周 瑋，周祥斌，周 鵬，陳曉陽

（1.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；2.廣東省連山林場，廣東 清遠(yuǎn) 513200；

3.廣東省森林植物種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用重點實驗室，廣東 廣州 510642；4.廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院生態(tài)工程系，廣東 廣州 510520）

氮磷鉀配方施肥對香椿苗木生長的效應(yīng)分析

周 瑋1，3，周祥斌2，3，周 鵬3，4，陳曉陽1，3

（1.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；2.廣東省連山林場，廣東 清遠(yuǎn) 513200；

3.廣東省森林植物種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用重點實驗室，廣東 廣州 510642；4.廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院生態(tài)工程系，廣東 廣州 510520）

采用三元二次旋轉(zhuǎn)回歸組合設(shè)計，建立氮磷鉀不同施肥量對香椿苗高、地徑和莖干生物量的回歸模型，分析氮磷鉀施肥量對苗木生長的效應(yīng)。結(jié)果表明，不同肥料對香椿苗高、地徑和莖干生物量的效應(yīng)大小表現(xiàn)為施氮量＞施磷量＞施鉀量，鉀肥對香椿苗木生長的影響不顯著。采用10 kg黃心土盆栽培育香椿苗，施N量為4.277 g/盆、施P2O5量為2.450 g/盆，苗高生長量最大可達(dá)141.96 cm；施N量為4.845 g/盆、施P2O5量為2.896 g/盆，地徑生長量最大可達(dá)16.895 mm；施氮量為4.101 g/盆、施P2O5量為2.000 g/盆，莖干生物量最大可達(dá)52.529 g。

香椿；施肥；三元二次旋轉(zhuǎn)回歸組合設(shè)計；生長量

香椿﹝Toona sinensis（A. Juss.）Roem.﹞為楝科（Meliaceae）香椿屬樹種［1］，在我國栽培已有2 000多年歷史，分布范圍廣，北至遼寧，南到海南，西至甘肅，西南至滇黔，東到臺灣，其中山東、河南、安徽、河北等省為我國香椿主產(chǎn)區(qū)。香椿是我國特有的珍貴速生用材樹種和“四旁”綠化樹種，材質(zhì)堅硬、耐腐力強，為家具、室內(nèi)裝飾品及造船的優(yōu)良木材，素有“中國桃花心木”之美譽。此外，其樹皮可造紙，果和皮可入藥，椿芽還可作為蔬菜食用，經(jīng)濟價值高［2-3］。目前，對于香椿的研究較為廣泛，主要涉及種質(zhì)資源收集與評價［4-6］、育苗和造林技術(shù)［7-9］、木材特性［10-12］以及種子和葉片提取物的藥用價值［13-14］等方面。不同環(huán)境條件對香椿生長、落葉時間及年輪形成等有很大影響，Heinrich等［15］研究指出，在水分不充足和溫度限制的環(huán)境條件下，香椿幼苗葉片展葉晚，苗高和地徑增長量減??；相反，在水分充足和溫度較高的條件下，香椿幼苗可保持較高的生長量，也不會出現(xiàn)不發(fā)葉和落葉的狀態(tài)。有些研究也表明，通過施肥和摘芽等處理可提高溫室大棚的香椿產(chǎn)量［16-18］，通過不同肥料的配比和施用可提高田間香椿的生長量［19-20］。向天勇等［16］研究發(fā)現(xiàn)，用6∶3∶1的田園土、草炭、珍珠巖添加加1%有機肥、3%過磷酸鈣為基質(zhì)，香椿根的發(fā)芽率可達(dá)79%左右，充足氮肥對香椿芽生長發(fā)育的促進(jìn)作用很大，但過量氮肥會使香椿芽品質(zhì)降低。采用15%多效唑5 000倍液噴施可防止香椿苗木徒長，在發(fā)芽和采摘后也需進(jìn)行追肥處理［17］。有研究表明，在設(shè)施大棚內(nèi)栽培香椿，對其產(chǎn)量影響最大的因素是葉面肥，其次是復(fù)合肥（液肥）施肥量，香椿嫩芽產(chǎn)量最大的施肥處理為：每隔10 d施用葉面肥（0.2%尿素）和復(fù)合肥（液肥）（45 g/ m2）［18］。在香椿造林時，施用基肥第3年，其胸徑、樹高生長量分別比對照提高70%～98%和42.8%～114.3%；第5年胸徑、樹高生長量分別比對照提高22%～31%和48%～56%，施用有機質(zhì)含量高、肥效長的油桐餅效果最佳［19］。也有研究表明，在P2O5施用量為130 kg/hm2基礎(chǔ)上，氮肥施用量范圍為180～270 kg/hm2，其中施氮量為261.35 kg/hm2對香椿造林效果最佳［20］。還有研究發(fā)現(xiàn)，在造林時用覆膜和澆泥漿的常規(guī)方式進(jìn)行處理，可保證較高的香椿造林成活率和出苗率［21］。

綜上所述，用施肥措施促進(jìn)香椿出芽和生長效果較好，也值得進(jìn)行更為深入的研究。本研究以廣西香椿1年生實生苗為試驗材料，采用三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，分析NPK配方施肥對苗木生長的影響，為香椿優(yōu)質(zhì)壯苗定向培育提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。施肥處理選擇三元二次旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計，通過選取中心點試驗的次數(shù)，可以使試驗具有正交性，與傳統(tǒng)正交設(shè)計相比較，精準(zhǔn)度更高［3，22］。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試苗木為香椿1年生實生苗，采種地點為廣西南寧。2014年4月開始種苗，種植前苗木平均株高為16.57（±0.37）cm、平均地徑為3.45（±0.08）mm。盆栽容器為無紡布袋，規(guī)格為30 cm（高）×25 cm（直徑），每盆裝土10 kg?；|(zhì)采用黃心土，質(zhì)地為粘土，pH值6.32，全N含量0.191 g/kg，全P含量0.255 g/kg，全K含量4.80 g/kg，水解性N含量7.18 mg/kg，有效P含量0.23 mg/kg、速效K含量18.60 mg/kg。

試驗所用肥料為尿素（含氮46%）、過磷酸鈣（含P2O518%）、氯化鉀（含鉀60%）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)躍進(jìn)北實驗基地（113°21′60″E、23°09′50″N，）開展。該基地地處南亞熱帶，屬南亞熱帶典型的季風(fēng)海洋氣候，全年平均氣溫20～22℃，日均氣溫0℃以上，年降水量1 689.3～1 876.5 mm，雨季為4～9月、降水量占全年的85%左右。采用三元二次回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計［23］，3個因子分別為N（X1）、P（X2）、K（X3），共20個處理，每個處理15個重復(fù)。本試驗中有3個變量，Z1、Z2、Z3分別表示N、P、K各個因子的不同水平編碼值，設(shè)計中先擬定好每個變量Z1、Z2、Z3的上、下水平，以Z2j表示第j變量的上水平，Z1j表示第j變量的下水平，以每個變量的上水平Z2j、下水平Z1j計算水平Z0j：某變量j的變化間隔Δj計算公式為：

式中，r是待定參數(shù)，在三元二次回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計中，r值為1.682。本試驗三元二次回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方案見表1，變量Z1、Z2、Z3分別以X1（N）、X2（P）、X3（K）表示。

根據(jù)因子水平編碼表，設(shè)定N、P、K肥各因子實際施肥量的最高與最低值，計算各個因子不同水平的實際需肥量，盆栽試驗各個因子不同水平的實際施肥量計算結(jié)果見表2，對應(yīng)的肥料施用量見表3。根據(jù)表2的總施肥量和表3的處理水平，分別于4月20日、5月20日、6月20日施肥。P、K肥于4月20日一次性施入，N肥分3次平均施入。

表1 三元二次回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方案

表2 N、P、K肥三因子各水平施肥量（g/盆）

表3 尿素、過磷酸鈣、氯化鉀各水平施肥量（g/盆）

1.3 測定指標(biāo)及方法

施肥后于2014年4月20日測定香椿苗高、地徑生長初始值，5～11月每月20日測定苗高及地徑，11月20日完成最終生長量測定后，收獲苗木，測定香椿莖干烘干重。（1）苗高：用鋼卷尺對香椿苗高進(jìn)行測定，固定測量起始位置為苗木根頸處，數(shù)據(jù)精確到0.1 cm。（2）地徑：用數(shù)顯游標(biāo)卡尺對香椿苗木地徑進(jìn)行測量，測量時間與苗高同步，數(shù)據(jù)精確到0.01 mm。（3）生物量：采用105℃殺青1～2 h，然后用60℃恒溫烘干3 d，取出烘箱后馬上測定莖干烘干重，數(shù)據(jù)精確到0.1 g。利用香椿11月的苗高和地徑數(shù)據(jù)，建立三元二次回歸方程：

2 結(jié)果與分析

2.1 NPK配方施肥對香椿苗高的影響

從表4可以看出，5～8月是各處理香椿苗高快速生長期，從9月開始生長減緩。在5月，處理8、處理9、處理11以及處理13～20的香椿苗高達(dá)23.10～26.78 cm，均比其他處理大；至11月，處理13～20的苗高仍大于其他處理，尤其是處理13～16的苗高均大于140 cm，而處理6、處理7、處理8和處理10的苗高較小，均低于90 cm。在N、P施肥量一致的情況下，施K肥的處理13和未施K肥的處理14的苗高生長差異不顯著，說明施K肥對香椿苗高生長的影響不大。而在NK施用的情況下，未施P肥的處理10的苗高生長受到了很大限制，說明在施用NK的基礎(chǔ)上再補施P肥對香椿苗木株高生長有明顯促進(jìn)效果。

表4 NPK配合施肥對香椿苗高（cm）的影響

根據(jù)三元二次通用旋轉(zhuǎn)回歸試驗統(tǒng)計分析方法，對2014年11月的香椿苗高試驗數(shù)據(jù)（表5）進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出擬合方程和回歸系數(shù)。對苗高零水平的數(shù)據(jù)進(jìn)行F檢驗，可得F1=4.43＜F0.05（5，5）=5.05，表明中心水平處理之間差異不顯著。三元二次回歸方程的統(tǒng)計量F2=9.166＞F0.01（9，10）=4.94（表6），表明三元二次回歸模型與實際值擬合較好，可用于預(yù)測。

對x1、x2、x3的水平進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得出以下回歸方程：

根據(jù)回歸方程的回歸系數(shù)可以看出，各因素對香椿苗高的簡單效應(yīng)大小表現(xiàn)為施N量＞施P量＞施K量。對各回歸系數(shù)的顯著性作t值檢驗，結(jié)果表明t0=29.92＞t0.001（10）=4.587、t1=4.50＞t0.01（10）=3.169、t2=1.79＞t0.2（10）=1.372、|t7|=6.46＞t0.001（10）=4.587、|t8|=4.84＞t0.001（10）=4.587。剔除系數(shù)不顯著項后的回歸方程如下：

表5 三元二次旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計的結(jié)構(gòu)矩陣和參數(shù)與香椿苗高生長量的關(guān)系

由于計算過程中對x1、x2、x3的水平進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，故x1、x2、x3應(yīng)該分別用（x1-x10）/Δ1、（x2-x20）/Δ2、（x3-x30）/Δ3取代。整理后的最優(yōu)回歸方程為：

根據(jù)上述回歸模型，利用Lingo軟件可求出最優(yōu)方案是施N量為4.277 g/盆、施P2O5量為2.450 g/盆，此時香椿最大苗高生長量為141.96 cm。

2.2 NPK配合施肥對香椿苗木地徑的影響

從表7可以看出，各處理香椿地徑快速生長期與苗高生長情況一致，在5～8月生長較快，而在9～11月生長緩慢，處理1、處理2、處理9、處理11以及處理13～20的地徑生長優(yōu)于其他處理，尤其是處理16和處理19的苗木生長量最大，分別為17.15（±0.72）cm和17.46（±0.62）cm，而處理10苗木生長最慢、地徑僅為8.48（±0.24）cm。

對2014年11月的香椿地徑試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出擬合方程和回歸系數(shù)（表8）。對香椿苗木地徑零水平的數(shù)據(jù)進(jìn)行F檢驗可得F1=2.60＜F0.05（5，5）=5.05，表明中心水平處理之間差異不顯著。三元二次回歸方程的統(tǒng)計量F2=6.31＞F0.01（9，10）=4.94（表9），可見三元二次回歸模型與實際情況擬合得較好，可用于預(yù)測。

表7 NPK配合施肥對香椿苗木地徑（mm）的影響

表8 三元二次旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計的結(jié)構(gòu)矩陣和參數(shù)與香椿苗木地徑生長量的關(guān)系

（續(xù)表8）

表9 香椿苗木地徑回歸結(jié)果的方差分析

對x1、x2、x3水平進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得出如下回歸方程：

根據(jù)回歸方程的回歸系數(shù)可以看出，各因素對香椿苗木地徑的簡單效應(yīng)大小表現(xiàn)為施N量＞施P量＞施K量。對各回歸系數(shù)的顯著性作t值檢驗，結(jié)果表明t0=32.65＞t0.001（10）=4.587、t1=4.58＞t0.01（10）=3.169、t2=2.46＞t0.05（10）=2.228、|t7|=4.57＞t0.01（10）=3.169、 |t8|=3.36＞t0.01（10）=3.169。剔除系數(shù)不顯著項后的回歸方程如下：

圖1 不同施肥處理的香椿苗木莖干生物量

根據(jù)上述回歸模型，利用Lingo軟件可求出最優(yōu)方案為施N量為4.845 g/盆、施P2O5量為2.896 g/盆，此時香椿苗木最大地徑生長量為16.895 mm。

2.3 NPK配合施肥對香椿苗木莖干生物量的影響

從2014年11月的香椿莖干生物量調(diào)查結(jié)果（圖1）可以看出，處理14～17和處理19的莖干生物量較大、均超過50 g，處理10最小、僅為7.67 g，不同施肥處理對香椿莖干生物量的效應(yīng)差異很明顯。

對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出擬合方程和回歸系數(shù)（表10）。對香椿苗木莖干生物量的零水平數(shù)據(jù)進(jìn)行F檢驗可得F1=4.87＜F0.05（5，5）=5.05，表明中心水平處理之間差異不顯著。三元二次回歸方程的統(tǒng)計量F2=3.79＞F0.05（9，10）=3.02（表11），表明三元二次回歸模型與實際情況擬合得較好，可用來預(yù)測。

對x1、x2、x3的水平進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到回歸方程為：

表10 三元二次旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計的結(jié)構(gòu)矩陣和參數(shù)與香椿苗木莖干生物量的關(guān)系

表11 香椿苗木莖干生物量回歸結(jié)果的方差分析

根據(jù)回歸方程的回歸系數(shù)可以看出，各因素對香椿苗木莖干生物量的簡單效應(yīng)大小表現(xiàn)為施N量＞施P量＞施K量。對各回歸系數(shù)的顯著性作t值檢驗，結(jié)果表明t0=12.90＞t0.001（10）=4.587、t1=2.40＞t0.05（10）=2.228、|t7|=4.00＞t0.01（10）=3.169、|t8|=3.54＞t0.01（10）=3.169。由此可知，香椿地徑回歸方程相對應(yīng)的回歸系數(shù)均在一定程度上顯著或極顯著，剔除系數(shù)不顯著項后的回歸方程如下：

由于計算過程中對x1、x2、x3的水平進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，故x1、x2、x3應(yīng)該分別用（x1-x10）/Δ1、（x2-x20）/Δ2、（x3-x30）/Δ3取代，整理后的最優(yōu)回歸方程為：

根據(jù)上述回歸模型，利用Lingo軟件可求出最優(yōu)方案為施N量4.101 g/盆、施P2O5量2.000 g/盆，此時香椿最大莖干生物量為52.529 g。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，將香椿幼苗移植到10 kg黃心土盆中進(jìn)行盆栽施肥試驗，得出最優(yōu)施肥方案如下：當(dāng)施N量4.277 g/盆、施P2O5量2.450 g/盆時，香椿苗高生長量可達(dá)141.96 cm；當(dāng)施N量4.845 g/盆、施P2O5量2.896 g/盆時，香椿最大地徑生長量可達(dá)16.895 mm；當(dāng)施N量4.101 g/盆、施P2O5量2.000 g/盆時，香椿最大莖干生物量可達(dá)52.529 g。

與傳統(tǒng)正交設(shè)計相比較，旋轉(zhuǎn)回歸組合設(shè)計具有精準(zhǔn)度高等優(yōu)點，已在農(nóng)業(yè)施肥上得到應(yīng)用。本研究采用旋轉(zhuǎn)回歸組合設(shè)計，對氮、磷、鉀不同施肥量與香椿苗木株高、地徑、莖干生物量分別進(jìn)行回歸分析，建立回歸模型。統(tǒng)計檢驗結(jié)果均表明，三元二次回歸模型與實際情況擬合得較好，預(yù)測精度較高。不同施肥處理對香椿株高、地徑、莖干生物量的效應(yīng)大小均表現(xiàn)為施氮量＞施磷量＞施鉀量，其中氮肥效應(yīng)最大、磷肥效應(yīng)未達(dá)到顯著水平。這與向天勇等［16］和左永忠等［20］的研究結(jié)果一致，即香椿苗對氮素敏感，合理施用氮肥可促進(jìn)苗木磷、氮元素的吸收，尤其是充足的氮肥對香椿芽生長發(fā)育影響很大，此外，過磷酸鈣也能促進(jìn)香椿發(fā)芽［16］?？梢?，相比磷肥和鉀肥，氮肥對香椿苗木生長的促進(jìn)作用更大。

李熙英等［24］采用三元二次旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計對1年生楊樹苗進(jìn)行施肥效應(yīng)研究，得出了對楊樹苗株高、地徑和生物鮮重最佳的氮磷鉀組合：當(dāng)施尿素0.7844～0.8483 g/盆、過磷酸鈣1.9882～2.1680 g/盆、氯化鉀0.4019～0.6504 g/盆時，可獲得楊樹苗的最大株高為196.4 cm、最大地徑為11.57 mm、最大生物鮮重為105.41 g。與本研究結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀配合施肥對香椿地徑生長的促進(jìn)作用大于楊樹，試驗?zāi)┢谙愦蛔畲蟮貜娇蛇_(dá)16.895 mm，而苗高最大為141.96 cm、比楊樹低，說明氮磷鉀配合施肥對楊樹苗高生長的促進(jìn)作用較大，對香椿地徑生長的促進(jìn)作用較大，這對培養(yǎng)香椿壯苗十分有利。

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［21］ 朱敏，龍倩，潘奇敏. 不同造林措施對香椿退耕混交造林成活率及生長量的影響［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（20）：146-147.

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（責(zé)任編輯 張輝玲）

Effects of NPK fertilization on growth of Toona sinensis seedlings

ZHOU Wei1，3，ZHOU Xiang-bin2，3，ZHOU Peng3，4，CHEN Xiao-yang1，3
（1. College of Forestry Science and Landscape Architecture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；2. Guangdong Lianshan Forestry Farm，Qingyuan 513200，China；3. Guangdong Key Laboratory for Innovative Development and Utilization of Forest Plant Germplasm，Guangzhou 510642，China；4. Department of Ecological Engineering，Guangdong Ecology Vocational College，Guangzhou 510520，China）

The quadratic regression rotation composite design was used to study the effects of nitrogen，phosphorus and potassium fertilization on the growth ofToona sinensisseedlings. The regression model among NPK fertilizer amount and the height ground diameter and stem biomass ofT. sinensisseedling was established and their effects on seedling growth were analyzed. The effects of different fertilizers on seedling height，ground diameter and stem biomass showed N＞P＞K，and the effect of potassium fertilizer on growth ofT. sinensisseedlings was not significant. WhenT. sinensisseedling was planted in the pot with 10 kg yellow soil，the seedling height was the highest with 141.96 cm in the pot with 4.277 g nitrogen and 2.450 g P2O5，the seedling diameter was the widest with 16.895 mm in the pot with 4.845 g nitrogen and 2.896 g P2O5，and the seedling stem biomass was the higest with 52.529 g in the pot with 4.845 g nitrogen and 4.101 g P2O5.

Toona sinensis；fertilizer；quadratic regression rotation composite design；growth

S723.7；S644.4

A

1004-874X（2017）04-0073-10

周瑋， 周祥斌，周鵬，等. 氮磷鉀配方施肥對香椿苗木生長的效應(yīng)分析［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，44（4）：73-82.

2017-02-05

廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新專項（2011KJCX002，2012KJCX002，2013KJCX002）

周瑋（1986-），女，碩士，助理研究員，E-mail：wzhou@scau.edu.cn

陳曉陽（1958-），男，博士，教授，E-mail：xychen@scau.edu.cn