施肥對交趾黃檀幼齡林生長和養(yǎng)分分配的影響*

黃桂丹 黃萬和 李學(xué)強 陳志生 洪 舟

(1.廣東省龍眼洞林場，廣東 廣州 510520;2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520)

交趾黃檀Dalbergia cochinchinensis為《紅木》國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18107-2017）中珍貴酸枝木類用材樹種之一，屬于豆科黃檀屬植物[1]。交趾黃檀主要生長于中南半島（即越南、老撾、泰國、柬埔寨、緬甸、馬來西亞（西部）和新加坡）海拔100～500 m 的半落葉季風(fēng)雨林或河邊常綠林中[2]。交趾黃檀木材強度大、硬度高、耐腐蝕，紋理通直，木紋細膩均勻，易加工性能好，主要用作高檔家具和工藝雕刻、樂器等[3]。近年來，中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所引種交趾黃檀到中國海南、廣東、廣西、福建和云南地區(qū)，表現(xiàn)出較強的適應(yīng)性[4-7]。國內(nèi)學(xué)者主要針對交趾黃檀在引種、育苗繁殖和種群多樣性等方面開展研究工作[8-11]，為交趾黃檀的栽培、加工和利用奠定了一定的基礎(chǔ)。

研究表明，在交趾黃檀苗木培育過程中，通過合理的施肥方式和方法能增加育苗基質(zhì)中養(yǎng)分，提高苗木的產(chǎn)量以及質(zhì)量，避免過量施肥造成毒害[12]。合理的施肥用量和方式，不但可以促進苗木快速生長和生物量積累，而且能提高苗木對養(yǎng)分的吸收利用效率[13]。不合理的施肥方法導(dǎo)致肥料利用率嚴重低下，既不符合苗木生長和營養(yǎng)需求規(guī)律，又造成肥料浪費，進一步增加土壤板結(jié)和環(huán)境污染的可能[14]。因此，在大力提倡集約經(jīng)營，保護環(huán)境的前提下，采用最有效的施肥方式，使養(yǎng)分最大程度的被植物吸收利用，提高苗木質(zhì)量，顯得尤為重要[15]。目前，僅針對養(yǎng)分加載量對交趾黃檀容器苗生長的影響，對交造林后，早期栽培技術(shù)缺乏研究。本研究以1 年生交趾黃檀實生苗作為試驗材料，通過設(shè)置不同的施肥量及方法進行處理，探索適宜的施肥方法和施肥量對交趾黃檀幼齡林苗木生長和養(yǎng)分分配的影響，以期為交趾黃檀早期撫育管理提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在廣東省廣州市增城區(qū)龍眼洞林場育 苗 基 地（113°39’24”E，23°15’36”N）。屬 南亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫22.4 ℃，年均相對濕度79.5%，年降雨量1 820 mm，主要集中在4 - 7月，土壤類型為磚紅壤，土樣指標(biāo)：pH 5.28，有機質(zhì)含量1.52 g·kg-1，全氮含量0.13 g·kg-1，全磷含量0.39g·kg-1，全鉀含量30.24 g·kg-1，速效氮含量78.96 mg·kg-1，速效磷含量0.63 mg·kg-1，速效鉀含量113.43 mg·kg-1。

1.2 試驗材料

選用苗高和地徑等基本一致、無病蟲害的1年生交趾黃檀作為大苗培育的試驗用苗。苗木移栽時(2019 年8 月下旬)其平均樹高73.92 cm，平均地徑7.58 mm，根、莖和葉的生物量平均為4.79、2.74 和8.31 g·株-1。

1.3 試驗方法

2019 年10 月初開始施用復(fù)合肥(N-P-K 為15%-15%-15%，總養(yǎng)分≥45%)按照試驗用量在距離根部20～30 cm 開溝均勻施撒，共設(shè)置8 個處理，以不施肥為對照（CK），隨機區(qū)組，20 株小區(qū)，3 次重復(fù)。施肥量及施肥時間如表1。

表1 施肥方案Table 1 Fertilization schedule

1.4 項目測定

試驗于2020 年10 月初，利用塔尺和數(shù)顯游標(biāo)卡尺分別測定參試苗木樹高、地徑指標(biāo)。植株生物量：每個小區(qū)每個處理選取5 株標(biāo)準(zhǔn)苗木，用清水沖洗干凈后晾干，稱其鮮質(zhì)量，殺青，75 ℃烘干至恒質(zhì)量，利用電子天平稱量地上部分質(zhì)量和地下部分質(zhì)量。養(yǎng)分測定：烘干的樣品經(jīng)高速粉碎機（SPEX SamplePrp, Mixer/Mill 8000D, 1 425 r·min-1）研磨后過0.25 mm 篩，采用國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 2421-2013)硫酸-過氧化氫法消煮提取制備提取液，采用凱氏定氮法測定全N 含量，鉬銻抗-比色法測定全P 含量，火焰光度計法測定全K 含量[16]。

苗木質(zhì)量指數(shù)和生物量收獲指數(shù)，施肥效率：按照以下公式[17-19]進行計算。苗木質(zhì)量指數(shù)(QI)=苗木總干質(zhì)量/[(樹高cm/地徑mm)+(地上部分干質(zhì)量/地下部分干質(zhì)量)]

生物量收獲指數(shù)/(g·g-1)=施肥結(jié)束后的總生物量 /施肥(NPK)總量

施肥效率/(g·g-1)=(施肥結(jié)束后的總生物量-CK 總生物量)/施肥(NPK)總量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010 整理數(shù)據(jù)；利用R4.2.0 軟件進行單因素方差(One-way ANOVA)分析和Duncan 多重比較(P＜0.05)[20]。

不同施肥方法和用量對交趾黃檀生長和養(yǎng)分分配的綜合評價采用隸屬函數(shù)法，公式為：

式中：F(Xi)為隸屬函數(shù)值，Xi、Xmax、Xmin分別為測定指標(biāo)的平均值、最大值和最小值[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對交趾黃檀生長的影響

由表2 可知，施肥處理顯著提高交趾黃檀幼樹的生長，對樹高影響為T6 ＞T5 ＞T8 ＞T7 ＞T3 ＞T4 ＞T1 ＞T2 ＞CK；對地徑影響為T6 ＞T5 ＞T4 ＞T3 ＞T1 ＞T2 ＞T7 ＞T8 ＞CK。其中T6 處理時，交趾黃檀幼林的樹高和地徑生長表現(xiàn)最佳，分別達到189.58 cm 和38.24 cm。不施肥處理的對照(CK)最小，樹高和地徑分別為149.33 cm 和32.45 mm；T6 處理與CK 相比，樹高和地徑增幅分別為26.95%和17.84%。

表2 不同施肥處理下交趾黃檀生長表現(xiàn)Table 2 Growth of D. cochinchinensis under different fertilization treatments

2.2 不同施肥處理對交趾黃檀苗木生物量和苗木質(zhì)量指數(shù)的影響

所有施肥處理的交趾黃檀苗木地上生物量均高于CK。其中，T6 處理的地上生物量最大，為85.80 g，與CK 有顯著差異，其次為T5 處理。不同處理間，苗木地下生物量顯著差異，平均為25.98 g。T6 處理的地下生物量最高，為33.99 g。不同處理總生物量差異極顯著，總生物量平均為91.83 g，較試驗開始時總生物量提高了579.75%，其中CK 總生物量最小，為70.84 g。施肥處理的植株鮮質(zhì)量高于CK，其中T5 和T6 處理與CK 顯著差異，T6 處理植株鮮質(zhì)量最大，為273.30 g，是CK 鮮質(zhì)量的1.6 倍。不同處理的苗木質(zhì)量指數(shù)間顯著差異。試驗結(jié)果表明，施肥處理有利于提高苗木的鮮質(zhì)量、地上生物量和植株總生物量，其中T5 和T6 處理對苗木生物量和鮮質(zhì)量有著顯著的影響效果。

2.3 不同施肥處理對交趾黃檀幼林期各器官養(yǎng)分含量的影響

由圖1 可知，交趾黃檀幼林期各器官的氮含量為T6 ＞ T4 ＞ T8 ＞ T3 ＞ T5 ＞ T7 ＞ T2 ＞ T1 ＞ CK。交趾黃檀的3 種植物器官當(dāng)中，葉片的氮含量最高，以T8 處理為例，至試驗結(jié)束時，其葉片氮含量分別為莖和根的1.52 倍和1.55 倍。方差分析表明，T6 處理的根、莖和葉氮含量顯著高于其他處理。

圖1 不同施肥處理下交趾黃檀各器官養(yǎng)分含量Fig. 1 Nutrient contents of different organs of D. cochinchinensis under different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理下交趾黃檀幼林期生物量收獲指數(shù)和施肥效率

生物量收獲指數(shù)和施肥效率反映了苗木對外源添加肥料中養(yǎng)分的利用情況[22]。由表4 可知，不同施肥處理間的生物量收獲指數(shù)和施肥效率均差異顯著。其中，T2 處理的生物量收獲指數(shù)和施肥效率最高，分別為58.16 和47.60。T7 處理的生物量收獲指數(shù)和施肥效率最低，僅為T1 處理的37.65%。試驗結(jié)果表明，合理的施肥方法能夠節(jié)約成本，提高了苗木對肥料的利用效率。

2.5 不同施肥處理下交趾黃檀生長和養(yǎng)分各指標(biāo)綜合效益隸屬函數(shù)分析

不同施肥處理對交趾黃檀生長和養(yǎng)分各性狀影響不同（表5）。因此，采用隸屬函數(shù)分析法，對交趾黃檀生長和養(yǎng)分的各指標(biāo)進行隸屬函數(shù)值化，通過隸屬函數(shù)均值對比，比較不同施肥方法對植株綜合效益評價，均值越高，代表效果越好[23]。綜合評價排名為T6 ＞T5 ＞T4 ＞T8 ＞T3 ＞T7 ＞T1 ＞T2 ＞CK。由表4 和表5 可以看出，T1 和T2 處理的肥料利用率最高，但苗木生長效果較差，說明T1 和T2 處理提供的營養(yǎng)未達到植株所需的飽和狀態(tài)。試驗結(jié)果表明，所有施肥處理對苗木綜合效益都高于CK。從隸屬函數(shù)均值可以看出，施肥總量相同，但是施肥處理方式不同，效果也不同。施肥效果隸屬均值隨施肥總量的增多而增大，說明施肥方法和施肥量綜合影響了土壤中的養(yǎng)分和植株生長。

表3 不同施肥處理下交趾黃檀生物量、鮮質(zhì)量和質(zhì)量指數(shù)Table 3 Biomass, fresh weight and quality index of D. cochinchinensis seedlings under different fertilization treatments

表4 不同施肥處理的交趾黃檀幼林期生物量收獲指數(shù)和施肥效率 g·g-1Table 4 Biomass harvest index and fertilization efficiency of young forest for D. cochinchinensis under different fertilization treatments

表5 不同施肥處理下交趾黃檀苗木和養(yǎng)分各指標(biāo)綜合效益隸屬函數(shù)分析Table 5 Membership function analysis of comprehensive benefits of seedling and nutrient indexes of D. cochinchinensis under different fertilization treatments

3 結(jié)論與討論

合理的施肥措施能夠促進植物生長和生理代謝，增強植物抗性，是早期培育優(yōu)質(zhì)林分的重要撫育措施之一[24]。李銳聰[25]通過N、P、K 肥裂區(qū)試驗設(shè)計發(fā)現(xiàn)，施肥能夠?qū)恢狐S檀幼樹的生長均具有較好的促進作用。本研究結(jié)果表明，不同施肥方式和施肥量對交趾黃檀幼齡林的地徑、樹高生長以及生物量積累效果的影響不一致。施肥促進交趾黃檀人工幼林地徑生長量提高1.89%～17.84%，樹高生長量提高9.45%～26.95%(表1)；施肥分別增加交趾黃檀人工幼林的地上和地下生物量18.73%～74.74%和9.21%～56.22%(表2)，說明施肥能較快地促進交趾黃檀的早期生長。本研究結(jié)果與交趾黃檀苗期施肥一致[26]，合理的施肥可以最大限度地提高交趾黃檀苗期的養(yǎng)分儲備、多糖和脯氨酸含量以及抗氧化能力，而過量施肥會造成苗木毒害，反而不利于生長。合理的施肥是促進交趾黃檀生長、提高產(chǎn)量和質(zhì)量，培育交趾黃檀速生豐產(chǎn)林過程中必不可缺的基礎(chǔ)技術(shù)措施。

植物不同組織的養(yǎng)分濃度即能反映林分植株的個體營養(yǎng)狀況，又能反映立地土壤中的營養(yǎng)變化及其養(yǎng)分供應(yīng)狀況[27]。通過合理施肥使林木體內(nèi)營養(yǎng)元素濃度保持適當(dāng)水平與比例才能達到速生高產(chǎn)的目的，同時也是人工林管理的重要依據(jù)[28]。氮磷鉀配方施肥后，各施肥處理的刨花潤楠葉片N、P、K 含量和N ∶P 比值明顯提高，不同施肥處理下的元素含量和N ∶P 比有所不同[29]。不同施肥處理間交趾黃檀不同組織對養(yǎng)分的吸收和積累不同，養(yǎng)分在植物體內(nèi)的濃度也不一致：葉中N、P、K 的濃度均大于莖和根部位（圖1）。本研究與以往研究結(jié)果相似，表明葉片對土壤養(yǎng)分的供應(yīng)非常敏感，葉片中養(yǎng)分含量可以反映土壤養(yǎng)分的有效性及供應(yīng)水平，但不同葉齡葉片中養(yǎng)分含量有著較大差異[30]。

對交趾黃檀幼林進行不同方式施肥處理，利用施肥對生長和養(yǎng)分含量進行綜合隸屬函數(shù)值法進行評定施肥效果，試驗結(jié)果表明，施肥處理比不施肥對容器基質(zhì)養(yǎng)分和苗木效果要好，施肥方法不同，施肥效果具有一定的差別。本研究中，通過基肥2 kg，每隔3 個 月 追 肥0.25 kg， 總 計 添 加3.0 kg復(fù)合肥對交趾黃檀幼林的生長和養(yǎng)分分配綜合效益影響最好，可作為交趾黃檀幼林期用肥參考。

本研究中，由于試驗條件和時間的限制，僅對一年生交趾黃檀的生長情況和養(yǎng)分變化進行了分析比較，并未開展施肥處理對交趾黃檀生理變化和土壤養(yǎng)分含量等方面的影響。今后，應(yīng)在不同的立地條件上進行施肥試驗，同時開展試驗周期更長的跟蹤調(diào)查，以獲得更精確的試驗結(jié)果，更進一步準(zhǔn)確地指導(dǎo)交趾黃檀早期苗木培育。