羅紅，韋紅莉，李小雙，張庭嘉，王港，婁麗，候娜

(1.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴州 貴陽550005；2.西南喀斯特山地生物多樣性保護(hù)國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550005；3.云南省林業(yè)和草原科學(xué)院，云南 昆明 650201)

頂壇花椒(Zanthoxylumplanispinumvar.dintanensis)為貴州省特色經(jīng)濟(jì)樹種，是竹葉花椒(Z.armatum)的一個(gè)變種[1]，屬于蕓香科(Rutaceae)花椒屬(Zanthoxylum)落葉灌木或小喬木，主要種植于貴州北盤江關(guān)嶺、貞豐和花江峽谷等干熱河谷區(qū)域。頂壇花椒歷來以“香味濃、麻味重、產(chǎn)量高”而著稱，被列為中國地理標(biāo)志產(chǎn)品[2]，是喀斯特石漠化地區(qū)生態(tài)恢復(fù)較好的樹種之一，也是貴州石漠化治理和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要經(jīng)濟(jì)樹種，被譽(yù)為“頂壇模式”而廣泛推廣[3]。在花椒種植逾百萬畝的貴州，頂壇花椒已成為貴州喀斯特干熱河谷地區(qū)鄉(xiāng)村振興的支柱產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)頂壇花椒的高效栽培對(duì)其產(chǎn)業(yè)振興具有重要意義。

科學(xué)合理的施肥能夠在短期內(nèi)調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分，提高植物營養(yǎng)需求，促進(jìn)苗木生長，有利于促進(jìn)植株代謝物的合成和累積，達(dá)到提高林產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益的目的[4]。然而，目前在生產(chǎn)上經(jīng)濟(jì)林營養(yǎng)研究嚴(yán)重落后于實(shí)際生產(chǎn)，施肥技術(shù)仍舊處于滯后階段，林農(nóng)只能依靠平時(shí)種植農(nóng)作物的經(jīng)驗(yàn)盲目地施用肥料，施肥種類和施肥量沒有達(dá)到林木生長的需求，由此造成果樹產(chǎn)量低、質(zhì)量低等雙低現(xiàn)象，或者過量施肥徒增生產(chǎn)成本，嚴(yán)重影響果樹的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，合理的施肥必然對(duì)植物的生長產(chǎn)生影響，并在整個(gè)生長過程中發(fā)揮重要作用。近些年來，國內(nèi)學(xué)者對(duì)經(jīng)濟(jì)林開展了大量的施肥試驗(yàn)研究，如李建國等[5]研究不同配方施肥對(duì)花椒(Z.bungeanum)產(chǎn)量的影響發(fā)現(xiàn)，每個(gè)施肥處理的花椒產(chǎn)量均高于不施肥處理，證實(shí)氮、磷、鉀混合肥施能明顯提升花椒產(chǎn)量。油茶(CamelliaoleiferaAbel)在豐產(chǎn)栽培上施用有機(jī)肥代替化肥完全能達(dá)到增產(chǎn)增效的目的[6]。合理施用無機(jī)肥能影響枸杞(Lyciumbarbarum)秋果的多糖含量，提高果實(shí)營養(yǎng)成分[7]。核桃(JuglansregiaL.)在施用橋介酶肥后可溶性糖含量及養(yǎng)分積累量有明顯提升[8]。大多數(shù)的施肥試驗(yàn)結(jié)果表明：不同水肥管理措施對(duì)植物的生物量、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)有明顯不同，與不施肥處理對(duì)比，合理施肥對(duì)各生物量有明顯提升[8-9]。

頂壇花椒的研究主要集中在施肥對(duì)花椒掛果期產(chǎn)量的影響[5]、生理生態(tài)[10]及其環(huán)境響應(yīng)[11]等方面，直接探索經(jīng)營措施的研究極少，本研究著重從經(jīng)濟(jì)林樹種幼林期快速生長以加快進(jìn)入掛果期的角度出發(fā)，探索促進(jìn)頂壇花椒生長的有效措施。施肥是加快樹木生長最直接的措施，雖前人在花椒種植肥料合理施用方面進(jìn)行了大量研究[12]，但頂壇花椒的合理施肥研究鮮有報(bào)道。本研究旨在采用不同施肥處理頂壇花椒幼林，探討不同肥料種類和不同施肥次數(shù)對(duì)頂壇花椒植株早期生長的影響，初步篩選出適宜頂壇花椒植株早期施肥的有效措施，為其人工林的經(jīng)營管護(hù)提供科學(xué)的施肥方法，同時(shí)也為規(guī)范花椒林栽培與生產(chǎn)施肥體系、提高花椒種植水平，為推動(dòng)貴州花椒產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于貴州省六枝特區(qū)北盤江支流牂牁江河谷坡地中下部(26°4′21″N、105°15′53″E，海拔1 270 m)，坡度15°，西坡，土壤以黃壤為主，偏酸性，土壤肥力屬于一般、貧瘠水平，土層厚度約60 cm以上，具有明顯的干熱河谷氣候特征，降雨少、濕度小、蒸發(fā)大、日照充足、氣溫高[13]。試驗(yàn)地為當(dāng)?shù)匦掳l(fā)展花椒園，面積大于6.67 hm2，立地條件較一致。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為頂壇花椒幼樹，于2021年6月中旬栽植，株行距為3 m×3 m，頂壇花椒苗木均為同一批次苗、苗齡一致及生長健壯實(shí)生苗，定植時(shí)均為一年生營養(yǎng)袋苗，地徑約5 mm、苗高30 cm，無病蟲害、生長良好，均采取定桿措施，去除頂端優(yōu)勢(shì)，栽植后至不同試驗(yàn)措施布置前均未采取任何施肥措施。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取頂壇花椒園內(nèi)立地條件相近且集中連片的區(qū)域開展不同措施施肥試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)面積約1.33 hm2，共設(shè)置5個(gè)不同施肥處理的樣地和1個(gè)不施肥對(duì)照樣地，除施肥措施外其余管護(hù)措施均一致，不同施肥試驗(yàn)措施的樣地面積各約0.2 hm2。幼樹種植30 d植株已適應(yīng)環(huán)境后，在不同樣地開展不同施肥試驗(yàn)，并在各樣地內(nèi)距離樣地邊緣3行(9 m)以上的區(qū)域選取樹體規(guī)格接近、生長勢(shì)相似、相對(duì)集中連片的幼樹作為樣樹開展監(jiān)測，每棵樣樹均作為1個(gè)重復(fù)獨(dú)立連續(xù)調(diào)查，受地形和最終監(jiān)測有效性影響，最終各樣地樣樹為17～26株，試驗(yàn)措施時(shí)間為2021年7月至2022年7月，2021年07月28開展第1次施肥，2021年11月12日開展第2次施肥，2022年4月16日開展第3次施肥，平衡肥、高氮高鉀復(fù)合肥、高氮復(fù)合肥每次用量為150 g/株、腐殖酸有機(jī)肥為1 kg/株，均沿樹冠投影范圍挖環(huán)溝施肥。各施肥措施處理見表1。

表1 頂壇花椒試驗(yàn)處理

1.4 指標(biāo)測定

于2021年7月測定苗木初始狀態(tài)的地徑、株高及冠幅，于2022年7月測定1年經(jīng)營期后不同處理措施下頂壇花椒植株的地徑、株高及冠幅，并用手持植株?duì)I養(yǎng)測定儀器(HED-YD，山東霍爾德電子科技有限公司)，測定成熟葉片葉綠素相對(duì)含量(SPAD值)、氮含量(mg/g)。地徑為地面以上10 cm處幼樹主干莖粗。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算地徑、株高、冠幅較初植時(shí)的增加量，并繪制條形圖。采用IMB SPSS Statistics 23 軟件對(duì)地徑、株高、冠幅的增加量進(jìn)行平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、95%置信區(qū)間等特征值統(tǒng)計(jì)和方差分析，采用Duncan多重比較進(jìn)行不同處理措施下樹體生長的差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。不同施肥措施綜合得分由隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)分析產(chǎn)生，按公式如下。

各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值=(某指標(biāo)下測得數(shù)值-該指標(biāo)下最小值)/(該指標(biāo)下最大值-該指標(biāo)最小值)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)頂壇花椒地徑的影響

頂壇花椒的地徑隨不同施肥處理的變化見圖1所示，各施肥處理措施均能促進(jìn)幼樹地徑的增長。與不施肥(CK)相比，施肥處理頂壇花椒幼樹的地徑生長增加量高出1.9～15.5 mm，其中，T1處理的頂壇花椒平均地徑增長(22.9±2.52)mm，各處理中增量最多，較CK增幅達(dá)210%，T2、T3、T4處理也能使地徑顯著增長，地徑分別增長(17.8±2.04)mm、(15.9±1.43)mm、(13.9±1.53)mm，較CK增幅分別達(dá)139.9%、114.3%、87.9%，T5處理的地徑增幅量最小，為25.7%，但與CK相比地徑增長量差異不顯著。

2.2 不同施肥處理對(duì)頂壇花椒株高的影響

頂壇花椒的株高在不同施肥處理下增長量不同(圖2)，各施肥處理的平均株高增加量較不施肥CK高出0.22～0.95 m，均與CK差異顯著，1年經(jīng)營期內(nèi)T1處理下頂壇花椒平均株高增加(1.48±0.28)m，較CK平均株高增幅達(dá)178.6%，對(duì)頂壇花椒幼樹株高的影響作用最顯著，各施肥處理中最優(yōu)。其他施肥處理均較CK能使株高顯著增加，T2處理僅次于T1，株高增加(1.28±0.20)m，較CK平均株高增幅達(dá)141.2%，T4、T3、T5處理均能使株高分別增幅101.2%、72.1%、42.4%。

2.3 不同施肥處理對(duì)頂壇花椒冠幅的影響

頂壇花椒冠幅在不同施肥處理下增長量不同(圖3)，頂壇花椒幼林不同施肥處理的平均冠幅增長量較CK高出0.26～1.03 m，均與CK差異顯著，表明施肥處理能顯著促進(jìn)頂壇花椒幼林冠幅的增長，1年期經(jīng)營期內(nèi)T1處理下頂壇花椒平均冠幅增加(1.53±0.34)m，較CK增幅達(dá)205.7%，對(duì)頂壇花椒幼樹冠幅的影響最顯著，各處理中對(duì)冠幅的影響表現(xiàn)最優(yōu)。其他施肥處理均較CK能使冠幅顯著增加，T2、T4間對(duì)冠幅的影響差異不顯著，但使冠幅的增長量僅次于T1，冠幅增加分別為(1.28±0.20)m、(1.19±0.20)m，較CK平均冠幅增幅分別達(dá)156.0%、136.8%，T3、T5處理均能使冠幅分別增幅108.6%、51.4%。

圖3 頂壇花椒冠幅隨施肥處理的變化

2.4 不同施肥處理對(duì)頂壇花椒葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是植物中最豐富的天然色素之一，起到光能收集和將光能轉(zhuǎn)移到反應(yīng)中心的作用[14]，且葉綠素值SPAD與葉綠素密切相關(guān)[15]。不同施肥處理對(duì)頂壇花椒葉片SPAD值的影響如表2所示，各施肥處理葉片SPAD值顯著高于不施肥CK處理，是對(duì)照的1.7～2.1倍，說明配施肥料能有效地提高花椒葉片的SPAD值。不同措施下葉片SPAD值由高到低依次為其次分別是T1>T2>T5>T4>T3，T1處理下葉片SPAD值顯著高于其它各施肥處理，與CK的差異最大，其次為T2，但T1、T2下葉片SPAD值差異不顯著；T5、T4處理下差異不顯著，表明施2次氮肥基礎(chǔ)上增施1次有機(jī)肥作用不明顯，但較T3差異顯著，說明施2次氮肥較施2次有機(jī)肥對(duì)葉片SPAD值的影響更好，T3亦顯著高于對(duì)照CK，說明施2次有機(jī)肥作用仍較不施肥對(duì)SPAD值的影響要好。施肥種類不同對(duì)葉片SPAD值的影響不同，幼樹期增施有機(jī)肥對(duì)葉片SPAD值作用不顯著，施肥2次平衡肥效果最佳。

2.5 不同施肥處理對(duì)頂壇花椒葉片氮含量的影響

氮素對(duì)植物光合作用有重要影響[16]，是植物生長所需的大量元素之一。不同施肥處理的頂壇花椒葉片氮含量如表3所示。在不同處理中，葉片氮素平均值大小與表2中SPAD值大小排序值一致、差異性一致，反映的葉片氮素特征與SPAD值特征一致，施用2次平衡肥(T1措施)能最大程度地促進(jìn)頂壇花椒幼林葉片N含量的提升，是CK的2.2倍。各施肥處理下葉片氮含量均顯著高于CK(P<0.05)，表明施肥能有效提高頂壇花椒葉片氮含量；施用平衡肥、高氮高鉀復(fù)合肥、高氮肥的措施中葉片氮含量T1>T5>T3，表明施肥種類上平衡肥最佳；施用同種高氮肥料T5、T4進(jìn)行比較，增施1次有機(jī)肥的T4處理對(duì)葉片氮含量影響不明顯，而T5較T3差異顯著，表明施肥2次基礎(chǔ)上增施1次有機(jī)肥對(duì)葉片氮含量影響不明顯，從T2>T4來看，施高氮高鉀肥較高氮肥對(duì)葉片氮含量的效果更好。綜合來看，肥料種類上平衡肥優(yōu)于高氮高鉀肥，優(yōu)于高氮肥。

表3 不同施肥處理下頂壇花椒的葉片氮素特征

2.6 施肥措施綜合評(píng)價(jià)

對(duì)各施肥處理的頂壇花椒幼苗地莖、株高、冠幅、SPAD值、葉片氮素項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)綜合分析，各處理的綜合得分由表4可知，得分排名為T1>T2>T4>T5>T3>CK，各處理的隸屬平均值均高于CK組，綜合得分最高的為T1，在頂壇花椒生長發(fā)育過程中，平衡肥的處理顯著提升了其地徑、株高及冠幅等生長指標(biāo)，其次是T2高氮高鉀復(fù)合肥處理。

表4 頂壇花椒各生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

肥料是植物生長過程中不可或缺的養(yǎng)分來源，對(duì)植株的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)起到了至關(guān)重要的作用。大量研究表明，增加施用肥料能顯著提高植物生長發(fā)育，為植物的生長提供必不可少的營養(yǎng)基礎(chǔ)[4，17]。本研究通過頂壇花椒幼林栽培試驗(yàn)探究了不同施肥處理對(duì)其生長的影響，研究發(fā)現(xiàn)，不同施肥處理對(duì)頂壇花椒各生長指標(biāo)的影響不同，頂壇花椒幼林期快速生長需要施肥，各生長指標(biāo)均在T1處理組取得最大值，其次是T2，不施肥處理中最??；肥料種類上平衡肥最佳、其次是高氮高鉀肥、高氮肥、有機(jī)肥；從T4、T5處理的比較來看幼林期增施有機(jī)肥作用不明顯，單施有機(jī)肥的效果較其他肥料的效果差，速效養(yǎng)分(N、P、K)的均衡更為重要。從節(jié)約成本、效果最佳角度考慮，施2次平衡肥最優(yōu)。

植物葉片光合能力和植株健康狀況能通過葉綠素含量反映[18]。施肥處理會(huì)對(duì)植株葉片養(yǎng)分含量具有一定的影響[19-20]，葉片 SPAD值與全氮含量呈正相關(guān)，SPAD值高，全氮含量也高，SPAD值可反映葉片中葉綠素含量高低，也可反映出葉片養(yǎng)分的多少[21]。本研究中SPAD值與葉片N素特征一致，有學(xué)者在葉片SPAD值研究中發(fā)現(xiàn)，水稻(OryzasativaL.)成熟期葉片SPAD值下降，施肥處理后葉片SPAD值及葉面積指數(shù)均高于不施肥處理[22]；本研究不同施肥處理葉片SPAD值顯著高于不施肥對(duì)照，施用平衡肥葉片SPAD值顯著高于高氮高鉀復(fù)合肥、高氮肥、有機(jī)肥，說明氮磷鉀元素的合理配比，能更有利于頂壇花椒樹體營養(yǎng)元素的吸收，增強(qiáng)花椒葉片的光合作用，從而促進(jìn)樹體快速生長，為果實(shí)的生長提前積累營養(yǎng)。

氮素作為影響植物生長的重要營養(yǎng)元素[23]，葉片氮含量對(duì)光合同化物的累積具有一定的影響[16]。本研究中，不施肥葉片氮元素的含量顯著低于各施肥處理，說明復(fù)合施肥能有效促進(jìn)花椒葉片N元素的吸收，而平衡肥對(duì)N素吸收的促進(jìn)作用較其他各施肥處理明顯，同為施高氮肥處理的T4、T5措施未能使葉片SPAD值、N素值高于施平衡肥、高氮高鉀復(fù)合肥處理(表2、表3)，表明頂壇花椒幼樹所需的氮肥在兩次高氮肥的處理中已經(jīng)超出了幼樹需求，存在氮肥浪費(fèi)，相反磷、鉀養(yǎng)分的補(bǔ)充更能促進(jìn)樹體生長。研究表明，我國氮肥利用率不到50%，磷肥20%左右，鉀肥30%左右[24-25]，合理地施用氮肥能有效提高植株光合速率，改善植株整體質(zhì)量[26]，但長期大量施用單一氮肥，會(huì)造成土壤板結(jié)，改變土壤原有的結(jié)構(gòu)和特性，嚴(yán)重影響土壤可耕力，氮、磷、鉀肥合理的施用能有效促進(jìn)植株生長發(fā)育[27]。從試驗(yàn)結(jié)果看出，施用平衡肥在頂壇花椒生長過程中優(yōu)于其他肥料，各營養(yǎng)元素必須與磷、鉀合理搭配，才會(huì)發(fā)揮最好的作用，這一結(jié)果與望天樹(Parashoreachinensis)、青岡櫟(Cyclobalanopsisglauca)等的施肥研究結(jié)果一致[28-29]。

有關(guān)頂壇花椒施肥措施的研究較少，僅李松克等[30]對(duì)頂壇花椒的成熟林(6～8年)進(jìn)行追肥研究，發(fā)現(xiàn)追肥對(duì)頂壇花椒產(chǎn)量影響很大，且追肥中N、P、K以1︰1.83︰1.36配比、2次追肥，總純養(yǎng)分施用量為1.79 t/hm2效果最好。韓富軍等[31]對(duì)3 a生“大紅袍”花椒(Z.bungeanum)幼樹進(jìn)行N、P、K的配方施肥，發(fā)現(xiàn)配方施肥有助于促進(jìn)幼樹期花椒干徑、冠幅的增加，年度內(nèi)分3次施肥且N、P、K有效成分總量分別為75 g、56 g、50 g的處理措施最佳，肥料中N素含量最高，P、K含量相當(dāng)，但不同配方施肥對(duì)株高的影響不顯著。與本研究結(jié)果相比，頂壇花椒苗齡僅1年，年內(nèi)2次平衡肥，N、P、K有效成分總量分別為45 g、45 g、45 g的處理措施最佳，均能顯著促進(jìn)地徑、株高、冠幅的快速生長，年內(nèi)2次高氮高鉀復(fù)合肥的處理措施次之，頂壇花椒幼樹的快速生長更偏向速效養(yǎng)分的均衡。

在實(shí)際生產(chǎn)中為促進(jìn)頂壇花椒樹體快速生長的施肥次數(shù)更多，可達(dá)5～8次，本研究所設(shè)計(jì)施肥次數(shù)為1～3次，最優(yōu)措施(2次平衡肥)的效果和成本是否與施用更多次同種肥料的效果接近，且成本更低還有待進(jìn)一步明確。開展頂壇花椒幼林期主要養(yǎng)分N、P、K需求閾值的研究將更有利于生產(chǎn)中合理施肥、節(jié)約成本且取得最佳生長效果。

3.2 結(jié)論

施肥措施能顯著促進(jìn)頂壇花椒幼樹地徑、株高、冠幅的增長，不同施肥處理對(duì)樹體生長、葉片中葉綠素和氮素含量的影響作用不同；頂壇花椒幼林期有效肥N、P、K的均衡對(duì)幼樹生長更為有效，一年內(nèi)施用2次平衡肥對(duì)幼樹各生長指標(biāo)促進(jìn)效果最明顯、最節(jié)約成本，其次是2次高氮高鉀復(fù)合肥+1次有機(jī)肥，單施有機(jī)肥僅對(duì)株高和冠幅有一定影響。一年內(nèi)2次高氮肥的氮肥量已超幼樹需求，此基礎(chǔ)上再增施有機(jī)肥的效果亦不明顯，因此，有機(jī)肥的施用時(shí)間可適當(dāng)推遲。