彭藝 張北紅 王顏波 姜睿 李衛(wèi)東 李鳳 肖祖飛
摘 要:樟樹(shù)是我國(guó)亞熱帶地區(qū)常綠闊葉林中重要組成樹(shù)種之一,它的根、莖、葉含有精油,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、日用化工、香精香料、食品添加劑等領(lǐng)域,具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值。天然芳樟醇主要來(lái)源于芳樟醇型樟樹(shù)(芳樟)。當(dāng)前芳樟采用矮林栽培,割去枝葉提取精油,大量枝葉被帶走會(huì)導(dǎo)致土壤肥力衰退。為芳樟矮林施肥提供理論依據(jù),以4年生芳樟矮林為材料,研究不同尿素施用量對(duì)芳樟矮林的生長(zhǎng)和得油率的影響。結(jié)果表明,施用尿素對(duì)芳樟矮林萌芽、萌條長(zhǎng)度、粗度有顯著促進(jìn)作用,對(duì)芳樟矮林成枝數(shù)影響不明顯,尿素施用量為100g/株時(shí)對(duì)芳樟矮林萌芽和萌條生長(zhǎng)促進(jìn)作用最好;施用尿素對(duì)芳樟矮林株高、冠幅有顯著促進(jìn)作用,對(duì)地徑有顯著抑制作用,尿素施用量為100g/株時(shí)對(duì)芳樟矮林株高和冠幅促進(jìn)作用最好;尿素施用量在25~100g/株對(duì)芳樟矮林單株鮮重、單株葉鮮重、單株小枝鮮重及單株主枝鮮重顯著促進(jìn)作用,繼續(xù)增加至200g/株則抑制芳樟生物量;施用尿素對(duì)芳樟矮林單株葉得油率無(wú)顯著影響,但會(huì)提高主枝得油率,降低小枝得油率,降低葉片油細(xì)胞密度,減小葉片油細(xì)胞的直徑。因此綜合各項(xiàng)指標(biāo),施用100g/株尿素對(duì)芳樟矮林生長(zhǎng)較好,可以提高單位面積生物量,提高單位面積精油產(chǎn)量。
關(guān)鍵詞:樟樹(shù) 芳樟矮林 尿素 生長(zhǎng) 得油率
中圖分類號(hào):S792.23 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
樟樹(shù)(Cinnamomum camphora)隸屬樟科樟屬,常綠喬木,枝葉茂密,冠大蔭濃,是我國(guó)長(zhǎng)江流域常見(jiàn)的園林綠化和特色經(jīng)濟(jì)樹(shù)種[1,2]。樟樹(shù)根據(jù)枝葉精油主成分含量可分為腦樟、龍腦樟、芳樟、檸檬樟等化學(xué)型,如主含芳樟醇的樟樹(shù)為芳樟。芳樟醇是重要的工業(yè)原料,芳樟醇及其部分衍生物廣泛應(yīng)用于香精香料、醫(yī)用、日用化工等方面[3-5],具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前,以芳樟為香料原料林采用矮林密植、割取枝葉提取精油,極大地提高了精油的產(chǎn)量。但是采伐會(huì)帶走大量枝葉,造成土壤肥力衰退,需要通過(guò)施肥來(lái)補(bǔ)充缺失的肥力。酰胺態(tài)氮肥——尿素,是固體氮中含氮最高的肥料,可以為植物提供大量氮素。用尿素作為氮肥對(duì)芳樟矮林施用,能夠滿足芳樟矮林生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)氮素的需求。有研究表明,施用氮素能夠促進(jìn)樟樹(shù)幼苗根系生長(zhǎng),與對(duì)照相比較,樟樹(shù)幼苗細(xì)根根尖數(shù)、體積、表面積、長(zhǎng)度顯著增加[6]。施肥能促進(jìn)香樟幼苗株高、地徑的生長(zhǎng)以及生物量的積累,施用6g/株氮肥幼苗生長(zhǎng)效果最好,株高、地徑和鮮重達(dá)到最大值[7]。施用一定量的復(fù)合肥(12g/株)能夠顯著促進(jìn)香樟幼苗株高、地徑的生長(zhǎng)以及生物量的累積,施用16 g/株復(fù)合肥會(huì)抑制苗高和地徑生長(zhǎng),生物量降低[8]。目前,對(duì)樟樹(shù)苗木施肥取得一定進(jìn)展,但芳樟矮林施肥方面的研究較少,為芳樟矮林的合理施肥提供理論依據(jù),以4年生芳樟矮林為研究對(duì)象,采用田間試驗(yàn)法,研究施用尿素對(duì)芳樟矮林株高、地徑、生物量、精油分布規(guī)律等的影響。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地概況
本試驗(yàn)地位于江西省南昌市南昌工程學(xué)院園林實(shí)踐基地內(nèi),地理位置為東經(jīng)115°27′~116°35′、北緯28°09′~29°11′,屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,氣候溫潤(rùn)。一年中夏冬季長(zhǎng),春秋季短,是夏炎冬寒的典型城市,年平均氣溫17~17.7 ℃,極端最高氣溫40.6 ℃,極端最低氣溫-9.7℃。年降雨量1600~1700 mm,降水日為147~157d,年平均暴雨5.6 d,年平均相對(duì)濕度為78.5%。年日照時(shí)間1723~1820 h,日照率為40%。年無(wú)霜期251~272 d。
1.2 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為4年生芳樟矮林(同一無(wú)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,每年3月份每株穴施100 g復(fù)合肥和200 g尿素,正常養(yǎng)護(hù)管理。
1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
以尿素為氮肥(含氮≧46.0%,山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司生產(chǎn)),施肥時(shí)間為2019年5月4日,尿素施用量為0 g/株、25 g/株、50 g/株、100 g/株、200 g/株(分別記為N0、N1、N2、N3、N4),施肥方式為打孔施,在離植株基部30 cm處打孔施入尿素,回填土壤,每個(gè)處理15株,3次重復(fù)。同時(shí),測(cè)定每個(gè)處理每顆植株基樁地徑。6月4號(hào)對(duì)不同處理芳樟基樁萌芽數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),同時(shí)每個(gè)處理每顆植株選取生長(zhǎng)最高的萌條測(cè)定其長(zhǎng)度。10月底結(jié)束試驗(yàn),測(cè)定不同處理植株的地徑、株高和冠幅,然后每個(gè)處理隨機(jī)選取5株,從枝條頂部數(shù)起摘取第5或第6片葉子用于精油細(xì)胞數(shù)量和大小的統(tǒng)計(jì),之后在離地面20 cm處砍伐,獲取其地上部分,帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定單株鮮重,然后將其分成葉、小枝、主枝三部分,測(cè)定單株葉鮮重、小枝鮮重、主枝鮮重,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(jìn)而計(jì)算出得油率。
1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法
(1)單株萌芽數(shù)和成枝數(shù)
單株萌芽數(shù):6月份,調(diào)查不同伐樁高度基樁上萌條數(shù)。
單株成枝數(shù):10月份采伐時(shí),調(diào)查不同伐樁高度基樁上枝條數(shù)。
(2)地徑、株高和冠幅的測(cè)定
參照GB ?6000-1999《主要造林樹(shù)種苗木質(zhì)量分級(jí)》[9]中的標(biāo)準(zhǔn):地徑指苗木土痕處的粗度,用游標(biāo)卡尺測(cè)量;株高是指地徑至植株頂芽基部的苗干長(zhǎng)度,用卷尺測(cè)定;冠幅是指樹(shù)(苗)木的南北和東西方向?qū)挾鹊钠骄?,用卷尺測(cè)量。
(3)生物量的測(cè)定
采伐后用電子天平測(cè)定單株鮮重,之后將其葉、小枝、主枝分開(kāi),再用電子天平稱量其鮮重。
(4)精油提取和得油率計(jì)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(guān)停設(shè)備,取出精油,用已知重量棕色玻璃瓶W2貯存,稱重W3,得油率計(jì)算公式為:
得油率(%)=(W3-W2)/W1×100
(5)葉片油細(xì)胞數(shù)量和大小的測(cè)定
采用初慶剛和胡正海[10]的方法:將芳樟葉片中脈去除,切成5 mm×5 mm的小塊,用鑷子將其放入2 mL離心管,再向離心管加入1.5 mL 5%的NaOH水溶液,之后放入60 ℃培養(yǎng)箱中透明24~72 h。透明后用超純水清洗3遍,再用H2O2漂白5~15 min,用超純水清洗干凈制成臨時(shí)封片,在顯微鏡(Ni-U+DS-Ri2)下觀察、拍照,記錄10×視野油細(xì)胞數(shù)量,每個(gè)視野隨機(jī)選取10個(gè)油細(xì)胞測(cè)量其直徑。
1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與方法
所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)先用Excel ?2010計(jì)算、整理,再用SPSS ?19.0進(jìn)行方差分析和Duncan多重比較,顯著性水平為0.05。
2 結(jié)果與分析
2.1 施用尿素對(duì)芳樟矮林萌芽、萌條長(zhǎng)度和萌條粗度的影響
施用尿素對(duì)芳樟矮株枝條、萌發(fā)狀況的影響見(jiàn)圖1至圖3。
由圖1可知,施用一定量的尿素對(duì)芳樟矮林萌芽有促進(jìn)作用。N1處理芳樟矮林萌芽數(shù)最少,平均為16.44個(gè),與對(duì)照(N0)差異不顯著;N3處理芳樟矮林萌芽數(shù)最多,平均為21.33個(gè),顯著高于N1處理,高于N0處理(18.11個(gè))。N2和N4處理芳樟萌芽數(shù)分別為20.22個(gè)和20.00個(gè),與N3處理差異不顯著。
由圖2可知,芳樟矮林萌條長(zhǎng)度隨尿素施用量的增加呈先增后降趨勢(shì)。N2處理芳樟矮林萌條長(zhǎng)度最大(122.46 cm),其次是N3處理(118.10 cm),N2和N3處理差異不顯著,顯著大于對(duì)照(N0,103.62 cm)和N1處理(106.12 cm)。N4處理芳樟萌條長(zhǎng)度變小,低于N2和N3處理,與N0和N1處理差異不顯著。因此,N2或N3處理對(duì)萌條長(zhǎng)度效果較好,即尿素施用量50~100 g/株。
由圖3可知,施用尿素對(duì)芳樟萌條粗度有一定促進(jìn)作用。N3處理芳樟萌條粗度最大(56.46 mm),N1處理芳樟萌條粗度最小(47.71 mm),二者相差8.75 mm,N3處理萌條粗度也比對(duì)照(N0)大7.46 mm。N3處理萌條粗度顯著大于其它處理,而N0、N1、N2和N4處理萌條粗度差異不顯著。因此,N3處理對(duì)芳樟萌條粗度效果最佳,即尿素施用量100 g/株。
2.2 施用尿素對(duì)芳樟矮林成枝數(shù)的影響
由圖4可知,N1、N2和N3處理芳樟成枝數(shù)較多,平均為11個(gè)、10.67個(gè)和10.89個(gè),稍高于對(duì)照(N0,9.78個(gè))和N4處理(9.56個(gè)),各處理間差異不顯著,與對(duì)照差異也不顯著。施用尿素對(duì)芳樟矮林成枝數(shù)影響不明顯。
2.3 施用尿素對(duì)芳樟矮林地徑、株高和冠幅的影響
2.3.1 施用尿素對(duì)芳樟矮林地徑生長(zhǎng)的影響
由圖5可知,芳樟矮林地徑隨著尿素施用量的增大而逐漸減小。N2、N3、N4處理地徑顯著小于對(duì)照(N0),N1處理和對(duì)照(N0)地徑無(wú)明顯差異。地徑最大的是對(duì)照(N0),平均為19.36 mm,地徑最小的是N4處理,平均為12.79 mm,二者相差6.57 mm。
因此,施用尿素對(duì)芳樟矮林地徑有抑制作用,且尿素施用量越大抑制作用越明顯。
2.3.2 施用尿素對(duì)芳樟矮林株高的影響
由圖6可知,施用尿素對(duì)芳樟矮林株高有促進(jìn)作用,N3處理株高最大(226.20 cm),顯著高于其它處理和對(duì)照(N0,189.47 cm)。N1、N2和N4處理株高略大于對(duì)照(N0),之間無(wú)明顯差異。芳樟矮林株高隨尿素施用量的增多逐漸增大,當(dāng)尿素施用量為100 g/株時(shí),芳樟矮林株高達(dá)到最大,繼續(xù)增加尿素施用量,促進(jìn)作用減弱。
2.3.3 施用尿素對(duì)芳樟矮林冠幅的影響
由圖7可知,施用尿素對(duì)芳樟矮林冠幅有促進(jìn)作用,各處理冠幅高于對(duì)照(N0)。N3處理冠幅最大(194.52 cm),顯著大于其它處理,其次是N1和N4處理,分別為184.08 cm和183.82 cm,顯著高于對(duì)照(N0),對(duì)照(N0)冠幅最?。?72.54 cm)。
2.4 施用尿素對(duì)芳樟矮林生物量的影響
施用尿素對(duì)芳樟矮林鮮葉、枝條等生物量的影響見(jiàn)圖8至圖11。
2.4.1 施用尿素對(duì)芳樟矮林單株鮮重的影響
由圖8可知,施用一定量的尿素對(duì)芳樟矮林單株鮮重有促進(jìn)作用,N1單株鮮重最大(5021.55 g),其次是N3處理(4946.70 g),N4處理和對(duì)照(N0)單株鮮重較小,分別為3967.33 g和4125.86 g。與N0相比較,N1、N2和N3處理單株鮮重分別增加了895.69 g、456.31 g和820.84 g,N4處理單株鮮重降低了158.53 g。各處理單株鮮重N1>N3>N2,且這三者顯著大于N4和對(duì)照,N4處理和對(duì)照單株鮮重?zé)o明顯差異。
2.4.2 施用尿素對(duì)芳樟矮林單株葉鮮重的影響
由圖9可知,施用一定量的尿素對(duì)芳樟矮林單株葉鮮重有促進(jìn)作用,芳樟矮林單株葉鮮重最大的是N1處理,平均為2584.23 g,其次是N2和N3處理,最小的是N4處理,平均為1733.69 g。與對(duì)照(N0)相比較,N1、N2和N3處理單株葉鮮重分別增加了485.22 g、226.89 g和220.97 g,N4處理降低了392.32 g。N1處理與N2、N3處理單株鮮重差異不顯著,顯著大于N4處理和對(duì)照(N0)。N2和N3處理單株鮮重顯著大于N4處理,與對(duì)照差異不顯著。因此,施用25~100g/株的尿素可以促進(jìn)芳樟單株葉鮮重的增長(zhǎng),200 g/株的尿素施用量則會(huì)抑制單株葉鮮重的增長(zhǎng)。
2.4.3 施用尿素對(duì)芳樟矮林單株小枝鮮重的影響
由圖10可知,施用尿素對(duì)芳樟矮林單株小枝鮮重有促進(jìn)作用,但過(guò)高的尿素施用量促進(jìn)效果不明顯。單株小枝鮮重最大的是N1處理(1523.52 g),其次是N3處理(1390.32 g),單株小枝鮮重最小的是對(duì)照(N0,958.77 g)。與對(duì)照相比較,N1、N2、N3和N4處理單株小枝鮮重均增加了,分別增加了564.76 g、264.28 g、431.56 g和138.75 g。N1和N3處理單株小枝鮮重差異不顯著,顯著高于其它處理和對(duì)照,N3處理顯著高于對(duì)照(N0),N4處理和對(duì)照無(wú)明顯差異。
2.4.4 施用尿素對(duì)芳樟矮林單株主枝鮮重的影響
由圖11可知,施用尿素對(duì)芳樟矮林單株主枝鮮重有顯著影響,各處理單株主枝鮮重均顯著大于對(duì)照(N0),各處理間也有顯著差異。N1處理單株主枝鮮重最大(1523.52 g),顯著高于其它處理和對(duì)照,其次是N3處理(1390.32 g),顯著高于N2、N4和對(duì)照,N2和N4處理單株主枝鮮重分別為1223.04 g和1097.52 g,二者差異不顯著,但均顯著大于對(duì)照(958.77 g)。
2.5 施用尿素對(duì)芳樟矮林得油率的影響
2.5.1 施用尿素對(duì)芳樟矮林葉得油率的影響
由圖12可知,芳樟矮林單株葉片得油率最大的是N2處理,平均為1.45%;單株葉片得油率最小的是N1處理,平均為1.18%。各處理之間差異明顯,與對(duì)照葉差異不明顯。因此,施用尿素對(duì)芳樟矮林單株葉片得油率無(wú)顯著影響。
2.5.2 施用尿素對(duì)芳樟矮林小枝得油率的影響
由圖13可知,芳樟矮林單株小枝得油率最大的是N4處理(0.157%),其次是對(duì)照(0.154%),N1、N2、N3處理單株小枝得油率顯著下降。
2.5.3 施用尿素對(duì)芳樟矮林主枝得油率的影響
由圖14可知,施用尿素對(duì)芳樟矮林主枝得油率有顯著促進(jìn)作用,得油率隨著尿素施用量的增大而升高。單株主枝得油率最大的是N3和N4處理,其次是N1和N2處理,得油率最小的是對(duì)照(N0)。N3和N4處理得油率均為0.14%,顯著大于其它處理和對(duì)照。N1和N2處理得油率均為0.10%,顯著大于對(duì)照。
2.6 施用尿素對(duì)芳樟矮林葉片油細(xì)胞密度和直徑的影響
施用尿素對(duì)芳樟矮林葉片油細(xì)胞密度與直徑的影響分別見(jiàn)圖15和圖16。
由圖15可知,各處理間葉片油細(xì)胞密度在37.50~38.50個(gè)/mm2之間,各處理間葉片油細(xì)胞密度差異不明顯。對(duì)照葉片油細(xì)胞密度高達(dá)50.07個(gè)/mm2,顯著高于各處理葉片油細(xì)胞密度。因此,施用尿素會(huì)減少芳樟矮林葉片油細(xì)胞密度。
由圖16可知,芳樟矮林葉片油細(xì)胞直徑最大的是對(duì)照(31.97 μm),最小的是N2處理(20.49 μm)。各處理芳樟矮林葉片油細(xì)胞直徑均小于對(duì)照,其中N3和N4處理稍小于對(duì)照,與對(duì)照差異不顯著,N1和N2處理顯著小于對(duì)照。因此,施用尿素會(huì)減小芳樟矮林葉片油細(xì)胞的直徑。
3 討論與結(jié)論
3.1 討論
3.1.1 施用尿素對(duì)芳樟矮林萌芽的影響
施用一定量的尿素可以促進(jìn)芳樟矮林萌芽,芳樟矮林萌條長(zhǎng)度、粗度增加,這可能是由于施用尿素,芳樟矮林根系獲得足夠氮素,為基樁的萌芽提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)基樁的萌芽和萌條的增高、增粗生長(zhǎng)。施用尿素對(duì)芳樟矮林成枝數(shù)影響不明顯,究其原因可能是成枝數(shù)受遺傳控制,樟樹(shù)矮林自身存在疏枝現(xiàn)象。
3.1.2 施用尿素對(duì)芳樟矮林生長(zhǎng)的影響
施用尿素對(duì)芳樟矮林株高、冠幅有促進(jìn)作用。有研究表明,適量施用尿素可以促進(jìn)香樟幼苗成長(zhǎng)[11],張銀榮[12]等人研究氮、磷、鉀混合肥對(duì)龍腦香樟幼苗生長(zhǎng)的影響也發(fā)現(xiàn),施用氮肥可以促進(jìn)香樟幼苗株高生長(zhǎng),與本研究結(jié)果基本一致。芳樟矮林地徑則會(huì)隨著尿素施用量的增大而逐漸減小,并且尿素施用量越大,抑制效果越明顯,表明施用尿素不利于芳樟地徑生長(zhǎng)。這一結(jié)論與林婉奇[13]等人研究不同密度樟樹(shù)幼苗生長(zhǎng)對(duì)氮磷添加的響應(yīng)結(jié)果基本一致,在80株/m2的密度下,對(duì)照組的樟樹(shù)幼苗地徑大于氮處理的幼苗地徑。出現(xiàn)上述情況的原因可能是因?yàn)槟蛩刂泻写罅康牡兀啬軌虼龠M(jìn)植物地上部分的增長(zhǎng),抑制地下部分的增長(zhǎng)。
本試驗(yàn)中,施用尿素對(duì)芳樟矮林單株鮮重、單株葉鮮重、單株小枝鮮重、單株主枝鮮重有促進(jìn)作用,尿素施用量為25~100g/株時(shí)對(duì)芳樟矮林生物量促進(jìn)作用較好,尿素施用量為200g/株時(shí)單株鮮重和單株葉鮮重比對(duì)照組小。出現(xiàn)這種情況的原因可能是因?yàn)榈貢?huì)促進(jìn)葉片生長(zhǎng),而過(guò)量施用氮素會(huì)使得葉片過(guò)于肥大,導(dǎo)致植株空隙減少,通風(fēng)透光能力降低,葉片光能利用率下降,同時(shí)其呼吸旺盛,提高了光合產(chǎn)物的消耗,導(dǎo)致干物質(zhì)積累降低。有研究表明,施用適量的增效尿素可以使棉花產(chǎn)量上升,過(guò)量則會(huì)使產(chǎn)量下降[14]。胡麻在施用適量氮肥后,其干物質(zhì)積累量有明顯提高,但當(dāng)?shù)适┯眠^(guò)量時(shí),將會(huì)使得胡麻干物質(zhì)積累量減少[15]。
3.1.3 施用尿素對(duì)芳樟矮林得油率的影響
施用尿素對(duì)芳樟矮林葉片得油率無(wú)顯著影響,這一結(jié)果與劉新亮[16]等人研究基本一致。施用尿素促進(jìn)芳樟矮林主枝得油率,可能是因?yàn)榈乜梢源龠M(jìn)枝粗生長(zhǎng),使得主枝得油率得到顯著提高。施用尿素會(huì)減小芳樟矮林葉片油細(xì)胞密度和直徑,出現(xiàn)這一情況可能是因?yàn)槭┯媚蛩卮龠M(jìn)芳樟矮林單株葉鮮重的增加,單株葉量增加,導(dǎo)致油細(xì)胞密度降低、油細(xì)胞大小減小。
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