姜睿, 彭藝, 李鳳, 陳山, 肖祖飛
南昌工程學院 江西省樟樹繁育與開發(fā)利用工程研究中心, 江西 南昌 330099
樟樹(Cinnamomum camphora)為樟科樟屬的常綠大喬木,是我國Ⅱ級保護植物和特有樹種,可根據(jù)其枝葉所含的精油主成分分為腦樟、龍腦樟、芳樟、檸檬樟等化學型,其中主含芳樟醇的樟樹為芳樟[1]。芳樟醇是重要的天然香料,有“香料之王”的美稱,廣泛用于醫(yī)藥、除臭劑、抗齲齒劑、催化劑和抗菌劑等領域,發(fā)展前景廣闊[2]。以芳樟為香料原料林采用矮林密植、一年一次或兩年三次采伐、割取枝葉提取精油,這種模式每年會定期采伐,把大量枝葉帶走,同時裸露出的地表會遭到雨水沖刷、侵蝕,這些因素會造成土壤肥力衰退,影響樟樹生長,且樟樹絕大多數(shù)種植于長江以南的東南丘陵地帶,土壤因淋溶作用多發(fā)育為貧瘠的紅黃壤,使得樟樹生長遲滯、枝葉稀疏,因此科學的施肥方法將對芳樟樹林培育和生產(chǎn)起著科學的指導作用[3]。當前大量研究表明,不同類型和濃度的施肥對植物的萌芽及成枝數(shù)有一定的促進作用。張薇[4]等在水肥控制和截干對香椿萌芽和芽菜產(chǎn)量的影響研究中心發(fā)現(xiàn),有機肥能夠?qū)ρ恐睆胶脱块L的增長產(chǎn)生極顯著的影響,實驗50、70 d時,除有機肥為0.50kg·株-1時,香椿的單株芽菜產(chǎn)量有所降低外,其總趨勢是隨著有機肥的增加而增加,而且0.25、0.50 kg·株-1的產(chǎn)量都顯著地高于不施有機肥的(P50 d=0.001<0.01,P70 d=0.013<0.05),進一步說明有機肥顯著地提高香椿的單株芽菜產(chǎn)量。孫國平[5]在不同施肥水平對樟樹幼林生長相關性的研究中發(fā)現(xiàn),樟樹在幼林生長階段最適合以0.35 kg·株-1水平施用復合肥,但綜合樟樹的實際特點,在對樟樹開展0.25 kg·株-1施肥會更適合其生長,不僅能夠使幼苗在樹葉、樹枝等方面達到高產(chǎn),在各方面的經(jīng)濟效益也較高。其最終結(jié)果顯示,復合肥施用量增大生物量也隨之提高,但施用高濃度復合肥與施用中等濃度復合肥的樟樹幼苗生物量差別不顯著。但目前關于芳樟矮林施用復合肥方面內(nèi)容研究較少,因此以4年生芳樟矮林為研究對象,研究復合肥的使用量對芳樟矮林株高、枝粗、生物量、精油分布規(guī)律等的影響,以期為芳樟矮林的高效栽培提供理論依據(jù)。
試驗材料為4年生芳樟矮林(同一無性系),株距1.0 m、行距1.5 m,種植后每年10月底伐樁,伐樁高度為20 cm,正常養(yǎng)護管理。
施肥時間為2019年5月4號,復合肥(N-P2O5-K2O,15-15-15,總養(yǎng)分≧45%,湖南開門子肥業(yè)有限公司生產(chǎn))施用量為0 g·株-1(對照)、12.5 g·株-1、25 g·株-1、50 g·株-1、100 g·株-1、200 g·株-1(分別記為F0、F1、F2、F3、F4、F5),施肥方式為打孔施,在離植株基部30 cm處打孔施入復合肥,回填土壤,每個處理15株,3次重復。10月底結(jié)束試驗,測定不同處理植株的枝粗、株高和冠幅,之后在離地面20 cm處砍伐,獲取其地上部分,帶回實驗室測定單株鮮重,然后將其分成葉、小枝、主枝三部分,測定單株葉鮮重、小枝重量、主枝重量,再分別從葉、小枝和主枝中稱取一部分(200~400 g),采用水蒸氣蒸餾法,提取精油,進而計算出得油率。
(1)單株枝條數(shù)
10月份采伐時,調(diào)查不同處理基樁上枝條數(shù)。
(2)株高和冠幅的測定
參照GB 6000-1985《主要造林樹種苗木》中的標準:地徑指苗木土痕處的粗度,用游標卡尺測量;株高是指自地徑至植株頂芽基部的苗干長度,用卷尺測定;冠幅是指樹(苗)木的南北和東西方向?qū)挾鹊钠骄担镁沓邷y量。
(3)生物量的測定
采伐后用電子天平測定芳樟單株鮮重,之后將其葉、小枝、主枝分開,再用電子天平稱量其鮮重。
(4)精油提取和得油率計算
從(3)中取部分葉、小枝和主枝,各稱取一定重量W1(200~400 g),采用水蒸氣蒸餾法提取精油,蒸餾40 min,關停設備,取出精油,用已知重量的棕色玻璃瓶(W2)貯存,稱重W3,得油率計算公式為:
生長指標的測定:在10月份采伐時,調(diào)查不同處理基樁上枝條數(shù);用游標卡尺測量苗木土痕處的粗度(地徑),用卷尺測定自地徑至植株頂芽基部的苗干長度(株高),用卷尺測量樹(苗)木的南北和東西方向?qū)挾鹊钠骄担ü诜?;伐后用電子天平測定芳樟單株鮮重,之后將其葉、小枝、主枝分開,再用電子天平稱量其鮮重。得油率的測定:從采伐樣品中取部分葉、小枝和主枝,各稱取一定重量W1(200~400 g),采用水蒸氣蒸餾法提取精油,蒸餾40 min,關停設備,取出精油,用已知重量的棕色玻璃瓶(W2)貯存,稱重W3,得油率計算公式為:
所有實驗數(shù)據(jù)先用Excel 2010計算、整理,再用SPSS 19.0 進行方差分析和Duncan多重比較,顯著性水平為0.05。
由表1所示,施用復合肥對芳樟矮林枝條數(shù)有促進作用,各處理芳樟矮林枝條數(shù)高于對照(F0)。F5處理枝條數(shù)最多(3.00個),對照芳樟矮林枝條數(shù)最少(1.67個),但各處理芳樟矮林枝條數(shù)與對照差異不顯著,各處理之間也差異不顯著,表明施用復合肥對芳樟矮林枝條數(shù)有一定的促進作用,但效果并不明顯。
(1)施用復合肥對芳樟矮林枝條長度的影響
由表1所示,芳樟矮林枝條長度在不同復合肥施用量間表現(xiàn)出一定的差異性,施用一定量復合肥對芳樟矮林枝條長度有顯著促進作用,隨著復合肥施用量的增加總體上呈先增大后減少的趨勢。F1、F2、F3、F4處理枝條長度差異不顯著,顯著大于對照(F0),F(xiàn)5處理枝條長度與對照差異不顯著。芳樟矮林枝條長度最大的是F1和F3處理,分別為225.32 cm和224.93 cm,其次是F2和F4處理,分別為219.58 cm和217.70 cm,最小的是對照(206.35 cm)。與對照相比較,F(xiàn)1、F2、F3、F4和F5處理枝條長度分別增長了9.19%、6.41%、9.00%、5.50%和2.76%,表明施用一定量的復合肥對芳樟矮林枝條長度有明顯促進作用,但不宜過量,施肥量12.5~100 g·株-1顯著促進芳樟矮林枝條長度。
(2)施用復合肥對芳樟矮林枝條粗度的影響
由表1所示,施用復合肥對芳樟矮林枝條粗度的影響與枝條長度相似,即隨著復合肥施用量的增加,芳樟矮林枝條粗度呈先增大后減小的趨勢。F4處理芳樟矮林枝條粗度顯著大于其他處理和對照;F1、F2和F3處理差異不顯著,大于F5處理,顯著大于對照;F5處理大于對照,但之間差異不顯著。F4處理時,芳樟矮林枝條粗度最大(32.21 mm),其次是F1、F2和F3處理,對照芳樟矮林枝條粗度最?。?1.24 mm)。與對照相比較,F(xiàn)1、F2、F3、F4和F5處理芳樟矮林枝條粗度分別增大了31.31%、42.88%、30.71%、51.65%和15.95%,表明施用一定量的復合肥對芳樟矮林枝條粗度有明顯促進作用,但不宜過量,100 g·株-1復合肥促進枝條增粗效果最好。
表 1 施用復合肥對芳樟矮林枝條生長的影響(平均值±標準誤,下同)Tab. 1 Effects of compound fertilizer application on branch growth of Cinnamomum. camphora dwarf forest (mean ± S.E., the same below)
表 2 施用復合肥對芳樟矮林生物量的影響Tab. 2 Effects of compound fertilizer application on biomass of C. camphora dwarf forest
(1)施用復合肥對芳樟矮林單株鮮重的影響
由表2所示,施用復合肥對芳樟矮林單株鮮重有顯著促進作用,單株鮮重隨復合肥施用量的增加呈先增大后減小的趨勢。F4處理芳樟矮林單株鮮重最大(2971.11 g),顯著大于其他處理和對照(1309.40 g);其次是F2處理(2540.13 g)和F3處理(2568.69 g),與F4處理差異不顯著,顯著大于F1、F5處理和對照;F1和F5處理差異不顯著,顯著大于對照。因此,施用復合肥顯著促進芳樟矮林單株鮮重,其中施用100 g·株-1復合肥效果最好,超過100 g·株-1施用量單株鮮重顯著下降。
(2)施用復合肥對芳樟矮林單株葉鮮重的影響
由表2所示,芳樟矮林平均單株生物量在不同復合肥施用量間表現(xiàn)出一定的差異性,芳樟矮林單株葉鮮重隨著復合肥施用量的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。F2、F3、F4處理顯著大于F0、F5,F(xiàn)0處理芳樟矮林單株葉鮮重最小,為552.77 g,F(xiàn)4處理芳樟矮林單株葉鮮重最大,為951.35 g,比F0處理高出72.11%。F5處理單株葉鮮重僅為586.01 g,僅高出F0處理6.01%。表明施用一定量的復合肥對芳樟矮林單株葉鮮重顯著促進作用,過量施肥會抑制芳樟矮林單株葉鮮重。
(2)施用復合肥對芳樟矮林單株小枝鮮重的影響
由表2所示,F(xiàn)4處理單株小枝最大(776.89 g),與F2、F3和F5處理差異不顯著,顯著大于F1處理(413.99 g)和對照(345.48 g),F(xiàn)1處理和對照差異不顯著。因此,施用一定量的復合肥對芳樟矮林單株小枝鮮重有促進作用,當施肥量少(12.5 g/株)時效果不明顯,過度施肥(200 g/株)單株小枝鮮重下降,施用100 g·株-1復合肥效果最好。
(4)施用復合肥對芳樟矮林單株主枝鮮重的影響
由表2所示,施用復合肥對芳樟矮林單株主枝鮮重有顯著促進作用,單株主枝鮮重隨復合肥施用量的增加總體呈先增后減的趨勢。各處理單株主枝鮮重均顯著大于對照(411.15 g),其中F4和F2單株主枝鮮重較大,分別為1242.88 g和1122.65 g,大于F3處理(1048.01 g),顯著大于F1(751.82 g)和 F5處理(811.10 g),F(xiàn)1和F5處理之間差異不顯著。因此,施用一定量的復合肥(12.5~100 g·株-1)對芳樟矮林單株主枝鮮重有促進作用,過度施肥(200 g·株-1)單株主枝鮮重下降,施用100 g·株-1復合肥效果最好。
(1)施用復合肥對芳樟矮林葉片得油率的影響
由表3所示,各處理芳樟矮林單株葉片得油率變幅在2.12~2.19%,之間差異不顯著,各處理單株葉片得油率與對照(2.18%)差異也不顯著,表明施用復合肥對芳樟矮林單株葉片得油率的影響不明顯。
(2)施用復合肥對芳樟矮林小枝得油率的影響
由表3所示,施用復合肥對芳樟矮林單株小枝得油率的影響與葉片相似,各處理芳樟矮林單株小枝得油率變幅在0.21~0.26%,之間差異不顯著,各處理單株小枝得油率與對照(0.23%)差異也不顯著,表明施用復合肥對芳樟矮林單株小枝得油率影響也不明顯,施用量過大反而會抑制芳樟矮林單株小枝得油率的積累。
(3)施用復合肥對芳樟矮林主枝得油率的影響
由表3所示,芳樟矮林單株主枝得油率在不同復合肥施用量間存在一定的差異性,芳樟矮林單株主枝得油率隨著復合肥施用量的增加而增大。F3、F4和F5處理單株主枝得油率較高,之間差異不顯著,高于F1和F2處理,顯著高于對照,F(xiàn)1和F2處理單株主枝得油率高于對照,但與對照差異不顯著。這說明施用復合肥能顯著提高芳樟矮林主枝得油率,施用50~100 g·株-1促進效果明顯。
外界因素例如溫度、光照、水分等對植物萌芽有明顯影響,此外栽培密度、水肥管理、留樁高度等也與植物萌芽更新和生長密切相關[9-11]。本試驗研究結(jié)果表明,施用復合肥能在一定程度上促進芳樟矮林枝條數(shù),施肥量為200 g·株-1時枝條數(shù)最大,為3.00,但與對照差異不顯著,這與張薇[1]等人對香椿的萌芽更新研究結(jié)果基本一致,究其原因可能是伐樁后,芳樟根部存儲足夠養(yǎng)分,能夠滿足芳樟萌芽所需。芳樟采用矮林密植栽培模式,隨著芳樟矮林萌條的生長,部分枝條因為養(yǎng)分競爭而出現(xiàn)自然疏枝現(xiàn)象。
表 3 施用復合肥對芳樟矮林得油率的影響Tab. 3 Effects of compound fertilizer application on oil rate of C. camphora dwarf forest
復合肥含有N、P、K等多種營養(yǎng)元素,對植物的生長發(fā)育起著重要的作用,孫秋平[6]在葉面鉀肥對烤煙上部葉理化性狀影響研究中發(fā)現(xiàn),K元素顯著促進植物的光合作用、同化產(chǎn)物的合成與運輸,K元素顯著提高葉片葉綠素含量,氣孔張度等指標,有利于吸收CO2,進而提高CO2,的同化率。陳家法[7]等對濕地松最佳施肥量的研究中發(fā)現(xiàn),施用復合肥對濕地松樹高及胸徑的生長促進效果明顯。許燦[8]在研究高氮復合肥對荔枝葉片影響時發(fā)現(xiàn),對于缺P元素是主要限制條件的荔枝樹,高施肥量對于穩(wěn)定其葉片P元素含量有利,施用10~25 g·株-1肥料對荔枝葉片P元素含量達到最高水平的影響幾乎一樣,研究結(jié)果表明,對于普通荔枝樹每株施用復合肥10 g左右即可。本試驗研究結(jié)果表明,施用復合肥對芳樟矮林枝條增粗有明顯促進作用,復合肥施用量為100 g·株-1效果最好;施用適量復合肥(12.5~100 g·株-1)對芳樟矮林枝條長度有明顯促進作用,過量施肥(200 g·株-1)會抑制芳樟矮林枝條的長度和粗度,這與馮瑜[9]和鄧波[10]等人的研究結(jié)果基本一致;施用復合肥對芳樟單株鮮重、葉鮮重、小枝鮮重和主枝鮮重均有顯著促進作用,施肥量為100 g·株-1效果最好,單株鮮重、葉鮮重、小枝鮮重和主枝鮮重均達到最大值,過量施肥(200 g·株-1)會抑制芳樟矮林生物量,這與桂雪萍[11]等人的研究結(jié)果基本一致。造成上述結(jié)果的原因可能是隨著芳樟矮林枝葉的旺盛生長,土壤里的肥力被大量消耗,造成養(yǎng)分缺失,特別是氮元素缺失會影響葉片內(nèi)可溶性蛋白及類囊體蛋白的合成,導致葉片內(nèi)葉綠體含量下降進而導致光合效率下,生長遲滯,通過補充肥料可促進芳樟矮林的生長,但當過量施肥時會導致氮飽和,影響葉綠素含量、酶含量及活力,進而阻礙生長[12]。
精油為次生代謝產(chǎn)物,其形成、積累和轉(zhuǎn)化與植物的遺傳、生理活動和環(huán)境條件等因素密切相關。本試驗結(jié)果表明,施用復合肥對芳樟矮林葉片和小枝得油率影響不明顯,過量施肥(200 g·株-1)甚至會抑制葉片和小枝得油率,這與劉新亮[13]等人的研究結(jié)果基本一致。這可能是因為施肥創(chuàng)造了良好的營養(yǎng)條件,有利于地上部分生物量的積累,反而不利于芳樟醇等次生代謝產(chǎn)物的積累。施復合肥對芳樟矮林主枝出油率有顯著的促進作用,且當施肥量為100 g·株-1時促進效果最好,表明施肥處理影響芳樟矮林各器官精油的分配,這與黃良秋[14]及于靜波[15]等人的研究結(jié)果基本一致。