閆彩霞 楊錦昌 尹光天 李榮生 鄒文濤

(中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣州，510520)

責(zé)任編輯:任 俐。

施肥是苗木培育過程中促進(jìn)苗木營養(yǎng)生長、提高苗木產(chǎn)量和質(zhì)量、優(yōu)化造林效果的重要途徑［1－2］。作為植物生長所需的大量營養(yǎng)元素，氮素是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組分［3］，對苗木生長有重要影響，氮供給充足的植株生長較快［4－5］，缺乏時(shí)常使植株的生長受到抑制，同時(shí)是影響苗木生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。合理的施肥方法能夠提高苗木氮素利用效率、產(chǎn)量、品質(zhì)，增強(qiáng)生存競爭力，節(jié)省肥料，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境也非常重要，因此，其一直是林木營養(yǎng)的熱點(diǎn)［6］。

等量施肥法是在生長期內(nèi)重復(fù)施用相同劑量的肥料［7］，又稱衡量施肥或傳統(tǒng)施肥。階段遞增施肥是在連續(xù)的生長階段以遞增函數(shù)的方式確定施肥量的方法。修正指數(shù)施肥法是基于植物穩(wěn)態(tài)礦質(zhì)營養(yǎng)平衡理論、按照修正指數(shù)施肥模型來確定施肥量的方法。三者的施肥總量和頻率相似，但施肥量的周期加載率不同［8］。修正指數(shù)施肥法在苗木組織養(yǎng)分吸收和儲藏上比傳統(tǒng)施肥法效率更高［9－10］。朱存福等［11］研究了不同施肥方法和水分脅迫對臺灣相思(Acacia confusa)苗木生長的影響，發(fā)現(xiàn)常規(guī)澆水時(shí)苗木總生物量由大到小的順序?yàn)橹笖?shù)施肥、平均施肥、直線施肥、CK(不施肥)，而平均施肥在水分脅迫的條件下效果最佳。Chen et al．［12］比較了傳統(tǒng)施肥(50 C和100 C)和指數(shù)施肥(50 E、100 E、200 E、400 E)對米老排(Mytilaria laosensis Lecomte)生長和養(yǎng)分吸收動(dòng)態(tài)的影響，認(rèn)為100 C對增加植株生物量和養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)效果更佳。通過適當(dāng)增加初期施入量和減少后期施入量，修正指數(shù)施肥法能克服指數(shù)施肥法初期肥量不足和后期肥量積累引發(fā)生理肥害的缺陷，因此，它比指數(shù)施肥法更有優(yōu)勢。但國內(nèi)外對指數(shù)施肥方法在林業(yè)實(shí)踐上的報(bào)道日益增多，但對修正指數(shù)施肥方法的研究少之又少。

米老排別名馬蹄荷、殼菜果、山油桐、三角楓等，金縷梅科殼菜果屬常綠闊葉大喬木，是中國、老撾、越南的特有種，在我國天然分布于廣東西部、廣西西南部和云南東南部。近年來，鑒于其良好的開發(fā)利用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景，米老排日益受到人們關(guān)注，并在生產(chǎn)上不斷得到推廣應(yīng)用［13］。目前國內(nèi)外對于米老排的研究主要集中在分類學(xué)［14－17］、木材特性［18－20］、混交林營造技術(shù)［21－22］和人工林生態(tài)功能［23－25］等方面，鮮見有關(guān)于不同施肥方法及施用量對米老排苗期生長影響的報(bào)道。本試驗(yàn)采用3種施肥方法，即等量施肥、階段遞增施肥和修正指數(shù)施肥法，并設(shè)置不同氮素施用量水平對米老排進(jìn)行苗期施肥試驗(yàn)，通過定期測量苗高、地徑和生物量等指標(biāo)，分析研究不同施肥方法對米老排苗期營養(yǎng)生長動(dòng)態(tài)的影響，旨在為提高米老排苗期產(chǎn)量及質(zhì)量、優(yōu)化苗圃生產(chǎn)施肥技術(shù)和改善其造林效果提供參考。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013年5—11月份在中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所溫室大棚中進(jìn)行。供試米老排幼苗為實(shí)生苗，種子于2012年采自我國廣西靖西。

2013年5月末播種發(fā)芽后選取長勢良好、大小均勻一致、苗高約10 cm的幼苗，用去離子水洗凈后，移栽于規(guī)格為10 cm×8 cm×10 cm(上口×下口×高)的塑料盆中(體積為600 mL);培養(yǎng)基質(zhì)為經(jīng)高壓滅菌的混合基質(zhì)(V(泥炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=3∶2∶2)。為了防止水肥流失，盆內(nèi)套有雙層白色塑料袋。

參試肥料為普羅丹高質(zhì)量分?jǐn)?shù)水溶性復(fù)合肥(Planta，質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(N)∶w(P)∶w(K)=20∶20∶20，加拿大安大略省賓頓市植物產(chǎn)品有限公司)，以去除潛在的由施肥、灌溉條件對苗木生長和生理產(chǎn)生的交互影響。其主要養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為N20%，P2O520%，K2O20%，螯合鐵(Fe)0．10%，螯合錳(Mn)0．05%，螯合鋅(Zn)0．05%，螯合銅(Cu)0．05%，硼(B)0．02%，鉬(Mo)0．000 5%，螯合體(EDTA)1．00%。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與措施

移苗前，根據(jù)Timmer et al．［26］的方法確定基質(zhì)的最大持水量，以最大持水量的75%作為移苗時(shí)的初始水量;此后每周澆水，澆水量視天氣和苗木生長狀況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證所有苗木水分條件一致。移苗時(shí)，先用自來水沖洗幼苗，再用去離子水將幼苗沖洗干凈，將其移栽到塑料盆中;為減少邊際效應(yīng)，定期移動(dòng)苗盤。試驗(yàn)期間，溫室未使用人工光源，日平均溫度28℃，日平均濕度67%。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3種施肥方式(即等量施肥(C)、階段遞增施肥(A)和修正指數(shù)施肥(ME))，每種施肥方式設(shè)置50、100、200、400、600 mg·株－15個(gè)施氮量水平，并以不施肥為對照(CK)，總共16個(gè)處理水平，每個(gè)施肥處理24株，重復(fù)4次，共計(jì)1 536株。

試驗(yàn)開始時(shí)，隨機(jī)抽取60株，測得幼苗平均初始N、P、K含量分別為7．58、0．65、6．71 mg·株－1。移苗后第3周開始施肥，每周施肥1次，共16次，具體施肥方案見表1。

等量施肥公式為:

式中:NT為設(shè)置的氮素施用量;t為施肥次數(shù);Nt為每次氮素施用量。

階段遞增施肥公式為:

式中:N1為第1階段施肥量;NS為第S階段施肥量;NT為設(shè)置的氮素施用量;t為施肥次數(shù);S為施肥階段數(shù)。

修正指數(shù)施肥采用Birge［9］描述的方法確定施肥量，具體如下:

式中:r為從苗木在施肥處理前最初階段的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Ns增加至最終氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)(NT+Ns)的相對增加率;NT為設(shè)置的氮素施用量;t為施肥次數(shù)。

式中:Nt為第t次施肥量;Nt－1為含前一次施氮量的氮添加的累積量。

修正施肥即氮補(bǔ)償，是通過增加初始氮添加和減少生長末期施用量來實(shí)現(xiàn)的，公式如下:

式中:NC(氮補(bǔ)償)為由公式(5)得出的最后2次施氮量的差值，并按上述公式補(bǔ)償?shù)礁抵?N0為補(bǔ)償期間最后的氮素添加量。

1．3 取樣調(diào)查與指標(biāo)測定

試驗(yàn)期間，分別于6—10月份每個(gè)月初(即第0、5、10、15、20周)時(shí)，調(diào)查并記錄所有參試苗木株高、地徑(由于移苗時(shí)米老排幼苗嫩莖較脆弱，不易于用游標(biāo)卡尺測量地徑，故6月份時(shí)未測地徑)。從7月份起每月測定一次生物量，每小區(qū)選取4個(gè)平均標(biāo)準(zhǔn)株，將幼苗用去離子水洗凈，按根、莖、葉分別置于烘箱中105℃殺青20 min，然后70℃下烘48 h后稱其干質(zhì)量。根據(jù)以下公式計(jì)算苗木質(zhì)量指數(shù)(QI)［27］。

表1 米老排苗期施肥方案

1．4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 18．0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制圖表。方差分析用于檢驗(yàn)不同施肥方法對各生長指標(biāo)產(chǎn)生的影響，當(dāng)P＜0．05時(shí)，用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同的施肥方式及施肥量對米老排苗期高生長的影響

不同的施肥方式及施肥量對米老排株高生長產(chǎn)生了顯著影響(圖1)。試驗(yàn)期間，對照處理苗木的株高呈經(jīng)典的慢—快—慢的Logistic生長曲線。等量施肥方式下，試驗(yàn)前期不同施肥量對株高影響差別不大;7月份各施肥處理苗木的株高增長速度最快，其后低劑量施肥幼苗株高增速有所減緩，高劑量處理(400 C和600 C)幼苗表現(xiàn)更顯著。對于階段遞增施肥方式，試驗(yàn)前期不同施肥量下幼苗高生長動(dòng)態(tài)與等量施肥方式相似;試驗(yàn)后期，600 A米老排高生長減緩最為突出。低劑量修正指數(shù)施肥(50 ME和100 ME)的苗高生長趨勢在試驗(yàn)期間呈“J”型，也就是說在這些苗木在試驗(yàn)后期依然保持高速增長狀態(tài);高劑量修正指數(shù)施肥苗高增長在9月份出現(xiàn)分化，高生長減緩由大到小的順序?yàn)?00 ME、400 ME、200 ME，再次驗(yàn)證了過量施肥對植株生長的毒害作用。

圖1 不同施肥方式及施肥量下米老排苗高生長曲線

表2 不同的施肥方式及施肥量對收獲時(shí)米老排生長指標(biāo)的影響

從表2中可以看出，施肥結(jié)束時(shí)，對于苗高而言，除400 mg·株－1施肥量的苗木在階段遞增和修正指數(shù)施肥方式下與等量施肥顯著差異外，其他施肥量在不同施肥方式間的差異均不顯著。不同施肥量對應(yīng)的最佳施肥方式也不同。當(dāng)苗木施氮量為50 mg·株－1或400 mg·株－1時(shí)，階段遞增施肥方式均大于其他方式對株高生長的促進(jìn)效果;100 mg·株－1時(shí)，以等量施肥效果最好;200 mg·株－1或600 mg·株－1時(shí)，修正指數(shù)施肥方式下米老排高生長表現(xiàn)最佳。

2．2 不同的施肥方式及施肥量對米老排苗期地徑生長的影響

施肥方式及施肥量不同，對米老排地徑生長產(chǎn)生的影響不同。由圖2可知，在測量期間，對照苗木的直徑增長速度隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長而減緩。等量施肥方式下，中等劑量處理苗木的直徑生長持續(xù)高于其他處理。采用階段遞增方式施肥時(shí)，對于試驗(yàn)前期，低劑量施肥處理苗木的直徑低于高劑量處理;隨著施肥試驗(yàn)的繼續(xù)，各處理苗木地徑增長速度均有所減慢，低劑量施肥處理苗木的直徑逐漸超過高劑量處理，但50A由于前期施肥不足后期生長依然較弱。修正指數(shù)施肥時(shí)，50 ME和100 ME幼苗地徑幾乎呈直線式生長，即在整個(gè)觀察期，其幼苗地徑均保持高速生長狀態(tài)。此外，在3種施肥方式下，處理為600 mg·株－1的幼苗生長曲線均與對照一致。

圖2 不同施肥方式及施肥量下米老排地徑生長曲線

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，除600 C和600 A外，其他施肥處理苗木地徑均與對照形成顯著差異(表2)，比對照苗木地徑增長了10．5%以上。200 C苗木直徑達(dá)到最大值(3．92 mm)，比對照增加了42．5%，與其他處理均差異顯著。同等劑量下，施肥量為50 mg·株－1時(shí)，等量施肥和修正指數(shù)施肥方式均分別是階段遞增施肥方式的109．3%和106．5%，并形成顯著差異。施肥量為100 mg·株－1的苗木在不同施肥方式間差異不顯著。當(dāng)施肥量增至400 mg·株－1時(shí)，等量施肥和階段遞增施肥間差異顯著。除600 C外，等量施肥方式下不同施用量處理苗木的地徑均大于其他方式，說明等量施肥方式更有利于植株地徑的生長。

2．3 不同的施肥方式及施肥量對米老排苗期總生物量的影響

等量施肥時(shí)，200 C苗木各個(gè)時(shí)期總生物量均大于其他劑量處理，說明該施肥方式下中等劑量施肥有利于植株生物量積累;400 C苗木在前期增長較多，末期下降，說明該劑量能較好地滿足米老排前期生長，但后期生長所需肥料不足;而600 C幼苗生物量增加在8月份后就趨于停滯。采用階段遞增方式施肥時(shí)，100 A苗木前期生物量低于其他處理，8月份進(jìn)入生物量迅速積累期，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)達(dá)到最大;600 A苗木生物量積累呈現(xiàn)先升后降的趨勢。修正指數(shù)施肥時(shí)，中低劑量處理苗木后期生物量積累大于前期，最大積累期均出現(xiàn)在9月份后，這是修正指數(shù)模型本身的特點(diǎn)決定的;600 ME苗木生物量積累模式類似于600 A苗木。

圖3 不同施肥方式及施肥量下米老排生物量積累曲線

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，除3種方式最高劑量施肥苗木對米老排生物量積累促進(jìn)效果不顯著外，其他施肥處理苗木的生物量均與對照形成顯著差異，比對照苗木生物量增長了約79．7%(表2)。200 C苗木生物量達(dá)到最大值(4．75 g·株－1)，是對照苗木的360．6%，與其他處理均差異顯著。階段遞增和修正指數(shù)施肥時(shí)，均以施氮量100 mg·株－1在促進(jìn)生物量積累上最佳。在氮素使用量上，劑量為50、100、400 mg·株－1時(shí)均以修正指數(shù)方法施用時(shí)對生物量積累效果最好，分別至少比采用其他方式提高了32．0%、16．3%、49．0%。

2．4 不同施肥處理的米老排苗木質(zhì)量指數(shù)

根據(jù)Dickson et al．［27］提出的苗木質(zhì)量指數(shù)(QI)評價(jià)不同施肥方法及施用量對苗期米老排質(zhì)量的影響。QI值越高則苗木質(zhì)量越好。經(jīng)方差分析和多重比較(表2)發(fā)現(xiàn)，不同施肥方式及施用量對苗期米老排質(zhì)量指數(shù)的影響很大。經(jīng)400 C、600 C、200 A、400 A、600 A、600 ME處理的米老排苗木質(zhì)量指數(shù)均低于對照，質(zhì)量指數(shù)均高于對照的施肥處理中，只有經(jīng)100 C、200 C、50 ME和100 ME處理的與對照苗木形成顯著差異，以經(jīng)200 C處理的質(zhì)量最好，其次是經(jīng)100 ME和50 ME處理的，最后是經(jīng)100 C處理的。

3 結(jié)論與討論

苗木形態(tài)特征是自身遺傳特性與生長環(huán)境相互作用的結(jié)果及生理狀況的外在表現(xiàn)［28］1－2，在預(yù)測苗木大田表現(xiàn)上具有重要指導(dǎo)意義。苗木高度是體現(xiàn)植株地上生長狀況的指標(biāo)，通常與地徑結(jié)合使用［29］。一些研究認(rèn)為，地徑能反映苗木的綜合質(zhì)量，最能預(yù)測造林效果［30－31］。Iverson［32］認(rèn)為生物量大的苗木在困難立地條件下競爭能力更強(qiáng)。苗木質(zhì)量指數(shù)是多個(gè)形態(tài)指標(biāo)的綜合評價(jià)指數(shù)，比單一形態(tài)指標(biāo)更能全面地衡量苗木各部分的協(xié)調(diào)性和平衡狀況［28］1－2。

了解不同施肥方式及施肥量下植株?duì)I養(yǎng)生長動(dòng)態(tài)，有利于掌握其不同時(shí)期的需肥特性，從而為不同苗木培育目的下合理施肥技術(shù)的選擇做指導(dǎo)。本研究發(fā)現(xiàn)，除低劑量修正指數(shù)施肥(50 ME和100 ME)在整個(gè)試驗(yàn)期間保持“J”型高速增長狀態(tài)外，各處理苗木株高生長均在進(jìn)入8月份后減緩。在整個(gè)觀察期內(nèi)，3種方式下最高劑量施肥苗木地徑生長曲線均與對照一致，低劑量修正指數(shù)施肥(50 ME和100 ME)幼苗地徑幾乎呈直線式生長，其幼苗地徑均保持高速生長狀態(tài)，其他處理苗木的地徑均因后期施肥不足或肥料積累而較前期生長有不同程度減緩。此外，3種方式下中低劑量施肥有利于米老排后期生物量積累，高劑量施肥導(dǎo)致米老排后期生物量積累停滯或下降。

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各施肥處理米老排在苗高、地徑和總生物量等指標(biāo)上均大于對照苗木，分別比對照提高了73．6%、2．4%和25．6%以上，再次驗(yàn)證了施肥對米老排形態(tài)指標(biāo)的促進(jìn)作用。所有處理中，100 C的苗高最大(44．4 cm)，是對照的259．0%;200 C苗木地徑最大(3．92 mm)，是對照的142．5%;200 C苗木生物量最大，是對照的360．6%;200 C的質(zhì)量指數(shù)最大，其次是100 ME和50 ME，分別比對照提高了101．4%、59．3%和22．4%。處理600 C的苗高、地徑和總生物量等均為最低，可能是因?yàn)榈攘渴┓史绞匠３Ｒ鹈缒驹缙陴B(yǎng)分毒害，且后期養(yǎng)分供應(yīng)不足導(dǎo)致缺素癥［33］，從而影響了苗木營養(yǎng)生長。

苗木質(zhì)量很難用單一的指標(biāo)或一項(xiàng)獨(dú)立技術(shù)評價(jià)和說明［34－35］，只能反映其某個(gè)方面。文中僅從形態(tài)指標(biāo)上評價(jià)了不同施肥方式及施用量對苗期米老排的影響，今后還可以從生理指標(biāo)上、苗木活力及養(yǎng)分等方面進(jìn)行綜合分析評價(jià)，使之更加科學(xué)、系統(tǒng)。

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