柳結(jié)苗 朱小樓 蔡廣越 貝瀾琳 曹嶸 吳家森 朱旻華

(浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江臨安,311300) (浙江省桐鄉(xiāng)市林業(yè)工作站) (浙江農(nóng)林大學(xué)) (浙江省桐鄉(xiāng)市林業(yè)工作站) (浙江農(nóng)林大學(xué))

We studied the effects of nitrogen exponential fertilization on seedling growth and nutrient content by the pot experiments in greenhouse. The seedlings of one year old were adopted and five groups of processing were designed including conventional fertilization (CF) and exponential fertilization of EF1, EF2, EF3 and EF4. The rate of pure nitrogen application was designed as 5.0, 1.0, 3.0, 5.0 and 8.0 g per seedling accordingly. We conducted five times of nitrogen fertilization. We measured the height, ground diameter, biomass, chlorophyll fluorescence and nitrogen absorption after the seedling stop growing. There were no significant differences in seedling height from different groups (P>0.05), the ground diameter in the treatment EF2 were higher than CF (P<0.05). N exponential fertilization was beneficial to the growth of root system and accumulation of nutrients in the Taxodium ascendens. Compared with the CF, the underground biomass and N accumulation were increased by 27.9%-64.4% and 35.3%-94.4% (P<0.05) from EF (P<0.05), respectively. P and K accumulations in roots of T. ascendens from EF1, EF2 and EF3 were also higher than that from CF (P<0.05). Exponential nitrogen had significant effects on the growth of T. ascendens, the adoption of exponential nitrogen of 3.0 g/seedling was the best method in cultivating T. ascendens seedlings.

苗木質(zhì)量的好壞直接影響造林效果，優(yōu)質(zhì)苗木的培育和選用是提高造林成活率，促進(jìn)早期生長(zhǎng)的重要手段之一[1]。良好的苗木不僅要有一定的苗高、地徑，更需要植株內(nèi)部養(yǎng)分的積累。指數(shù)施肥可誘導(dǎo)植株穩(wěn)態(tài)奢侈養(yǎng)分消耗，有效增加苗木體內(nèi)養(yǎng)分載荷，提高苗木產(chǎn)量和質(zhì)量，增強(qiáng)苗木的競(jìng)爭(zhēng)能力，從而更好地適應(yīng)造林地的立地條件[2-4]。目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展指數(shù)施肥研究的樹(shù)種包括黑云杉[5]、日本落葉松[6]、西鐵杉[7]、花旗松[8]、栓皮櫟[9]、山桃稠李[10]、楸樹(shù)[11]、油松[12]、檀香[13]、紅楠[14]、米老排[15]、杉木[16-17]、美國(guó)山核桃[18]，并取得了較多的研究成果。

池杉(Taxodiumascendens)原產(chǎn)北美東南部，于20世紀(jì)初引種到我國(guó)，是我國(guó)引種最成功的幾個(gè)外來(lái)樹(shù)種之一，耐澇漬和土壤瘠薄、生長(zhǎng)快、材質(zhì)優(yōu)良、適應(yīng)性強(qiáng)，已成為我國(guó)平原湖區(qū)和丘陵山地重要的造林樹(shù)種和園林綠化植物[19]。目前已對(duì)池杉扦插繁殖、生理特征等進(jìn)行了相關(guān)研究[20-22]，但不同施肥對(duì)苗木生長(zhǎng)及養(yǎng)分積累的影響則尚未見(jiàn)報(bào)道。筆者以1年生池杉實(shí)生苗為對(duì)象，在盆栽條件下研究不同施肥對(duì)池杉幼苗生長(zhǎng)和氮磷鉀養(yǎng)分積累的影響，旨在為提高池杉苗木品質(zhì)、優(yōu)化苗木施肥技術(shù)和改善其造林效果提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在浙江省桐鄉(xiāng)市林業(yè)站種苗繁育基地的溫室大棚，120°32′38″E，30°41′52″N，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候。年均日照時(shí)間1 983.4 h，年均降水量1 212.3 mm，年均氣溫16.9 ℃，極端最低氣溫-11.0 ℃，極端最高氣溫41.1 ℃，年無(wú)霜期在244 d。棚內(nèi)溫度23～33 ℃，濕度55%～75%。

2 材料與方法

2.1 材料

2016年4月1號(hào)，選取生長(zhǎng)基本一致的1年生池杉苗75株，苗高80.0 cm，地莖0.60 cm，栽植于23 cm(底徑)×24 cm(上口徑)×28 cm(高)的花盆中，每盆1株，栽培基質(zhì)為m(水稻土)∶m(菌糠)=7∶3，pH=5.8，有機(jī)碳、堿解氮、有效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20.6、118.2、19.8、125.5 mg·kg-1，每個(gè)花盆裝栽培基質(zhì)10 kg。為了防止水肥流失，每個(gè)花盆配有塑料托盤。

2.2 方法

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與施肥方法

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)常規(guī)施肥(CF)、指數(shù)施肥(EF1、EF2、EF3、EF4)等5個(gè)處理，純氮用量分別為5.0、1.0、3.0、5.0、8.0 g·株-1，施肥進(jìn)度和施用量如表1所示。每個(gè)處理15株苗木，重復(fù)3次，每重復(fù)5株。P2O5為14%的過(guò)磷酸鈣(10.0 g·株-1)和K2O為50%的硫酸鉀(5.0 g·株-1)均作底肥在第一次施肥時(shí)施入。施肥方法：在離植株5 cm根圈挖取2 cm深的環(huán)溝，將過(guò)磷酸鈣和硫酸鉀施入后埋平。尿素按不同處理溶于水中，然后用量筒對(duì)同一處理的苗木進(jìn)行等量澆灌。

2.2.2 樣品采集及分析方法

①生物量測(cè)定：待池杉生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)，于2016年10月20日，分別取不同處理的苗木各3株收獲全株，重復(fù)3次，用游標(biāo)卡尺和卷尺測(cè)量苗木地徑及苗高生長(zhǎng)情況。然后用清水洗凈，再用去離子水潤(rùn)洗。按地上部(枝、葉)和地下部(根系)分別剪下，裝入信封中，置于烘箱內(nèi)，105 ℃殺青30 min，70 ℃烘48 h至恒質(zhì)量，用電子天平測(cè)其干質(zhì)量，即為不同器官的生物量。

總生物量=地上部生物量+地下部生物。

②養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：稱質(zhì)量后的樣品粉碎過(guò)0.5 mm篩，用元素分析儀(德國(guó)·Elementer，VARIO Macro)測(cè)定氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。過(guò)篩后的樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，鉬藍(lán)比色-分光光度法測(cè)定磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

養(yǎng)分積累量=不同器官養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)×相應(yīng)生物量。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS(SPSS公司，20.0)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)和正態(tài)檢驗(yàn)，然后進(jìn)行單因素方差分析，并用LSD法進(jìn)行多重比較。

表1 不同處理池杉苗的氮肥施用時(shí)間和施用量

3 結(jié)果與分析

3.1 不同施肥對(duì)池杉幼苗株高和地徑的影響

如表2所示，不同施肥處理池杉幼苗株高介于119.88～131.00 cm，與CF相比，EF處理株高增長(zhǎng)了0.8%～9.3%，但差異并不顯著(P>0.05)。幼苗地徑介于1.22～1.51 cm，與CF相比，EF處理增粗3.0%～23.8%，其中EF2處理顯著高于EF4和CF(P<0.05)。

表2 不同施肥處理苗木生長(zhǎng)及生物量

注:表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

3.2 不同施肥處理對(duì)池杉生物量的影響

如表2所示，池杉幼苗地上部和地下部生物量介于42.99～51.80、20.69～34.02 g·株-1。與CF相比，EF處理地上部和地下部生物量增加了5.8%～20.5%、27.9%～64.4%，其中EF3處理地上部生物量顯著高于其它處理，EF2、EF3處理的地下部生物量顯著高于EF1、EF4，同時(shí)也顯著高于CF(P<0.05)。隨施肥量的增加，EF處理生物量表現(xiàn)為先增加而后減少，生物量達(dá)較高值時(shí)的施氮量介于3.00～5.00 g·株-1。

3.3 不同施肥處理對(duì)池杉幼苗養(yǎng)分積累的影響

3.3.1 池杉幼苗氮積累

如表3所示，池杉幼苗地上部氮積累量介于636.6～740.3 mg·株-1，與CF相比，EF處理氮積累量增加1.7%～16.3%，不同處理間沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)。地下部氮積累量介于384.9～748.2 mg·株-1，與CF相比，EF處理氮積累量增加35.3%～94.4%，4個(gè)EF處理地下部氮積累量均顯著高于CF(P<0.05)。不同EF處理間，隨著施氮量的增加，氮積累量表現(xiàn)為先增加而后降低，施氮量為3.00～5.00 g·株-1時(shí)，氮積累量相對(duì)較高。

3.3.2 池杉幼苗磷積累

如表3所示，池杉幼苗地上部和地下部磷積累量介于61.3～83.7和94.3～189.9 mg·株-1。與CF相比，EF處理地上部、地下部磷積累量分別增加-0.3%～36.2%、19.4%～101.3%，其中EF2、EF3地上部磷積累量顯著高于CF(P<0.05)，EF1、EF2、EF3地下部磷積累量也顯著高于CF(P<0.05)。不同EF處理間，隨著施氮量的增加，磷積累量表現(xiàn)為先增加而后降低，磷積累量達(dá)最大值的處理為EF2。

3.3.3 池杉幼苗鉀積累

如表3所示，池杉幼苗地上部鉀積累量介于298.7～335.4 mg·株-1，與CF相比，EF處理鉀積累量增加5.5%～12.3%，不同處理間沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)。地下部鉀積累量介于163.4～306.0 mg·株-1，與CF相比，EF處理鉀積累量增加20.9%～87.3%，EF1、EF2、EF3地下部鉀積累量顯著高于CF(P<0.05)。隨著施氮量的增加，EF處理鉀積累量表現(xiàn)為先增加而后降低，EF2處理的鉀積累量達(dá)最大值。

表3 不同施肥處理池杉幼苗氮磷鉀積累量

注:表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

3.4 不同施肥處理池杉生物量及氮磷鉀的分配

根冠比反映了苗木生長(zhǎng)過(guò)程中生物量及氮磷鉀元素積累量在不同器官(地下根系和地上莖葉)之間的分配關(guān)系，是關(guān)系到苗木移植成活的重要因素之一。由表4可知，EF處理有利于池杉根系的生長(zhǎng)和氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在地下部的積累。與CF相比，EF處理池杉生物量、氮、磷、鉀積累的根冠比分別增加了19.9%～52.4%，33.7%～80.2%，20.1%～48.2%和9.9%～65.9%，其中EF2、EF3、EF4處理生物量的根冠比顯著高于CF(P<0.05)，EF處理氮積累量的根冠比顯著高于CF(P<0.05)，EF1、EF2、EF3處理磷、鉀積累量的根冠比也顯著高于CF(P<0.05)。隨著施氮量的增加，EF處理生物量、氮、磷、鉀積累量的根冠比均表現(xiàn)為先增加而后降低，其中以EF2處理的根冠比為最大。

表4 不同施肥處理池杉生物量及氮磷鉀的分配

注:表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

4 討論與結(jié)論

株高與地徑是衡量苗木質(zhì)量的直接的形態(tài)指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)研究表明，指數(shù)施肥能促進(jìn)池杉的生長(zhǎng)，但不同處理間的株高沒(méi)有顯著性差異，僅EF2處理的地徑顯著高于CF(P<0.05)。這與指數(shù)施肥能顯著提高杉木株高和地徑不同[16]，而與紅楠[14]的研究結(jié)果相似，即指數(shù)施肥并沒(méi)有顯著提高苗木的株高和地徑，造成不同研究結(jié)果的原因可能是植物種類、苗木類型、施肥量等的不同。

指數(shù)施肥促進(jìn)了池杉幼苗生物量的積累，其中EF處理的地下部生物量顯著高于CF(P<0.05)，EF2處理的地上部生物量也顯著高于CF(P<0.05)。這與以往的研究結(jié)果相似[23]，是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)牡刂笖?shù)施肥，改善了葉片的光合作用，提高了資源利用率，使得生物量的積累得到增加[23]，促進(jìn)苗木干物質(zhì)的積累。本研究中EF4處理的施氮量比EF3增加了0.6倍，而EF4處理的生物量則顯著低于EF3，說(shuō)明施氮過(guò)量引起苗木中毒[5,9]，抑制了苗木生物量的積累[11]。

指數(shù)施肥顯著提高了池杉地下部的氮積累量，而氮積累量的增加促進(jìn)了苗木的生長(zhǎng)和競(jìng)爭(zhēng)力，從而提高造林成功的可能性。根系氮積累量從大到小依次為EF2、EF3、EF1、EF4、CF。其中EF處理氮積累量均顯著高于CF(P<0.05)，主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)苗木在生長(zhǎng)中后期存在養(yǎng)分的“奢侈消耗”現(xiàn)象，指數(shù)施肥處理在后期養(yǎng)分供應(yīng)量較大，不僅可以滿足苗木對(duì)養(yǎng)分的需求，同時(shí)進(jìn)一步誘導(dǎo)苗木吸收超出自身養(yǎng)分需求量以外的養(yǎng)分，即提高苗木養(yǎng)分承載。在不同指數(shù)施肥處理中，以施氮量為3.0 g·株-1的EF2處理的氮素積累量為最高。相關(guān)研究也表明，在養(yǎng)分的添加過(guò)程中，當(dāng)養(yǎng)分供不應(yīng)求或充足時(shí)，苗木養(yǎng)分積累量隨養(yǎng)分供給的增加而增加；當(dāng)養(yǎng)分供給超過(guò)苗木的最佳需求時(shí)，養(yǎng)分積累量不會(huì)繼續(xù)增加，甚至?xí)陆礫5]。

指數(shù)施肥也有利于池杉幼苗磷、鉀的積累，EF1、EEF2、EF3處理的根系磷、鉀積累量顯著高于CF(P<0.05)。相關(guān)研究也表明，指數(shù)施肥提高了苗木P、K吸收，增強(qiáng)了養(yǎng)分承載[24]。這主要是EF處理提高了池杉幼苗根系生物量的分配(表2)，提高了根冠比(表4)，增強(qiáng)了苗木根系對(duì)磷鉀的吸收能力[25]；另一方面指數(shù)施肥提高了苗木氮積累量(表3)，苗木體內(nèi)的養(yǎng)分需保持一定的平衡，從而也提高了幼苗對(duì)其他養(yǎng)分的需求，增強(qiáng)了對(duì)磷鉀的吸收[5]。

指數(shù)施肥有效促進(jìn)了池杉幼苗的生長(zhǎng)，提高了生物量，改善了苗木營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和養(yǎng)分承載。從苗木生長(zhǎng)性狀、氮磷鉀積累量及在不同器官中的分配等考慮，EF2處理(3.0 g·株-1)為池杉的最佳施肥方式。