氮磷鉀配施對(duì)杜仲中齡林生長的影響

李堃, 顏明, 肖興翠, 楊勇智, 龍思帆, 王麗*, 李天君

1. 四川省林業(yè)科學(xué)研究院, 四川 成都 610081；

2. 旺蒼縣林業(yè)科技推廣服務(wù)中心, 四川 廣元 628200；

3. 旺蒼縣永興園林綠化有限責(zé)任公司/旺蒼縣國有林場(chǎng), 四川 廣元 628200

杜仲（Eucommia ulmoidesOliv.），屬于杜仲科杜仲屬，又名思仲、玉絲皮、扯絲皮、絲棉皮等，是我國二級(jí)保護(hù)植物，作為我國特有的名貴中藥材，其皮中含有綠原酸、松脂素二糖苷、京尼平苷酸等多種活性物質(zhì)，在醫(yī)療保健方面有十分重要的作用[1,2]。杜仲根系發(fā)達(dá)、適應(yīng)性強(qiáng)，具有涵養(yǎng)水源和保持水土的功能，是生態(tài)經(jīng)濟(jì)型林業(yè)建設(shè)的理想樹種[3]。

在我國，杜仲多栽植于山地、丘陵、河灘地等土層淺薄、土壤肥力較低的地區(qū)，其中山地、丘陵的栽植面積占到總面積的85%以上，這在一定程度上制約了杜仲的生長[4]。此外，與一般林地不同，杜仲在生產(chǎn)過程中剝皮會(huì)帶走樹體的養(yǎng)分，影響林木生長，加之目前我國杜仲林地的經(jīng)營模式相對(duì)粗放，施肥較少的栽培方式導(dǎo)致了杜仲營養(yǎng)元素缺乏的現(xiàn)象較為普遍，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長，這種只產(chǎn)不投的生產(chǎn)栽培模式將產(chǎn)生地力衰退、樹木生長不良甚至樹體早衰等問題，降低杜仲林經(jīng)營效益[5,6]。施肥能夠改善林地的營養(yǎng)水平、促進(jìn)林木生長、提高林木質(zhì)量，是提高林木生產(chǎn)力的重要措施，尋求合理的林地施肥方案是杜仲營林措施中亟待解決的問題[7]。配方施肥試驗(yàn)是對(duì)作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)的綜合考量，并以此為基礎(chǔ)來考察最佳肥料施用量和最佳施肥配比，確定適應(yīng)當(dāng)?shù)氐亓η闆r的施肥方案，對(duì)于充分發(fā)掘品種、土地潛力，提高林木產(chǎn)量與質(zhì)量以及提高肥料利用率具有積極的意義[8-10]。

四川省旺蒼縣杜仲栽培歷史悠久，是中國唯一一個(gè)杜仲栽培的農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化示范區(qū)，有“中國名特優(yōu)經(jīng)濟(jì)林杜仲之鄉(xiāng)”的美譽(yù)[11]。發(fā)展旺蒼杜仲產(chǎn)業(yè)對(duì)于我省杜仲資源的保護(hù)和利用具有積極的意義。基于此，本研究采用“3 414”完全施肥試驗(yàn)方案，以樹高、胸徑以及樹皮產(chǎn)量來表征施肥對(duì)杜仲生長的影響，以期為旺蒼縣杜仲林的合理施肥以及高產(chǎn)栽培提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于旺蒼縣東河鎮(zhèn)南峰寺旁，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，多年平均氣溫16.5 ℃，平均年降水量920.9 mm。本研究中杜仲林為中齡林，造林時(shí)間為1996年春季，初始造林密度為1.8 m×1.0 m，試驗(yàn)地土壤為紫色土，林分狀況及土壤性質(zhì)見楊勇智[11]等人的研究。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016—2017年開展，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，“3 414”完全施肥方案，每個(gè)小區(qū)種植杜仲3株，每個(gè)處理3次重復(fù)。根據(jù)調(diào)查，當(dāng)?shù)氐租浄适┯盟剑╧g·hm-2）為150:150:100，結(jié)合土壤養(yǎng)分狀況，氮（N，尿素）、磷（P2O5，過磷酸鈣）、鉀（K2O，硫酸鉀）肥均設(shè)置0（不施肥）、1（2水平×0.5）、2（當(dāng)?shù)厥┓仕剑?（2水平×1.5）四個(gè)處理，肥料于2016年5月一次性施入，各處理施肥量如表1所示。

表1 不同處理施肥量Tab. 1 Fertilizer application rate of different treatments

2.2 測(cè)定項(xiàng)目

分別于2016年5月（首次施肥時(shí)，施肥0年）、2016年12月（施肥1年）和2017年12月（施肥2年）對(duì)樣地進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定杜仲的胸徑和樹高，其中首次施肥和施肥2年同時(shí)測(cè)定冠幅。

2.3 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)分析在DPS（11.0）軟件中進(jìn)行，多重比較選擇LSD法；圖表制作采用Origin 8.0和Excel2013軟件。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同施肥年限杜仲胸徑和樹高的變化

施肥是促進(jìn)林木生長的重要措施，由圖1可知，配施氮磷鉀肥后，杜仲的胸徑和樹高均隨著施肥年限的延長而增加。與施肥當(dāng)年相比，施肥1年時(shí)胸徑的增加量可達(dá)0.27 cm，隨著施肥年限的延長，增加量有顯著提高，在施肥2年時(shí)可達(dá)0.6 cm以上。對(duì)于樹高而言，其增加量在施肥后1年更大，可達(dá)施肥后2年的1.5倍?？梢?，隨著施肥年限的增加，杜仲的胸徑和樹高總體呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，但在施肥初期肥料對(duì)胸徑的影響更大，其年均增長率逐年增加，樹高的增長量則呈現(xiàn)出逐漸趨于穩(wěn)定。

圖1 不同施肥年限杜仲胸徑(A)和樹高(B)的生長量Fig. 1 Increment of DBH (A) and height (B) of Eucommia ulmoides in different fertilization years

3.2 不同施肥處理對(duì)杜仲胸徑的影響

分別在施肥的第1年和第2年對(duì)14種施肥處理下杜仲胸徑進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算其生長量。由圖2可知，在不施用肥料時(shí)（N0P0K0），杜仲胸徑生長量的平均效應(yīng)為中等水平N、P、K肥配施處理（N2P2K2）的64.72%。施肥后試驗(yàn)區(qū)土壤肥力得到改善，杜仲胸徑的生長量總體呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，與不施肥處理相比生長量可達(dá)0.45 cm。除施肥年限外，肥料間配比也是影響植物肥效的重要因素。本研究中，施肥2年時(shí)，在中等磷鉀肥配施條件下，隨著氮肥施用水平的提高杜仲胸徑的增加量逐漸增大，在N1P2K2時(shí)達(dá)到最大，為不施肥處理下的2.09倍，此后隨著氮肥用量的增加呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，而在施肥第1年氮肥施用水平對(duì)胸徑增加量的影響不大。對(duì)于不同施肥處理來說，不同施肥年限均以N2P2K0增加量最大，施肥第1年和第2年較未施肥處理分別增加了96.88%和143.48%。

圖2 不同種施肥處理下杜仲胸徑的生長量Fig. 2 DBH growth of Eucommia ulmoides under different treatments

3.3 不同施肥處理對(duì)杜仲樹高的影響

未施肥條件下（N0P0K0）杜仲樹高生長量的平均效應(yīng)為中等水平N、P、K肥配施處理（N2P2K2）的92.06%，氮磷鉀肥配施后，樹高的生長量總體呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)（圖3）。本研究中，對(duì)于不同養(yǎng)分元素來說，在中等磷鉀配施氮肥以及中等氮鉀肥配施磷肥條件下兩個(gè)施肥年限樹高增加量在N1和P1的施肥水平下達(dá)到峰值，隨后隨著氮肥和磷肥施用水平的提高有所降低。對(duì)于K而言，在中等氮磷肥配施條件下，隨著鉀肥用量的提高，樹高增加量變化不大。對(duì)于不同肥料配比而言，在不同施肥年限間仍然有較好的一致性，在14個(gè)處理中均以N1P2K2和N2P1K1表現(xiàn)更好，與不施肥處理相比兩個(gè)年份樹高的生長量分別提高了71.00%、86.00%和12.37%、4.12%?？梢姡┓誓軌虼龠M(jìn)杜仲樹高的生長，隨著施肥年限的增加，不同施肥處理間樹高生長量的變異系數(shù)呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，生長趨于穩(wěn)定。

圖3 14種施肥處理下不同施肥年限杜仲樹高生長量Fig. 3 Height growth of Eucommia ulmoides in different fertilization years under 14 fertilization treatments

3.4 不同施肥處理對(duì)杜仲冠幅的影響

由圖4分析可知，施肥促進(jìn)了杜仲冠幅的生長，配施氮磷鉀肥后冠幅生長量的平均值較不施肥有所增加。在未施用肥料的條件下（N0P0K0），杜仲冠幅生長量的平均效應(yīng)為中等水平N、P、K肥配施處理（N2P2K2）的90.48%。冠幅的增加量在14個(gè)處理間差異較大，不同處理間變異系數(shù)可達(dá)22.51%。

圖4 14種施肥處理下杜仲冠幅生長量Fig. 4 Crown width growth of Eucommia ulmoides in different fertilization years under 14 fertilization treatments

4 結(jié)論與討論

土壤養(yǎng)分是林木生長的重要營養(yǎng)物質(zhì)來源，合理施肥能夠?qū)ν寥鲤B(yǎng)分狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高土壤肥力，從而促進(jìn)林木生長[12,13]。研究表明，施肥可顯著提高檫樹幼林的樹高、地徑和冠幅，而對(duì)8～9年生的濕地松林地施肥后，木材產(chǎn)量的提高更為明顯[14,15]。可見，對(duì)幼林林施肥可促進(jìn)林木冠幅的生長，有利于林分提早郁閉，而中齡林和成熟林的施肥則對(duì)林木生長量的影響更為明顯[16-18]。與此相似，本研究中，配施氮磷鉀肥后，杜仲胸徑、樹高和冠幅的生長量總體呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，且以胸徑和樹高的增加更為明顯，與不施肥相比，二者的最大增幅均可達(dá)80%以上，可見通過施肥能夠增加植株生長量，減少撫育成本。有研究表明, 配施氮、磷、鉀肥對(duì)楊樹胸徑生長的促進(jìn)作用優(yōu)于樹高[19,20]。本研究與此相似，與不施肥相比，肥料施用后，杜仲胸徑的增加量可達(dá)樹高的1.1～1.7倍。

施肥作為重要的營林措施，了解肥料效應(yīng)對(duì)于林木高產(chǎn)栽培方案的開發(fā)具有重要意義。本研究中，氮磷鉀肥配施后杜仲胸徑增長量隨生長年限的延長呈增加趨勢(shì)，而樹高增長量則在施肥前期更大。這可能是由于胸徑的生長受土壤磷含量的影響更大，磷在土壤中的固定導(dǎo)致了其后效較長，而樹高的生長則與土壤氮含量相關(guān)性更大，氮素的流失導(dǎo)致其后期生長量更低[21]。肥料配施比例也是影響肥效的重要因素，過高的施肥量會(huì)導(dǎo)致土水勢(shì)增加，對(duì)植物根系產(chǎn)生脅迫，從而影響對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，在眾多養(yǎng)分元素中，氮肥被認(rèn)為是影響林木生長的主要肥料類型[22-24]。在本研究中，施肥初期氮肥對(duì)杜仲胸徑增加量的影響不大，隨著施肥年限的延長，在施肥2年時(shí)，中等磷鉀配施氮肥條件下胸徑增加量隨著氮肥施用水平的提高呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。對(duì)于樹高來說，隨著氮肥和磷肥用量的增加，兩個(gè)施肥年限其增加量均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，在施肥水平為N1和P1時(shí)，樹高的增加量最大，而冠幅的增加量受施肥影響相對(duì)較小。與氮磷肥相比，本研究中隨著鉀肥用量的提高，杜仲生長量變化不大，這與羅婭[25]等人研究結(jié)果相似。

綜上，氮磷鉀肥配施在一定程度上改善了土壤肥力，有利于杜仲的生長，施肥后樹高和胸徑的增加量分別可達(dá)0.23～0.52 m和0.23～0.93 cm，而杜仲生長前期冠幅的增加量受施肥的影響較小。隨著施肥年限的延長，杜仲胸徑的增加量顯著增加，而樹高的增長卻呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，總體來說，胸徑的生長量受施肥的影響更大。本研究試驗(yàn)周期較短，僅初步探討了不同水平氮磷鉀肥配施對(duì)杜仲中齡林生長的影響，下一步有待對(duì)杜仲種植區(qū)域進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)，對(duì)肥料效應(yīng)開展綜合研究，優(yōu)化杜仲高產(chǎn)栽培施肥方案。