基質(zhì)施氮磷鉀肥對云南松幼苗保存及其生長的影響

劉嫻, 李蓮芳, 張合瑤, 顧夢, 周冬梅, 李小軍

西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南 昆明 650224

云南松（Pinus yunnanensis），常綠針葉喬木[1]，是中國西南地區(qū)特有的鄉(xiāng)土樹種，也是分布區(qū)森林構(gòu)建的主要樹種；屬強(qiáng)陽性深、根性樹種，具有速生、適應(yīng)性強(qiáng)、耐干旱瘠薄土壤、木材用途廣泛等特性[2~7]。云南松對分布區(qū)的社會、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

施肥可促進(jìn)苗木生長，是提高苗木質(zhì)量的重要措施之一。苗木因構(gòu)建器官的需要，在其生長發(fā)育階段對養(yǎng)分需求較高[8~11]。賀曉等[12]研究施肥對老芒麥（Elymus sibiricus）和 諾 丹 冰 草（Agropyron desertorumcv. Norda）種子的影響指出，氮、磷和鉀施肥對種子發(fā)芽率無顯著差異的影響（P＞0.05）。彭方麗等[13]等研究指出，氮、磷和鉀肥對白術(shù)（Atractylodes macrocephala）種子發(fā)芽率具有顯著的差異影響（P＜0.05）。張青青等[14]、王智斌等[15]、魏厥云等[16]、楊陽[17]、劉婷巖等[18]、王祥等[19]、何友軍等[20]、秦洪波等[21]、劉繼先[22]和向光鋒等[23]分別開展華山松（P. armandii）、高阿丁楓（Altingia excelsa）、濕地松（P. elliottii）、紫椴（Tilia amurensis）、白樺（Betula platyplylla）、楸樹（Catalpa bungei）、椿葉花椒（Zanthoxylum ailanthoides）、油梨（Persea americana）、山槐（Albizia kalkora）和厚果雞血藤（Millettia pachycarpa）的苗木培育試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，施肥或追肥（包括氮、磷和鉀配施）顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）地促進(jìn)苗木地徑及苗高生長、枝條萌發(fā)、生物量積累，改善葉片生理生化性狀，提高苗木質(zhì)量指數(shù)等，即適宜的施肥方案促進(jìn)樹種苗木生長方面具有共同特性，施肥是壯苗培育的關(guān)鍵措施構(gòu)成。

云南松施肥研究主要集中于追肥對苗木生長的影響，基質(zhì)施氮、磷和鉀肥對云南松種子發(fā)芽及其幼苗保存率、成苗率和苗木生長試驗(yàn)研究及文獻(xiàn)較少。本研究通過基質(zhì)施氮、磷和鉀肥料對云南松種子發(fā)芽和幼苗保存、苗木生長、生物量的影響分析，為云南松苗木培育的基質(zhì)施氮、磷和鉀肥的進(jìn)一步試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 試驗(yàn)地自然概況

試驗(yàn)地位于云南省昆明市西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院苗圃內(nèi)，地理位置為10o45′37′′E、25o03′59′′N，海拔約1891 m，屬北亞熱帶低緯高原山地季風(fēng)氣候[24]。年均溫度約15oC，最低和最高均溫分別出現(xiàn)在1月和8月，月均溫約3oC和25oC，年均降雨量840.3 mm，相對濕度74%[4]，年均日照時數(shù)約2200 h，無霜期240 d以上[25,26]。

2 試驗(yàn)材料與方法

云南松種子于2020年11月采自宜良縣花園林場的1.5輪種子園，制種后冷藏于約4oC冰箱內(nèi)，種子千粒重15.78g。采用森林土∶苗圃土∶腐殖質(zhì)∶松樹皮為4∶4∶1∶1的基質(zhì)，肥料分別是尿素（N含量46.0%）、過磷酸鈣（P含量16.0%）、氯化鉀（K含量60.0%），容器直徑×高為14 cm×18 cm的無紡布容器。

試驗(yàn)包括尿素（A）、過磷酸鈣（B）、氯化鉀（C）共3因素，每因素含3水平，根據(jù)因素水平，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)實(shí)施（見表1）。試驗(yàn)共9個處理組合（含對照），3次重復(fù)，每個處理組合20個容器，每容器播5粒種子，共需種子2 700粒。

播種前平整苗床，將尿素、過磷酸鈣、氯化鉀按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)與基質(zhì)完全混合后均勻分裝入容器，整齊的排放在苗床上（橫排放20個，豎排放27個），用0.5%的高錳酸鉀溶液對苗床進(jìn)行消毒。一周后，種子用0.5%的高錳酸鉀溶液浸泡0.5 h后，用清水沖洗干凈后播種，播種后用基質(zhì)覆蓋種子約0.5 cm，并加蓋一層松針（防止?jié)菜畷r沖起種子），再用0.5%的高錳酸鉀溶液消毒，在苗床上搭建塑料棚保溫。苗木培育期間，苗床保持適宜水分，根據(jù)土壤濕度變化進(jìn)行澆水。種子發(fā)芽后，每天觀測記錄種子發(fā)芽數(shù)，種子于播種后第15 d發(fā)芽，第31 d發(fā)芽結(jié)束。苗齡108 d時，每個處理組合取10株苗木，測定地徑、苗高、冠長（苗木胚軸上端有針葉處到頂芽下端的長度）、主根長、一級側(cè)根數(shù)及根、干、葉和全株烘干生物量。計(jì)算發(fā)芽率、幼苗保存率、成苗率和生物量相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

式中，n為測定時間內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)，N為播種種子數(shù)，m為最終保存苗木株數(shù)。同時，分析處理組合和因素水平對種子發(fā)芽率、幼苗保存、生長和生物量的影響。數(shù)據(jù)采用Excel和Statistical Product and Service Solutions 26.0（SPSS26.0）軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，若指標(biāo)出現(xiàn)顯著或極顯著的差異，應(yīng)用Duncan’s法進(jìn)行多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 基質(zhì)施氮、磷和鉀肥對云南松種子發(fā)芽率的影響

表2顯示，處理組合的平均發(fā)芽率為56.3%~84.7%，其中，處理組合1和2的發(fā)芽率極顯著地高于除處理組合4以外其余的（P＜0.01），即不同施肥組合極顯著地影響種子發(fā)芽率，尿素及相對較高過磷酸鈣施肥量的組合，極顯著地降低種子發(fā)芽率，揭示基質(zhì)中的氮和鉀抑制云南松種子發(fā)芽。因此，生產(chǎn)實(shí)踐中云南松苗木培育基質(zhì)施含氮和鉀的肥料應(yīng)在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上應(yīng)用。

表1 因素水平和L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表Tab.1 Horizontal factor and L9（34） orthogonal experimental design of the trial

表2 處理組合的發(fā)芽率、苗木保存率和種子成苗率Tab.2 Germination rate （GR）, seedling survival rate （SSR）and seed seedling percentage （SSP）of different trentment combinations （TCs）

表3表明，尿素（A）是影響云南松種子發(fā)芽率的主導(dǎo)因子，因素水平間，基質(zhì)不施和施0.15 kg·m-3尿素的極顯著地高于施0.30 kg·m-3的（P＜0.01），即云南松種子發(fā)芽對氮肥較為敏感，其對氮肥耐受力極低，0.30 kg·m-3的尿素（換算為N含量僅0.0469 kg·m-3）施肥量極顯著降低種子發(fā)芽率，因此，云南松苗木培育過程中，基質(zhì)施尿素務(wù)必極為慎重；過磷酸鈣從0.50 kg·m-3增加至1.50 kg·m-3時，發(fā)芽率從69.3%提高至71.7%，即與尿素不同，基質(zhì)施過磷酸鈣對云南松種子發(fā)芽影響較??；基質(zhì)不施氯化鉀至0.25和0.50 kg·m-3時，發(fā)芽率分別為73.0%、75.9%和65.9%，適宜的氯化鉀略微提高種子發(fā)芽率，0.50 kg·m-3則降低發(fā)芽率，與尿素類似，云南松種子發(fā)芽對氯化鉀亦具有積極響應(yīng)，不宜于基質(zhì)中大量施肥。種子發(fā)芽率的理論優(yōu)水平組合為施0.25 kg·m-3氯化鉀的（A1B1C2），與實(shí)際發(fā)芽率最高的處理組合2（A1B2C2）不一致（見表2和3），但過磷酸鈣的水平對發(fā)芽率無顯著的差異影響（P＞0.05），事實(shí)上，二者相一致，與處理組合分析結(jié)果亦相一致，表明試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

3.2 基質(zhì)施氮、磷和鉀肥對云南松種子幼苗保存率及種子成苗率的影響

3.2.1 幼苗保存率對處理組合及因素水平的響應(yīng)

表2顯示，發(fā)芽后平均幼苗保存率為62.6%~87.4%，其中，基質(zhì)施過磷酸鈣與氯化鉀0.50和0.25 kg·m-3的保存率極顯著地高于除處理組合1和4以外其余處理組合的（P＜0.01），即不同施肥處理組合極顯著地影響幼苗保存率。表3表明，尿素（RA=18.3%）是影響幼苗保存率的主導(dǎo)因子，其次是尿素與過磷酸鈣的交互作用（RA×B=3.7%）；因素水平間，隨著尿素施肥量的增加，幼苗保存率降低，基質(zhì)不施和施0.15 kg·m-3尿素的保存率極顯著地高于施0.30 kg·m-3的（P＜0.01），幼苗保存率對基質(zhì)施尿素極為敏感，僅0.30 kg·m-3的施肥量呈現(xiàn)極顯著降低幼苗保存率的現(xiàn)象，故云南松苗木培育中，基質(zhì)施尿素務(wù)必極為謹(jǐn)慎，僅可少量施肥；尿素與過磷酸鈣的交互作用對幼苗保存率亦具有極顯著地差異影響（P＜0.01），即基質(zhì)共同施此2種肥料應(yīng)在試驗(yàn)基礎(chǔ)上應(yīng)用。幼苗保存率與過磷酸鈣施肥量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，基質(zhì)不施和施0.50 kg·m-3的過磷酸鈣的幼苗保存率顯著地高于施1.50 kg·m-3的（P＜0.01），即過磷酸鈣于基質(zhì)施肥，對苗木保存率亦有一定施肥量的限制；基質(zhì)施0.25 kg·m-3的氯化鉀，其幼苗保存率顯著地高于不施和施0.50 kg·m-3的氯化鉀（P＜0.01），云南松幼苗保存率對氯化鉀亦較敏感，適宜施肥量提高保存率，超過特定施肥量，則降低幼苗保存率，其原因與處理組合分析的相一致。幼苗保存率的理論優(yōu)水平組合為僅施0.25 kg·m-3氯化鉀的（A1B1C2），與發(fā)芽率的相同，與試驗(yàn)保存率最高的基質(zhì)施過磷酸鈣與氯化鉀0.50和0.25 kg·m-3的不一致（見表2和表3），結(jié)合幼苗保存率與尿素和過磷酸鈣施肥量負(fù)相關(guān)的結(jié)果，單獨(dú)施氯化鉀有益于提高幼苗保存率，實(shí)際試驗(yàn)的保存率未達(dá)到其最高保存率，可解釋理論最優(yōu)與實(shí)際最高不相一致的結(jié)果。

表3 發(fā)芽率、幼苗保率和種子成苗率隨因素水平的變化Tab.3 Changes of GR, SSR and SSP with factor level

3.2.2 種子成苗率對處理組合及因素水平的響應(yīng)

表2顯示種子成苗率為37.0%~74.0%，處理組合2的種子成苗率極顯著地高于除處理組合1、3、4和6以外其余處理組合的（P=6.90E-06＜0.01），即處理組合的成苗率差異極大。表3顯示，尿素（RA=27.9%）是影響種子成苗率的主導(dǎo)因子，因素水平間，與保存率相一致，種子成苗率與尿素施肥量呈負(fù)相關(guān)，基質(zhì)不施和施0.15 kg·m-3尿素的種子成苗率極顯著地高于施0.30 kg·m-3的（P＜0.01）；與尿素相同，隨著過磷酸鈣的施肥量增加，種子成苗率降低；基質(zhì)施0.25 kg·m-3氯化鉀的種子成苗率顯著地高于0.50 kg·m-3的（P＜0.05），適宜的氯化鉀施肥量提高種子成苗率。種子成苗率的理論優(yōu)水平組合和實(shí)際最高的與發(fā)芽率和幼苗保存率的完全一致，其原因亦相同。

3.3 基質(zhì)施氮、磷和鉀肥對云南松苗木生長及生物量的影響

3.3.1 基質(zhì)施氮、磷和鉀肥對云南松苗木生長的影響

苗齡108 d時，處理組合的平均地徑、苗高、主根長及一級側(cè)根數(shù)分別為0.75~0.97 mm、4.5~5.9、4.9~6.0 cm、4.5~7.2條·株-1；地徑和苗高最優(yōu)的處理組合不相同，其中，處理組合9的地徑極顯著的大于處理組合1、3和6的（P＜0.01），苗高則是處理組合2的極顯著的高于除處理組合1以外其余的（P＜0.01；見表4），即地徑和苗高對養(yǎng)分需求不一致。主根最長和側(cè)根最多的處理組合相一致，但與地徑和苗高的都不相同，其中，處理組合2、3和4的一級側(cè)根數(shù)極顯著的多于處理組合6的（P＜0.01；見表4），表明側(cè)根的營養(yǎng)吸收增加可促進(jìn)主根長，但與地上部分生長相關(guān)性較弱，也許因苗齡較小，地上和地下的相互促進(jìn)生長關(guān)系尚未形成。

表5顯示，與其余指標(biāo)相一致，影響地徑、苗高和主根長的主導(dǎo)因子均為尿素，影響一級側(cè)根數(shù)的則是尿素和過磷酸鈣的交互作用（A×B）；因素水平間，基質(zhì)施0.30 kg·m-3的地徑極顯著地大于施0.15 kg·m-3和不施尿素的（P＜0.01），苗高的則相反，基質(zhì)不施和施0.15 kg·m-3尿素的極顯著地高于0.30 kg·m-3的（P＜0.01），即尿素抑制種子發(fā)芽和幼苗保存，但促進(jìn)苗木生長；基質(zhì)施0.25 kg·m-3氯化鉀的地徑極顯著的大于施0.50 kg·m-3和不施的（P＜0.01），與保存和成苗率類似，適量的氯化鉀不但有益于幼苗保存和種子成苗，亦促進(jìn)地徑生長；根系受試驗(yàn)因素水平變化的影響較小。以上4指標(biāo)的理論優(yōu)水平組合也不相同（見表5），即不同指標(biāo)對養(yǎng)分需求不同，除苗高外，其余指標(biāo)的理論與實(shí)際最優(yōu)處理組合均不一致，原因同發(fā)芽率等的。

表4 處理組合間的生長指標(biāo)Tab.4 Growth parameters of the TCs

3.3.2 基質(zhì)施氮、磷和鉀肥對云南松苗木生物量的影響

處理組合的根、干、葉及全株的平均生物量分別為0.006~0.010、0.010~0.014、0.052~0.079、0.069~0.103 g·株-1。處理組合5的生物量最大，處理組合間所有指標(biāo)的生物量具有極顯著的差異（P＜0.01；表6），表明氮、磷和鉀不同施肥量的組合對云南松苗木生物量的積累具有極顯著的差異影響，適宜的施肥組合極大促進(jìn)生物量積累，基質(zhì)施尿素、過磷酸鈣和氯化鉀為0.15、0.50和0.50 kg·m-3的組合，有益于生物量積累，即基質(zhì)同時施此3中肥料雖然降低發(fā)芽率和幼苗保存率，但有益于生物量積累。

表7顯示，與發(fā)芽和苗木生長相一致，影響苗木器官生物量的主導(dǎo)因子為尿素。因素水平間，基質(zhì)施尿素的根生物量極顯著地大于不施的（P＜0.01），其余3指標(biāo)則是基質(zhì)施0.15 kg·m-3尿素的優(yōu)于不施和施0.30 kg·m-3，即根對尿素的需求較其余器官的高；過磷酸鈣僅對干的生物量產(chǎn)生顯著的差異影響，基質(zhì)施0.50 kg·m-3的顯著地1.50 kg·m-3的（P＜0.01），即干的生物量積累對過磷酸鈣具有特定范圍的需求；氯化鉀則影響干、葉和全株的生物量積累，基質(zhì)施0.25 kg·m-3的有益于生物量積累；以上結(jié)果表明地上和地下部分器官對養(yǎng)分之內(nèi)的需求不同。以上4指標(biāo)的理論優(yōu)水平除根生物量中基質(zhì)施氯化鉀0.25 kg·m-3與實(shí)際最優(yōu)處理組合不相同，其余均一致，原因與保存率和成苗率及地徑類似，表明試驗(yàn)的可靠性，最優(yōu)處理組合可應(yīng)用于云南松苗木培育。

表5 生長指標(biāo)的極差分析Tab.5 Changes of growth parameters with factor level

表6 處理組合間的生物量Tab.6 Seedling biomass of the TCs

表7 生物量隨因素水平的變化Tab.7 Changes of seedling biomass with factor level

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

采用L9（34）正交設(shè)計(jì)開展基質(zhì)施氮、磷和鉀對云南松種子發(fā)芽、幼苗保存及其生長和生物量積累影響的試驗(yàn)。結(jié)果，影響上述指標(biāo)的主導(dǎo)因子除苗木生長中一級側(cè)根數(shù)的是尿素與過磷酸鈣的交互作用（A×B）以外，其余均為尿素（A）。種子發(fā)芽率和幼苗保存率隨尿素施肥量增加而降低，但施肥有益于苗木生長和生物量積累。苗齡108d時，主根和側(cè)根相同生長發(fā)育，地徑和苗高對養(yǎng)分需求不一致。有益于種子發(fā)芽、幼苗保存和生長的是基質(zhì)施過磷酸鈣與氯化鉀0.50和0.25 kg·m-3，促進(jìn)幼苗生物量積累的是基質(zhì)施尿素與過磷酸鈣和氯化鉀為0.15、0.50和0.50 kg·m-3。

4.2 討論

賀曉等[12]研究指出，氮磷鉀施肥對老芒麥和諾丹冰草種子發(fā)芽率無顯著影響，本研究與其不同，此三種肥料則極顯著地影響云南松種子發(fā)芽率，也許是尿素對云南松發(fā)芽過程中損傷胚有關(guān)。彭方麗等[13]等研究表明，白術(shù)種子發(fā)芽率隨著氮肥的施用量增加先升高后降低，隨磷肥的增加持續(xù)升高，隨鉀肥的增加先降低后升高，本研究與其相似，也許云南松和白術(shù)種子對養(yǎng)分三大元素具有相似的響應(yīng)導(dǎo)致的。

王智斌等[15]指出，高阿丁楓施肥量為0.0~3.0和0.0~7.0 kg·m-2時，分別促進(jìn)地徑和苗高生長，施肥量大于8.0 kg·m-2時則抑制苗木生長；劉婷巖等[18]研究表明，紅松林下的腐殖質(zhì)施3.0 kg·m-3緩釋肥時，顯著提高白樺苗木生長，但施肥過量則抑制苗木生長。本研究的氯化鉀施肥量為0.25 kg·m-3時，有效促進(jìn)地徑和苗高生長，但施肥量增加至0.50 kg·m-3時則抑制苗木生長，結(jié)果與文獻(xiàn)相似，即苗木具有適量施肥促進(jìn)其生長的共同特性，但適宜施肥量因物種和苗齡不同而具有差異。

氮、磷和鉀肥適宜施肥量配比對苗木生長極為重要，劉繼先[22]研究表明，氮、磷和鉀施肥量分別為10、15和5 g·m-2或20、10和15 g·m-2可提高山槐苗木生物量；曹鈺等[27]指出，氮磷鉀肥量為0.10、0.03和0.02 g·株-1時，促進(jìn)美國流蘇（Chionanthus virginicus）容器苗苗木生長，但施肥過量則對苗木具有抑制作用。本研究中，云南松苗木生長和生物量積累的影響結(jié)果與上述相類似，即氮、磷、鉀肥為0.15、0.50和0.50 kg·m-3的配比較0.30、1.50和0.25 kg·m-3配比的生物量較大。苗木具有氮、磷和鉀適宜的配比促進(jìn)其生長，配比失調(diào)則抑制苗木生長的共同特點(diǎn)，因此對苗木進(jìn)行氮、磷和鉀配施必須在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上開展。