葉面肥對薄殼山核桃幼苗生長的影響

周米生，王陸軍，肖正東，蔡新玲

(安徽省林業(yè)科學(xué)研究院，安徽 合肥 230031)

薄殼山核桃(Carya illinoinensis)是世界上著名干果，果仁色香味美、材質(zhì)優(yōu)良、根系發(fā)達(dá)，既是重要的木本油料樹種，也是涵養(yǎng)水源、保持水土的優(yōu)良生態(tài)樹種，種植薄殼山核桃受益期長，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益明顯[1]。為推動薄殼山核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培育優(yōu)質(zhì)壯苗是關(guān)鍵，苗木的好壞直接關(guān)系到造林成活率、幼林的生長速度和林分的生產(chǎn)能力。

薄殼山核桃幼苗期根系發(fā)育不完善，根系吸收能力較弱。在根際施肥不能完全滿足作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)需求的前提下，往往是通過葉面噴施營養(yǎng)元素或活性物質(zhì)來調(diào)控作物生長、影響作物養(yǎng)分吸收利用效率而達(dá)到增加作物產(chǎn)量的目的[2]。葉面施肥作為一種輔助的施肥方式，在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用，作為土壤施肥的補(bǔ)充，葉面施肥具有補(bǔ)充營養(yǎng)迅速、發(fā)揮肥效充分、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、對土壤污染小等特點(diǎn)[3]。有關(guān)葉面肥施用技術(shù)在農(nóng)業(yè)上已廣泛研究與應(yīng)用，如西瓜[4]、葡萄[5]、菠菜[6]、番茄[7～8]，草莓[9]，黃瓜[10]等專用葉面肥的研究取得了一些成果，有關(guān)林業(yè)育苗生產(chǎn)中葉面肥研究報(bào)道尚少。其中，在油茶方面左繼林[11]等的研究結(jié)果指出，1.5%的尿素葉面肥能顯著提高油茶幼苗的株高生長，而0.1%硼肥+0.2%磷酸二氫鉀的配方能很好地促進(jìn)地徑生長。何應(yīng)會[12]等研究表明，當(dāng)葉面肥N-P-K配比為11-13-4，噴施濃度為2.0%時，油茶幼苗生長量最大。張祥會[13]等研究表明，葉面噴施微量元素能提高橡膠苗葉片的 N、P、K、Ca、Mg養(yǎng)分含量。國內(nèi)關(guān)于薄殼山核桃葉面肥未見報(bào)道，國外研究表明，對薄殼山核桃幼苗噴施氮、鋅肥能夠促進(jìn)苗木生長、增加葉面積和提高光合作用能力[14～15]；在薄殼山核桃施肥過程中，氮磷鉀等大量元素多用以根施，葉面施肥報(bào)道較少[16～18]。

筆者試驗(yàn)以尿素與磷酸二氫鉀作為參試因子，旨在通過葉面施肥試驗(yàn)，研究不同濃度下氮、磷、鉀肥對薄殼山核桃幼苗生長的影響，為培育薄殼山核桃優(yōu)質(zhì)壯苗提供參考依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于安徽省六安市金安區(qū)金地豪農(nóng)業(yè)生態(tài)有限公司育苗基地內(nèi)，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，該地區(qū)季風(fēng)顯著，雨量適中，熱量豐富，光照充足，無霜期較長。試驗(yàn)地2019年平均氣溫16.8 ℃，平均降雨量816 mm，平均海拔76 m，無霜期 215 d，有效積溫2 255℃。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

主要包括分析純尿素CO( NH2)2( 含量≧99. 0%) 、磷酸二氫鉀KH2PO4(KH2PO4≧98.0%)，溶劑為純水。其中尿素[19]是一種用途較廣的氮肥，有利于促進(jìn)植物葉片生長和光合作用的進(jìn)行，在生產(chǎn)中可與其他元素復(fù)合使用；尿素分子進(jìn)入植物體內(nèi)后，可參與作物的氮代謝，易為植物吸收利用等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用，而且效果還很好[20～21]。磷酸二氫鉀屬新型高濃度磷鉀二元素復(fù)合肥料，也是重要的生長調(diào)節(jié)劑，具有顯著增產(chǎn)增收、改良優(yōu)化品質(zhì)、抗倒伏、抗病蟲害、防治早衰等許多優(yōu)良作用，并且具有克服因植物生長后期根系老化、吸收能力下降而導(dǎo)致的營養(yǎng)不足的作用[22]。

2.2 試驗(yàn)對象

以當(dāng)年生薄殼山核桃實(shí)生苗為處理材料，在試驗(yàn)開始前，挑選一批生長情況良好、長勢均勻一致的幼苗作為試驗(yàn)對象，處理前測定每株苗木的苗高、地徑。苗高用鋼卷尺進(jìn)行測量，地徑用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。噴施前平均苗高為15.0 cm，平均地徑為0.41 cm。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用2因素4水平雙向隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)[23]，2個因素為: 尿素 CO( NH2)2( 簡寫 CO) 、磷酸二氫鉀KH2PO4(簡寫PK) ，每個因素分高、中、低、空白4種濃度，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。該試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種均衡的完全實(shí)施方案，具有正交性，2因素的4水平各自兩兩相交，共組成16個試驗(yàn)處理組。每組處理以20株為1小區(qū)，重復(fù)3次，共計(jì)處理960株薄殼山核桃幼苗。

待幼苗長到6～7片復(fù)葉后，選擇晴朗無風(fēng)的上午9:00～10:00時，采用壓力噴壺將肥料溶液噴施到葉片背面及正面，每月1次，試驗(yàn)于2019年7月1日開始，8月29日結(jié)束，共噴3次，所有參試對象不再施肥，田間管理措施保持一致。

2.4 生長性狀指標(biāo)調(diào)查

苗木停止生長后，于2020年1月調(diào)查苗高、地徑，每個處理調(diào)查30株。并計(jì)算出苗高、地徑生長量增幅，即(2020年1月時的生長量-2019年7月時的生長量)/(2019年7月時的生長量)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 苗高、地徑增幅統(tǒng)計(jì)

2.5 數(shù)據(jù)分析

筆者所用數(shù)據(jù)均為平均值，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入Excel表格后，利用Origin軟件將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矩陣數(shù)據(jù)，擬合出反應(yīng)曲面方程，并制作出產(chǎn)量反應(yīng)曲面圖和等產(chǎn)線圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程

將表2中苗高、地徑增幅數(shù)據(jù)分別與噴施的CO、PK用量進(jìn)行三維曲面擬合[24～25]，得到產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程，見表3。由表3中(Sig均<0.01)可知，苗高、地徑增幅與肥料間極顯著性相關(guān)，表明肥料效應(yīng)可用產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程進(jìn)行分析。

表3 生長性狀指標(biāo)肥料效應(yīng)方程

根據(jù)產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程對苗高、地徑增幅繪制產(chǎn)量反應(yīng)曲面圖，由圖1,圖2可知，2個曲面圖均呈鐘形曲面，即生長性狀指標(biāo)的增幅達(dá)到最大值之前，增幅隨肥料用量的增加而上升[25]；達(dá)到最大值之后，增幅隨著肥料用量的增大開始下降。根據(jù)植物生長基本規(guī)律，反應(yīng)曲面的頂點(diǎn)即為薄殼山核桃苗高、地徑的最大增幅，對應(yīng)的CO、PK施肥量及配比即為各產(chǎn)量指標(biāo)的最佳施肥量及最佳配比。另外，結(jié)合曲面的幾何特性可以發(fā)現(xiàn)，施肥用量越接近產(chǎn)量反應(yīng)曲面的頂點(diǎn)，斜率越小，氮、磷鉀肥的邊際產(chǎn)量就越小，因而產(chǎn)量增加的速率也就越小。

圖1 苗高增幅反應(yīng)曲面

圖2 地徑增幅反應(yīng)曲面

式中：Y為增幅指標(biāo)，CO為尿素用量，PK為磷酸二氫鉀用量，COPK為2種肥料交互作用，下同。

3.2 肥料效應(yīng)

3.2.1 單因子效應(yīng) 對表3的二元二次回歸方程進(jìn)行降維處理，即令其中一個因子為0，便可獲得各因素與苗高增幅、地徑增幅的一元二次方程(見表4)。由表4及表2可知：單施CO時，苗高、地徑最大增幅分別為39.26%、63.90%，分別比對照提高了18.07%、15.03%；單施PK時，苗高、地徑最大增幅分別為38.45%、62.72%，分別比對照提高了17.26%、14.05%；可見，單施CO或PK對提高薄殼山核桃苗木生長具有一定效果，從增幅上來看，單施CO比單施PK效果更好。

由表4中單因素效應(yīng)方程可知：苗高、地徑增幅與單一肥料用量的關(guān)系均呈拋物線形式，即生長性狀指標(biāo)增幅隨肥料用量的增加呈先上升后下降的趨勢，說明苗高、地徑增幅均有一個單施肥料的最佳用量。以苗高與CO為例，單施CO苗高最大增幅為39.26%，在達(dá)到峰值前，苗高增幅隨著CO用量增加而增加，達(dá)到峰值之后，苗高增幅隨著CO用量增加開始下降。

表4 生長性狀指標(biāo)單因素效應(yīng)方程

3.2.2 全因子模擬試驗(yàn) 將CO、PK 2因素4水平每兩兩組合，分別代入表3中產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程，即可模擬出16個試驗(yàn)結(jié)果(表5)。由表5可知，單施CO(處理1、5、9、13)和單施PK(處理1、2、3、4)情況下，各生長性狀指標(biāo)增幅均呈拋物線變化，其中在CO(處理9)或PK(處理3)時生長性狀指標(biāo)增幅最大。兩種肥料配合施用(處理6、7、8、10、11、12、14、15、16)情況下，苗高增幅在處理7時最大為41.76%，地徑增幅在處理11時最大為68.50%；配合施用時，苗高最大增幅比對照、單施CO和單施PK分別提高了8.74%、2.55%和3.44%，地徑最大增幅比對照、單施CO和單施PK分別提高了15.29%、5.22%和6.39%。

表5 生長性狀指標(biāo)雙因素模擬試驗(yàn)結(jié)果

綜合單施及配合施肥效果可知，在薄殼山核桃幼苗生長過程中，無論是單施CO或者PK，還是配合施用，幼苗生長性狀指標(biāo)增幅均表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，單施尿素優(yōu)于單磷酸二氫鉀，配合施肥比單施效果更好。從全因子模擬結(jié)果來看，模擬結(jié)果與田間試驗(yàn)較為接近，表明肥料產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程擬合程度較理想。

3.2.3 交互效應(yīng) 對比表4和表6可知，CO和PK配合施用下的苗高、地徑的最大增幅均明顯高于單施CO或PK的增幅，表明兩者交互效應(yīng)明顯，且交互效應(yīng)高于單因子效應(yīng)，即CO與PK配施比單施效果更好。通過交互效應(yīng)分析可得到苗高、地徑的CO、PK最佳施用量及最佳配比，由CO、PK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)，該點(diǎn)所對應(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CO與PK配合施肥理論上能得到的最大生產(chǎn)量。

表6 生長性狀指標(biāo)交互效應(yīng)分析

由表6可知，在CO和PK的交互作用下，當(dāng)CO用量為1.824 g·L-1、PK用量為0.894 g·L-1，兩者比例為2.040∶1時，苗高增幅達(dá)到最大理論值42.13%；CO用量為2.558 g·L-1、PK用量為0.985 g·L-1，兩者比例為2.597:1時，地徑增幅達(dá)到最大理論值68.51%。

3.2.4 肥料最佳用量及最佳配比線方程 由生長性狀指標(biāo)的等產(chǎn)線圖(圖3、圖4)和表5可見，同一產(chǎn)量的獲得可由CO、PK兩種肥料施用量的不同配比來實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)曲面的頂點(diǎn)就是等產(chǎn)線圖的圓心O，即各生長指標(biāo)的最高生長量，脊線OA、OB與坐標(biāo)軸所包圍的區(qū)域?yàn)楹侠矸柿嫌昧繀^(qū)域[26]。在這個區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)量恒定時兩種肥料的用量具有相互替代作用，即增加CO用量可以減少PK用量，反之亦然。根據(jù)經(jīng)濟(jì)的原則，最大程度地降低成本才能獲得最高的經(jīng)濟(jì)利潤，施用廉價肥料且降低肥料用量，以求得成本最低的用肥量，即最佳配比。按照市場上，尿素(CO)2元·kg-1，七水硫酸鋅(PK)5元·kg-1，一株實(shí)生苗10元計(jì)算，求得最適配比線方程見表7。另外，由最適配比線方程，可在等產(chǎn)線圖上繪出最適配比線OP。從最適配比線與等產(chǎn)線的交點(diǎn)上即可得到某一產(chǎn)量水平下的CO、PK最適配比方案。

圖3 苗高等產(chǎn)線

圖4 地徑等產(chǎn)線

表7 等產(chǎn)線圖脊線切點(diǎn)和最佳配比線方程

4 結(jié)論與展望

優(yōu)質(zhì)苗木是發(fā)展薄殼山核桃產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵，苗木的質(zhì)量直接影響后續(xù)的嫁接成活率及造林成功率。由于薄殼山核桃苗期根系并不完善，根系吸收能力有限，通過葉面施肥提高苗木生長量十分必要。Neumann[27]研究表明植物的葉片在吸收水分時能像根一樣吸收所需的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)研究，作物對葉面吸收養(yǎng)分的利用效果與根部施肥是一樣的[28]。氮磷鉀是植物生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素，主要功能是為作物提供各種營養(yǎng)元素，改善作物的營養(yǎng)狀況，能有效、快速地補(bǔ)充植物的營養(yǎng)。試驗(yàn)以尿素和磷酸二氫鉀為葉面肥研究對薄殼山核桃幼苗生長的影響，從試驗(yàn)結(jié)果來看，噴施葉面肥后，各個處理均生長性狀指標(biāo)均優(yōu)于對照，表明葉面肥能提高薄殼山核桃幼苗生長量，從生長指標(biāo)增幅趨勢來看，這種促進(jìn)作用呈鐘形曲面，這種變化趨勢與沙棘[24]、油茶[25]等研究結(jié)論一致；也即是隨著葉面肥增加，生長指標(biāo)增幅隨之增加，當(dāng)超過峰值后，隨肥量增加開始減小。推測原因是在幼苗期，葉片吸收能力有限，過多的肥料不僅會造成浪費(fèi)，甚至?xí)埩粼谌~表面產(chǎn)生肥害，因此，生產(chǎn)上應(yīng)當(dāng)根據(jù)苗木需肥量合理施肥，切忌過量噴施葉面肥。

對薄殼山核桃幼苗生長性狀指標(biāo)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，單施尿素比單施磷酸二氫鉀效果好，兩者配合噴施的效果比單施效果要好，這與張祥會[13]等在橡膠苗上研究結(jié)論相符，即各種營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)產(chǎn)生相互的影響，筆者試驗(yàn)中氮磷鉀三者具有協(xié)同作用。在兩種肥料配合施用時，當(dāng)CO用量為1.824 g·L-1，PK用量為0.894 g·L-1，兩者配比為2.040∶1時，苗高增幅達(dá)到最大理論值42.13%；CO用量為2.558 g·L-1，PK用量為0.985 g·L-1，兩者配比為2.597∶1時，苗高增幅達(dá)到最大理論值68.51%。

由等產(chǎn)線圖可見，對苗高增幅、地徑增幅有明顯促進(jìn)作用的范圍CO合理用量為0～2.722 g·L-1、0～3.447 g·L-1，PK合理用量為0～0.294 g·L-1、0～0.410 g·L-1。在薄殼山核桃苗木培育過程中，在肥料充足時應(yīng)按最佳施肥量施肥；當(dāng)肥料不足時，CO、PK用量和配比應(yīng)滿足最適配比線方程。試驗(yàn)結(jié)論可為薄殼山核桃苗木培育提供參考依據(jù)，但田間試驗(yàn)影響因子較多，很難保持一致，因此，不能機(jī)械套用一種模式，應(yīng)結(jié)合育苗情況具體分析，按照科學(xué)的肥料配比進(jìn)行葉面噴施。