指數(shù)施肥模型來確定每次的施氮量[15]。每個處理15株苗木，重復(fù)3次，每重復(fù)5株。每株施用10.0 g過磷酸鈣（P2O512%，山東鑫卓源化工有限公司生產(chǎn)）和5.0 g硫酸鉀（K2O 50%，山東海化股份有限公司生產(chǎn)）作底肥在第一次施肥時施入。施肥方法：在離植株5 cm根圈挖取2 cm深的環(huán)溝，將過磷酸鈣和硫酸鉀施入后，用小鏟埋平。將尿素（氮46.4%，安徽吳源化工集團有限公司生產(chǎn)）換算成表1中的純氮用量，溶于水中，而后用量筒對同一處理的苗木進行等量澆灌。

表1 不同處理的施肥時間和施用量

1.3.2 樣品采集及分析方法

生物量測定：落羽杉生長結(jié)束時，于2016年10月20日，將不同處理的苗木全部收獲，用游標(biāo)卡尺和卷尺測量苗木地徑及苗高。然后用清水洗凈，再用去離子水潤洗。按地上部（枝、葉）和地下部（根系）分別剪下，置于烘箱內(nèi)，105℃殺青30 min，70℃烘48 h至恒量，用電子天平測其干質(zhì)量，即為不同器官的生物量。

總生物量（g·株-1）=地上部生物量 + 地下部生物量

養(yǎng)分測定：將稱量后的樣品粉碎過0.5 mm篩，用元素分析儀（德國·Elementer，VARIO Macro）測定氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。過篩后的樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，火焰光度計法測定鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，鉬藍比色-分光光度法測定磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

養(yǎng)分積累量（mg·株-1）=不同器官養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（g·kg-1）×相應(yīng)生物量（g·株-1）

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行描述統(tǒng)計和正態(tài)檢驗，然后進行單因素方差分析，并用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對落羽杉幼苗株高和地徑生長的影響

如圖1所示，與CF相比，EF處理的落羽杉幼苗株高增長了2.3% ~ 18.3%，地徑增大了0.1% ~ 14.9%，其中EF3的苗高和EF2的地徑顯著高于CF（<0.05）。

注：圖中不同字母表示處理間有顯著性差異（P<0.05）。下同。

Figure 1 Height and ground diameter of.seedlings under different fertilization treatments

2.2 不同施肥處理對落羽杉生物量的影響

如圖2所示，與CF相比，EF處理的落羽杉幼苗地上部、地下部和總生物量增加了13.3% ~ 42.9%，5.4% ~ 44.3%和13.1% ~ 43.5%。EF處理中，隨著施肥量的增加，植株生物量呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，施氮量為3.0 g·株-1的EF2處理的生物量最大，其中地下部、全株生物量均顯著高于其它處理（<0.05）。

圖2 不同施肥處理對落羽杉不同部位生物量的影響

Figure 2 Biomass of different organs of.seedlings under different fertilization treatments

2.3 不同施肥處理對落羽杉幼苗養(yǎng)分積累的影響

2.3.1 不同施肥處理對落羽杉幼苗氮積累的影響 如圖3所示，與CF相比，EF處理地上部氮積累量增加了8.9% ~ 45.9%，其中EF1，EF2，EF3處理顯著高于CF（<0.05）；地下部氮積累量大小為EF2>EF3>EF4>EF1>CF，與CF相比，EF處理氮積累量顯著增加，增加了37.5% ~ 86.6%（<0.05）。EF2處理地上部和地下部的氮積累量均為最大，分別為1 392.1，846.2 mg·株-1。

圖3 不同施肥處理對落羽杉幼苗不同部位氮積累量的影響

Figure 3 N accumulation in different organs of.seedlings with different fertilization treatments

2.3.2 不同施肥處理對落羽杉幼苗磷積累的影響 如圖4所示，EF處理地上部和地下部磷積累量均顯著高于CF（<0.05），其磷積累量分別增加了26.1% ~ 81.0%，37.0% ~ 76.0%。隨著指數(shù)施肥量的增加，植株磷積累先增加而后減小，其中EF2處理磷積累量地上部顯著高于EF1，EF3，EF4（<0.05），地下部則顯著高于EF3，EF4（<0.05）。

圖4 不同施肥處理對落羽杉幼苗不同部位磷積累量的影響

Figure 4 P accumulation in different organs of.seedlings under different fertilization treatments

2.3.3 不同施肥處理對落羽杉幼苗鉀積累的影響 如圖5所示，地上部鉀積累量大小為EF2>EF1>EF3>EF4>CF，EF1，EF2，EF3處理地上部鉀積累量均顯著高于CF（<0.05），鉀積累量增加了11.7% ~ 52.6%；與CF相比，EF處理的地下部鉀積累量顯著增加了23.5% ~ 74.6%（<0.05），其中EF2處理的鉀積累量為最高值，地上部和地下部鉀積累量分別531.7，440.7 mg·株-1。

圖5 不同施肥處理對落羽杉幼苗不同器官鉀積累量的影響

Figure 5 K accumulation indifferent organs of.seedlings under different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理對落羽杉生物量及氮磷鉀分配的影響

由表2可知，隨著施氮量的增加，EF處理落羽杉生物量和氮積累量的地下部與地上部的比例先增加而后降低，EF2，EF3，EF4處理顯著高于EF1，CF（<0.05）。磷、鉀積累量在地下部與地上部的比例在不同處理間沒有顯著性差異。

表2 不同施肥處理對落羽杉不同部位生物量及氮磷鉀分配比例的影響

注：表中不同字母表示處理間有顯著性差異（<0.05）。

3 討論與結(jié)論

株高與地徑是評價苗木質(zhì)量好壞的外在指標(biāo)。與CF相比，EF處理落羽杉幼苗株高和地徑均有所增加，其中EF3的苗高和EF2的地徑顯著高于CF（<0.05），即適量的氮素指數(shù)施肥能明顯促進株高和地徑的生長，這與指數(shù)施肥均能顯著提高杉木[15]、土沉香[21]苗高和地徑不同，造成這種差異的原因主要是植物種類、苗木類型、施肥量等的不同。

生物量是衡量苗木生產(chǎn)力高低的重要指標(biāo)。氮素指數(shù)施肥促進了落羽杉幼苗生物量的積累，其中EF2處理的地上部、地下部和總生物量均顯著高于CF（<0.05），說明適量的指數(shù)施肥能明顯促進苗木干物質(zhì)的積累[10,22]。本研究中EF3，EF4處理的施氮量分別是EF2處理的1.67，2.67倍，但生物量不升反降，說明施氮過量引起苗木輕微中毒[5,9]，抑制了苗木生物量的積累[11]。

適量的氮素指數(shù)施肥能提高苗木氮的積累，而氮積累量的增加促進了苗木的生長和競爭力，從而提高造林保存率。EF處理落羽杉地下部氮積累量顯著高于CF（<0.05），施肥量為1.0 ~ 5.0 g·株-1的指數(shù)施肥地上部的氮積累量也顯著高于CF（<0.05）。不同指數(shù)施肥氮積累量均隨施氮量的增加先增加而后降低，EF2處理的地上部和地下部氮積累量最高，相關(guān)研究也表明，在養(yǎng)分的添加過程中，當(dāng)養(yǎng)分供不應(yīng)求或充足時，苗木養(yǎng)分含量隨養(yǎng)分供給的增加而增加；當(dāng)養(yǎng)分供給超過苗木的最佳需求時，養(yǎng)分含量不會繼續(xù)增加，甚至?xí)陆礫5,23]。

氮素指數(shù)施肥也有利于落羽杉幼苗磷、鉀的積累，EF處理磷、鉀積累量均高于CF。EF處理落羽杉磷積累量和地下部鉀積累量均顯著高于CF（<0.05），EF1，EF2，EF3地上部鉀積累量也顯著高于CF（<0.05）。這與郝龍飛等[24]研究結(jié)果相似，即指數(shù)施肥提高了苗木P，K吸收，增強了養(yǎng)分承載。主要是由于氮素指數(shù)施肥提高了落羽杉幼苗地下部生物量分配，增強了苗木地下部對P，K的吸收能力[25]，另一方面指數(shù)施肥提高了苗木氮積累量和地下部的分配，苗木體內(nèi)的養(yǎng)分需保持一定的平衡，從而也提高了幼苗對其他養(yǎng)分的需求，增強了對P，K的吸收[5]。

分析表明，氮素指數(shù)施肥有效促進了落羽杉幼苗的生長，提高了生物量，改善了苗木營養(yǎng)狀態(tài)和養(yǎng)分承載。從苗木株高、地徑及氮、磷、鉀積累量等方面考慮，EF2處理（3.0 g·株-1）為落羽杉的最佳施肥方式。

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Effect of NExponential Fertilization on Growth and Nutrient Accumulation OfSeedlings

ZHU Xiao-lou1，CAO Rong1，ZHU Min-hua2，LIU Jie-miao2，WU Jia-sen2

（1.Tongxiang Forestry Station of Zhejiang, Tongxiang 314500,China; 2. Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration of Zhejiang Province, Zhejiang A ＆ F University, Hangzhou 311300, China）

On April 1, 2016, 1-yearseedlings were potted at greenhouse in Tongxiang, Zhejiang province. They were treated by conventional fertilization (CF, 5.0 g/seeding), Nexponential fertilization of EF1 (1.0 g), EF2 (3.0 g), EF3 (5.0 g) and EF4 (8.0 g)with randomized blocks design. Nitrogen application was designed 5 times with interval of 30 days. On October 20 of the current year, seedling height, ground diameter, biomass and nutrient content was determined by whole harvest method. The result demonstrated that seedlings with treatment of EF3 had evident higher height than that of CF and that of ground diameter withEF2 was the same. Above-ground, underground and total biomass of seedling with treatment of EF2 increased by 42.9% ,44.3% and 43.5 from（<0.05）compared with that of CF. N accumulation of underground part of seedlings treated by EF increased by 37.5%-86.6%, compared with that by CF. N and K accumulation of above-ground parts of seedlings treated by EF1, EF2 and EF3was evidently higher than that by CF (<0.05). P accumulation in seedlings treated by EF and K accumulation in underground part of that treated by EF was higher than that by CF (<0.05).The experiment resulted that exponential nitrogen had significant effects on the growth of.seedlings, especially the treatment of EF2.

; biomass; nitrogen; potassium; phosphorus; exponential fertilization

10.3969/j.issn.1001-3776.2018.06.010

S723.7

A

1001-3776（2018）06-0059-06

2018-05-17；

2018-09-22

浙江省桐鄉(xiāng)市農(nóng)經(jīng)局項目（H20160159）

朱小樓，工程師，從事種苗培育與林業(yè)技術(shù)推廣工作；E-mail：157372156@qq.com。

吳家森，教授級高級工程師，從事森林土壤與環(huán)境研究；E-mail：jswu@zafu.edu.cn。