關(guān)鍵詞： 馬尾松； 截頂； 磷肥； 雌球花； 碳氮磷養(yǎng)分分配； 15N 貢獻(xiàn)率

種子是生產(chǎn)可穩(wěn)定遺傳優(yōu)良品質(zhì)苗木的重要途徑，隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)和森林“四庫”功能建設(shè)的推進(jìn)，主要造林樹種改良和升級換代步伐加快，需要提升種子園的精細(xì)化培育技術(shù)[1?2]。林木一般樹體高大，通風(fēng)透光性差，存在采種難、雌球花量不足等問題，一些基因樹種還存在結(jié)實能力差的現(xiàn)象，尤其在針葉樹種中常見[3]。生產(chǎn)上通過截頂抑制植株頂端優(yōu)勢，促進(jìn)更多的營養(yǎng)物質(zhì)流向和分配到結(jié)實母枝[4?5]，從而提升結(jié)實母枝的生長和結(jié)實率（矮化效應(yīng)）。因此，研究截頂和施肥措施對結(jié)實母樹枝梢生長、結(jié)實能力及主要養(yǎng)分吸收與分配的影響，對提高林木種子園的產(chǎn)能和生產(chǎn)管理水平具有重要的理論價值。

截頂有利于成花[ 6 ? 7 ]。如花旗松（Pseudotsugamenziesii） 進(jìn)行夏季截頂和修枝后，枝條上雌雄球花密度顯著增加，通過調(diào)控栽植間距提高了單位面積球果產(chǎn)量[8]。截頂會引起枝梢發(fā)育過程中營養(yǎng)物質(zhì)的再分配與利用，促進(jìn)保留部位的生長[9]。如鄭一等[10]對馬尾松（Pinus massoniana） 截頂后，中產(chǎn)和高產(chǎn)無性系的雌球花量均提高了20％以上。作為植物必需的大量營養(yǎng)元素，磷（P） 含量影響光合產(chǎn)物的累積和分配[11]，氮（N） 含量與植株生物量的增加密切相關(guān)[12]。樹體中較高的C∶N 值會影響樹體由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化，提早花芽分化的時間，而N∶P值則體現(xiàn)植物在生殖生長過程中對環(huán)境的響應(yīng)和營養(yǎng)的需求。

馬尾松是我國南方山地中分布面積最大的松樹，為主要的脂用和材用樹種[13]。近年來，松材線蟲病危害嚴(yán)重，限制了馬尾松良種造林推廣及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本項目組通過持續(xù)多年攻關(guān)，選育出一批高抗無性系[4， 10]，研究截頂配合適宜的磷肥施用量措施，提高馬尾松樹體生長和雌球花量，為提高松樹種子園的精細(xì)化管理水平提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于浙江省淳安縣林業(yè)總場有限公司姥山分場國家馬尾松良種基地（ 2 9 ° 3 2 ′ 3 4 ″ N，119°04′04″E）。供試材料為第2 代無性系馬尾松高產(chǎn)系209 號和低產(chǎn)系225 號。2017 年4 月，分別采集兩個無性系的穗條進(jìn)行嫁接與苗木培育。2018 年3 月，選擇長勢一致、側(cè)枝數(shù)量相近的無性系嫁接苗移栽至無紡布容器內(nèi)。容器規(guī)格為：直徑60 cm，高度70 cm。每個容器內(nèi)裝入馬尾松種子園內(nèi)0—40 cm土層的酸性紅壤，該紅壤理化性質(zhì)為：pH 4.71、全氮3.58 g/kg、全磷0.337 g/kg、全鉀16.9 g/kg、堿解氮248 mg/kg、速效磷5.48 mg/kg、速效鉀228 mg/kg、有機(jī)質(zhì)67.6 g/kg、交換性鈣3.1 cmol/kg、交換性鎂0.34 cmol/kg。每盆栽植1 株，種植在鋪設(shè)有地布的苗圃內(nèi)，株行距為1.5 m×1.5 m。到2021 年5 月開始試驗時，供試馬尾松樹苗高148.1 ～170.2 cm（±6.35 cm），地徑19.44 ～24.06 mm （±2.31 mm）。

1.2 試驗設(shè)計

2021 年5 月31 日進(jìn)行試驗處理，將在苗圃內(nèi)生長的馬尾松樹苗分為兩組，一組不進(jìn)行截頂，另一組一次性截除頂梢。每組下面設(shè)施鈣鎂磷肥（含P2O520%） 0、200、400 g/plant 3 個處理，分別表示為P0、P200 和P400。在距離樹干15 cm 處挖環(huán)狀溝，溝深度20 cm、寬6 cm，均勻施入處理量磷肥，同時，在溝內(nèi)均勻施入10 g 15N 標(biāo)記尿素（上海化工研究院生產(chǎn)，豐度10.14%），覆土填平后立即澆水2 L/plant，各處理生長條件和其他栽培管理保持一致。每個處理設(shè)置3 個重復(fù)，每個重復(fù)5 株。

1.3 測定方法

1.3.1 枝梢生長與雌球花量調(diào)查 分別在2021 年5 月30 日、6 月20 日、7 月20 日、8 月20 日和11 月20 日進(jìn)行枝長和枝粗的生長調(diào)查。方法如下：自下而上，在樹冠第一層輪枝（H1） 和第二層輪枝處（H2） 分別選擇3 個一級側(cè)枝作為固定觀測對象，未截頂處理的頂梢（H3） 作為觀測對象。第二年（2022年） 4 月1 日，調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)枝的雌球花數(shù)量。

1.3.2 植株氮、磷、碳含量測定與分析 在花原基形成期（7 月20 日） 進(jìn)行局部取樣。在每層輪枝的標(biāo)準(zhǔn)枝頂部，選取3 g 針葉鮮樣，放入液氮罐中，帶回實驗室放入超低溫冰箱保存，用于測定可溶性糖和淀粉含量，其測定方法為硫酸?蒽酮法[14]，可溶性糖含量與淀粉含量之和表示總碳（C） 含量[15]。另取5 g針葉，用半微量凱氏定氮法測定氮含量，鉬銻抗比色法測定磷含量，委托南京瑞源生物科技有限公司采用 DELTA V Advantage 同位素比率質(zhì)譜儀（美國，賽默飛世爾公司） 測定15N 豐度。15N 貢獻(xiàn)率（Ndff）=（植株器官15N 豐度?15N 自然豐度）/（肥料中15N 豐度?15N 自然豐度）×100。

1.3.3 植株氮磷分配率 2022 年4 月1 日（第二年盛花期），分7 個部位采集植株樣品，包括樹干、老葉、老枝、幼果、根系、當(dāng)年新生枝和雌球花（新生針葉尚未形成），測量各部分鮮重，并于烘箱105℃殺青30 min，80℃ 烘干至恒重（約48 h），計算植株各部位干物質(zhì)量。然后，將樣品粉碎用于氮、磷含量的測定。

各器官氮（磷） 積累量（mg）=各器官氮（磷） 濃度×各器官生物量；

各器官氮（磷） 分配比例（%）=各器官氮（磷） 積累量/植株氮（磷） 總積累量×100。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用軟件SPSS 20.0 對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用單因素（one way ANOVA）、雙因素方差分析（twowayANOVA） 和Duncan 差異性檢驗（α=0.05） 進(jìn)行方差分析和多重比較。利用 Excel 作圖，圖表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 截頂與施磷肥對馬尾松無性系雌球花量和枝梢生長的影響

由圖1 可知，與未截頂相比，截頂處理小區(qū)209無性系H1 處標(biāo)準(zhǔn)枝的雌球花密度平均增加9.18%，H2 處平均增加65.27%，H1 處的枝長和枝粗平均分別增加11.06% 和40.14%，H2 處的枝長和枝粗平均分別增加7.75% 和65.81%；225 無性系H1 處的枝長和枝粗平均分別增加21.94% 和28.99%，H2 處的枝長和枝粗平均分別增加17.03% 和41.01%；225 無性系H1 處標(biāo)準(zhǔn)枝無雌球產(chǎn)生，H2 處標(biāo)準(zhǔn)枝的雌球花密度平均增加307.69%，說明截頂能夠促進(jìn)高產(chǎn)無性系下層枝雌球花量的形成。

由圖2 可知，未截頂小區(qū)，209 無性系標(biāo)準(zhǔn)枝的雌球花密度在P400 處理下最多（6.76 個/枝），分別高出P0 和P200 處理24.76% 和12.67%，225 無性系僅在P200 和P400 處理下有少量的雌球花產(chǎn)生（平均分別為0.67 和0.56 個/枝）。截頂小區(qū)，209 無性系標(biāo)準(zhǔn)枝的雌球花密度在P200 處理下最高（11.5 個/枝），分別高出P0 和P400 處理42.86% 和28.49%，225 無性系僅在P0 和P200 處理下有少量的雌球花產(chǎn)生（平均分別為1.15 和1.50 個/枝），在P400 處理下沒有雌球花產(chǎn)生。無論截頂與否，枝長和枝粗增長量在磷肥處理間差異不顯著，在無性系間差異顯著。其中，未截頂小區(qū)，209 無性系的平均枝長和枝粗增長量分別高出225 無性系74.91% 和9.99%，截頂小區(qū)209 無性系分別高出225 無性系60.67% 和26.58%。無性系與磷肥交互效應(yīng)顯著影響了枝長和枝粗生長。

2.2 截頂與施磷肥對針葉碳、氮、磷元素含量的影響

由圖3 可知，與未截頂相比，截頂小區(qū)兩個無性系針葉C、N、P 素的平均含量均有增加，其中，209 無性系的C、N、P 素含量分別增加了20.95%、6.65% 和2.16%，225 無性系的C、N、P 素含量分別增加了18.11%、13.34% 和6.82%。與未截頂相比，截頂后，209 和225 無性系H1 處的碳含量分別增加了25.05% 和2.51%，N 含量分別增加9.15%和19.87%，P 含量分別增加4.12% 和8.84%，209和225 無性系H2 處的碳含量分別增加20.57% 和20.82%，N 含量分別增加8.37% 和12.40%，P 含量分別增加3.96% 和4.39%。截頂去除樹體的頂端優(yōu)勢，進(jìn)而促進(jìn)了馬尾松無性系樹體吸收C、N、P 的能力。

未截頂小區(qū)，兩無性系針葉的C、N、P 含量在磷肥處理間差異顯著，其中，P400 處理下針葉的C、N、P 含量分別顯著高出P0 處理21.99%、16.41% 和25.00%；截頂小區(qū)的針葉N 含量在磷肥處理間差異不顯著，C 和P 含量差異顯著，其中C 和P 含量均在P400 處理下最高，顯著高出P0 處理16.05% 和28.77% （圖4）。說明磷肥的添加對于馬尾松樹體吸收C、N、P 具有促進(jìn)作用，且隨著截頂處理，改變了樹體對C、N、P 的吸收，其中截頂對C 的吸收促進(jìn)作用較為明顯。無性系與磷肥交互效應(yīng)對針葉的C、N、P 含量存在顯著影響，如未截頂處理下，209無性系的針葉C 含量在P200 處理下最高，N 和P 含量均在P400 處理下最高，225 無性系針葉的C、N、P 含量均在P400 處理下最高，截頂小區(qū)的209 無性系的C 和N 含量在P200 處理下最高，225 無性系針葉的N 含量在P200 處理下最低，C 和P 含量在P400 處理下最高。

2.3 截頂與施磷肥對Ndff 值的影響

由表1 可知，與未截頂相比，截頂小區(qū)209 和225 無性系H2 處的Ndff 值分別增加了17.09% 和19.85%，H1 處分別增加了37.72% 和30.09%，表明截除頂梢促使下部枝條對N 素的競爭力更強(qiáng)。與未截頂相比，截頂小區(qū)209 無性系在P0、P200 和P400 處理的Ndff 值分別增加33.57%、18.28% 和1.80%，225 無性系的Ndff 值分別增加26.00%、12.67% 和3.11%；P200 和P400 處理下針葉的Ndff 值均高于P0 處理，說明截頂配合施磷肥提高了對15N 的征調(diào)能力，增強(qiáng)了氮素吸收（圖5）。

2.4 針葉碳氮磷元素比值的變化

由表1 可知，無性系209 號的C∶N、N∶P 和C∶P 變化幅度分別為3.36～4.44、9.43～13.08 和34.47～52.55，225 號的變化幅度分別為2.82～3.98、9.75～13.21 和33.55～41.1。與未截頂相比，截頂小區(qū)兩個無性系H1 處的C∶N 均顯著增加，209 無性系H1 處的C∶N 增加量最大，增加了7.91%。說明截頂提高了無性系針葉的C∶N 和C∶P 值，尤其是209 無性系。

由圖6 可知，未截頂小區(qū)，209 無性系P0、P200和P400 處理的C∶N 值分別為3.80、4.08 和3.36，在截頂小區(qū)，P0、P2 00 和P4 00 處理的C∶N 值升高為4.02、4.44 和4.28。

2.5 截頂與施磷肥對各器官中氮、磷元素分配的影響

由圖7 可知，在盛花期，N、P 均在老葉和主干中分配比例最高，其次為老枝和當(dāng)年生枝，說明在雌球花形成的盛花期，在沒有新的針葉形成之前，新枝和雌球花等新生器官發(fā)育所需的氮磷主要依靠上一年老葉等貯藏的營養(yǎng)提供。與未截頂相比，截頂小區(qū)209 無性系老葉的N 和P 分配比例分別增加了6.71% 和11.35%，老枝分別增加了7.14% 和16.37%，分配到雌球花的N 和P 分配比例分別增加了175.00% 和46.32%，而主干的分配比例分別降低了0.88% 和3.19%，當(dāng)年生枝分別降低了21.99%和20.03%；225 無性系老葉的N 分配比例降低了11.91%，P 分配比例增加了2.90%，主干的N 和P 分配比例分別增加了8.67% 和12.91%，老枝分別增加了15.48% 和16.37%，當(dāng)年生枝的N 分配比例增加6.01%，而P 分配比例降低了3.81%。兩無性系相比，209 無性系上一年老葉的N、P 分配比例并未隨截頂而降低，僅降低了主干和當(dāng)年生枝的N 分配率，增加了雌球花的N、P 分配比例。

進(jìn)一步分析不同輪枝處的N、P 分配比例，以209 無性系為例，未截頂小區(qū)，H1、H2 和H3 處老葉的N 分配比例分別為35.11%、42.98% 和21.91%，P 分配比例分別為33.75%、43.86% 和22.39%，截頂后，H1 和H2 處老葉的N 分配比例分別為50.79% 和49.21%，P 分配比例分別為49.15% 和50.85%，下部針葉的N、P 分配比例顯著增加（表1）。無論截頂與否，兩個無性系針葉、當(dāng)年生枝、老枝、主干、根、幼果和雌球花的N、P 分配率在磷肥處理間差異均不顯著。

3 討論

截頂能夠打破原有的平衡關(guān)系，調(diào)節(jié)生殖生長和營養(yǎng)生長的矛盾。通過截頂促進(jìn)了馬尾松樹體結(jié)實層下移，使高產(chǎn)的209 無性系雌球花密度顯著增加[8]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，截頂能夠促進(jìn)雌球花密度的增加，如鄭一等[4]對馬尾松種子園實施截頂后連續(xù)3 年觀測發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)和中產(chǎn)無性系的雌球花量增加效果顯著，進(jìn)而提出盡早對樹體進(jìn)行截頂矮化，可縮小無性系間的結(jié)實差異。針葉樹特別是松樹，頂端優(yōu)勢較強(qiáng)，樹體高大，造成采種困難，通過截頂控制了樹勢，進(jìn)而影響枝梢生長和空間分布使樹體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化[16?18]，截頂后225 和209 號無性系的枝粗分別增加了35.16% 和55.55%，枝長分別增加了18.49% 和8.84%，截頂使樹冠橫向面增加，有助于植株對光能的有效利用[3， 19?21]。此外，截頂后兩無性系的針葉碳、氮、磷含量均有增加，說明截頂影響馬尾松生長發(fā)育過程中營養(yǎng)物質(zhì)的再分配，使樹木適應(yīng)新的生長方式進(jìn)而產(chǎn)生生理變化[22?23]。

研究發(fā)現(xiàn)，不同結(jié)實能力無性系對磷肥的響應(yīng)能力不同，209 無性系的雌球花量在200 和400 g/plant的磷肥處理下顯著增加，209 無性系枝長和枝粗均在200 g/plant 處理下增長量最大，225 無性系枝長和枝粗在400 g/plant 處理下增長量最大，且209 無性系的枝長和枝粗增長量顯著高于225 無性系，分別增加67.50% 和20.35%。說明對于高產(chǎn)無性系而言，在雌球花和枝梢生長的過程中需要充足的養(yǎng)分供應(yīng)，當(dāng)營養(yǎng)元素缺乏時，植物生長緩慢，通過磷肥的添加為高產(chǎn)無性系在生殖生長和營養(yǎng)生長的過程中提供足夠的養(yǎng)分促進(jìn)其顯著生長。此外，兩個無性系枝梢生長的趨勢與馬尾松針葉的氮、磷含量在不同磷肥處理間的變化基本一致，說明施加磷肥能夠促進(jìn)馬尾松針葉對養(yǎng)分的吸收和利用，促進(jìn)枝條的營養(yǎng)生長。已有研究表明，增施磷肥能顯著提高土壤速效磷及樹體磷含量，促進(jìn)馬尾松雌花的分化， 提高結(jié)果枝數(shù)和結(jié)果枝結(jié)實數(shù)， 從而實現(xiàn)增產(chǎn)[10， 24]。本研究通過分析不同輪枝處的養(yǎng)分狀況發(fā)現(xiàn)，無論截頂與否，H3 和H2 處針葉的碳、氮和磷含量顯著高于H1 處，說明樹冠上部枝葉的生長活力更強(qiáng)，對養(yǎng)分的需求更高。樹冠從上至下，光照強(qiáng)度逐漸減弱，凈光合速率減小，磷作為光合同化力ATP 的重要原料，缺磷可能對ATP 的再生產(chǎn)生影響，降低植物的光合作用[25]。截頂后，兩個無性系H1 的C∶N、N∶P、C∶P 均顯著增加，尤其是209 無性系，H1 處的C∶N 增加了7.91%；進(jìn)一步分析Ndff 值發(fā)現(xiàn)，截頂后的225 和209 無性系H2 處的Ndff 分別增加了19.85% 和17.09%，H1 處分別增加了30.09% 和37.72%，這進(jìn)一步驗證了截頂調(diào)控了樹體對氮素的吸收。在盛花期，209 無性系上一年老枝氮、磷分配率并未隨截頂而降低，分別高出未截頂處理7.14% 和16.37%，H1 處的氮磷分配比增加幅度顯著高于H2處，再次證實了截頂能夠影響營養(yǎng)物質(zhì)的再分配，增加了樹體的下部枝氮磷含量，表現(xiàn)出C∶N 增加，有利于高產(chǎn)無性系的雌球花形成，目前在實踐生產(chǎn)中已將修枝截干技術(shù)廣泛應(yīng)用于林木種子園生產(chǎn)，其能有效控制馬尾松、紅松等多種針葉樹種的發(fā)育，促進(jìn)花芽分化，提高產(chǎn)量，改善種子品質(zhì)[25]。

本研究通過分析不同器官的氮磷分配證實，在雌球花形成的盛花期，新生枝和雌球花對氮的吸收征調(diào)能力較強(qiáng)，在沒有新的針葉形成之前，新枝和雌球花等新生器官發(fā)育所需的氮素主要依靠上一年老葉貯藏的營養(yǎng)提供，除主干的氮和磷素分配比例最高外，老葉的分配比例同樣較高。同時研究表明，209 無性系的枝長和枝粗的增長量分別顯著高于225 無性系67.50% 和20.35%，說明結(jié)實能力強(qiáng)的馬尾松需要充足的營養(yǎng)生長來保證碳氮營養(yǎng)平衡，更有利于碳、氮營養(yǎng)向生殖器官轉(zhuǎn)移。殷東生等[26]通過分析紅松雌球果發(fā)育和新枝生長的養(yǎng)分來源和供需關(guān)系發(fā)現(xiàn)，生殖枝本身生產(chǎn)和貯存的營養(yǎng)并不能滿足雌球果發(fā)育和新枝生長的需求，需要從其他組織輸入。因此，截頂通過調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)的分配可以提高結(jié)實母株的雌球花形成和空間分布[21， 27?29]。針葉中的營養(yǎng)元素含量及其比值反映了植株適應(yīng)營養(yǎng)環(huán)境的能力[19， 30]。在自然條件下，一般認(rèn)為碳不會限制植物的生長，氮和磷元素的變化是影響C∶N 和C∶P 的主要因素[31?32]。在花原基形成時期，截頂條件下施磷肥處理的針葉C∶N、C∶P 顯著高于對照，較高的C∶N 說明了馬尾松對養(yǎng)分脅迫的適應(yīng)，截頂后施磷肥促進(jìn)了馬尾松樹體對碳、氮等營養(yǎng)元素的吸收利用，提高其養(yǎng)分利用效率[33]。研究發(fā)現(xiàn)，針葉碳、氮元素含量變化與枝梢生長趨勢基本一致，說明截頂配合施磷肥能夠促進(jìn)馬尾松針葉碳、氮元素含量的吸收和利用，促進(jìn)枝條的營養(yǎng)生長。對于針葉樹而言，充足的養(yǎng)分供應(yīng)和生長勢可能是提高結(jié)實能力的重要原因[17， 34?35]。截頂和磷肥能夠促進(jìn)馬尾松無性系雌球花量，雌球花形成過程中針葉N、P 含量及N∶P 值的變化規(guī)律，能夠為馬尾松無性系種子園實現(xiàn)精準(zhǔn)施肥提供科學(xué)依據(jù)，并為將來高抗松材線蟲種子園豐產(chǎn)經(jīng)營提供理論基礎(chǔ)。在種子園生產(chǎn)管理中，合理的樹體結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)種子園的豐產(chǎn)經(jīng)營，定期對馬尾松種子園進(jìn)行修剪和管理能促進(jìn)樹體庫、源的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高葉片光合產(chǎn)物利用效率，從而提高種子產(chǎn)量和質(zhì)量。

4 結(jié)論

截頂增加了馬尾松側(cè)枝長度和徑粗，促進(jìn)高產(chǎn)無性系雌球花量形成，結(jié)實層下移的效果較為顯著，而對低產(chǎn)無性系雌球花形成影響較小。截頂提高了無性系馬尾松苗各輪枝碳、氮、磷含量，提高了氮肥的貢獻(xiàn)率及針葉C∶N 值。截頂后高產(chǎn)無性系雌球花氮和磷的分配比例分別增加了175.0% 和46.3%，說明截頂促進(jìn)了氮、磷的吸收和向雌球花的分配。施磷顯著促進(jìn)高產(chǎn)無性系馬尾松樹苗截頂后對氮、磷養(yǎng)分的吸收，增加第二層針葉中C∶N 值，降低N∶P 和C∶P 值，以施鈣鎂磷肥200 mg/plant 處理的C∶N 值最高，樹苗生物量、各輪枝條長度和莖粗最大。