施肥對中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹生長及藥用有效成分含量的影響

吳 慧，王湘瑩，王曉明，喬中全，曾慧杰，李永欣，蔡 能，陳 藝，劉思思

（1.湖南省森林草原防火監(jiān)測調度評估中心，湖南 長沙 410004； 2.湖南省林業(yè)科學院，湖南 長沙 410004；3.湖南林下特色生物資源培育與利用工程技術研究中心，湖南 長沙 410004）

凹 葉 厚 樸 （Magnolia officinalis var.biloba Rehd.etWils.）是我國主要的木本藥材樹種，也是我國二級保護樹種，其樹皮入藥，具有燥濕消痰、下氣除滿功能［1-2］。目前國內外對凹葉厚樸研究較多的 是 種 質 資 源［3-4］、繁 育［5-7］、種 植［8-10］、藥用有效成分［11-14］等方面，涉及到施肥的研究較少，僅有少數(shù)學者開展了施肥對凹葉厚樸生長和酚類物質影響的研究［11，15-19］，未涉及不同肥力區(qū)的施肥試驗。為了探究施肥對不同肥力區(qū)凹葉厚樸生長和藥用有效成分含量的影響，本項目組在研究配方施肥對低肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹生長及藥用有效成分含量影響的基礎上［20］，繼續(xù)開展了中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹施肥試驗，旨在探討氮、磷、鉀肥施肥量對不同肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹生長量及藥用有效成分含量的影響，為凹葉厚樸精準施肥提供參考。

1 試驗區(qū)概況

試驗地位于湖南省湘西自治州龍山縣長光林場厚樸良種示范推廣基地，海拔為500～1 000 m，地處109°37′49.12″E，29°07′40.32″N。該區(qū)年平均氣溫為13.4℃，極端最高氣溫為40.1℃，極端最低氣溫為-9.7℃，1月平均氣溫為4.2℃，7月平均氣溫為28.1℃，≥10℃積溫為5 139.6℃；年平均降雨量為1 512 mm；全年平均無霜期為285.3 d。試驗地土壤為砂巖和石灰?guī)r發(fā)育的黃壤。

2 研究方法

2.1 試驗設計

試驗材料是5年生的凹葉厚樸良種“洪塘營7號”。施肥設計采用“3414”方案（見表1），設計氮、磷、鉀肥3個因素，每個因素設計4個水平，共計14種處理。采用隨機區(qū)組排列，每種處理設置4株單行小區(qū)，在處理間設置隔離行，3次重復。氮肥為含N 46%的尿素，磷肥為含P2O513%的鈣鎂磷肥，鉀肥為含K2O 60%氯化鉀。施肥方法為條狀溝施，在3月初、5月上旬進行施肥，每次施肥量為總施肥量的50%。試驗林栽培管理措施均相同。

表1 氮、磷、鉀肥施肥方案Tab.1 Experiment scheme of different treatments of N，P，and K fertilizers

2.2 土壤樣品采集與分析

按照“隨機”、“等量”和“多點混合”的原則進行土壤樣品采集。采用S形布點采樣，采樣深度0～40 cm。土樣風干后研磨過篩，按鮑士旦土壤分析方法［21］分析土壤的有機質含量、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量，得出土壤有機質含量為 18.23 g· kg-1，堿解氮含量為 40.14 mg·kg-1，速效磷含量為3.16 mg·kg-1，速效鉀含量為28.54 mg·kg-1。根據(jù)王湘瑩等［20］劃分的湖南省凹葉厚樸主要栽培區(qū)的土壤肥力分級，本試驗區(qū)屬中肥力區(qū)。

2.3 樹皮樣品的采集與分析

在凹葉厚樸幼樹樹干離地面100 cm的位置割取樹皮，風干后參照《中華人民共和國藥典》［1］對厚樸藥用有效成分厚樸酚、和厚樸酚、總酚含量進行定量分析。

2.4 生長量測量

在3月初施肥時測定凹葉厚樸幼樹的樹高、地徑；幼樹停止生長后，于12月底再測定幼樹的樹高、地徑，計算幼樹當年的樹高、地徑生長量。

2.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 24.0和DPS 19.05軟件進行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析。

3 結果與分析

3.1 施肥對幼樹樹高生長量的影響

由表2和圖1可知：施肥對中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹樹高生長量的影響顯著。不施肥處理（T1）的樹高平均生長量最低，僅為56.03 cm，與施肥處理的差異均達顯著。施肥處理的樹高生長量較T1處理的增長了34.02%～95.72%，其中T7處理的樹高平均生長量最大，達109.66 cm，比T1處理的增長了95.72%；T6、T10、T11處理的較大，均與T7處理間沒有顯著性差異，但與其他處理間的差異均達到顯著性水平，比T1處理的增長了84.67%～88.27%。這說明施肥能顯著促進中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹的高生長。

表2 中肥力區(qū)不同施肥處理的凹葉厚樸幼樹生長量及樹皮藥用有效成分含量Tab.2 Effects of different fertilization treatments on grow th and content of medicinal com ponents of young trees in medium fertility area of Magnolia officinalis

當磷、鉀肥施用量固定在水平2上時，不同氮肥施用量的T3、T6、T11處理的樹高平均生長量分別為97.82、105.49、103.95 cm，比不施氮肥的T2 處理的分別增長了 30.27%、40.48%、38.43%，平均增長35.06%。當?shù)⑩浄适┯昧抗潭ㄔ谒?上時，不同磷肥施用量的T5、T6、T7處理的樹高平均生長量分別為98.89、105.49、109.66 cm，比不施磷肥的T4處理的樹高生長量分別增長了25.72%、34.11%、39.41%，平均增長33.08%。當?shù)?、磷肥施用量固定在水?上時，不同鉀肥施用量的T9、T6、T10處理的樹高平均生長量分別為98.75、105.49、103.47 cm，分別比不施鉀肥的T8處理的樹高生長量增長了24.72%、33.23%、30.68%，平均增長29.54%。這說明在中肥力區(qū)施用氮、磷、鉀肥對凹葉厚樸幼樹樹高生長量影響的順序是氮肥＞磷肥＞鉀肥。

3.2 施肥對幼樹地徑生長量的影響

由表2和圖1還可知：施肥對中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹的地徑生長有顯著性影響。不施肥的T1處理的地徑平均生長量最小，僅為0.98 cm。施肥處理的地徑生長量比T1處理的增長了54.08% ～100.00%，其中T7處理的最大，達1.96 cm，比T1處理的增長了100.00%；T6、T10、T11處理的較大，與T7處理之間均沒有顯著性差異，但與處理T1之間有顯著性差異，比T1處理的增長了91.84%～97.96%。這說明施肥可促進中肥力區(qū)凹葉厚樸幼林的地徑生長。

圖1 中肥力區(qū)施肥處理的凹葉厚樸幼樹樹高、地徑相對不施肥處理的增長率Fig.1 Grow th rate of tree height and ground diameter of Magnolia officinalis young forest in medium fertilizer area under fertilization treatment than that w ithout fertilization treatment

當磷、鉀肥施用量固定在水平2上時，不同氮肥施用量的T3、T6、T11處理的地徑平均生長量分別為1.84、1.94、1.88 cm，分別比不施氮肥的T2處理的增長了15.72%、20.01%、18.24%，平均增長17.99%。當?shù)?、鉀肥施用量固定在水?上時，不同磷肥施用量的T5、T6、T7處理的地徑平均生長量分別為1.82、1.94、1.96 cm，分別比不施磷肥的T4處理的增長了20.53%、28.48%、29.80%，平均增長26.27%。當?shù)?、磷肥施肥量固定在水?上時，不同鉀肥施用量的T9、T6、T10處理的地徑平均生長量分別為1.72、1.94、1.93 cm，分別比不施鉀肥的T8處理的增長了5.52%、19.02%、18.40%，平均增長14.31%。這表明氮、磷、鉀肥對中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹地徑生長量影響的順序是磷肥＞氮肥＞鉀肥。

3.3 施肥對幼樹樹皮藥用有效成分含量的影響

從表2和圖2中可以看出：施肥對中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹樹皮厚樸酚、和厚樸酚、總酚含量均沒有顯著性影響。T1處理（不施肥）的樹皮厚樸酚、和厚樸酚、總酚含量最低，分別為1.115%、1.130%、2.245%；T7處理的樹皮厚樸酚、和厚樸酚、總酚含量最高，分別達1.203%、1.216%、2.419%，比 T1 處理的分別提高了 7.88%、7.62%和7.75%。施肥處理的樹皮厚樸酚、和厚樸酚、總酚平均含量分別為1.159%、1.177%、2.336%，比 T1 處理的分別提高了 3.95%、4.16%、4.05%。

圖2 中肥力區(qū)施肥處理的凹葉厚樸幼樹樹皮藥用有效成分含量相對不施肥處理的增長率Fig.2 G row th rate ofm edicinal com ponents of Magnolia officinalis treated w ith fertilizer in medium fertilizer area of young forest com pared w ith that w ithout fertilizer

當磷、鉀肥施用量固定在水平2上時，施用氮肥的T3、T6、T11處理的樹皮厚樸酚含量分別為1.153%、1.183%、1.202%，比不施氮肥處理（T2 處 理） 的 分 別 增 長 了 1.14%、3.77%、5.44%，平均增長3.45%；樹皮和厚樸酚含量分別為1.169%、1.199%、1.202%，比T2處理的分別增長了1.65%、4.26%、4.52%，平均增長3.48%；樹皮總酚含量分別為2.322%、2.382%、2.404%，比 T2 處理的分別增長了 1.40%、4.02%、4.98%，平均增長3.47%。當?shù)?、鉀肥施用量固定在水?上時，施用磷肥的T5、T6、T7處理的樹皮厚樸酚含量分別為1.149%、1.183%、1.203%，比不施磷肥處理（T4處理）的分別增長了1.43%、4.39%、6.22%，平均增長4.01%；樹皮和厚樸酚含量分別為1.195%、1.199%、1.216%，比T4處理的分別增長了2.05%、2.39%、3.85%，平均增長2.76%；樹皮總酚含量分別為2.344%、2.382%、2.419%，比T4 處理的分別增長了 1.74%、3.39%、4.99%，平均增長3.37%。當?shù)?、磷肥施用量固定在水?上時，施用鉀肥的T9、T6、T10處理的樹皮厚樸酚含量分別為1.149%、1.183%、1.189%，比不施鉀肥處理（T8處理）的分別增長了1.28%、4.26%、4.83%，平均增長3.46%；樹皮和厚樸酚含量分別為1.179%、1.199%、1.202%，較 T8 處理的分別增長了 3.01%、4.73%、4.98%，平均增長4.24%；樹皮總酚含量分別為2.328%、2.382%、2.402%，比T8處理的分別增長了1.70%、4.06%、4.94%，平均增長3.57%。綜上所述，氮、磷、鉀肥施用量對中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹樹皮藥用有效成分含量的影響各異，其中影響厚樸酚含量的順序為磷肥＞鉀肥＞氮肥，影響和厚樸酚、總酚含量的順序均為鉀肥＞氮肥＞磷肥。

3.4 氮、磷、鉀肥施用量對樹高生長的影響

用DPS軟件對表2的數(shù)據(jù)進行三元二次多項式擬合分析，建立了氮肥、磷肥、鉀肥施用量與樹高生長量的三元二次肥料效應方程模型：

式中：X1為氮肥施用量；X2為磷肥施用量；X3為鉀肥施用量；Y為樹高生長量。

肥料效應方程模型的R2＝0.981，F(xiàn)＝22.99＞F0.01（14.66）。這說明該方程達到了極顯著性差異水平，表明該肥料效應方程擬合程度良好，氮、磷、鉀肥施用量與中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹樹高生長量之間的回歸關系達到顯著性水平。

由該肥料效應方程可見，方程中氮肥（X1）、磷肥（X2）、鉀肥（X3）的一次項偏回歸系數(shù)均為正值，說明樹高生長量與氮肥、磷肥和鉀肥的效應表現(xiàn)為正效應，施肥能促進幼樹樹高生長。氮肥與磷肥（X1X2）、氮肥與鉀肥（X1X3）、磷肥與鉀肥（X2X3）的交互效應系數(shù)也都是正值，表明彼此之間的交互效應為正效應，兩者之間存在相互促進的作用。

由以上肥料效應方程求解，可獲得凹葉厚樸幼樹在中肥力區(qū)樹高的最大生長量為122.02 cm，對應的氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）的施用量分別為190.80、126.40、79.69 g·株-1。

4 結論與討論

本研究表明，施用氮、磷、鉀肥對中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹生長有顯著促進作用，對樹皮藥用有效成分含量的影響沒有達到顯著水平，但能不同程度地提高樹皮藥用有效成分含量。不施肥處理的凹葉厚樸幼樹生長量和樹皮藥用有效成分含量均最低，施肥量N為100 g·株-1、P2O5為90 g·株-1、K2O為40 g·株-1處理的樹高生長量、地徑生長量、樹皮厚樸酚含量、和厚樸酚含量、總酚含量均最大，分別比不施肥處理的增長了95.72%、100%、7.88%、7.62%、7.75%。凹葉厚樸幼樹在中肥力區(qū)樹高的最大生長量為122.02 cm，對應的氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）的施用量分別為190.80、126.40、79.69 g·株-1。

目前有關施肥對厚樸生長影響的報道中，多數(shù)學者認為施肥能促進厚樸生長，如陸寧等［15］在研究不同氮、磷、鉀肥施肥量對厚樸生長的影響時發(fā)現(xiàn)，施用氮、磷、鉀肥能使6年生野生厚樸樹高提高11.3% ～56.5%，胸徑提高10.2% ～48.4%；張雨平［16］認為，施肥能顯著促進厚樸的樹高、胸徑、冠幅等生長；施向東［17］也認為施肥可以顯著促進良好立地條件下9年生厚樸林分的胸徑、樹高生長，但對立地條件較差的林分促進作用不理想。這些研究均與本研究的結果基本吻合。但也有少數(shù)學者認為施肥對不同年齡厚樸生長的促進作用不一樣。如斯金平等［18］認為，在厚樸幼林期施氮肥和磷肥，對其初期生長有促進作用，但與不施肥（對照）比較，兩者的差異不顯著，3年后差異完全消失，且對胸徑生長基本無影響；李克和等［19］認為，施復合肥對3齡前凹葉厚樸有顯著的促進作用，3齡后則沒有施復合肥的必要。這可能是試驗材料、試驗地的立地條件和試驗設計的不同而導致研究結論的差異，但總體上說，施肥對厚樸生長有促進作用。本項目組在研究氮、磷、鉀配方施肥對低肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹生長及樹皮藥用有效成分含量的影響時發(fā)現(xiàn)，施肥對低肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹的樹高和地徑生長量均有顯著促進作用，但以施肥量為N 100 g·株-1、P2O560 g·株-1、K2O 20 g·株-1時的樹高、地徑生長量最大，以施肥量為N 100 g·株-1、P2O560 g·株-1、K2O 60 g·株-1時的樹皮厚樸酚、和厚樸酚、總酚含量最高［20］。這與本研究得出的中肥力區(qū)幼樹的最大生長量及樹皮藥用有效成分含量的施肥量有差異，可能與土壤肥力不同有關。

本研究表明，氮、磷、鉀肥對中肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹樹高、地徑生長量影響的排序分別為氮肥＞磷肥＞鉀肥和磷肥＞氮肥＞鉀肥，對樹皮藥用有效成分厚樸酚、和厚樸酚、總酚含量影響的排序分別為磷肥＞鉀肥＞氮肥、鉀肥＞氮肥＞磷肥和鉀肥＞氮肥＞磷肥。這與本項目組對低肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹氮、磷、鉀配方施肥的研究結果有差異［20］。施用氮、磷、鉀肥對低肥力區(qū)凹葉厚樸幼樹樹高、地徑生長量影響的排序為鉀肥＞氮肥＞磷肥和氮肥＞磷肥＞鉀肥，而對樹皮厚樸酚、和厚樸酚和總酚含量影響的排序分別為氮肥＞磷肥＞鉀肥、氮肥＞鉀肥＞磷肥和鉀肥＞磷肥＞氮肥。這進一步說明在不同土壤肥力區(qū)，施肥量對凹葉厚樸幼樹的樹高、地徑生長量及樹皮藥用有效成分厚樸酚、和厚樸酚和總酚含量的影響有差異，建議在生產實踐中根據(jù)凹葉厚樸林分的土壤肥力確定氮、磷、鉀肥的施用量，從而實現(xiàn)精準施肥的栽培目標。