劉福妹，韋菊玲，龐圣江，勞慶祥，陳建全，諶紅輝

(1.中國(guó)林科院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，廣西 憑祥 532600;2.廣西友誼關(guān)國(guó)家森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站,廣西 憑祥532600)

米老排(MytilarialaosensisLec.)為金縷梅科(Hamamelidaceae)、殼菜果屬(Mytilaria)常綠喬木，具有生長(zhǎng)迅速、干形通直、材質(zhì)優(yōu)良、木材結(jié)構(gòu)細(xì)致、經(jīng)久耐用等特性，是營(yíng)建水源涵養(yǎng)生態(tài)公益林的首選，也是我國(guó)南亞熱帶地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展的珍優(yōu)速生鄉(xiāng)土樹種之一，具有廣闊的發(fā)展空間[1]。氮元素是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的構(gòu)成成分，被稱為生態(tài)系統(tǒng)中最為限制植物生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)元素[2-4]，也是世界農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中消耗量和浪費(fèi)量最大的元素之一，提高氮肥的有效性、降低成本一直是研究工作的熱點(diǎn)。因此，本研究觀測(cè)了1年米老排苗期的生長(zhǎng)節(jié)律，并擬合獲得Logistic生長(zhǎng)方程；同時(shí)，通過分析5個(gè)氮素營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)米老排苗木5-10月份生長(zhǎng)節(jié)律的影響，以明確適合米老排苗期生長(zhǎng)的最佳施氮量，為米老排苗期施肥和選擇合理施肥時(shí)期提供理論依據(jù)；進(jìn)一步完善米老排的高效培育技術(shù)，充分發(fā)揮米老排的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心的中國(guó)——東盟東南亞珍貴樹種種苗繁育基地(廣西憑祥，22.125°N，106.742°E)。該地屬于南亞熱帶地區(qū)(為南亞熱帶季風(fēng)氣候)，海拔約為246m，年平均溫度為22.12℃，7月最高氣溫37.04℃，1月最低氣溫-0.36℃，月均相對(duì)濕度81.15%，年平均降水量為1 267mm，年平均日照時(shí)數(shù)為1 657.37h，無(wú)霜期為335d(由廣西友誼關(guān)國(guó)家森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站提供)。

參試的米老排苗木均為實(shí)生苗，種子于2013年11月份采于中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心白云實(shí)驗(yàn)場(chǎng)白云小試區(qū)36a生米老排母樹林中，米老排種子凈度是97%，平均千粒重是146.78g，種子平均長(zhǎng)、寬、高依次為11.04mm、5.23mm和5.14mm。于2014年5月份育苗，基質(zhì)為苗圃熟土(消毒)，速效氮、速效磷和速效鉀含量分別是169.90mg/kg、0.45mg/kg和37.26mg/kg，全氮、全磷和全鉀含量分別是1.08g/kg、0.29g/kg和6.04g/kg，土壤pH為5.3。

生長(zhǎng)規(guī)律試驗(yàn)用到的實(shí)生苗是直接點(diǎn)播到規(guī)格為15cm高×15cm底徑的圓柱形花盆容器中；不同氮素處理的苗木則是種子先撒播在沙床，在出苗后選取生長(zhǎng)狀態(tài)良好的幼苗，移植到相同規(guī)格花盆中(外裹一層透明塑料袋)。所有苗木在非處理期間均由工作人員按基地管理方法統(tǒng)一管護(hù)。

苗期生長(zhǎng)規(guī)律試驗(yàn)設(shè)計(jì)：在播種后，等到米老排幼苗出土開始，選定30株作為1個(gè)大樣本，每隔10d定期測(cè)定1次苗高和地徑，持續(xù)到12月中旬(苗木基本停止生長(zhǎng))。

氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)苗期生長(zhǎng)節(jié)律影響試驗(yàn)：設(shè)有施氮總量依次為100mg/株、200mg/株、400mg/株、600mg/株和800mg/株 5個(gè)營(yíng)養(yǎng)水平處理和1個(gè)非施肥對(duì)照處理，每個(gè)處理30株幼苗，共180株苗；于2014年5月15日開始，每15d進(jìn)行1次根部施肥，共10次，至2014年10月14日結(jié)束(不影響米老排的正常越冬)。具體施氮情況見表1。

表1 氮素水平用量

注：表中施肥日期為每月15日和30日。采用等量施肥方式，但為避免過高濃度的氮素液體脅迫米老排幼苗生長(zhǎng)，因此在試驗(yàn)的第一個(gè)月內(nèi)，施氮量減半。氮肥為尿素[CO(NH2)2]，氮素有效成份比例為46%。

1.2 測(cè)定方法

生長(zhǎng)規(guī)律試驗(yàn)設(shè)計(jì) 從2014年5月20日到11月30日，每10d測(cè)1次苗高，共測(cè)定20次；因幼苗莖較細(xì)嫩，易受傷，因此地徑每30d測(cè)定1次，共測(cè)定7次。

氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)苗期生長(zhǎng)節(jié)律影響試驗(yàn) 從2014年5月到10月，每月30號(hào)測(cè)定各處理苗木的苗高和地徑，共6次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010和SPSS 16.0軟件進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的整理和作圖；方差分析和多重比較(Dancun方法)均在P<0.05水平下進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 米老排苗高、地徑的生長(zhǎng)節(jié)律

利用 Logistic 方程對(duì)1a苗木生長(zhǎng)節(jié)律進(jìn)行擬合，獲得的擬合方程為：YH=16.296/(1+15.533e-0.03t)和YD=4.149/(1+8.162e-0.023t)；在P<0.05水平下RH2和RD2分別達(dá)到0.990和0.978，說明利用Logistic 方程對(duì)米老排苗木苗高和地徑生長(zhǎng)情況的擬合效果非常好。

從米老排苗期生長(zhǎng)節(jié)律圖可發(fā)現(xiàn)米老排生長(zhǎng)的節(jié)律與“S”型曲線非常相符(圖1)，即：苗期高和地徑的生長(zhǎng)均呈現(xiàn)出明顯階段性的“慢-快-慢”節(jié)律。因此，根據(jù)擬合及計(jì)算結(jié)果可將米老排苗木的整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期大致劃分生長(zhǎng)前期、速生期和生長(zhǎng)后期3個(gè)階段。由表2可知：苗木苗高和地徑速生期的起止時(shí)間不一樣，但持續(xù)的時(shí)間都非常長(zhǎng)，分別為87d和113d，增長(zhǎng)了9.34cm(苗高)和2.37mm(地徑)，達(dá)到整個(gè)苗期苗高和地徑生長(zhǎng)量的58.11%和59.25%；米老排苗高和地徑的生長(zhǎng)拐點(diǎn)均出現(xiàn)在91d，說明盡管速生期開始的時(shí)間不同，但是91d后苗木的生長(zhǎng)速率就會(huì)逐漸下降。

圖1 米老排苗期生長(zhǎng)節(jié)律

指標(biāo)t1/dt2/dD/d生長(zhǎng)前期持續(xù)時(shí)間/d累積生長(zhǎng)量/cm累積百分率/%速生期持續(xù)時(shí)間/d累積生長(zhǎng)量/cm累積百分率/%生長(zhǎng)后期持續(xù)時(shí)間/d累積生長(zhǎng)量/cm累積百分率/%苗高4813591483.4821.65879.3458.111003.2520.24地徑3514891350.8922.301132.3759.25870.7418.46

注：t1、t2分別為速生期的起止時(shí)間，D為生長(zhǎng)拐點(diǎn)。

2.2 不同氮素水平對(duì)米老排苗高生長(zhǎng)節(jié)律的影響

對(duì)不同月份獲得的處理米老排的苗高數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，發(fā)現(xiàn)除5月份外，各氮素水平下苗木苗高生長(zhǎng)的差異均達(dá)到顯著水平(表3)。說明不同濃度的氮素營(yíng)養(yǎng)從6月開始對(duì)米老排的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響。

表3 不同氮素水平下米老排苗木苗高生長(zhǎng)節(jié)律方差分析

注：表中*表示在P<0.05水平下差異達(dá)到顯著水平，下同。

從不同氮素水平下米老排苗期苗高生長(zhǎng)節(jié)律圖可以看出，不同處理的米老排苗木苗高生長(zhǎng)均呈現(xiàn)出“S”型。進(jìn)一步通過多重比較分析(圖2)發(fā)現(xiàn)：6月，除N1處理外，其他施肥處理的苗高顯著高于對(duì)照，即：苗高生長(zhǎng)分化差異出現(xiàn)在施肥早期，說明氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)米老排苗木苗高生長(zhǎng)的促進(jìn)作用見效非?？?；到7月，只有N8處理與對(duì)照處理苗木苗高差異不顯著，說明高濃度的氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)促進(jìn)米老排的生長(zhǎng)無(wú)效；從8月到10月3個(gè)月的生長(zhǎng)期內(nèi)，N8處理始終與對(duì)照差異不顯著，而其他處理的苗高均顯著優(yōu)于對(duì)照處理，尤其是N2處理的苗木，從7月開始，苗高生長(zhǎng)就一直顯著高于其他4個(gè)處理，說明200mg/株的氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)米老排苗高生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最顯著。

縱觀5個(gè)氮素水平下米老排苗期苗高生長(zhǎng)節(jié)律圖發(fā)現(xiàn)100mg/株的氮素營(yíng)養(yǎng)(N1)對(duì)苗高生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，但是效果緩慢，直到7月與對(duì)照處理的差異才達(dá)到顯著水平。200mg/株、400mg/株和600mg/株3個(gè)水平氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)米老排均有促進(jìn)作用。其中，200mg/株的氮素營(yíng)養(yǎng)效果最佳，使10月N2處理的苗高達(dá)到40.5cm，較對(duì)照提高了145.72%；隨后，隨著氮素營(yíng)養(yǎng)水平的升高促進(jìn)效果逐漸減弱。當(dāng)?shù)貭I(yíng)養(yǎng)提升到800mg/株時(shí)，雖施肥初期會(huì)對(duì)苗高生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，使6月份米老排苗高較對(duì)照處理的苗木提高了30.3%，但10月份時(shí)N8處理的苗高生長(zhǎng)最差，僅為15.63cm，甚至比對(duì)照還矮了0.87cm，說明800mg/株的氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)米老排生長(zhǎng)產(chǎn)生脅迫作用。

圖2 不同氮素水平下米老排苗期苗高生長(zhǎng)節(jié)律

注：圖中不同字母的處理表示在P<0.05時(shí)差異性顯著(Duncan’s)，相同字母的處理之間差異不顯著,下同。

Fig.2 The height rhythm ofMytilarialaosensisseedlings under different nitrogen fertilizer treatments

2.3 不同氮素水平對(duì)米老排地徑生長(zhǎng)節(jié)律的影響

從不同氮素水平下米老排苗木地徑方差分析(表4)可知，米老排苗木地徑生長(zhǎng)差異在8-10月達(dá)到顯著水平，說明不同氮素營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)米老排苗木初期地徑生長(zhǎng)的影響并不顯著，肥效需要慢慢地積累，直到8月才開始產(chǎn)生顯著的影響。

通過多重比較分析(圖3)發(fā)現(xiàn),N1處理、N2處理及N4處理的苗木地徑生長(zhǎng)均顯著優(yōu)于對(duì)照處理，說明100mg/株、200mg/株和400mg/株的氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)地徑生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，其中生長(zhǎng)最佳的仍是N2處理。從8-10月，其地徑分別是對(duì)照處理的1.53-1.65倍，說明200mg/株的氮素營(yíng)養(yǎng)仍然是促進(jìn)米老排苗期地徑生長(zhǎng)的最佳施用量。在所有施肥處理中，只有N8處理的苗木地徑與對(duì)照處理在8月和9月差異不顯著，甚至10月時(shí)，地徑生長(zhǎng)量較對(duì)照處理(3.26mm)顯著降低了17.79%，僅為2.68mm，說明800mg/株的氮素營(yíng)養(yǎng)已經(jīng)嚴(yán)重影響了米老排苗木的正常生長(zhǎng)。

表4 不同氮素水平下米老排苗木地徑方差分析(P<0.05)

從不同氮素水平下米老排苗期地徑生長(zhǎng)節(jié)律(圖3)可以看出，不同處理的米老排苗木地徑生長(zhǎng)趨勢(shì)也呈現(xiàn)“S”型。在8月、9月和10月中，N1、N2、N4、N6和N8共5個(gè)處理苗木地徑生長(zhǎng)會(huì)隨著氮素水平的增加呈現(xiàn)先增加，在N2處理達(dá)到峰值然后再降低的現(xiàn)象，說明適宜的氮素營(yíng)養(yǎng)能夠促進(jìn)米老排的生長(zhǎng)，當(dāng)?shù)剡^量時(shí)(介于200mg/株到800mg/株)，促進(jìn)效用會(huì)逐漸被削弱，嚴(yán)重過量時(shí)(800mg/株)，則會(huì)抑制苗木的生長(zhǎng)。

圖3 不同氮素水平下米老排苗期地徑生長(zhǎng)節(jié)律

3 結(jié)論與討論

(1)大量研究表明Logistic 方程能夠較好地描述植物的生長(zhǎng)過程[6-9]，本研究也采用該方法對(duì)1a米老排實(shí)生苗苗高和地徑生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了擬合，發(fā)現(xiàn)擬合的效果達(dá)到顯著水平(RH2=0.990，RD2=0.978，P<0.005)。米老排苗期生長(zhǎng)節(jié)律具有明顯“慢-快-慢”的階段性，這與覃敏等[9]的研究結(jié)果一致。

根據(jù)擬合獲得的苗高和地徑logistic生長(zhǎng)方程將整個(gè)生長(zhǎng)期大致劃分為生長(zhǎng)前期、速生期和生長(zhǎng)后期3個(gè)階段。在生長(zhǎng)前期米老排苗木積累了全年生長(zhǎng)量的22%，與鐘榮[10]等研究結(jié)果相似；米老排的速生期始于6月中旬，在速生期米老排積累60%全年生長(zhǎng)量，但苗高生長(zhǎng)與地徑生長(zhǎng)持續(xù)的時(shí)間不同，分別為87d和113d，明顯短于覃敏等擬合的不同種源米老排速生期128-160d的持續(xù)時(shí)間，這與logistic方程的精度相關(guān)，用來擬合的數(shù)據(jù)頻率越高則精度越高，本研究中用來擬合苗高logistic生長(zhǎng)方程的數(shù)據(jù)記錄有20次，要顯著多于后者(6次)。

(2)大量研究表明氮肥可以顯著促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[1,11-13]，本研究也有同樣的結(jié)論；并且發(fā)現(xiàn)200mg/株是促進(jìn)米老排幼苗快速增長(zhǎng)的最佳施氮水平，也與前人[1,14-15]的研究結(jié)果一致。5個(gè)氮素營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)米老排苗期生長(zhǎng)的促進(jìn)作用隨著施用濃度的增加呈現(xiàn)先增加再下降的趨勢(shì)，是由于氮素營(yíng)養(yǎng)的過度施用會(huì)影響苗木的生長(zhǎng)：當(dāng)施用量輕度過量時(shí)(介于200mg/株到800mg/株)，會(huì)先逐漸削弱對(duì)生長(zhǎng)的促進(jìn)效用，嚴(yán)重過量時(shí)(≥800mg/株)，則會(huì)抑制苗木的生長(zhǎng)，甚至在試驗(yàn)結(jié)束后N8處理的苗木出現(xiàn)大量的死亡。氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)米老排苗高產(chǎn)生生長(zhǎng)分化的影響始于6月份，與logistic生長(zhǎng)方程擬合結(jié)果一致，因此在實(shí)際生產(chǎn)中在此階段宜增加適量外源氮肥的供給，以促進(jìn)米老排的壯苗生長(zhǎng)。