氮磷鉀配方施肥對(duì)楸樹苗期生長(zhǎng)及養(yǎng)分利用的影響*

王 祥 白晶晶 何 茜 邱 權(quán)吳俊文 王軍輝 李吉躍

（1.中山市水庫(kù)水電工程管理中心，廣東 中山 528400；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642；3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院/林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091）

合理施肥在苗木生長(zhǎng)過(guò)程中非常重要，能顯著改善苗木質(zhì)量。氮、磷、鉀在植物生長(zhǎng)、光合作用、呼吸作用等過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，適量配施可顯著促進(jìn)苗木生長(zhǎng)。近年來(lái)，配方施肥對(duì)植物幼苗的生長(zhǎng)[1]、光合生理[2-3]、養(yǎng)分積累轉(zhuǎn)運(yùn)分配[4]、土壤養(yǎng)分和菌落[5-6]、葉色變化[7]等方面研究越來(lái)越多，適量施肥可提高苗木總產(chǎn)量，是培育苗木的關(guān)鍵技術(shù)之一。有學(xué)者采用不同配方施肥，研究了海南風(fēng)吹楠[8]Horsfieldia hainanensis、青岡櫟[1]Cyclobalanopsis glauca、辣木[9]Moringa oleifera、油茶[10]Camellia oleifera、降香黃檀[2]Dalbergia odorifera等幼苗在生長(zhǎng)、生理特性、光合特性、土壤養(yǎng)分的變化規(guī)律[11-13]。上述研究表明，合理配方施肥能夠在較短時(shí)間內(nèi)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提升苗木質(zhì)量，整體指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照組，但過(guò)量施肥將抑制苗木生長(zhǎng)。

楸樹Catalpa bungei被稱為“木王”，是一種名貴用材樹種，在綠化、觀賞、建筑、醫(yī)用等方面亦具應(yīng)用價(jià)值[14]。不同樹種苗木對(duì)養(yǎng)分需求不一致[15]，已有研究表明，單施氮肥能夠促進(jìn)楸樹各個(gè)無(wú)性系幼苗的生長(zhǎng)[16]，適當(dāng)?shù)⒘?、鉀配方施肥能夠促進(jìn)楸樹苗木無(wú)性系1-4 生物量積累，提高吸收效率[17]。合理的水肥配施，能夠提高楸樹苗木的光合生產(chǎn)力[18]。而楸樹無(wú)性系7080 在配方施肥下的生長(zhǎng)特性和生理特性還未見報(bào)道。本文旨在探索配方施肥對(duì)楸樹無(wú)性系7080 幼苗生物量的積累和分配、幼苗及各器官氮磷鉀分配以及施肥效率，以期為楸樹幼苗施肥、楸樹人工林建設(shè)等方面提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局林業(yè)科學(xué)研究所苗圃，海拔1 160 m，該地位于105°54′E，34°28′N。處亞熱帶和暖溫帶的過(guò)渡地帶，年降水量600～800 mm，年蒸發(fā)量1 290 mm，年平均氣溫11.0 ℃，極端最高氣溫 39.0 ℃，極端最低氣溫-19.2 ℃，全年降水集中于5—9 月。4—9 月晴天日平均光照時(shí)數(shù)11～14 h，全年日照時(shí)數(shù)約1 910 h。夏季最高光照強(qiáng)度2 500 μmol·m-2·s-1，平均相對(duì)濕度66.7%。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2 年生楸樹無(wú)性系7080 組培苗，在甘肅省天水市小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局林業(yè)科學(xué)研究所開展盆栽試驗(yàn)。2013 年5 月1 日選擇生長(zhǎng)狀況良好的且長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的苗木93 株。苗高為（36.5±0.55）cm，地徑為（4.96±0.08）mm。試驗(yàn)所采用的花盆規(guī)格為：30 cm ×45 cm× 30 cm（上口徑×高×底徑），每個(gè)花盆配有塑料托盤，每個(gè)花盆裝基質(zhì)約20 kg?；|(zhì)是體積比為4:6 的森林土和泥炭土，理化性質(zhì)：pH 值7.47,有機(jī)質(zhì)29.62 g·kg-1，全氮1.55 g·kg-1,全磷0.81 g·kg-1,全鉀18.68 g·kg-1,堿解氮0.15 g·kg-1,有效磷0.05 g·kg-1,速效鉀0.10 g·kg-1,容重0.95 g·cm-3。其中每盆栽植1 株幼苗，期間正常澆水。

1.3 研究方法

1.3.1 施肥方法 試驗(yàn)設(shè)置氮、磷、鉀設(shè)3 個(gè)因素，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。氮肥[尿素，w（N）為46%]設(shè)10 g· 株-1和12 g· 株-12 個(gè)水平，磷肥[過(guò)磷酸鈣，w（P2O5）為12%]設(shè)6 g· 株-1、12 g·株-1和18 g·株-13 個(gè)水平，鉀肥[硫酸鉀，w（K2O）為50%]設(shè)6 g· 株-1和12 g· 株-12 個(gè)水平。處理CK10 和CK12 分別為單施氮肥10 g·株-1和12 g·株-1，CK 為空白對(duì)照。共設(shè)置15個(gè)處理，具體見表1，每個(gè)處理6 次重復(fù)。

2013 年5 月7 日將磷、鉀肥作為基肥一次性施入。氮肥采用指數(shù)施肥模型：

其中，Nt為第t次施氮量，t為施肥次數(shù)，Ns為幼苗體內(nèi)起始氮含量，r為氮素的相對(duì)增加量，Nt-1為包括t-1 次施肥在內(nèi)已施氮肥總量，NT為總施氮量。

根據(jù)氮肥的10 和12 g·株-12 個(gè)處理水平（記作N10和N12）。施肥之前，Ns的初始值為0.525，帶入公式計(jì)算得出每周施氮量，如表2 所示。

1.3.2 測(cè)定指標(biāo) 在施肥之前（2013 年05 月07日）隨機(jī)選取3 株楸樹無(wú)性系7080 幼苗進(jìn)行破壞性取樣；約4 個(gè)月后（2013 年09 月02 日）對(duì)楸樹無(wú)性系7080 幼苗的苗高、地徑進(jìn)行測(cè)定。同時(shí)，每個(gè)處理再次選取3 株生長(zhǎng)狀況相對(duì)一致的楸樹苗木，實(shí)行破壞性取樣，然后用尼龍網(wǎng)袋裝好植株帶土根系，于實(shí)驗(yàn)室用去離子水沖洗。將上述楸樹苗木分為葉、根、莖3 個(gè)部分，在烘箱中以105℃殺青30 min，然后在85℃的溫度下烘干至恒重，分別測(cè)定干物質(zhì)含量并計(jì)算總生物量。粉碎之后，過(guò)篩（0.5 mm），全氮、全磷、全鉀均采用H2SO4-H2O2消煮，全氮采用硫酸加速劑消煮—蒸餾法測(cè)定，全磷采用氫氧化鈉熔融—鉬黃比色法測(cè)定，全鉀采用氫氧化鈉熔融—火焰光度法測(cè)定[19]。按以下公式求得：

楸樹無(wú)性系7080 苗木根氮含量=生物量×根氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，莖和葉磷、鉀含量計(jì)算方式相同；

采用養(yǎng)分參數(shù)[20]，計(jì)算氮、磷、鉀的吸收及施肥效率：

施肥效率=（施肥結(jié)束后總生物量-施肥前總生物量）/施氮或（磷、鉀）總量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行方差分析和Duncan’s多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)苗木苗高和地徑生長(zhǎng)的影響

由表3 可得，配方施肥對(duì)楸樹幼苗苗高、地徑具有顯著影響（P＜0.05）。苗高、地徑在T1～T6、T7～T12 呈先升高后降低趨勢(shì)，分別在T4、T10 處理取得峰值，在T10 取得最大值。苗高最大值為（173.4±5.56）cm，分別為CK、CK10、CK12 的1.88 倍、1.39 倍、1.29 倍，施肥期間平均增長(zhǎng)136.9 cm，比初始苗高增長(zhǎng)3.75 倍，而CK平均只增長(zhǎng)了55.8 cm、1.53 倍。地徑最大值為（24.04±1.76l）mm， 分別為CK、CK10、CK12的1.8 倍、1.27 倍、1.27 倍，施肥期間平均增大19.08 mm，比初始地徑增大3.85 倍，而CK 平均只增大了8.37 mm、1.69 倍。苗高、地徑T1～T12處理＞ CK12＞CK10＞CK。說(shuō)明合理的配方施肥能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)，過(guò)量的配施抑制植物生長(zhǎng)。配施對(duì)苗木生長(zhǎng)的作用大于單施氮肥，優(yōu)于不施肥。

表2 無(wú)性系7080 氮素指數(shù)施肥方案Tab.2 Schedules of exphonential fertilization for Catalpa bungei clones 7080

2.2 不同施肥處理對(duì)苗木生物量積累與分配的影響

施肥結(jié)束后，不同處理間總生物量及生物量分配均差異顯著（表4）。12 個(gè)處理中，隨著配施量的變化，根、莖、葉的各部分生物量和總生物量均在T1～T6、T7～T12 呈先上升后下降變化趨勢(shì)，分別在T4 和T10 處達(dá)到峰值。其中，T10總生物量最高，是CK 的2.6 倍、CK12 的1.8倍。單施氮肥處理（CK10，CK12）的總生物量明顯低于氮、磷、鉀配方施肥（T1～T12）。在磷肥、鉀肥施肥量不變的情況下，施12 g· 株-1氮肥（T7～T12）總生物量高于相應(yīng)施10 g· 株-1氮肥（T1～T6）處理總生物量。在氮肥、鉀肥施肥量一致的前提條件下，總生物量為施鉀肥12 g·株-1高于施鉀肥6 g·株-1。說(shuō)明在一定范圍內(nèi)，配方施肥能夠顯著增加楸樹幼苗生物量，且配方施肥對(duì)楸樹幼苗生物量增長(zhǎng)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單施氮肥和不施肥。

由表4 可以得出，施氮量、施鉀量對(duì)生物量分配無(wú)明顯規(guī)律。氮、鉀不變時(shí)，隨著施磷量的增加，根、葉生物量占比呈先升高后降低趨勢(shì)，在12 g·株-1時(shí)達(dá)到峰值，莖生物量占比呈先下降后上升趨勢(shì)。說(shuō)明施磷肥在一定范圍內(nèi)可影響楸樹根、莖、葉生長(zhǎng)量的分配。

從圖1 可見，不同處理下，苗木整株和根、莖、葉氮、磷、鉀含量具有顯著的差異（P＜0.05）。T1～T6、T7～T12 處理下，苗木整株和根、莖、葉氮、磷、鉀含量先上升后下降，均在T4、T10 處達(dá)到峰值，在T10 處達(dá)到最大植。

根、莖、葉氮含量與植株規(guī)律處理為T10[(3.58±0.10)、(1.04±0.02)、(2.14±0.11) g· 株-1]， 葉、莖、根氮含量為CK 的4.5、9.4、7.1 倍。施氮肥量相同處理間，氮含量也有顯著差異。由此可得，楸樹苗木氮含量受不同氮、磷、鉀肥配方施肥影響較大。根的磷含量最高處理為 T10 [(0.43± 0.02)g· 株-1]，是CK [(0.06 ±0.00) g· 株-1]的7.2 倍。說(shuō)明T10 處理最適宜楸樹苗木整株及根、莖、葉積累養(yǎng)分。

表3 楸樹不同施肥處理苗高和地徑Tab.3 The seedling height and diameter of Catalpa bungei under different fertilization formula

表4 不同施肥處理下楸樹生物量積累與分配Tab.4 The biomass allocation of Catalpa bungei seedling under different fertilization formula

2.3 不同施肥處理對(duì)苗木施肥效率的影響

由表5 可知，不同處理間氮、磷、鉀存在顯著性差異。氮肥施肥效率隨不同施肥配方的變化，在T1～T6、T7～K12 呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，分別在T4、T10 處取得峰值，在T10 處取得最大值，10 g·株-1與12 g·株-1處理間無(wú)顯著差異。磷肥施肥效率：6 g· 株-1處理＞12 g· 株-1處理＞18 g· 株-1處理，T6 施肥效率最低，T8 最高。鉀肥施肥效率：6 g·株-1處理＞12 g·株-1處理,T9 最高。氮肥、鉀肥、磷肥分別在T10、T8、T9 處施肥效率最高，對(duì)應(yīng)施肥量為(氮:磷:鉀=12 g :6 g : 12 g）。綜上，T8 的施肥效率最高。

表5 不同施肥處理對(duì)楸樹苗木氮磷鉀施肥效率的影響Tab.5 Effects of nitrogen，phosphorus and potassium utilization efficiency of Catalpa bungei seedling under different fertilization formula

3 討論與結(jié)論

3.1 配方施肥顯著促進(jìn)楸樹幼苗苗高、地徑積累，施肥效果：配方施肥＞單施氮肥＞不施肥。這與程勇等[1]在青岡櫟幼苗配方施肥研究結(jié)果一致。苗木生長(zhǎng)促進(jìn)作用高氮處理＞低氮處理，中磷處理＞低磷、高磷處理，高鉀處理與低鉀處理無(wú)明顯規(guī)律，說(shuō)明高氮中磷配比對(duì)楸樹幼苗生長(zhǎng)促進(jìn)效果更佳，這與王力朋等[21]對(duì)楸樹4 個(gè)無(wú)性系設(shè)置4 個(gè)氮素處理的結(jié)果一致。合理的配方施肥可讓苗木達(dá)到最好的生長(zhǎng)效果，一味增加施肥量將適得其反。本研究在氮素水平設(shè)置上存在一定局限，未達(dá)到不同氮素處理下生長(zhǎng)和生物量的極限值，今后探索中，建議增加施氮量處理。

3.2 根、莖、葉及總生物量在T1～T6、T7～T12呈先升后降趨勢(shì)，在T10 達(dá)到最大值。這與張衛(wèi)強(qiáng)等[22-23]在銀葉樹Heritiera littoralis、馬來(lái)沉香Aquilaria malaccensis、土沉香A. sinensis的苗期施肥生長(zhǎng)規(guī)律一致。在T10 處理下，苗木生物量積累和分配最佳，且苗高、地徑也達(dá)到最大水平。該結(jié)果與白晶晶等[24]在楸樹無(wú)性系1-4 不同配方處理下苗木生物量積累、分配、養(yǎng)分分配結(jié)果一致，說(shuō)明該施肥配方適用于各個(gè)楸樹無(wú)性系幼苗。滿足了本文探索楸樹無(wú)性系7080 幼苗最佳施肥配比的初衷，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。同時(shí)，配方施肥的效果優(yōu)于單施氮肥，這與朱叢飛等[25]在油茶幼苗配方施肥結(jié)果一致，配方施肥對(duì)油茶苗木生長(zhǎng)促進(jìn)作用顯著優(yōu)于缺素處理。

3.3 本研究結(jié)果表明了適量配方施肥促進(jìn)楸樹苗木及各器官養(yǎng)分積累，過(guò)量反而抑制[26-27]。不同施肥處理下，楸樹無(wú)性系苗木和各器官氮磷鉀積累與生物量、生長(zhǎng)指標(biāo)規(guī)律一致，配方施肥苗木氮磷鉀積累量大于單施氮肥和不施肥，這與陳祖靜等[9]在不同配方施肥處理下的辣木養(yǎng)分積累變化趨勢(shì)一致。不同施肥處理下，楸樹幼苗根、莖、葉養(yǎng)分分配有一定差異。楸樹幼苗各器官氮鉀含量：葉＞根＞莖，磷含量：葉、根＞莖，說(shuō)明了在施肥過(guò)程中，楸樹幼苗葉片積累了主要氮、鉀肥，配施肥料參與了苗木生長(zhǎng)生理過(guò)程。在T10處理處楸樹苗木氮磷鉀含量最高。說(shuō)明T10 處理是楸樹苗木養(yǎng)分積累的最佳配方。

綜上所述，施肥顯著影響楸樹無(wú)性系7080 幼苗苗高、地徑、生物量、養(yǎng)分積累和分配及施肥效率。楸樹無(wú)性系7080 幼苗苗高地徑生長(zhǎng)、根莖葉及總生物量、根莖葉及苗木養(yǎng)分積累（氮、磷、鉀積累）分別在T1～T6、T7～T12 呈先升高后降低的趨勢(shì)，均在T10 處理處取得最大值。施肥效率在T8 處取得最佳值。因此，楸樹無(wú)性系幼苗適宜的施肥量為T10（氮:磷:鉀=12:12:12 g·株-1）。