白花油茶苗木生長(zhǎng)對(duì)葉面施肥的響應(yīng)*

馬建忠,文野,葛靜茹,李甜江

(1.云南省林業(yè)科學(xué)院,云南 昆明650201;2.江西省林業(yè)科學(xué)院,江西 南昌330032;3.保定學(xué)院,河北 保定071027)

白花油茶 (Camellia oleifera Abel.)為山茶科(Theaceae)山茶屬 (Camellia)的常綠小喬木或灌木[1],在中國(guó)從長(zhǎng)江流域到華南各地均有栽培。其嫩枝具有粗毛,葉革質(zhì),呈長(zhǎng)圓形,橢圓形或倒卵形,先端尖而有鈍頭,有時(shí)鈍或漸尖,基部為楔形,邊緣有細(xì)鋸齒或鈍齒?；ㄒ干蝽斏?為白色兩性花。白花油茶的繁殖主要有種子、插條或嫁接等方式,采用嫁接育苗或插條可保持其親本的優(yōu)良性狀。油茶苗栽植成活率低一直是油茶規(guī)模化生產(chǎn)中普遍存在的重要問(wèn)題[2],通過(guò)觀察近幾年油茶苗木種植的成活率情況,油茶苗木的造林成活率普遍不高,平均成活率不到80%,甚至部分地方不到20%[3]。如何提高油茶幼苗造林成活率并采取行之有效的措施,是目前困擾油茶規(guī)?；l(fā)展中一個(gè)急需解決的問(wèn)題。實(shí)踐證明,油茶苗木在遭受凍害后樹(shù)木的營(yíng)養(yǎng)積累狀況和長(zhǎng)勢(shì)較弱,對(duì)于輕微受凍的油茶苗木常發(fā)生卷葉或落葉現(xiàn)象,為了刺激油茶苗木根部對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收,保住植株葉片并促進(jìn)芽葉萌發(fā),達(dá)到盡快恢復(fù)樹(shù)勢(shì)的目的,在氣溫升高之后或者春芽鱗葉至1葉展開(kāi)時(shí)可使用葉面噴施營(yíng)養(yǎng)元素溶液來(lái)提高苗木的成活率[4]。有關(guān)施肥種類(lèi)和作用的研究[5-11]表明不同種類(lèi)肥料對(duì)油茶生長(zhǎng)皆有顯著的促進(jìn)作用,而其中以葉面噴肥的效果最佳,而且氮肥、磷肥、鉀肥進(jìn)行配方噴施的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于單施某一種肥料的累加效應(yīng);且油茶苗木栽植成活率一直是云南油茶規(guī)?；a(chǎn)中普遍存在的重要問(wèn)題。在云南高原山地,油茶苗木秋季造林后,每年新植苗木過(guò)冬期間大量枯死,不僅給農(nóng)戶(hù)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失;而且由于缺乏油茶良種苗木,其造林成活率低不僅浪費(fèi)大量苗木,而且降低油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。

針對(duì)云南省油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題,借鑒國(guó)內(nèi)外油茶研究的先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),本研究通過(guò)葉面噴肥試驗(yàn)得出有利于云南高山區(qū)白花油茶苗木營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的最佳配方施肥方案。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省建水縣城北部的李浩寨鄉(xiāng),102°44′52″-102°54′57″E,23°46′17″-20°54′11″N, 距縣城27km。屬亞熱帶季風(fēng)氣候,具有溫和,平濕分明的氣候特征,年平均氣溫18.5°C,無(wú)霜期300d,年平均降雨量600mm,平均海拔1 778m[12]。其優(yōu)越的自然條件,十分有利于油茶生長(zhǎng)。試驗(yàn)地點(diǎn)位于李浩寨鄉(xiāng)的建水縣浩野農(nóng)林產(chǎn)業(yè)有限公司苗圃?xún)?nèi)。

1.2 試驗(yàn)材料

選取白花油茶1年生嫁接苗為試驗(yàn)材料,其砧木來(lái)自云南省昆明市晉寧縣白花油茶,穗條為云油茶3號(hào)、4號(hào)、9號(hào)、13號(hào)、14號(hào),來(lái)自云南文山廣南縣。

試驗(yàn)材料主要包括分析純尿素CO(NH2)2(含量≥99.0%)、分析純磷酸二氫鉀KH2PO4(含量≥99.5%),溶劑為純水。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用2因素3水平3×3設(shè)計(jì),2因素為尿素CO(NH2)2(簡(jiǎn)寫(xiě)C)、磷酸二氫鉀KH2PO4(簡(jiǎn)寫(xiě)K),3水平為低、中、高。噴施水平和試驗(yàn)方案見(jiàn)表1-表2。該試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種均衡的完全實(shí)施方案并具有正交性,CO(NH2)2、KH2PO42因素的3個(gè)水平各自?xún)蓛上嘟?共組成9個(gè)試驗(yàn)處理組,每組施肥處理小區(qū)油茶苗木10株,每組處理設(shè)3個(gè)重復(fù),處理1為對(duì)照組 (CK)。共計(jì)白花油茶苗木270株。

表1 尿素、磷酸二氫鉀配施試驗(yàn)方案Tab.1 Trial proposal on mixture of CO(NH2)2 and KH2PO4g/L

1.3.2 田間試驗(yàn)布設(shè)

油茶苗木按照?qǐng)D1進(jìn)行布設(shè),中間有間隔。于2013年11月15日、2013年11月30日、2013年12月15日、2013年12月30日、2014年1月14日選擇晴好無(wú)風(fēng)的上午9：00時(shí),采用可調(diào)節(jié)手持氣壓式噴霧器對(duì)所選苗木進(jìn)行噴霧,以葉片濕潤(rùn)但不滴水為宜。苗期共噴葉面肥5次。

圖1 田間試驗(yàn)排列圖Fig.1 Permutation diagram of field trail

1.4 生長(zhǎng)量測(cè)定

1.4.1 本底調(diào)查

試驗(yàn)開(kāi)始前,在李浩寨油茶苗圃里挑選出生長(zhǎng)情況基本一致的優(yōu)質(zhì)白花油茶苗木,并對(duì)參試苗木進(jìn)行每木檢尺,即測(cè)定每株油茶苗木的苗高、地徑、冠幅。油茶苗木的苗高和冠幅用卷尺進(jìn)行測(cè)量,地徑用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。各個(gè)指標(biāo)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)如下。

(1)苗高 從地面測(cè)至主梢頂部,精確到mm。

(2)地徑 嫁接苗:在嫁接接口處往上約1cm處 (避開(kāi)基部分叉部分)測(cè)定,精確到mm;實(shí)生苗:從地面往上約1cm處測(cè)定,精確到mm。

(3)冠幅 指枝條伸展的最大距離,沿著東西和南北方向測(cè)定兩個(gè)數(shù)據(jù),精確到mm。

1.4.2 生長(zhǎng)情況調(diào)查

葉面施肥8個(gè)月之后,于2014年7月5-16日對(duì)苗木的苗高、地徑、冠幅進(jìn)行調(diào)查并記錄。

1.5 數(shù)據(jù)分析

本文中所用到的數(shù)據(jù)均為平均值,收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入Excel表格中;然后在SPPS軟件中進(jìn)行方差分析,并進(jìn)行多重比較;最后在SAS軟件中做出產(chǎn)量反應(yīng)曲面圖和等產(chǎn)線(xiàn)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 白花油茶苗木生長(zhǎng)量對(duì)葉面噴肥的產(chǎn)量反應(yīng)曲面響應(yīng)

分別對(duì)白花油茶苗木在葉面噴肥之后半年的苗高、地徑和冠幅的增量與噴施的尿素、磷酸二氫鉀進(jìn)行回歸分析,從中優(yōu)選出最優(yōu)回歸方程。由表2可知,各生長(zhǎng)量增量與尿素和磷酸二氫鉀間具有顯著的相關(guān)關(guān)系,且它們之間的關(guān)系呈二次產(chǎn)量反應(yīng)曲面,說(shuō)明該試驗(yàn)用二次回歸模型擬合的效果很好,因此方程可以用來(lái)分析肥料效應(yīng)規(guī)律及預(yù)測(cè)各生長(zhǎng)指標(biāo)的產(chǎn)量。

表2 白花油茶苗木生長(zhǎng)量肥料效應(yīng)方程Tab.2 Fertilizer effect equations of C.oleifera seedling growth

根據(jù)表2的回歸方程,以白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅為因變量,對(duì)應(yīng)的C和K用量為自變量作產(chǎn)量反應(yīng)曲面圖。從圖2可以看出,苗高、地徑、冠幅反應(yīng)曲面均呈現(xiàn)出鐘形 (單峰曲線(xiàn))曲面模式,即苗高、地徑、冠幅均存在一個(gè)產(chǎn)量峰值(或最大值)。峰值以前,苗高、地徑、冠幅均隨C、K用量的增加而增加;峰值以后,苗高、地徑、冠幅隨C、K用量提高反而下降。根據(jù)植物生長(zhǎng)的基本規(guī)律,反應(yīng)曲面的頂點(diǎn)即為白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅的最高產(chǎn)量,對(duì)應(yīng)的C、K施肥量及其配比即為各產(chǎn)量指標(biāo)的最佳施肥量及其配比。另外,結(jié)合曲面的幾何特性可以發(fā)現(xiàn),施肥量越接近產(chǎn)量反應(yīng)曲面的頂點(diǎn),斜率越小,即N、P肥的邊際產(chǎn)量越小,因而產(chǎn)量增加的速率越小。

2.2 白花油茶苗木生長(zhǎng)對(duì)單因素噴肥的響應(yīng)

將表2的二元二次回歸方程進(jìn)行降維處理,即令其中1個(gè)因子為0,每個(gè)方程只涉及1種肥料因子C或K,便可獲得各因素與苗高、地徑、冠幅的一元二次方程。由表3可知,單施C(尿素)時(shí),苗高、地徑、冠幅生長(zhǎng)量最高產(chǎn)量分別為4.895cm、0.128cm和2.017cm,分別較對(duì)照提高0.859cm、0.043cm和0.719cm。單施K(磷酸二氫鉀)時(shí),苗高、地徑、冠幅生長(zhǎng)量最高產(chǎn)量分別為4.411cm、0.116cm和1.330cm,分別較對(duì)照提高0.375cm、0.030cm和0.033cm?？梢?jiàn),單施尿素或單施磷酸二氫鉀對(duì)促進(jìn)云南山區(qū)白花油茶苗木生長(zhǎng)均有一定效果,但是單施尿素比單施磷酸二氫鉀的效果好。

圖2 白花油茶苗木苗高 (A)、地徑 (B)、冠幅 (C)的產(chǎn)量反應(yīng)曲面圖Fig.2 Response surface of C.oleifera seedling growth

此外,各產(chǎn)量指標(biāo)的單因素效應(yīng)方程均為拋物線(xiàn)方程,即白花油茶苗木生長(zhǎng)量隨著葉面噴肥的量先增大后減小,呈現(xiàn)出鐘形曲線(xiàn) (單峰曲線(xiàn))的變化趨勢(shì),進(jìn)一步說(shuō)明白花油茶苗木生長(zhǎng)有一個(gè)單施肥料的最佳用量。即,當(dāng)單施C的量分別為2.888g/L、2.667g/L和2.593g/L時(shí),白花油茶苗木的苗高、地徑和冠幅分別達(dá)到最大產(chǎn)量;當(dāng)單施K的量分別為 1.797g/L、2.071g/L和 1.015g/L時(shí),白花油茶苗木的苗高、地徑和冠幅分別達(dá)到最大產(chǎn)量。

2.3 2種肥料交互效應(yīng)的最佳用量及配比

通過(guò)交互效應(yīng)分析,可得到苗高、地徑、冠幅的C、K最佳施用量及最佳配比,由C、K最佳施肥量組成的最佳施肥點(diǎn)即為產(chǎn)量反應(yīng)曲面的頂點(diǎn),也是等產(chǎn)線(xiàn)圖的中心點(diǎn),該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量值即為配合施肥的最高理論產(chǎn)量,即在該條件下C、K配合施肥理論上能得到的最大產(chǎn)量值 (表4)。由表4可知,C、K交互作用下,即,C用量為2.846g/L、K用量為1.736g/L、兩者配比為1∶0.609時(shí),苗高生長(zhǎng)可以達(dá)到理論最高增量5.244cm;C用量為2.667g/L、K用量為2.071g/L、兩者配比為1∶0.777時(shí),地徑生長(zhǎng)可以達(dá)到理論最高增量0.158cm;C用量為2.589g/L、K用量為0.975g/L、兩者配比為1∶0.377時(shí),苗高生長(zhǎng)可以達(dá)到理論最高增量2.047cm。

表3 白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅在單因素效應(yīng)下的最高產(chǎn)量Tab.3 The highest C.oleifera seedling growth under single factor

表4 白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅的最佳施肥量、最佳配比及最高理論產(chǎn)量Tab.4 The optimum amount of fertilization,optimum proportion and highest yield of C.oleifera seedling

2.4 模擬全因素試驗(yàn)效應(yīng)

C、K兩因素三水平每?jī)蓛山M合,分別代入表2中的回歸方程,即可模擬出9個(gè)試驗(yàn)結(jié)果 (表5)。從單施情況看,在單施C(處理1、4、7)及單施K(處理1、2、3)。中,樹(shù)高、地徑和冠幅隨C及K用量的增加均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì),且單施C的效果較單施K好。從配施情況看,中C中K水平 (處理5)的樹(shù)高和冠幅的產(chǎn)量最高,分別比對(duì)照提高1.144cm和0.732cm;其次是處理4(低C低K水平)和處理6(中C高K水平),苗高和冠幅分別較對(duì)照提高0.858cm、0.702cm和1.102cm、0.600cm。對(duì)地徑而言,處理6(中C高K水平)的產(chǎn)量最高,比對(duì)照提高0.066cm;其次是處理5(中C中K水平)和處理4(低C低K水平),分別較對(duì)照提高0.600cm、0.042cm。

表5 白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅的全因素模擬試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 The simulated results of C.oleifera seedling growth under all factors

綜合單施和配施情況可知,無(wú)論是單施C(處理1、4、7)及單施K(處理1、2、3),還是C、K配施 (處理5、6、8、9),隨著肥料用量的增加,白花油茶苗高、地徑、冠幅生長(zhǎng)量均表現(xiàn)為先增后減的趨勢(shì),且單施C比單施K效果更好,C、K配施較單施C肥或單施K肥好,這與之前單因素分析及交互效應(yīng)分析的結(jié)論一致。另外,模擬結(jié)果與田間試驗(yàn)結(jié)果比較接近,表明肥料效應(yīng)方程擬合程度較高。

2.5 等產(chǎn)線(xiàn)及合理施肥區(qū)

若將反應(yīng)曲面上同一高度 (產(chǎn)量)的點(diǎn)連在一起時(shí),就可以得到像地形圖上等高線(xiàn)一樣的等產(chǎn)線(xiàn),作這些等產(chǎn)線(xiàn)垂直投影圖即可得反應(yīng)曲面所對(duì)應(yīng)的等產(chǎn)線(xiàn)圖[13]。由圖3可見(jiàn),各等產(chǎn)線(xiàn)為一橢圓形的共心圓錐曲線(xiàn)系,其中心或圓心為相應(yīng)反應(yīng)曲面的頂點(diǎn),也是本試驗(yàn)的最高產(chǎn)量,對(duì)應(yīng)于C、K的最佳施肥量;等產(chǎn)線(xiàn)圖由無(wú)數(shù)條同心的橢圓形等產(chǎn)線(xiàn)組成,每一條等產(chǎn)線(xiàn)上任意兩點(diǎn)雖然對(duì)應(yīng)著不同的C、K施肥量,卻具有相等的產(chǎn)量。因而,在同一產(chǎn)量的等產(chǎn)線(xiàn)上總能找到一個(gè)點(diǎn),其C、K用量最小或成本最低,此點(diǎn)即為該產(chǎn)量的最經(jīng)濟(jì)施肥量。

圖3 白花油茶苗木苗高 (a)、地徑 (b)、冠幅 (c)葉面噴肥的等產(chǎn)線(xiàn)圖Fig.3 Yield-equality lines of C.oleifera seedling growth

等產(chǎn)線(xiàn)圖中,脊線(xiàn)OA、OB線(xiàn)與坐標(biāo)軸所包圍的區(qū)域?yàn)楹侠硎┓蕝^(qū) (圖3、表6)。由圖3可知,等產(chǎn)線(xiàn)圖由無(wú)數(shù)條產(chǎn)量相等的同心橢圓等產(chǎn)線(xiàn)組成,所以在脊線(xiàn)OA、OB兩側(cè),C、K肥料用量雖不等,但可以找到產(chǎn)量對(duì)應(yīng)相等的點(diǎn)。因此,在一定的生產(chǎn)水平下,超出該合理施肥區(qū)的C、K施肥量都不能使產(chǎn)量增加,而只是浪費(fèi)肥料。以苗木的苗高為例,C肥合理施用量為0-1.797g/L,K肥合理施用量為0-2.888g/L,若C、K的施肥量超過(guò)上述范圍,不論怎么增加施肥量,苗木苗高產(chǎn)量也不會(huì)增加。

表6 合理施肥范圍及最佳配比線(xiàn)方程Tab.6 Equation of reasonable fertilization and optimum mixture

3 結(jié)論與討論

白花油茶苗木苗木的苗高、地徑、冠幅對(duì)葉面噴肥的響應(yīng)均符合二元二次回歸方程及產(chǎn)量反應(yīng)曲面,說(shuō)明葉面噴施尿素和磷酸二氫鉀對(duì)白花油茶苗木生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用,這種作用均呈現(xiàn)出鐘形曲面模式,即隨著葉面肥用量的增加,白花油茶苗木生長(zhǎng)量也隨之增加,而當(dāng)葉面肥用量超過(guò)某一范圍時(shí),其就會(huì)成為苗木生長(zhǎng)的限制因子,此后隨著葉面肥用量的增加不但不能促進(jìn)苗木的生長(zhǎng),反而會(huì)抑制其生長(zhǎng)。

對(duì)白花油茶苗木生長(zhǎng)量的二元二次回歸方程進(jìn)行單因素、雙因素和全因素模擬的結(jié)果表明,尿素與磷酸二氫鉀配合噴施的效果比單施尿素或單施磷酸二氫鉀的效果要好。交互試驗(yàn)中,C用量為2.846g/L、K用量為1.736g/L、兩者配比為1∶0.609時(shí),苗高生長(zhǎng)可以達(dá)到理論最高增量;C用量為2.667g/L、K用量為2.071g/L、兩者配比為1∶0.777時(shí),地徑生長(zhǎng)可以達(dá)到理論最高增量;C用量為2.589g/L、K用量為0.975g/L、兩者配比為1∶0.377時(shí),冠幅生長(zhǎng)可以達(dá)到理論最高增量。

而且二元二次方程所得出的等產(chǎn)線(xiàn)圖表明,對(duì)苗木的苗高生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用的C肥合理施用量為0-1.797 g/L,K肥合理施用量為0-2.888g/L;對(duì)苗木的地徑生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用的C肥合理施用量為0-2.071g/L,K肥合理施用量為0-2.666 g/L;對(duì)苗木的冠幅生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用的C肥合理施用量為0-1.016g/L,K肥合理施用量為0-2.593g/L。