張 培,龐圣江,2,劉士玲,楊保國(guó),勞慶祥,段潤(rùn)梅,蔡道雄,諶紅輝

(1中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心, 廣西 憑祥 532600; 2廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站, 廣西 憑祥 532600)

緩釋肥是一種比較新型的高效肥料，其化學(xué)物質(zhì)養(yǎng)分的釋放速率遠(yuǎn)低于速溶性肥料，在保證苗木生長(zhǎng)所需養(yǎng)分的同時(shí)，可以提高肥料養(yǎng)分的利用率，減少社會(huì)資源消耗和降低環(huán)境污染，對(duì)農(nóng)林育苗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1-2]。

林木容器苗具有完整的根系土團(tuán)，在起苗、搬運(yùn)和運(yùn)輸過(guò)程中基本不傷及根系，極大地延長(zhǎng)了造林時(shí)間[3]。與裸根苗相比，容器育苗具有植后緩苗快、造林成活率高等優(yōu)點(diǎn)[4]。通過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，容器育苗已被應(yīng)用于思茅松(Pinuskesiyavar.langbianensis)、杉木(Cunninghamialanceolata)和桉樹(Eucalyptusspp.)等造林樹種的苗木繁育[5-7]。然而，容器苗使用的育苗基質(zhì)中，其養(yǎng)分含量遠(yuǎn)低于植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分，需要額外施肥，采用傳統(tǒng)施肥的方式工作量大，育苗成本高。因此，科學(xué)合理的施肥方式是低成本培育優(yōu)質(zhì)苗木的關(guān)鍵所在。

江南油杉(Keteleeriafortunei)屬于松科(Pinaceae)油杉屬(Keteleeria)，是我國(guó)特有的針葉樹種，天然分布于廣西、湖南、貴州和云南等南方省區(qū)[8]。江南油杉為深根性樹種，在大田育苗方式下，主根生長(zhǎng)旺盛，側(cè)根稀疏[9]，造林后緩苗期長(zhǎng)、成活率低，嚴(yán)重制約著江南油杉種植業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，容器育苗方式成為培育江南油杉優(yōu)質(zhì)苗木的較好途徑。有關(guān)江南油杉育苗基質(zhì)配比、容器規(guī)格和傳統(tǒng)施肥等育苗技術(shù)已有較多研究[10-12]，但有關(guān)緩釋肥用量對(duì)江南油杉容器苗生長(zhǎng)的影響，及其生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)緩釋肥用量的響應(yīng)機(jī)制尚不清楚。宋協(xié)海等[13]在黃連木(Pistaciachinensis)容器苗生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)緩釋肥響應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)，較少的緩釋肥用量有利于黃連木幼苗根系生長(zhǎng)，增加緩釋肥用量更能促進(jìn)黃連木幼苗莖葉生長(zhǎng)，施用1.60 kg/m3緩釋肥時(shí)，其苗高、地徑和生物量均為最大。龐圣江等[14]研究發(fā)現(xiàn)，白木香(Aquilariasinensis)容器苗苗高、地徑和生物量及其根體積在緩釋肥用量為2.50 kg/m3時(shí)達(dá)到最大值，且顯著高于其他處理。潘平平等[15]研究表明，適量的緩釋肥能促進(jìn)山核桃(Caryaillinoensis)容器苗生長(zhǎng)、生物量積累和根系發(fā)育，緩釋肥用量為3.0 kg/m3時(shí)育苗效果最優(yōu)。Araújo等[16]研究認(rèn)為，棕櫚(Euterpeoleracea)育苗過(guò)程中緩釋肥需求量大，施肥量達(dá)8.0 kg/m3時(shí)才獲得較好的苗木質(zhì)量?？傮w來(lái)看，大多數(shù)樹種適宜的緩釋肥用量為1.0～3.0 kg/m3或略高。由于不同樹種生物學(xué)特性各異，容器育苗最佳的緩釋肥用量亦有所差異，廣泛開展造林樹種容器苗苗期生長(zhǎng)及其對(duì)緩釋肥的響應(yīng)研究，有助于利用高效的育苗技術(shù)生產(chǎn)更多優(yōu)質(zhì)苗木，實(shí)現(xiàn)林木良種優(yōu)質(zhì)、速生和豐產(chǎn)，對(duì)促進(jìn)林業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。本研究以取材便利的酸性紅壤土、松樹皮和碳化樹皮等作為基質(zhì)原料，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，設(shè)置不同用量緩釋肥培育江南油杉苗木處理，通過(guò)測(cè)定江南油杉苗期生長(zhǎng)、根系發(fā)育及主要礦質(zhì)養(yǎng)分(N、P、K)含量，分析緩釋肥用量對(duì)江南油杉容器苗生長(zhǎng)及養(yǎng)分需求的影響，篩選最佳緩釋肥用量，以期為江南油杉優(yōu)質(zhì)苗木繁育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地位于廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心站點(diǎn)的苗圃基地。采用江南油杉優(yōu)良母樹種子繁育、高度一致和生長(zhǎng)健壯的1年生實(shí)生苗，育苗容器為無(wú)紡布育苗袋，口徑與高度規(guī)格為20 cm×30 cm。2018年2月初，開始進(jìn)行種子沙床催芽處理，3月中旬發(fā)芽，4月中旬移苗上盆。育苗基質(zhì)為當(dāng)?shù)厝〔谋憷乃嵝约t壤土、松樹皮和碳化樹皮，混合比例為6∶2∶2(體積比)。其中，育苗基質(zhì)的pH值為5.06，有機(jī)質(zhì)含量503.8 g/kg，全N 5.04 g/kg，速效K 256.8 mg/kg，有效P 114.5 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)所用緩釋肥為吉林云天化農(nóng)業(yè)公司生產(chǎn)的六顆星牌緩釋肥，其中N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值為30∶14∶10，總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥54%，肥料養(yǎng)分釋放期為6～8個(gè)月。設(shè)置1個(gè)對(duì)照CK(0 kg/m3)和6個(gè)施肥處理，即M1 (1.0 kg/m3)、M2 (2.0 kg/m3)、M3(3.0 kg/m3)、M4 (4.0 kg/m3)、M5 (6.0 kg/m3)和M6(9.0 kg/m3)， 每處理3次重復(fù)。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，每個(gè)區(qū)組40株，共840株。按設(shè)計(jì)配施緩釋肥，將同一處理的緩釋肥用量和育苗基質(zhì)混勻再裝填到容器中，江南油杉容器苗采用正常生產(chǎn)措施管理。

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查

每個(gè)小區(qū)選取20株生長(zhǎng)基本一致的幼苗，并插地標(biāo)簽標(biāo)記。分別于6月15日，7月15日，8月15 日，9月15 日，10月15 日，11月15 日，12月15 日測(cè)定幼苗地徑和苗高。幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)量結(jié)束，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10株幼苗，用自來(lái)水沖洗干凈，按葉、莖和根分開，置于80 ℃ 烘箱中烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定各器官生物量，計(jì)算根冠比。測(cè)定根系生物量，先用LA-S 型根系分析系統(tǒng)(杭州萬(wàn)深檢測(cè)公司)測(cè)定江南油杉幼苗根系形態(tài)，設(shè)定3個(gè)根徑(d)等級(jí)：d>2 mm為粗根，1

完成生物量測(cè)定后，對(duì)取樣植株各器官分別粉碎，采用濃H2SO4-H2O2消化方法進(jìn)行樣品分解，用凱氏定氮儀(KDY-9830，KETUO)測(cè)定N元素含量，鉬銻抗比色-紫外分光光度法測(cè)定P元素含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定K元素含量。幼苗各器官N、P和K元素含量之和為相應(yīng)植株總N、P和K元素含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

調(diào)查數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行初步處理，用SPSS 20.0對(duì)測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行方差分析，Duncan’s法進(jìn)行多重比較。對(duì)幼苗地徑、苗高生長(zhǎng)和植株生物量與緩釋肥用量進(jìn)行回歸分析，若相關(guān)系數(shù)R2>0.950，則建立相應(yīng)預(yù)測(cè)模型。采用Origin 8.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩釋肥用量對(duì)江南油杉幼苗地徑、苗高生長(zhǎng)的影響

從圖1可以看出，施用緩釋肥的江南油杉幼苗地徑顯著生長(zhǎng)，在6月15日至10月15日增幅最大，10月15日至12月15日增幅減緩，并以M3處理的幼苗地徑生長(zhǎng)最佳。不同施肥處理下，在 6月15日至12月15日，江南油杉苗苗高生長(zhǎng)均經(jīng)歷了快速、緩慢和穩(wěn)定增長(zhǎng)3個(gè)階段。試驗(yàn)?zāi)┢冢訫3處理苗高生長(zhǎng)量最大，為55.23 cm，比CK處理高107.94%，比M1、M2、M4、M5和M6處理分別高39.89%，37.22%，37.22%，13.12%，23.92%和56.55%，M1、M2與M6處理相差不大。與對(duì)照相比，施用緩釋肥的江南油杉幼苗地徑、苗高生長(zhǎng)顯著增加，隨著緩釋肥用量的持續(xù)增加，其地徑和苗高生長(zhǎng)量呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)，以M3(3.0 kg/m3)處理幼苗生長(zhǎng)效果最佳?？梢?，適宜的緩釋肥用量，有利于促進(jìn)江南油杉地徑和苗高生長(zhǎng)。

不同小寫字母表示同一采樣日期各處理間差異顯著(P<0.05) Different lowercase letters indicate significant differences among treatments at same sampling dates (P<0.05)圖1 緩釋肥用量對(duì)江南油杉苗期地徑和苗高生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effects of slow release fertilizer application amount on root collar diameter and height of Keteleeria fortunei seedlings

2.2 緩釋肥用量對(duì)江南油杉幼苗生物量分配的影響

從表1可以看出，隨著緩釋肥用量的增加，江南油杉幼苗葉、莖、根和全株生物量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。其中，江南油杉幼苗葉、莖、根和全株生物量均以M3處理最大；根冠比以CK處理最大，顯著高于6個(gè)施肥處理。CK處理植株葉、莖生物量及全株生物量均顯著低于其他處理(P<0.05)。由此表明，采用3.0 kg/m3的緩釋肥用量，能滿足江南油杉容器苗生物量積累的需求。

表1 緩釋肥用量對(duì)江南油杉幼苗生物量和根冠比的影響Table 1 Effects of slow release fertilizer application amount on biomass and root to shoot ratio of Keteleeria fortunei seedlings

2.3 緩釋肥用量對(duì)江南油杉幼苗根系發(fā)育的影響

方差分析結(jié)果(表2)顯示，與CK處理相比，施用緩釋肥的江南油杉平均根直徑、根表面積、根體積以及各根徑等級(jí)的細(xì)根長(zhǎng)度增幅明顯，說(shuō)明江南油杉為喜肥樹種，其根系發(fā)育存在一定的施肥效應(yīng)。其中，M3處理江南油杉幼苗根系更為發(fā)達(dá)，其平均根直徑、根表面積和根體積較M1處理分別高出50.00%，80.52%和43.92%，較M2處理分別高出47.84%，48.43%和25.60%，較M4處理分別高出8.92%，45.99%和28.32%，較M5處理分別高出14.51%，54.35%和30.62%，較M6處理分別高出56.88%，106.08%和53.98%?？梢娊嫌蜕几鶑缴L(zhǎng)對(duì)緩釋肥用量的要求甚為嚴(yán)格。

表2 緩釋肥用量對(duì)江南油杉根系生長(zhǎng)的影響Table 2 Effects of slow release fertilizer application amount on root growth of Keteleeria fortunei seedlings

進(jìn)一步分析各根徑等級(jí)的根長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)，江南油杉粗根、中根和小細(xì)根的根長(zhǎng)亦表現(xiàn)出M3處理最大，分別是CK處理的3.47，3.84和2.48倍。說(shuō)明適宜的緩釋肥用量能促進(jìn)江南油杉根系生長(zhǎng)發(fā)育，緩釋肥用量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生一定的抑制作用。

2.4 緩釋肥用量對(duì)江南油杉幼苗養(yǎng)分含量及分配的影響

由圖2可知，隨著緩釋肥用量的增加，江南油杉幼苗葉、莖、根的N、P、K含量均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。其中， M3處理幼苗葉、莖和根N含量最大，葉、莖和根P與K含量也均最大，說(shuō)明采用M3處理的緩釋肥用量時(shí)，最有利于江南油杉幼苗N、P和K含量的提高，即基本能滿足江南油杉養(yǎng)分積累的需求，超過(guò)這個(gè)水平會(huì)對(duì)其養(yǎng)分積累產(chǎn)生一定抑制，且緩釋肥用量越高，抑制作用越強(qiáng)。

圖柱上不同小寫字母表示植株同一器官各處理間差異顯著(P<0.05)Different lowecase letters indicate significant differences between treatments for same plant organs (P<0.05)圖2 緩釋肥用量對(duì)江南油杉幼苗各器官N、P、K含量的影響Fig.2 Effects of slow release fertilizer application amount on N,P and K contents of Keteleeria fortunei seedlings

2.5 江南油杉容器苗生長(zhǎng)、生物量指標(biāo)與緩釋肥用量間的關(guān)系預(yù)測(cè)

運(yùn)用數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)可知，江南油杉容器苗生長(zhǎng)、生物量指標(biāo)(Y)與緩釋肥用量(X)間的關(guān)系用二次項(xiàng)方程擬合效果最優(yōu)，R2均大于0.950，最佳緩釋肥用量為2.75～3.28 kg/m3，與M3處理生長(zhǎng)最優(yōu)的實(shí)測(cè)結(jié)果相吻合。其中，江南油杉幼苗地徑生長(zhǎng)達(dá)到最大時(shí)，緩釋肥用量為2.75 kg/m3；苗高生長(zhǎng)達(dá)到最大時(shí)，緩釋肥用量為3.28 kg/m3；葉、莖、根和全株生物量達(dá)到最大值時(shí)，緩釋肥用量分別為3.18，3.26，3.04和3.14 kg/m3，過(guò)量施肥則會(huì)造成不必要的浪費(fèi)(表3)。

表3 江南油杉容器苗生長(zhǎng)、生物量指標(biāo)與施肥量的預(yù)測(cè)模型Table 3 Prediction models of growth，biomass index and fertilization amount of Keteleeria fortunei seedlings

3 討 論

本研究中，施用緩釋肥對(duì)江南油杉幼苗生長(zhǎng)發(fā)育有明顯促進(jìn)作用，這與緩釋肥能提高黃連木[13]、白木香[14]、望天樹(Parashoreachinensis)[18]苗期生長(zhǎng)量的研究結(jié)果基本一致。其中，M3處理江南油杉幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)最佳，CK處理幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)最差。隨著緩釋肥用量增加，江南油杉幼苗生長(zhǎng)和生物量指標(biāo)呈先增加后降低的趨勢(shì)，其原因可能是施肥量增加時(shí)，育苗基質(zhì)中的可溶性離子超過(guò)某一閾值，對(duì)江南油杉幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的離子毒害作用[19]，具體機(jī)制尚需深入研究。

根系形態(tài)參數(shù)(根長(zhǎng)、根表面積和根體積等)是衡量苗木根系發(fā)育的重要指標(biāo)[20-22]。本研究表明，M3處理顯著提高江南油杉幼苗的根長(zhǎng)和根表面積，其平均根直徑和根體積也明顯增大。有學(xué)者認(rèn)為，小細(xì)根是根系發(fā)揮基本生理生態(tài)功能的主體，其所占比例越大，根系吸收能力越強(qiáng)[23-25]。本研究也發(fā)現(xiàn)，育苗基質(zhì)養(yǎng)分增加會(huì)促進(jìn)小細(xì)根生長(zhǎng)，但緩釋肥用量過(guò)多時(shí)對(duì)江南油杉生長(zhǎng)的促進(jìn)作用減弱，其根系生長(zhǎng)量和生物量積累減少，所以M6處理的平均根直徑明顯減小，植株生物量也顯著降低。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同緩釋肥處理下江南油杉幼苗養(yǎng)分分配亦有所差異，比如幼苗根、葉N含量在M3處理下達(dá)到最高值，這與魏紅旭等[26]“適量緩釋肥有利于長(zhǎng)白落葉松(Larixolgensis)幼苗體內(nèi)N養(yǎng)分累積量及其含量提高”的研究結(jié)論相似，且M3處理江南油杉幼苗各器官P和K含量均最高。有學(xué)者研究認(rèn)為，苗木體內(nèi)養(yǎng)分離子之間存在一定的拮抗作用，某種養(yǎng)分離子能夠抑制另一種養(yǎng)分離子的活性，從而影響樹體對(duì)它的吸收[27]。因此，江南油杉育苗過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)其苗期生長(zhǎng)特性，確定緩釋肥用量和N、P、K以及其他養(yǎng)分元素的比例，否則會(huì)造成苗木營(yíng)養(yǎng)元素失衡。

本研究中，育苗基質(zhì)由酸性紅壤土、松樹皮和碳化樹皮組成，松樹皮和碳化樹皮養(yǎng)分以有機(jī)質(zhì)為主，N、P、K含量相對(duì)較低，因此，江南油杉幼苗生長(zhǎng)所需養(yǎng)分主要來(lái)源于緩釋肥。通過(guò)對(duì)江南油杉地徑、苗高及其生物量分別與緩釋肥用量的回歸分析發(fā)現(xiàn)，二次項(xiàng)方程的擬合程度最優(yōu)，可用于預(yù)測(cè)緩釋肥用量與形態(tài)特征的關(guān)系[28]。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，不同緩釋肥用量的江南油杉容器苗生長(zhǎng)性狀，以緩釋肥用量為2.75～3.28 kg/m3時(shí)，較有利于苗木生長(zhǎng)和生物量積累，可作為培育江南油杉優(yōu)質(zhì)苗木的適宜施肥量。

4 結(jié) 論

適量的緩釋肥能促進(jìn)江南油杉幼苗生長(zhǎng)、生物量積累和根系發(fā)育，其促進(jìn)效應(yīng)與改善植株N、P、K養(yǎng)分含量有關(guān)；綜合考慮成本和環(huán)保問(wèn)題，建議在江南油杉容器育苗過(guò)程中，緩釋肥用量以3.0 kg/m3為宜。