摘要：為探究安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林階段需肥特征，以4年生的楊樹林為研究對象，采用L16（43）正交設(shè)計開展配方施肥試驗，選取氮、磷、鉀3種肥料，各設(shè)4個水平，共16個處理，連續(xù)5年對試驗林的生長量、材種結(jié)構(gòu)進行調(diào)查與分析。結(jié)果表明，合理的配方施肥能有效促進楊樹生長，處理14的胸徑、樹高和單株材積年均增長量都最高，分別比對照高出25.91%、8.60%、27.43%，且與對照有顯著差異。楊樹中齡林階段的材種結(jié)構(gòu)以中、小徑材為主，大徑材占比較少。通過合理的配方施肥可明顯提高林分的大徑階比例。處理14的大徑材出材量和出材率最高，分別為55.74 m3/hm2和31.55%，且與對照有顯著差異。氮肥對楊樹中齡林階段的胸徑、樹高、單株材積及各材種出材量及出材率均有顯著影響。通過正交試驗分析得出能夠促進楊樹中齡林階段生長和大徑材培育的最佳施肥組合為N4P1K3，即分別施氮肥、磷肥和鉀肥500、0、50 g/株。本研究結(jié)果可為安徽沿江地區(qū)楊樹大徑材高效培育及科學(xué)施肥提供參考。

關(guān)鍵詞：楊樹；中齡林階段；施肥；生長；材種結(jié)構(gòu)

中圖分類號：S792.110.5文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）02-0176-07

楊樹是我國主要的速生用材樹種之一，具有生長迅速、適應(yīng)性強、成材早、用途廣等特點，長期以來，由于受經(jīng)營措施和追求速生豐產(chǎn)的影響，楊樹的木材利用主要以中小徑材為主。近年來隨著社會的發(fā)展，人們對高品質(zhì)大徑級木材的需求量逐漸增加，木材供需的結(jié)構(gòu)性矛盾開始凸顯［1-4］。因此，楊樹高效大徑材培育技術(shù)及相關(guān)研究已成為學(xué)者們關(guān)注的熱點問題［5］。

施肥是一項重要的栽培技術(shù)措施，也是培育大徑材的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。不僅可以促進林木生長，還能夠調(diào)節(jié)和改良土壤肥力，達到用養(yǎng)結(jié)合，實現(xiàn)地力的可持續(xù)利用［6］。但盲目過量施肥或肥料種類選用不當(dāng)時，不僅會造成資源浪費，還會產(chǎn)生環(huán)境污染，嚴(yán)重的還會發(fā)生肥飽和肥毒現(xiàn)象，對樹木生長起反作用［7-10］。目前，關(guān)于楊樹人工林施肥的研究主要集中在生長量［11-14］、光合生理［15-18］及土壤改良［19-21］等方面，但關(guān)注楊樹中齡林生長，特別是施肥措施對楊樹材種結(jié)構(gòu)影響的研究比較少。而安徽沿江地區(qū)有大量洲灘地，立地特殊，很大部分洲灘地在汛期都存在不同程度淹水現(xiàn)象，適生樹種有限，自20世紀(jì)80年代以來以楊樹為主的灘地造林取得了成功，不僅獲得了較為豐厚的經(jīng)濟效益，而且在血吸蟲病防治、防洪防浪、水土保持方面也功不可沒［22］。在當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)營活動中，人們認為汛期淹水會“掛淤”，也就是說江水會帶來豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，因此通常在楊樹幼齡期進行林農(nóng)間作，以耕代撫，中齡期以后幾乎不施肥。為了探究安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林階段需肥特征，本研究以4年生楊樹人工林為研究對象，開展配方施肥措施對楊樹中齡林階段林分生長及材種結(jié)構(gòu)的影響研究，篩選對楊樹生長和大徑材培育有效的施肥配方，以期為楊樹大徑材高效培育及科學(xué)施肥提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于安徽省安慶市大觀區(qū)海口鎮(zhèn)培文村新官洲林場（116°59′03″E，30°29′03″N）。屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均氣溫為16.5 ℃，多年平均極端最高氣溫為39 ℃，極端最低氣溫為-7.6 ℃，年均日照時數(shù) 1 976.3 h，年均降水量為1 390 mm，年均蒸發(fā)量為 1 476 mm，無霜期為248 d。四季分明，氣候溫和，雨量適中，霜少雪稀。土壤類型為潮土，光熱和水分條件良好，適宜楊樹的生長。試驗地土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2試驗設(shè)計

2017年4月在安慶新官洲林場選擇立地及生長狀況基本一致，造林密度為3 m×9 m，品種為湘林90的4年生楊樹林作為施肥試驗地，試驗采用L16（43）正交設(shè)計，重復(fù)3次，每個處理小區(qū)為10株，各區(qū)組隨機排列。肥料種類為氮肥（尿素）、磷肥（過磷酸鈣）、鉀肥（硫酸鉀），每種肥料設(shè)計4個水平，共計48個小區(qū)。具體見表2。

試驗林采用穴狀施肥，分4個方向距離每株需施肥林木0.8～1.0 m呈等邊三角形挖穴施肥。考慮到林地存在夏季（6—8月）季節(jié)性上水現(xiàn)象，施肥時間定在每年4月，2017—2021年連續(xù)施肥5年，每年年底使用胸徑卷尺及測高儀對試驗林內(nèi)林木進行每木檢尺，調(diào)查胸徑、樹高、冠幅等指標(biāo)。

1.3材積計算

單株材積（V總）和各材種材積參考孫圓等的方法［23-24］計算，各材種材積依據(jù)各級材小頭直徑劃分，小頭直徑≥26 cm為大徑材（V26），26 cmgt;小頭直徑≥20 cm為中徑材（V20），20 cmgt;小頭直徑≥6 cm 為小徑材（V6），計算公式分別為：

式中：D1為帶皮胸徑，cm；D2為去皮胸徑，cm；H為樹高，m；H26為小頭直徑為26 cm時對應(yīng)的樹高，m；H20為小頭直徑為20 cm時對應(yīng)的樹高，m；H6為小頭直徑為6 cm時對應(yīng)的樹高，m；K=π/40 000。

去皮胸徑D2與帶皮胸徑D1的換算關(guān)系式為：D2=-0.112 947 5+0.944D1，H6、H20及H26采用 d2=0.772 44D1.540 71（H-h）2.103 9/H1.499 4公式計算（當(dāng)d=6 cm時，h為H6；d=20 cm時，h為H20，d=26 cm時，h=H26）。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用WPS進行數(shù)據(jù)分析，用Origin 2022進行圖表繪制，通過DPS 9.0軟件進行方差分析，采用LSD分析法進行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1施肥對楊樹試驗林生長的影響

連續(xù)5年對4年生的楊樹試驗林開展配方施肥試驗，每年定期測量胸徑、樹高等增長量，結(jié)果見表3、表4。由表3可知，施肥后試驗林的胸徑年均增長量為1.67～2.43 cm/年，樹高年均增長量為2.11～2.40 m/年，單株材積年均增長量為0.056 3～0.082 7 m3/年。各處理間存在差異，且大部分均高于對照（CK）。在16個處理中，處理14的胸徑、樹高和單株材積年均增長量都最高，分別為2.43 cm/年、2.40 m/年、0.082 7 m3/年，分別比對照高出25.91%、8.60%和27.43%，且與對照有顯著差異。對施肥5年后楊樹試驗林的生長情況進行方差分析，結(jié)果（表4）表明，氮肥對楊樹的胸徑、樹高及單株材積均有顯著影響，磷、鉀肥則影響不顯著。

由于試驗林位于長江洲灘地，呈冬陸夏水狀態(tài)，夏季積水時間通常在6—8月，積水高度根據(jù)當(dāng)年的長江水位在0～2.5 m浮動，而6—8月正好是楊樹的速生期，因此對林木生長有一定影響。特別是2019、2020年長江水位偏高，試驗林上水高度超過了2.5 m，上水時間持續(xù)較長，對楊樹生長影響較大。

2.2施肥對楊樹試驗林蓄積量及蓄積量增長量的影響

由圖1可知，施肥前，16個處理的蓄積量在33.86～39.53 m3/hm2之間，除處理8與處理6蓄積量有顯著差異外，其他處理間蓄積量均無顯著差異。經(jīng)過5年的連續(xù)施肥，16個處理的蓄積量發(fā)生了明顯的變化，5年后試驗林蓄積量在132.98～176.50 m3/hm2之間，其中有5個施肥處理的蓄積量高于對照（處理1），依次為處理14、13、5、15、9，處理14排名第一，且與對照有顯著差異，其余處理與對照有差異但不顯著，處理2蓄積量最低。16個處理的蓄積量增長量在97.13～137.74 m3/hm2之間，其中9個施肥處理的蓄積量增長量都高于對照，占一半以上，處理14排名第一，且與對照有顯著差異。

2.3施肥對楊樹試驗林徑階結(jié)構(gòu)的影響

由圖2-a可知，施肥前（2017年），16個處理樣地的林木胸徑徑級集中分布在中小徑階（16～20 cm），小徑階（≤16 cm）林木占比較小。處理1（CK）和處理8、處理14的中小徑階林木株數(shù)占比高于其他處理林木，分別為100%、93.10%和93.10%，其余樣地的中小徑階林木占比在60.70%～86.67%之間，說明處理1（CK）、處理8和處理14林分培育大徑材的潛力較大。施肥5年后（2021年），16個處理的林木胸徑徑級以中大徑階（16～26 cm）和大徑階（≥26 cm）為主，其中處理1（CK）、處理 4～5和處理13～15的大徑階林木占比超過50%，以處理14大徑階占比最高，其次是處理15和處理13，分別為68.97%、62.07%和61.54%。由此可見，與有培育大徑材潛力的處理1（CK）和處理8相比，處理14通過合理的配方施肥，林分的大徑階比例明顯提高，效果明顯。

2.4施肥對楊樹試驗林各材種出材量及出材率的影響

對不同施肥處理各材種出材量和出材率進行比較，結(jié)果（表5）表明，楊樹中齡林階段，材種結(jié)構(gòu)主要由中徑材和小徑材為主，大徑材占比較少。16個處理中，大徑材的平均出材量為25.14 m3/hm2，中徑材的平均出材量為67.62 m3/hm2，小徑材的平均出材量為 56.20 m3/hm2；大徑材平均出材率為15.81%，中徑材平均出材率為45.88%，小徑材平均出材率為38.13%。其中處理2的大徑材出材量和出材率都最低，分別為6.59 m3/hm2和4.74%，處理14的大徑材出材量和出材率最高，分別為55.74 m3/hm2、31.55%，且與對照有顯著差異。處理14的中、小徑材出材量和出材率均最低，分別為65.49 m3/hm2、54.43 m3/hm2和37.13%、30.86%，處理2的中、小徑材出材量和出材率均最高，分別為69.04 m3/hm2、57.38 m3/hm2和52.06%、43.27%。16個處理的中、小徑材出材量和出材率都與對照無顯著差異。

對不同施肥處理各材種出材量及出材率進行方差分析，由表6可知，氮肥對各材種出材量及出材率都有顯著影響，而磷、鉀肥影響均不顯著。

2.5施肥配方的比較與篩選

由表7可知，根據(jù)極差R值大小得出，3種肥料對楊樹中齡林階段的生長指標(biāo)（胸徑、樹高、單株材積）和材種結(jié)構(gòu)指標(biāo)（大、中、小徑材出材量和出材率）的影響程度均為Ngt;Pgt;K。促進楊樹中齡林階段生長和大徑材出材量和出材率的最佳施肥組合為N4P1K3。促進楊樹中齡林階段中、小徑材出材量和出材率的最佳施肥組合為N2P4K2。從促進楊樹中齡林階段生長和大徑材培育角度綜合考慮，確定最佳施肥組合為N4P1K3，即施氮肥、磷肥和鉀肥分別為500、0、50 g/株。

3討論與結(jié)論

楊樹本身是高需肥量樹種，而中齡期的樹木正處于快速發(fā)育階段，需要消耗大量的營養(yǎng)元素來促進生長，因此在這一階段開展配方施肥研究，不僅能夠提高肥料利用效率，還能有效縮短楊樹生長周期，實現(xiàn)楊樹高質(zhì)和豐產(chǎn)［25］。通過對安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林配方施肥研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過5年連續(xù)施肥后，大部分處理增長量都高于對照，其中處理14的胸徑、樹高和單株材積年均增長量都最高，分別為2.43 cm/年、2.40 m/年和0.082 7 m3/年，分別比對照高出25.91%、8.60%、27.43%，且與對照有顯著差異。說明合理的氮、磷、鉀肥混合配施對林木生長有明顯的促進作用，這與趙好等的施肥研究結(jié)論［11，26］一致。本試驗中氮肥對楊樹中齡林的胸徑、樹高及單株材積均有顯著影響，磷、鉀肥則影響不顯著。說明氮肥是施肥效應(yīng)中的主導(dǎo)因素，也是限制植物生長的重要因子［27］，這與于彬等等的研究結(jié)論［12，14］一致。5年連續(xù)施肥后試驗林蓄積量增長量在97.13～137.74" m3/hm2之間，其中9個施肥處理的蓄積量增長量都高于對照。處理14排名第一，且與對照有顯著差異。這說明了配方施肥的重要性，不合理的肥料配比或肥料種類不僅不會促進樹木生長反而會起反作用［28］。

對不同施肥處理的徑階結(jié)構(gòu)和各材種出材量、出材率進行分析發(fā)現(xiàn)，施肥后，處于中齡林階段的楊樹試驗林胸徑徑級由中小徑階（16～20 cm）為主往中大徑階（16～26 cm）和大徑階（≥26 cm）為主轉(zhuǎn)變。通過合理的施肥配方，處理14林分的大徑階比例明顯高于同有培育大徑材潛力的處理1（CK）和處理8。楊樹中齡林階段的材種結(jié)構(gòu)以中徑材和小徑材為主，大徑材占比較少。15個施肥處理的中、小徑材出材量和出材率均與對照無顯著差異。處理14的大徑材出材量和出材率最高，分別為 55.74 m3/hm2 和31.55%，且與對照有顯著差異。氮肥對各材種出材量及出材率都有顯著影響，而磷、鉀肥影響均不顯著。說明配方施肥不僅可以促進楊樹大徑材徑階比例增長，加快楊樹生長周期，還可以顯著提高大徑材出材量和出材率。任衍敏等在對杉木近熟林進行配方施肥研究中［29］及陳德洋在施肥對桉樹人工林大徑材研究中［1］都發(fā)現(xiàn)了類似結(jié)論。

通過配方施肥正交試驗分析發(fā)現(xiàn)，能夠促進楊樹中齡林生長和大徑材培育的最佳施肥組合為N4P1K3，即施氮肥、磷肥和鉀肥分別為500、0、50 g/株。3種肥料對楊樹生長和大徑材培育的影響程度排序為Ngt;Pgt;K。對比發(fā)現(xiàn)，最佳施肥組合與處理14的不同之處在于磷肥的含量，最佳施肥組合中磷肥含量為0，也就是說試驗林不缺磷肥，可能的原因是試驗林地為沿江洲灘地，每年6—8月都存在季節(jié)性淹水現(xiàn)象，江水上漲帶來了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和大量的微生物，活躍的微生物活動促進了土壤中有效磷素的積累，從而為楊樹生長及時補充了磷肥，具體原因有待于進一步研究。

本研究通過開展配方施肥試驗對安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林階段的需肥規(guī)律進行了研究，得出能夠促進楊樹中齡期生長和大徑材培育的最佳施肥組合，能有效提高楊樹大徑材材種結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力。下一步計劃開展林木生理生態(tài)特性及土壤微生物研究，深入探討配方施肥對林木生長及大徑材材種形成機制，為后期構(gòu)建安徽沿江地區(qū)楊樹大徑材高效培育技術(shù)體系研究奠定基礎(chǔ)。

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