不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗生長及營養(yǎng)狀況的影響

崔子佳，戴鵬飛

(江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000)

櫸樹(Zelkovaschneideriana)，榆科櫸屬，高大喬木，其樹形優(yōu)美，冠幅較大，葉色季相變化明顯，是重要的硬闊葉用材樹種和園林綠化景觀樹種[1，2]。櫸樹經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，市場需求大，但櫸樹種子發(fā)芽率低，自然更新速度慢，被列為國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物[3]。櫸樹種子的休眠特性是櫸樹出苗率低的原因之一，不利于櫸樹資源的培育和擴(kuò)繁。當(dāng)前主要通過改進(jìn)育苗技術(shù)從而提高其苗木產(chǎn)量與質(zhì)量，而容器育苗具有周期短、質(zhì)量好、造林成活率高等特點(diǎn)[4]，已廣泛應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中。

苗木質(zhì)量是影響造林效果的首要因子[5，6]，由于造林后，苗木從土壤中吸收養(yǎng)分有限，其成活主要依靠苗木自身的苗體養(yǎng)分，所以質(zhì)量好的苗木造林成活率就高。施肥是提高苗木質(zhì)量的重要舉措之一[7～9]。合理施肥能有效地提高苗木質(zhì)量，促進(jìn)苗木生長。氮肥是世界公認(rèn)的影響苗木生長發(fā)育的關(guān)鍵因素之一，適量地施用氮肥可補(bǔ)充苗木養(yǎng)分，促進(jìn)苗木生長。但如過量使用，會(huì)使苗木生長受到抑制甚至產(chǎn)生毒害作用[10，11]，因而，篩選出最適施氮量對(duì)櫸樹苗木生產(chǎn)實(shí)踐具有重大意義。

試驗(yàn)以櫸樹當(dāng)年播種容器幼苗為材料，研究不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗生長及營養(yǎng)狀況的影響，明確櫸樹容器苗的最適施氮量，為櫸樹容器苗優(yōu)質(zhì)、速生、豐產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料由上海市森林植被種質(zhì)資源基地櫸樹育苗區(qū)提供，2018年3月中旬在消毒好的苗床上播種育苗。5月下旬，選擇近等高健壯苗移栽入袋供試驗(yàn)。幼苗初始苗高：(8.77±1.76)cm，地徑：(1.29±0.23)mm。無紡布容器袋規(guī)格：上口直徑15cm，高20cm。容器內(nèi)基質(zhì)及體積比：園土、泥炭、珍珠巖(7∶2∶1)。緩苗至6月初在露天環(huán)境下開展施肥試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中采用重量法來判斷土壤水分狀況，每隔2周移動(dòng)1次苗袋以減少邊緣效應(yīng)。試驗(yàn)地位于上海市森林植被種質(zhì)資源基地內(nèi)，氣候條件適宜櫸樹容器苗生長。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)濃度施肥處理(T1～T4)和1個(gè)不施肥處理(CK)作為對(duì)照，共5個(gè)處理，3重復(fù)每處理，30株苗每重復(fù)，共450株苗，以完全隨機(jī)化區(qū)組設(shè)計(jì)安排到15個(gè)試驗(yàn)小區(qū)中。其中T1～T4分別代表施氮總量為1000mg/株、1500mg/株、2000mg/株和4000mg/株，每次施肥間隔為1周，共15次施肥，因此T1～T4每周施氮量分別為66.67mg/株、100mg/株、133.33mg/株和266.67mg/株。采用水溶施肥方法，先將各處理稱取的尿素分別溶于600mL清水中，后用針筒注射器吸取20ml施于每株容器幼苗基質(zhì)中。期間每2周對(duì)苗木補(bǔ)充1次磷肥和鉀肥，整個(gè)生長季共補(bǔ)充8次，磷肥和鉀肥分別采用過磷酸鈣和硫酸鉀，每次施入量均為8g/株。

1.3 生長指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1 苗高、地徑

施肥結(jié)束后，從每個(gè)處理的3個(gè)重復(fù)中隨機(jī)各取10株苗，共取150株苗，分別用卷尺(精確到0.1cm)和游標(biāo)卡尺(精確到0.01mm)測(cè)量苗高和地徑。

1.3.2 根長、根體積、根表面積

施肥結(jié)束后，每個(gè)處理選取6株生長相對(duì)一致的幼苗，測(cè)定幼苗根系生長狀況指標(biāo)。將各苗木根部剪下，用水在尼龍網(wǎng)篩上沖洗掉泥土，再用蒸餾水緩緩沖洗干凈，之后，將根部迅速帶進(jìn)室內(nèi)，并將室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)至適宜的范圍，采用EPSON根掃描儀對(duì)各處理的根系圖像進(jìn)行掃描，之后使用分析系統(tǒng)WinRHIZO對(duì)根系圖像進(jìn)行分析，得出各處理根系生長狀況指標(biāo)，包括根長、根表面積、根體積等。

1.3.3 生物量(根、莖、葉)

將測(cè)定完各處理根系指標(biāo)的根與測(cè)定各處理根系指標(biāo)時(shí)剪下的莖和葉用清水洗干凈，再用去離子水洗凈，分成根、莖、葉三部分樣品，分別裝入牛皮紙袋，于105℃殺青30min后降至70℃烘干至恒重，用電子分析天平(精確到0.001)分別測(cè)定根、莖、葉各器官生物量。

總生物量(g/株)=根生物量+莖生物量+葉生物量。

1.4 營養(yǎng)狀況測(cè)定方法

將測(cè)定完各處理生物量的根、莖、葉分別用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎后，過0.5mm篩，全氮、全磷、全鉀含量測(cè)定參考王學(xué)奎[12]的方法。

養(yǎng)分積累量(mg/株)=養(yǎng)分含量(mg/g)×生物量(g/株)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理、圖表處理，用SPSS 22.0在0.05水平上進(jìn)行方差分析及LSD多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗生長指標(biāo)的影響

2.1.1 苗高、地徑

不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗苗高、地徑及高莖比的影響如表1所示。苗高、地徑及高莖比隨施氮量的增加均呈先增后減趨勢(shì)，并均在T3處理(施氮量2000mg/株)達(dá)到最大值，分別為84.23cm、8.18mm和10.31，分別為CK的1.39倍、1.09倍和1.27倍。方差分析及多重比較結(jié)果表明，不同處理之間苗高、地徑及高莖比差異顯著，其中，各施氮處理苗高及高莖比均顯著大于CK，且各施氮處理間苗高差異顯著，除T4外其余三個(gè)處理地徑均顯著大于CK，但各施氮處理間除T4外地徑差異不顯著，表明適量施氮能顯著提高櫸樹容器苗的苗高和地徑生長量，以施氮量為2000mg/株時(shí)效果最好，而過量施氮?jiǎng)t會(huì)造成一定程度上的抑制。

表1 不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗苗高、地徑及高莖比的影響Tab.1 Effects of Different Nitrogen Application Rates on the Height，Ground Diameter and Height To Stem Ratio of Zelkova schneideriana Container Seedlings

2.1.2 生物量

不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗根生物量、莖生物量、葉生物量、總生物量及根莖比的影響，如表2所示。各處理下，根生物量、莖生物量、葉生物量及總生物量隨施氮量的增加均呈先增后減趨勢(shì)，且均在T2處理(施氮量1500mg/株)取得最大值，分別為8.05g/株、11.45g/株、10.54g/株和30.04g/株，是CK的2.08倍、2.08倍、1.55倍和1.86倍。方差分析及多重比較結(jié)果表明，不同處理之間櫸樹容器苗的根生物量、莖生物量、葉生物量、總生物量及根莖比差異顯著(P<0.05)，除根生物量中T4與CK兩個(gè)處理差異不顯著之外，莖生物量、葉生物量及總生物量各處理均顯著大于CK，說明施氮肥對(duì)櫸樹容器苗生物量的促進(jìn)效果顯著，T2根莖比顯著大于T1、T4，說明適宜的施氮量對(duì)櫸樹容器苗地下部分生物量的促進(jìn)作用大于地上部分。

表2 不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗生物量的影響Tab.2 Effects of Different Nitrogen Application Rates on Biomass of Zelkova schneideriana Container Seedlings

2.1.3 根系指標(biāo)

不同施氮處理對(duì)櫸樹容器苗根系生長指標(biāo)的影響。隨施氮量的增加，根長及根表面積均呈先增后減趨勢(shì)，且都在T2處理(施氮量1500mg/株)達(dá)到最大值，分別為450.53cm和267.31cm2，分別是CK的2.01倍和1.33倍。說明施氮處理能顯著促進(jìn)根長和根表面積的生長，對(duì)根長的促進(jìn)效果最明顯。而根體積隨著施氮量的增加呈減少趨勢(shì)。方差分析及多重比較結(jié)果表明，不同施氮量處理之間根長差異不顯著，但各施氮處理根長均顯著大于CK；T2根表面積最大，為15.46cm3，T3其次，且二者均顯著大于CK、T4(表3)。

表3 不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗根系形態(tài)的影響Tab.3 Effects of Different Nitrogen Application Rates on Root Morphology of Zelkova schneideriana Container Seedlings

2.2 不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗營養(yǎng)狀況的影響

2.2.1 氮、磷、鉀養(yǎng)分含量

施氮處理對(duì)器官中的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量影響顯著。櫸樹容器苗各器官氮含量總體表現(xiàn)為：葉>根>莖。各施氮處理，根的氮含量隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先減后增的趨勢(shì)，于T4達(dá)到最大值59.81mg/g，是CK的2.17倍；莖的氮含量隨施氮量的增加呈先增后減趨勢(shì)，并在T2達(dá)到最大值32.46mg/g，是CK的1.32倍；葉的氮含量隨施氮量的增加呈逐漸增大趨勢(shì)，在T4達(dá)到最大值68.52mg/g，是CK的1.31倍。磷含量總體表現(xiàn)為：根>葉>莖，各施氮處理根的磷含量隨施氮量的增加呈先增后減趨勢(shì)，于T2達(dá)到最大值4.79mg/g，是CK的1.35倍；莖的磷含量隨著施氮量的增加呈減少趨勢(shì)，CK顯著大于其他各施氮處理；葉的磷含量隨施氮量的增加呈先增后減趨勢(shì)，在T2達(dá)到最大值3.14mg/g，是CK的1.36倍。鉀含量總體表現(xiàn)為：根>葉>莖，各施氮處理根的鉀含量隨施氮量的增加呈減少趨勢(shì)，T1處理最大，值為13.56mg/g，是CK的1.43倍；莖的鉀含量隨施氮量的增加呈先增后減趨勢(shì)，在T2達(dá)到最大值5.41mg/g，是CK的1.34倍；葉的鉀含量隨施氮量的增加呈先增后減趨勢(shì)，在T2達(dá)到最大值9.92mg/g，是CK的1.20倍(表4)。

表4 不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗養(yǎng)分含量的影響Tab.4 Effects of Different Nitrogen Application Rates on Nutrient Content of Zelkova schneideriana Container Seedlings

2.2.2 氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量

從表5可見，不同施氮量對(duì)根、莖、葉及全株的氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量影響顯著。櫸樹容器苗各器官氮、磷、鉀積累量總體均表現(xiàn)為：葉>根>莖。各施氮處理下，不同器官及全株的氮、磷、鉀積累量隨施氮量的增加均呈先增后減趨勢(shì)，且均在T2(施氮量1500mg/株)達(dá)到最大值。其中根、莖、葉及全株的氮積累量最大值分別為385.12mg/株、372.28mg/株、578.20mg/株和1335.60mg/株，分別是CK的3.66倍、2.75倍、1.63倍和2.24倍；根、莖、葉及全株的磷積累量最大值分別為33.22mg/株、23.91mg/株、33.10mg/株和90.24mg/株，分別是CK的2.42倍、1.72倍、2.11倍和2.08倍；根、莖、葉及全株的鉀積累量最大值分別為83.19mg/株、61.90mg/株、104.51mg/株和249.61mg/株，分別是CK的2.27倍、2.79倍、1.85倍和2.17倍。除T4莖中氮積累量、T3與T4莖中磷積累量、T4根中鉀積累量與CK差異不顯著外，其余處理均顯著大于CK。

表5 不同施氮量對(duì)櫸樹容器苗養(yǎng)分積累量的影響Tab.5 Effects of Different Nitrogen Application Rates on Nutrient Accumulation of Zelkova schneideriana Container Seedlings

3 討論

1)苗高和地徑是衡量苗木質(zhì)量的重要參考依據(jù)，施氮肥能促進(jìn)苗高、地徑的生長，提高苗木質(zhì)量，縮短育苗周期[13]。本試驗(yàn)中，各施氮肥處理能顯著改善櫸樹容器苗地上部分的生長，櫸樹的苗高、地徑隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，可能與2000mg/株的氮素量過高有關(guān)，超過櫸樹所需氮含量的閾值，不能被充分利用甚至對(duì)櫸樹的營養(yǎng)吸收產(chǎn)生阻礙作用，進(jìn)而影響櫸樹正常生長，這與段娜[14]、倪玉瓊[15]等的研究結(jié)果相似。本試驗(yàn)中，T3處理對(duì)櫸樹苗高、地徑的促進(jìn)效果最好。

2)當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，植物往往通過改變其生長方式和體內(nèi)營養(yǎng)分配比例來適應(yīng)環(huán)境，以維持生命的延續(xù)[16～19]。根系是植物吸收礦物質(zhì)和水分的重要器官，氮素施用量會(huì)改變植物生物量的分配，從而影響根系的生長發(fā)育[20]。本試驗(yàn)中，各施氮處理對(duì)根長和根表面積的增加有顯著促進(jìn)作用，其中對(duì)根長的促進(jìn)作用最大，根系從土壤中吸收礦質(zhì)養(yǎng)分和水分主要依靠根尖的根毛區(qū)，根越長表明根尖的根毛區(qū)越多，同時(shí)根系的表面積越大，也意味著根系的吸收能力越強(qiáng)，向地上部分運(yùn)輸養(yǎng)料和水分的效率就越高。而當(dāng)施氮量過大，超過櫸樹容器苗最大吸收轉(zhuǎn)化量便會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，使得根系發(fā)育受阻，進(jìn)而影響地上營養(yǎng)輸送，導(dǎo)致地上部分生物量減少。這與楊陽[21]、王益明[22]對(duì)紫椴苗(TiliaamurensisRupr)、美國山核桃苗(Caryaillinoinensis(Wangenh.)K.Koch)的研究結(jié)論：施用適宜的氮肥會(huì)使根系長度、表面積增大一致。本試驗(yàn)中，根據(jù)施氮量的不同，櫸樹體內(nèi)根莖葉等器官的生物量積累發(fā)生變化，各施氮處理下，櫸樹容器苗各器官及總生物量較CK都有顯著提高。分析原因可能是，施氮條件下土壤養(yǎng)分充足，根系吸收的營養(yǎng)能滿足地上部分所需養(yǎng)分，促進(jìn)葉生物量的增加，使得葉面積變大，增大光能捕獲面積，從而提高光合速率，制造出更多的光合產(chǎn)物，分配至葉、根、莖等器官，說明適量的施氮肥能提高櫸樹容器苗的物質(zhì)吸收、傳輸、合成能力，該研究結(jié)果與前人觀點(diǎn)一致[15，23]。本試驗(yàn)中，T2處理對(duì)櫸樹根長、根面積、根生物量、莖生物量、葉生物量及總生物量的促進(jìn)效果最好。

3)苗木培育中養(yǎng)分添加量對(duì)于苗木形態(tài)、生理、養(yǎng)分狀況有重要影響，最終表現(xiàn)在苗木質(zhì)量及造林成活率等方面。本試驗(yàn)中，各施氮處理對(duì)櫸樹幼苗葉、根、莖等器官的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量影響明顯，葉片氮含量隨施氮量增加而增加。氮元素是葉綠素的組成成分，可參與光合作用的碳同化過程，利于幼苗期生物量積累；磷元素與根系的生長發(fā)育和形態(tài)性狀密切相關(guān)[24]，根中的磷含量隨施氮量增加呈先增后減趨勢(shì)，于T2達(dá)到最大值4.79mg/g，與根長、根表面積的變化規(guī)律相似，根長越長，從土壤吸收礦質(zhì)養(yǎng)分和水分的能力越強(qiáng)，根表面積在一定程度上決定了根系與土壤的直接接觸面積，根體積則是根系各指標(biāo)的綜合體現(xiàn)，能夠反映根系與生長環(huán)境之間的關(guān)系，根長、根表面積等指標(biāo)一起影響根系對(duì)養(yǎng)料及水分的吸收效率；莖、葉中鉀含量變化規(guī)律相同，隨施氮量增加均呈先增后減趨勢(shì)，且均在T2達(dá)到最大值，植物體內(nèi)鉀含量的增加不僅能夠促進(jìn)氮代謝，還能充實(shí)植物組織，避免枝條發(fā)生徒長情況，從而增強(qiáng)植株的抗逆性。本試驗(yàn)中，T2處理對(duì)櫸樹幼苗各器官養(yǎng)分含量的促進(jìn)效果最好。

4)養(yǎng)分積累量是生物量和養(yǎng)分含量的綜合反映。本試驗(yàn)中，各施氮處理下，各器官及全株的氮、磷、鉀積累量隨施氮量的增加均呈先增后減趨勢(shì)，且均在T2達(dá)到最大值，給櫸樹幼苗施肥過程中，當(dāng)土壤養(yǎng)分不足時(shí)，櫸樹幼苗養(yǎng)分含量隨施肥量的增加而增加；當(dāng)施肥量超過一定值時(shí)，櫸樹幼苗養(yǎng)分含量反而下降，這與Timmer[25]的研究結(jié)果一致，也有學(xué)者認(rèn)為，不同的研究材料與試驗(yàn)條件得出的結(jié)果會(huì)不同[26，27]。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)表明，各施氮處理對(duì)櫸樹幼苗苗高、地徑生長、生物量、根系指標(biāo)、各器官氮磷鉀養(yǎng)分含量及積累量促進(jìn)作用顯著。綜合櫸樹幼苗生長指標(biāo)和養(yǎng)分狀況，以T2處理1500mg/株更利于苗木培育過程中的養(yǎng)分儲(chǔ)備。本試驗(yàn)中，以櫸樹當(dāng)年播種容器幼苗為研究材料，不能代表整個(gè)苗期的需肥規(guī)律，也未涉及到指數(shù)施肥設(shè)計(jì)，還需在今后的試驗(yàn)中進(jìn)一步完善。