曾慧杰，唐 春，頓 珠，李 聰，張 翼，唐永軍，仁增康珠，羅 布，喬中全，

（1.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004； 2.山南市林業(yè)和草原有害生物防治站，西藏 山南 856100；3.西藏山南邊久園林綠化建設(shè)有限公司，西藏 山南 856100）

雪松 （Cedrus deodara）又稱香柏，為松科（Pinaceae）雪松屬（Cedrus）常綠喬木［1］。它廣泛分布在印度中北部、巴基斯坦北部、尼泊爾西部、阿富汗東部和西藏西南部的喜馬拉雅山西部等地海拔1 200～3 000 m的地區(qū)，喜排水良好的酸性土壤條件［2］，通常適宜生長的溫度低于10℃。雪松是一種著名的觀賞樹木，其樹干高大挺拔，能生長至20～30 m，具有宜人的香氣，在園林綠化中應(yīng)用廣泛［3］。它還被應(yīng)用于中醫(yī)藥行業(yè)中，并已在印度醫(yī)學(xué)體系中被推薦使用［4］。臨床上雪松也廣泛用于緩解關(guān)節(jié)痛、失眠、外傷、濕疹、蛔蟲病、水腫等。

植物的生長發(fā)育需要大量營養(yǎng)元素氮（N）、磷（P）和鉀（K）［5］。氮作為植物正常生長發(fā)育必需的常量元素尤為重要，占植物干物質(zhì)的1.5% ～2.0%，占植物總蛋白的16%［6］。氮同化與光合作用、光呼吸、呼吸作用、氨基酸合成和三羧酸循環(huán)等關(guān)鍵生理或代謝過程有關(guān)［7］。磷是光合碳循環(huán)中核酸、膜脂、能量代謝物和活化中間體的結(jié)構(gòu)和功能成分。此外，無機磷酸鹽（Pi）在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)中起著至關(guān)重要的作用。K+是植物活細胞中含量最多的陽離子，約占植物干重的2% ～10%［8］。鉀不被代謝為有機形式，而是作為可溶性離子存在于植物體內(nèi)，它在許多生理過程中起著至關(guān)重要的作用，如滲透調(diào)節(jié)、膨脹驅(qū)動的運動、膜極化控制、蛋白質(zhì)生物合成和同化產(chǎn)物的運輸［9］。此外，K+轉(zhuǎn)運參與非生物脅迫反應(yīng)，特別是對鹽的耐受性，因為維持K+／Na+平衡對于高鹽條件下植物的生存至關(guān)重要。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，這些營養(yǎng)物質(zhì)對作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有很大的影響。施肥是有效增加土壤養(yǎng)分供應(yīng)的普遍做法［10］。然而，長期濫用肥料和不科學(xué)的施肥方法導(dǎo)致了一系列生態(tài)問題。這些問題包括土壤污染和微生物群落結(jié)構(gòu)的破壞，特別是參與氮、磷和碳循環(huán)的微生物群落受到破壞，從而導(dǎo)致作物生長變緩和產(chǎn)量下降［11］。施肥也會極大地影響與鉀和鐵（Fe）循環(huán)相關(guān)的微生物種群［12］。精準施用氮磷鉀能顯著影響作物生長和代謝物積累［13］。然而，不同的作物品種需要不同的氮磷鉀量和比例，每種元素的水平都會影響植物的生長發(fā)育［14］。因此，探索和開發(fā)精確的氮磷鉀施肥方案是積極影響土壤健康、改善植物品質(zhì)的先決條件。雪松幼年期的生長較為緩慢，根系較淺，難以成活，且人工幼林幼苗較多，容易引發(fā)病蟲害。如何加快雪松幼苗的生長速度，合理地規(guī)劃雪松栽培密度是目前雪松人工幼林亟待解決的問題。本試驗通過對雪松施以不同配比的氮磷鉀肥料，從而篩選出最適雪松苗木生長的施肥配方，為培育優(yōu)質(zhì)的雪松提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 試驗區(qū)概況

試驗地設(shè)置在西藏自治區(qū)山南市乃東區(qū)多坡章鄉(xiāng)湘藏生態(tài)園，地理坐標(biāo)為91.755 857°E、29.273 198°N，海拔3 560 m。屬高原溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，空氣稀薄，光照充足，氣溫偏低，年溫差小，日溫差大，年均降水量不到410 mm，雨季多集中在6-9月，全年無霜期143 d。年日照時間為2 936.6 h，年平均最低氣溫為5.6℃，極端最高氣溫31℃，極端最低氣溫-27℃。年平均風(fēng)速3 m·s-1左右，最大風(fēng)速17 m·s-1，風(fēng)期主要集中在12月至次年3月。土壤為砂礫土。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

選擇長勢較好、樹高一致、無病蟲害的雪松3年生幼齡樹為試驗對象。平均株高1.87 m，平均地徑為2.14 cm，株行距為2 m×2 m。供試氮肥為尿素（N≥46%，內(nèi)蒙古鄂爾多斯化學(xué)工業(yè)有限公司），磷肥為過磷酸鈣（P2O5≥16%，鐘祥市豐登化工廠），鉀肥為硫酸鉀（K2O≥52%，深圳市五谷農(nóng)業(yè)開發(fā)規(guī)劃有限公司）。

2.2 試驗方法

試驗采用“3414”施肥方案［15］，氮、磷、鉀肥3因素4水平（0、1、2、3），共14個處理，每個處理3株，重復(fù)3次，隨機排列。各處理施肥量（氮、磷、鉀肥分別以N、P2O5、K2O計）見表1。于2022年6月28日和2022年8月30日分2次進行施肥，每次施肥量為總施肥量的一半。施肥時，在樹冠外圍約1 m投影處開環(huán)狀溝，溝深20 cm左右，施肥后覆土并及時澆水。栽培期間的其他管理（如保護措施、灌溉和除草）與田間措施一致。

表1 “3414”施肥試驗設(shè)計與施肥量Tab.1 “3414”fertilization design and fertilization amount

2.3 指標(biāo)測定

于第1次施肥前和同年12月28日分別測定各處理的植株株高、地徑和冠幅。12月28日采集雪松完整成熟葉，使用無菌水洗滌多次并晾干，置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中105℃殺青20 min，70℃烘干至恒重。使用粉碎機將干燥的葉片樣品粉碎成粉末測定全氮、全磷和全鉀含量。全氮含量采用凱氏定氮儀測定［16］；全磷、全鉀含量用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進行測定［17］。

2.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行整理，采用SPSS 19.0進行單因素方差分析；利用Design Expert數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)做肥料效應(yīng)分析確定合理施肥量。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同施肥處理對雪松生長的影響

不同施肥配比下雪松株高、地徑、樹體冠幅的增長情況見表2。由表2可知，施肥后，雪松幼樹生長速度較快，株高、地徑和冠幅均有不同程度的增長，與不施肥的T1（N0P0K0）處理相比差異均顯著，說明施肥可顯著加快雪松的生長。不同施肥配比中，T6（N2P2K2）處理的株高、地徑和冠幅增長量最大，分別比T1增長了92.20%、119.57%、51.21%。在P、K施肥量不變的情況下施加不同水平的氮肥，T3（N1P2K2）、T6（N2P2K2）、T11（N3P2K2）處理的株高增長量較不施氮肥的T2（N0P2K2）處理分別提高26.27%、46.83%、37.59%，平均提高36.90%；地徑增長量較 T2處理的分別提高21.23%、38.36%、36.30%，平均提高31.96%；冠幅增長量較T2處理的分別提高7.56%、38.27%、33.35%，平均提高26.39%。在N、K施肥量不變的情況下施加不同水平的磷肥，T5（N2P1K2）、T6（N2P2K2）、T7（N2P3K2）處理的株高增長量較不施磷肥的T4（N2P0K2） 處理分別提高 16.03%、38.18%、26.36%，平均提高26.86%；地徑增長量較T4分別提高9.43%、27.04%、18.24%，平均提高18.24%；冠幅增長量較T4分別提高4.01%、34.51%、19.90%，平均提高19.47%。在N、P施肥量不變的情況下施加不同水平的鉀肥，T9（N2P2K1）、T6（N2P2K2）、T10（N2P2K3）處理的株高增長量較不施鉀肥的T8處理分別提高32.99%、41.77%、31.71%，平均提高35.49%；地徑增長量較T8分別提高29.14%、33.77%、27.15%，平均提高30.02%；冠幅增長量較T8分別提高28.53%、35.11%、25.39%，平均提高29.68%。以上結(jié)果說明：氮、磷、鉀對雪松幼樹樹高和地徑增長量的影響順序均為N＞K＞P，對冠幅增長量的影響順序是K＞N＞P。缺氮、缺磷、缺鉀的 T2（N0P2K2）、T4（N2P0K2） 和 T8（N2P2K0） 處理，其植株株高增長量較 T1（N0P0K0） 處理分別提高 30.90%、39.10%、35.58%，地徑增長量較T1處理分別提高58.70%、72.83%、64.13%，冠幅增長量較T1處理分別提高9.36%、12.41%、11.92%，說明雙因素交互效應(yīng)對雪松生長的影響順序為NK＞NP＞PK。

表2 不同施肥處理雪松的生長量Tab.2 Grow th of cedar under different fertilization treatments

3.2 不同施肥處理對雪松葉片養(yǎng)分含量的影響

施肥后雪松葉片的全氮、全磷、全鉀含量見表3。從表3可以看出，不同施肥處理的雪松葉片中的全氮、全磷、全鉀含量存在差異。在P2K2條件下，施加不同水平氮肥的 T3（N1P2K2）、T6（N2P2K2）、T11（N3P2K2）處理的葉片全氮含量較不施氮肥的T2（N0P2K2）處理分別提高19.34%、37.60%、51.79%，較不施肥的T1（N0P0K0）處理分別提高32.35%、52.60% 、68.34%。在N2K2條件下，施加不同水平磷肥的T5（N2P1K2）、T6（N2P2K2）、T7（N2P3K2）處理的葉片全磷含量較不施磷肥的 T4（N2P0K2）處理分別提高20.45%、75.00%、79.55%，較不施肥的 T1（N0P0K0）處理分別提高39.47%、102.63%、107.89%。在N2P2條件下施加不同水平鉀肥的T9（N2P2K1）、T6（N2P2K2）、T10（N2P2K3）處理的葉片全鉀含量較不施鉀肥的T8（N2P2K0）處理分別提高5.34%、10.69%、18.32%，較不施肥的T1（N0P0K0）處理分別提高27.78%、34.26%、43.52%。以上結(jié)果說明氮、磷、鉀對雪松葉片全氮、全磷、全鉀的含量均影響較大且差異顯著。比較T2（N0P2K2）和T1（N0P0K0）處理后發(fā)現(xiàn)，施加P2K2水平的磷肥和鉀肥后葉片全氮含量提高10.90%；T4（N2P0K2）和T1（N0P0K0）比較，在施加N2K2水平的氮肥和鉀肥后葉片全磷含量提高15.79%；T8（N2P2K0）和T1（N0P0K0）比較，在施加N2P2水平的氮肥和磷肥后葉片全鉀含量提高21.30%。這說明三種元素之間存在交互作用，共同促進雪松葉片營養(yǎng)成分的合成。

表3 不同施肥處理雪松葉片氮磷鉀的含量Tab.3 Content of N，P，and K in cedar leaves under different fertilization treatments

3.3 雪松株高增長量的肥料效應(yīng)分析

3.3.1 單因素肥料效應(yīng)分析

為探究單一因素對雪松株高增長量的影響，選擇T2、T3、T6和T11處理的施氮量和株高增長量擬合氮肥的效應(yīng)方程為：y＝44.784+0.362 4 x-0.001 6 x2（R2＝0.976 5）。由圖1可知，在磷、鉀肥施用量保持一定時，株高總增長量隨施氮量的增加呈先升后降的趨勢，說明適量氮肥能促進雪松植株的生長。當(dāng)施氮量達到N3水平時，雪松對氮肥的利用率降低，此時過多地施用氮肥不僅不利于雪松的生長，還會造成肥料的浪費。因此由該氮肥效應(yīng)方程求導(dǎo)可得出雪松的最佳氮肥施用量為113.25 g·株-1，預(yù)測最大株高增長量為65.30 cm。

圖1 施氮量對雪松株高的回歸曲線圖Fig.1 Regression curve of nitrogen application on cedar plant height

選擇T4、T5、T6和T7處理的施磷量和株高總增長量擬合磷肥的效應(yīng)方程為：y＝47.205+0.373 4 x-0.002 1 x2（R2＝0.897 9）。由圖2可知，在氮、鉀肥施用量保持一定時，隨著磷肥施用量的增加，株高總增長量先升后降，與氮肥效應(yīng)類似，說明適量磷肥能促進雪松植株的生長。當(dāng)施磷量達到P3水平時，雪松對磷肥的利用率降低。由該磷肥效應(yīng)方程求導(dǎo)可得出雪松的最佳磷肥施用量為88.90 g·株-1，預(yù)測最大株高增長量為63.80 cm。

圖2 施磷量對雪松株高的回歸曲線圖Fig.2 Regression curve of phosphorus application on cedar p lant height

選擇T6、T8、T9和T10處理的施鉀量和株高總增長量擬合鉀肥的效應(yīng)方程為：y＝47.077+0.667 9 x-0.005 6 x2（R2＝0.998 6）。由圖3可知，在氮、磷肥施用量保持一定時，隨著鉀肥施用量的增加，株高總增長量的變化與施用氮、磷肥的趨勢相同。因此適量鉀肥同樣能促進雪松植株的生長。當(dāng)施鉀量達到K3水平時，雪松對鉀肥的利用率降低。由該鉀肥效應(yīng)方程求導(dǎo)可得出雪松的最佳鉀肥施用量為59.63 g·株-1，預(yù)測最大株高增長量為66.99 cm。

圖3 施鉀量對雪松株高的回歸曲線圖Fig.3 Regression curve of potassium application on cedar p lant height

3.3.2 三因素肥料效應(yīng)分析

本研究中擬合的氮、磷、鉀施肥量與株高增長量達到顯著性水平，而氮、磷、鉀施肥量與地徑、冠幅無法擬合方程。因此，本研究僅分析氮、磷、鉀施肥量對株高增長量影響的肥料效應(yīng)。以氮（x1）、磷（x2）、鉀（x3）施肥量與株高增長量（y）進行擬合分析，設(shè)計響應(yīng)曲面試驗，并得出三元二次肥料效應(yīng)方程模型：y＝34.031 1+0.192 0 x1+0.102 9 x2+0.206 7 x3-0.001 1-0.001 6-0.003 0+0.000 8 x1x2+0.000 4 x1x3+0.002 3 x2x3，經(jīng)回歸分析與檢驗可得R2＝0.932 9，說明株高總增長量與氮、磷、鉀肥之間存在顯著的回歸關(guān)系。方程中x1、x2、x3的系數(shù)均為正值，表明單因素的氮、磷、鉀對植株的生長有促進作用；的系數(shù)均為負值，符合施肥過多從而導(dǎo)致株高、地徑和冠幅增長量降低的結(jié)論；x1x2、x1x3和x2x3的系數(shù)均為正值，說明氮磷、氮鉀和磷鉀肥配施為正向互作效應(yīng)。由上述擬合的肥料效應(yīng)方程可推測得到雪松株高最大增長量的施肥量，即當(dāng)?shù)?、磷肥、鉀肥分別為109.85、88.89、68.36 g·株-1時，最大株高增長量為64.32 cm。

4 結(jié)論與討論

科學(xué)精準的氮磷鉀施肥作為改善土壤質(zhì)量、提高農(nóng)藝生產(chǎn)力的一項先進技術(shù)，已逐漸受到重視。該技術(shù)不僅提高了農(nóng)林生產(chǎn)效率，而且提高了植物的品質(zhì)，極大地推動了植物與土壤系統(tǒng)中養(yǎng)分的研究［18］。在本研究中，準確的氮、磷、鉀施用量和比例是促進雪松生長發(fā)育的關(guān)鍵。在不同處理中，T6（N2P2K2）處理表現(xiàn)出高度的響應(yīng)性，在雪松株高、地徑和冠幅的增長量等參數(shù)中都顯著高于不施肥的T1（N0P0K0）處理。單因素試驗中，在其他施肥水平一致的情況下，氮肥對株高、地徑和冠幅的增長分別為36.90%、31.96%、26.39%，磷肥對株高、地徑和冠幅的增長分別為26.86%、18.24%、19.47%，鉀肥對株高、地徑和冠幅的增長分別為35.49%、30.02%、29.68%，這說明各氮、磷、鉀施肥量均對雪松的生長有促進作用，符合前人對花椒（Zanthoxylum bungeanum）［19］和櫸樹（Zelkova serrata）［20］的研究。而過量的肥料則會導(dǎo)致肥料利用率低、植株生長速度減慢，可能是由于過量的肥料使植物難以吸收利用，不利于植物的生長發(fā)育。

植株生長發(fā)育的情況可通過葉的發(fā)育狀態(tài)來反映。氮、磷、鉀的含量影響著葉內(nèi)的營養(yǎng)積累與物質(zhì)運輸［21］。氮通常以離子形式從基部衰老葉片向頂端新葉轉(zhuǎn)運，不斷更新著植物細胞［22］。鉀離子存在于植物葉肉細胞的葉綠體中，對光合作用至關(guān)重要，維持著內(nèi)膜網(wǎng)絡(luò)中pH和離子穩(wěn)態(tài)。無機磷酸鹽主要存在于植物液泡中，在植物營養(yǎng)生長和生殖生長后期為幼葉提供主要營養(yǎng)來源［23］。為此本試驗對葉的全氮、全磷、全鉀含量進行測量，發(fā)現(xiàn)在單因素的4個施肥水平下，其含量均隨肥料施用量的增加而增加，且不同水平間存在顯著差異。不施氮肥時，施加2水平的磷肥和鉀肥后，葉片全氮含量提高10.90%；不施磷肥時，施加2水平的氮肥和鉀肥后，葉片全磷含量提高37.20%；不施鉀肥時，施加2水平的氮肥和磷肥后，葉片全鉀含量提高35.29%；這說明三種元素之間存在交互作用，其中施加兩種元素也會促進另一種元素的吸收，符合黃蘭清等［24］對紫薇 （Lagerstroemia indica）容器苗養(yǎng)分積累研究得出的結(jié)論。以上結(jié)果說明氮、磷、鉀能夠共同促進雪松葉片營養(yǎng)成分的合成。

根據(jù)雪松株高增長量與氮、磷、鉀施肥量三因子之間的關(guān)系建立三元二次回歸方程，可推導(dǎo)出氮肥、磷肥、鉀肥均正調(diào)控雪松株高。氮、磷、鉀相互之間存在正交互作用，這與凹葉厚樸（Magnolia officinalis subsp.biloba）［25］和青岡櫟（Cyclobalanopsis glauca）［26］的肥料效應(yīng)相似。最后通過三元二次肥料效應(yīng)方程計算出雪松株高最大增長量的氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）施肥量分別為109.85、88.89、68.36 g·株-1，最大株高增長量為64.32 cm。

綜上所述，在本試驗中施肥能較好地促進雪松的生長，其中水平2獲得的效果最佳，推測水平2較為接近雪松幼樹的最佳施肥量，選擇N2P2K2處理能顯著地促進雪松株高、地徑與冠幅的增長。本試驗所得最適方案和最大生長量均以試驗所在地為準，在不同地區(qū)推廣應(yīng)用需要綜合考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件與土壤肥力等因素，以便為西北地區(qū)人工林的培育，發(fā)展林業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。