配方施肥對南洋楹無性系種子園種子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

晏姝 胡德活 韋如萍 王潤輝 陳堅 黃光亮 鄭會全

摘 要：以我國首個南洋楹Paraserianthes falcataria（L.）Nielsen無性系種子園為對象，根據(jù)南洋楹種子園土壤養(yǎng)分狀況和南洋楹樹種生理生殖特征，采用6因子混合水平正交設(shè)計L18（61×35）設(shè)置了18種田間施肥試驗組合對種子園母株進行施肥效應研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同配方施肥處理后莢果重量和種子重量分別是對照（不施肥）的1.54～5.92倍和1.90～4.01倍，發(fā)芽率增幅達9.5%～75.7%。不同施肥元素對南洋楹產(chǎn)種量和種子品質(zhì)相關(guān)指標的影響各不相同，一定范圍內(nèi)較高濃度的大量元素（N、P、K）及B肥有助于提高產(chǎn)種量指標，2種微量元素（B、Mo）及K肥對種子品質(zhì)相關(guān)指標影響顯著。綜合分析認為，南洋楹種子園高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)施肥配方為N3P2K2B3Mo2，即“每株施尿素400 g+過磷酸鈣1000 g+氯化鉀160 g+硼砂80 g+鉬酸氨5 g”。

關(guān)鍵詞：南洋楹;無性系種子園;配方施肥;種子產(chǎn)量指標;種子品質(zhì)指標

中圖分類號：S722.8

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0457（2021）04-0024-07

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.04.004

Abstract：The experiment of formula fertilization was carried out in the clonal seed orchard of Paraserianthes falcataria （L.） Nielsen.According to the soil nutrient status and specie physiological characteristics，18 kinds of field fertilization combinations were set up by six-factor mixed horizontal orthogonal design L18 （61×35）.The results showed that the pod weight and seed weight of P.falcataria applied with different fertilization treatments were 1.54～5.92 times and 1.90～4.01 times of the control （no fertilization），respectively.The germination rate of P.falcataria also increased by 9.5%～75.7% compared with the control.Different fertilization elements had different effects on the related indexes of seed yield and quality.Higher concentrations of N，P，K and B within a certain range could improve seed yield，and B，Mo and K had significant effects on the related indexes of seed quality.In conclusion，the high yield and quality fertilization formula was as follows：urea 400 g + calcium superphosphate 1000 g + potassium chloride 160 g + borax 80 g + ammonium molybdate 5 g for per plant.

Keywords：Paraserianthes falcataria;clonal seed orchard;formula fertilization;seed yield;seed quality

南洋楹Paraserianthes falcataria （ L.） Nielsen是熱帶亞熱帶地區(qū)重要的速生用材樹種[1]，其根系可自主固氮培肥，在林業(yè)生態(tài)建設(shè)方面亦具有重要應用價值。南洋楹自然分布于馬來西亞的馬六甲和印度尼西亞的馬魯古群島，我國自1940 年開始引進該樹種，早期主要作為行道樹或遮蔭樹種用，上世紀90年代末則進行了規(guī)?；N試驗，并啟動種源家系試驗、優(yōu)良品系選擇、繁育和栽培技術(shù)工作等[2-5]。歷經(jīng)30年的努力，我國在南洋楹良種選育與高效培育研究方面取得了可喜進展，選育的系列優(yōu)良品系和制定的相關(guān)標準推動了我國南洋楹短周期工業(yè)原料林建設(shè)發(fā)展及林地可持續(xù)的經(jīng)營，建成了國內(nèi)首個南洋楹無性系種子園并投入生產(chǎn)，為該樹種良種規(guī)?；a(chǎn)與應用奠定了重要基礎(chǔ)[6]。

為實現(xiàn)種子園優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，國內(nèi)外主要通過親本的強化選擇、疏伐、樹體整形修剪、施肥等一系列管理措施獲得預期成效。研究表明，科學施肥可增大母樹冠幅、增加生殖枝數(shù)量和花量，從而提高種子園的種子產(chǎn)量和品質(zhì)，并有助于緩解產(chǎn)種大小年問題[7-11]。種子園施肥不僅局限于大量元素，微量元素在種類和用量上更有針對性和時效性。甄志高等[12]、劉鵬等[13]研究發(fā)現(xiàn)，微量元素硼、鉬能增強固氮植物的根系活力、促進細胞伸長和分裂、改善碳水化合的運輸，為根瘤菌提供更多能源物質(zhì)且有利于根瘤菌的繁殖，從而促進植物對氮的固定和利用[14]。鑒于此，本研究以建成的南洋楹無性系種子園為對象，根據(jù)種子園土壤養(yǎng)分狀況及該樹種的生理生殖特征，開展正交設(shè)計施肥試驗，探析不同施肥配方對南洋楹無性系種子園母株種子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為實現(xiàn)南洋楹種子園高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供科學的施肥依據(jù)，同時也對該樹種的高效栽培具有指導意義。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

南洋楹無性系種子園位于廣東省西南部沿海的茂名市電白區(qū)林業(yè)科學研究所，東經(jīng)110°57′0″，北緯21°29′40″，海拔0～27 m，熱帶季風性氣候，年平均氣溫23 ℃，年均降水量為1990.9 mm，光、熱條件十分充足，屬南洋楹適宜發(fā)展區(qū)域范圍[15]。種子園總面積約5.33 hm2，于2015年嫁接建成，建園無性系 87 個，每個無性系保存植株1～12株不等，株行距8 m×8 m。

園區(qū)內(nèi)地勢平坦，土壤為赤紅壤，質(zhì)地疏松，透氣性和排水良好。土壤pH 4.54，屬酸性土壤，土壤有機質(zhì)含量12.34 g/kg，全氮、全磷、全鉀含量分別為0.502、0.160、1.210 g/kg，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為45.770、0.200、9.420 mg/kg，參照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準[16]，南洋楹無性系種子園養(yǎng)分等級普遍為五～六級，土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素含量低。

1.2?試驗材料

以種子園正常生長結(jié)實的6個無性系（C7、C21、C29、C51、C81、C86）為對象，每個無性系選擇樹高、胸徑、冠幅、結(jié)實量相近的嫁接株4株，其中3株用于施肥試驗，另外1株作對照（不施肥）。施肥試驗前，不同無性系生長結(jié)實情況見表1。

1.3?試驗設(shè)計

施肥元素以大量元素氮（N）、磷（P）、鉀（K）為主，同時，輔以微量元素硼（B）、鉬（Mo）。試驗采用6因子混合水平正交設(shè)計L18（61×35），6個因子包括無性系、N、P、K、B、Mo，其中無性系設(shè)6水平，其他因子設(shè)3水平，即尿素（N 45%）200、300、400 g/株，過磷酸鈣（P2O5 15%）500、1000、1500 g/株，氯化鉀（K2O 60%）80、160、240 g/株，硼砂（B 95%）0、40、80 g/株，鉬酸氨（Mo 99%）0、5、10 g/株，共18個處理（表2，表3）。

2018、2019每年3-4月，連續(xù)2年按照試驗設(shè)計的肥料配比對參試植株進行施肥。在每植株上坡位置樹冠投影處挖一條弧形溝，長60 cm、寬15 cm、深20 cm，將肥料均勻地撒在溝里，然后埋土填平。

2019年8-11月，對18個處理及對照植株的成熟莢果分別進行采收并稱量其鮮重;進行種實調(diào)制后，稱量從單株收獲的種子重量，并多次隨機從中抽樣100粒稱重換算千粒重;在人工氣候箱進行種子發(fā)芽試驗，每個單株取20粒種子，3次重復，統(tǒng)計不同無性系種子的發(fā)芽率。

出種率=單株收獲的種子重量/單株收獲的成熟莢果重量×100%

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)量/參試種子數(shù)量×100%

1.4?數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010和SAS V8軟件對數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計和方差分析[17]，運用DPS軟件進行正交試驗結(jié)果分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同施肥處理對產(chǎn)種量相關(guān)指標的影響

對6個無性系不同施肥處理后平均產(chǎn)種量相關(guān)指標與對照（不施肥）進行柱狀圖對比（圖1），結(jié)果表明，不同無性系經(jīng)施肥處理后莢果重量和種子重量均明顯增加，分別是對照的1.54～5.92倍、1.90～4.01倍，其中29、81、86號無性系莢果產(chǎn)量達到3000 g以上，29、51、81號無性系種子產(chǎn)量達到500 g以上，除86號外其他無性系經(jīng)施肥處理后出種率均高于對照，但增幅不明顯。

運用SAS V8軟件ANOVA過程進行方差分析（表4），結(jié)果表明，不同無性系間莢果重量、種子重量和產(chǎn)種率影響均達到極顯著水平（P<0.01），N對3個產(chǎn)種指標的影響達到顯著水平（P<0.05），P對種子重量影響顯著（P<0.05），其他3種施肥元素對產(chǎn)種指標的影響均不顯著。除無性系影響因素外，N在南洋楹果莢形成至種子成熟過程中起到了極其重要的作用，而P對促進種子成熟具有一定影響。

運用DPS軟件進行極差分析（表5），影響莢果重量和種子重量的主導因子均為無性系、N、P，影響產(chǎn)種率的主導因子為無性系、N、B。從優(yōu)水平施肥組合方案來看，不同因子在3個產(chǎn)種量指標的優(yōu)化施肥組合中水平一致，高濃度N對種子重量和產(chǎn)種率的提高有促進作用，中等濃度的P和高濃度K肥有利于莢果重量和產(chǎn)種率的提高，B是影響產(chǎn)種率的主導因子，Mo產(chǎn)種指標影響不大。根據(jù)多數(shù)優(yōu)先原則和主導因子貢獻情況，綜合分析認為南洋楹高產(chǎn)施肥組合為N3P2K3B3Mo1（2）。

2.2?不同施肥處理對種子品質(zhì)相關(guān)指標的影響

6個無性系施肥處理后種子品質(zhì)相關(guān)指標與對照（不施肥）進行柱狀圖對比（圖2），結(jié)果表明，不同無性系經(jīng)施肥處理后千粒重有所減少，除86號外，其他無性系經(jīng)施肥處理后發(fā)芽率高于對照，增幅達9.5%～75.7%之間。

方差分析結(jié)果表明（表6），不同無性系及不同施肥元素對千粒重影響差異均不顯著，無性系和B肥對發(fā)芽率影響達到極顯著水平（P<0.01），K和Mo對發(fā)芽率影響顯著（P<0.05）。除無性系影響因素外，K和2種微量元素（B、Mo）在南洋楹種子生理成熟過程中起到重要作用，合理施用該3種元素可提高種子品質(zhì)中最重要的發(fā)芽率指標。

運用DPS軟件進行極差分析（表7），影響千粒重和發(fā)芽率的主導因子均為無性系、B、Mo。從優(yōu)化施肥組合方案來看，高濃度B肥對千粒重和發(fā)芽率的提高有促進作用，中等濃度的Mo更有利于種子的生理成熟從而提高發(fā)芽率，K對發(fā)芽率影響顯著，中等濃度的K肥有利于千粒重和發(fā)芽率的提高，而其他2個大量元素對種子品質(zhì)的影響不顯著。綜合分析認為南洋楹優(yōu)質(zhì)施肥組合為N2（3）P2K2B3Mo2。

2.3?南洋楹無性系種子園施肥配方確定

綜上所述，不同施肥元素對南洋楹產(chǎn)種量和種子品質(zhì)相關(guān)指標的影響各不相同，合理的施肥配方能明顯促進產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，一定范圍內(nèi)較高濃度的大量元素（N、P、K）及B有助于提高產(chǎn)種量指標，南洋楹高產(chǎn)施肥配方為N3P2K3B3Mo1（2）;而兩種微量元素（B、Mo）及K對種子品質(zhì)相關(guān)指標影響顯著，南洋楹優(yōu)質(zhì)施肥配方為N2（3）P2K2B3Mo2，綜合分析認為，南洋楹種子園理論高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)施肥配方為N3P2K2B3Mo2。

在本次配方施肥試驗中，處理12即“29號無性系+N3P3K2B1Mo3”的種子產(chǎn)量最高，達到862.5 g，處理8即“81號無性系+N2P2K2B3Mo1”的種子產(chǎn)量增幅最大，是對照的4.43倍;而處理6即“21號無性系+N3P1K2B3Mo2”的種子質(zhì)量最好，以種子發(fā)芽率為代表指標，達到85.7%，且增幅最大，是對照的2.38倍，可見理論高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)配方在一定程度上與試驗結(jié)果也是相統(tǒng)一的。

3?結(jié)論與討論

配方施肥是根據(jù)植物需肥規(guī)律、土壤供肥特性、

肥料效應及養(yǎng)分間的相互作用規(guī)律，提出N、P、K等大量元素肥料與微量元素肥料的適宜施用量和配比[8]。南洋楹是速生樹種，對養(yǎng)分需求量巨大[5]，配方施肥可為植株生長和結(jié)實提供充足的養(yǎng)分，是實現(xiàn)南洋楹種子園高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

N是限制植物生長和提高結(jié)實量的首要因素[18]，南洋楹花芽分化、受精和胚胎發(fā)育全過程需要大量的N來保證其幼果的良好發(fā)育，本研究發(fā)現(xiàn)N對南洋楹3個產(chǎn)種指標的影響均達到顯著水平，說明種子園土壤供N量及南洋楹本身具有的固氮作用所提供的N并不能完全滿足其結(jié)實期對N的旺盛需求，同為固氮樹種的厚莢相思也表現(xiàn)出類似對N的需求[19];P也是影響南洋楹莢果重量和種子重量的主導因子，特別對種子重量指標影響顯著，但P主要對植株莖枝及根系生長有促進作用，濃度過高反而會抑制生殖生長;K對南洋楹種子產(chǎn)量和品質(zhì)均有明顯改善作用，任開磊等[20]對辣木生長效應及產(chǎn)量構(gòu)件因素研究發(fā)現(xiàn)各指標對 K 的響應均表現(xiàn)為高濃度 K（含K量200 g/株）效果最佳，而本研究認為中等濃度的K（含K量96 g/株）更有利于提高南洋楹種子品質(zhì)。B、Mo對豆科植物具有特殊的作用[13]，能增加根瘤數(shù)量和固氮能力、影響生殖器官發(fā)育、提高種子蛋白質(zhì)含量，B是影響南洋楹產(chǎn)種率的主導因子，一定范圍內(nèi)高濃度B和中等濃度Mo對千粒重和發(fā)芽率的提高有促進作用，從而改善南洋楹種子品質(zhì)。因此，一定范圍內(nèi)較高濃度的大量元素（N、P、K）及B有助于提高產(chǎn)種量指標，南洋楹高產(chǎn)施肥配方為N3P2K3B3Mo1（2）;而2種微量元素（B、Mo）及K對種子品質(zhì)相關(guān)指標影響顯著，南洋楹優(yōu)質(zhì)施肥配方為N2（3）P2K2B3Mo2，綜合分析認為，南洋楹種子園高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)施肥配方為N3P2K2B3Mo2，即“每株施尿素400 g+過磷酸鈣1000 g+氯化鉀160 g+硼砂80 g+鉬酸氨5 g”。

通過不同配方施肥后，南洋楹無性系種子園中不同無性系產(chǎn)種量和種子品質(zhì)相關(guān)指標得到不同程度的提升，其中莢果重量和種子重量分別是對照的1.54～5.92倍和1.90～4.01倍，發(fā)芽率提高幅度在9.5%～75.7%之間;而不同無性系的種子產(chǎn)量和品質(zhì)存在極顯著差異，對南洋楹無性系種子園建園材料的再選擇是種子園增產(chǎn)的重要措施[21-24]。值得注意的是，本次施肥后多數(shù)無性系種子產(chǎn)量顯著提高，但千粒重指標反而有所降低，這可能因為各種元素的配合施放增加的莢果數(shù)量，植株體內(nèi)營養(yǎng)元素不均衡抑制種子發(fā)育和蛋白質(zhì)積累，使種子大小和飽滿度降低，此外，肥料的釋放和作用效果具有緩效性，南洋楹種子園施肥試驗配方有待進一步觀測驗證。

綜上所述，種子產(chǎn)量和質(zhì)量對不同養(yǎng)分元素的敏感性是不一致的，在將來的種子園經(jīng)營管理過程中，應該針對種子園土壤養(yǎng)分狀況和樹種生理生殖特征進行配方施肥，這對實現(xiàn)種子園高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的將會起到非常重要的作用。

參?考?文?獻：

[1]?徐英寶，鄭永光.廣東省城市林業(yè)優(yōu)良樹種及栽培技術(shù)[M].廣州：廣東科技出版社，2005，110-112.

[2]?鄭永光，周小珍，陳紅躍，等.南洋楹優(yōu)良種源/家系選擇的研究[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報，2004，25（3）：29-33.

[3]?韋如萍，晏姝，胡德活，等.11年生南洋楹引種試驗及家系選擇[J].中南林業(yè)科技大學學報，2012，32（5）：19-24.

[4]?晏姝，胡德活，韋如萍，等.南洋楹組培快繁技術(shù)優(yōu)化研究[J].中南林業(yè)科技大學學報，2017，37（6）：98-102.

[5]?晏姝，胡德活，韋如萍，等.南洋楹造林密度與施肥均勻設(shè)計試驗早期研究初報[J].林業(yè)科學，2015，51（5）：218-223.

[6]?古巧云，胡德活，黃光亮，等.南洋楹無性系種子園生長種實評價[J].中南林業(yè)科技大學學報，2019，39（4）：16-21.

[7]?江廷均.不同有機肥施用量對杉木種子園產(chǎn)量的影響[J].安徽農(nóng)學通報，2020，26（1）：52-53.

[8]?陸梅，李寶福.閩北馬尾松二代種子園配方施肥試驗研究[J].山地農(nóng)業(yè)生物學報，2019，38（1）：43-47.

[9]?葛藝早，劉文飛，吳建平，等.不同施肥處理對杉木種子園種子品質(zhì)的影響[J].森林與環(huán)境學報，2016，36（4）：442-448.

[10]?方樂金，施季森.杉木種子園種子產(chǎn)量及其主導影響因子的分析[J].植物生態(tài)學報，2003，27（2）：235-239.

[11]?MENDIETA-ARAICA B，SPRNDLY E，REYES-SNCHEZ N，et al.Biomass production and chemical composition of Moringa oleifera under different planting densities and levels of nitrogen fertilization[J].Agroforestry Systems，2012，87（1）：81-92.

[12]?甄志高，段瑩，吳峰，等.Zn、B、Mo、Ca肥對花生產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].土壤肥料，2005，34（3）：48-50.

[13]?劉鵬，楊玉愛.鉬、硼對大豆品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2003，36（2）：184-189.

[14]?魯如坤.土壤—植物營養(yǎng)學原理與施肥[M].北京：化學工業(yè)出版社，1998.

[15]?鄭永光，梁啟英.周小珍.南方三?。▍^(qū)）南洋楹氣候區(qū)劃的研究[J].中南林學院學報，2004，24（1）：6-9.

[16]?張偉紅，王潤輝，鄭全會，等.南嶺山區(qū)杉木大徑材高效培育土壤本底調(diào)查分析[J].林業(yè)與環(huán)境科學，2018，35（4）：48-53.

[17]?黃少偉，謝維輝.實用SAS編程與林業(yè)試驗數(shù)據(jù)分析[M].廣州：華南理工大學出版社，2001，36-129.

[18]?謝斌，郭俊榮，楊培華，等.影響油松種子園產(chǎn)量的因素及提高對策[J].西北林學院學報，2007，（6）：74-77.

[19]?王晶.厚莢相思及馬占相思種子園不同家系施肥試驗研究[D].福州：福建農(nóng)林大學，2011.

[20]?任開磊，鄭益興，吳疆翀，等.配方施肥對辣木生長效應及其初果期產(chǎn)量構(gòu)成的影響[J].林業(yè)科學研究，2016，29（6）：820-825.

[21]?陳蘇英，馬祥慶，吳鵬飛，等.1.5代杉木種子園不同無性系生長和結(jié)實性狀的評價[J].熱帶亞熱帶植物學報，2014，22（3）：281-291.

[22]?楊會肖，廖煥琴，楊曉慧，等.2代種子園紅錐生長和形質(zhì)性狀遺傳變異分析[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報，2017，38（5）：81-85.

[23]?張驍，王井源，高海燕，等.水曲柳無性系種子園母樹生長性狀評價[J].北華大學學報（自然科學版），2014，15（4）：527-530.

[24]?EL-KASSABY Y A，F(xiàn)ASHLER A M K，SZIKLAI O.Reproductive phenology and its impact on genetically improved seed production in a Douglas-fir seed orchard [J].Silvae Genetica，1984，33：120-125.