王瑜， 車鳳仙， 汪夢婷， 代冬霞， 方芳， 汪啟波， 顏廷雨， 陳詩， 蔡年輝, 許玉蘭

(1.西南林業(yè)大學(xué)云南省高校林木遺傳改良與繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224；2.西南林業(yè)大學(xué)西南山地森林資源保育與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224; 3.彌渡縣林木育種培育站，云南 彌渡 675600；4.西山區(qū)團(tuán)結(jié)街道農(nóng)林水與應(yīng)急服務(wù)中心，云南 昆明 650118；5.云南省熱帶作物研究所，云南 景洪 666100)

去頂是林木培育中常見的技術(shù)手段，通過去除植物頂端組織，促進(jìn)地上保留組織萌生新枝和新葉，提高萌生更新的能力，加速苗木幼態(tài)化生長，改善品質(zhì)[1-2]。由于去頂后苗木光合器官減少，短期內(nèi)會(huì)促進(jìn)芽的萌發(fā)和生長，萌條生長后可用于無性繁殖[3-4]。研究發(fā)現(xiàn)，去頂后苗木需要大量營養(yǎng)，以供萌條生長，施肥能有效促進(jìn)去頂后苗木、萌條生長，提高萌條質(zhì)量和萌蘗能力[4-5]。氮、磷是植物生長發(fā)育必不可缺的營養(yǎng)元素，適宜的配比能充分發(fā)揮不同肥料的協(xié)同耦合作用，相互促進(jìn)肥效的發(fā)揮[6-8]。隨著市場需求擴(kuò)大，人們?yōu)樽非竺缒镜漠a(chǎn)量，大量使用化學(xué)肥料，導(dǎo)致土壤板結(jié)，肥料利用率不高。而葉面肥通過葉面吸收營養(yǎng)元素，直接參與體內(nèi)新陳代謝和有機(jī)物合成的過程，靈活根據(jù)苗木的營養(yǎng)需求有效調(diào)節(jié)肥料種類、次數(shù)等來滿足苗木生長，既彌補(bǔ)了土壤肥料利用率的不足，還降低了對環(huán)境的破壞力度[9-11]。目前，葉面肥研究主要集中在闊葉樹種[12]，對于松類樹種研究較少，尤其是云南松葉面施肥的研究報(bào)道鮮見，大多仍采用常規(guī)根系施肥[13]。

苗木生物量大小反應(yīng)了苗木對外界環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)弱，生物量分配是指苗木對各器官間養(yǎng)分分配以適應(yīng)生長環(huán)境[14]。根生物量與分配與苗期吸收、運(yùn)輸養(yǎng)分有關(guān)，莖與苗木導(dǎo)水、支撐有關(guān)，葉則與光合固碳收益有關(guān)，各器官之間生物量分配直接影響苗木生長[15-16]。根、莖、葉各器官生物量分配隨時(shí)間和環(huán)境的變化而變化，這種導(dǎo)致兩種器官或各器官間相對生長速率間的變化稱為異速生長[17]。NIKLAS[18]認(rèn)為，異速生長與植物生物量、個(gè)體大小關(guān)系密切。因此，通過研究苗木生物量分配及各器官間的異速生長，了解苗木適應(yīng)性生長和資源分配的關(guān)系。目前，大部分研究通過植物各器官生物量、總生物量及地上、地下生物量的異速生長關(guān)系反映植物生長、適應(yīng)機(jī)制等方面[19]。資源分配假說認(rèn)為，萌生更新能力取決于母樹地上器官的資源儲(chǔ)存[3]。但在云南松苗木萌蘗過程中，其資源分配相關(guān)研究鮮見報(bào)道。進(jìn)一步深入研究云南松苗木去頂后葉面施肥對苗木生長萌芽發(fā)育期間各器官的生長情況，有助于揭示植物生長萌發(fā)之間的協(xié)同規(guī)律。

云南松(Pinusyunnanensis)作為中國西南地區(qū)特有的造林先鋒樹種，同時(shí)也是主要的用材樹種[20-21]，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)效應(yīng)，被廣泛使用[22]。研究發(fā)現(xiàn)無性繁殖方式能提高和改善云南松苗木品質(zhì)[23]。目前對去頂后云南松的研究主要集中在去頂高度、噴施激素等方面，已有研究表明，去頂后云南松苗木噴施激素提高了萌條產(chǎn)量，顯著影響苗木養(yǎng)分變化[24-25]，但葉面施肥對其影響鮮見報(bào)道。鑒于此，本研究以云南松為研究材料，采用氮、磷肥對云南松葉面進(jìn)行噴施。從葉面施肥與去頂兩個(gè)角度探討施肥對去頂后云南松苗木的生長機(jī)制，以及苗木生物量的分配關(guān)系，并建立不同施肥下云南松苗木異速生長方程，從異速生長指數(shù)上分析云南松生物量分配差異，揭示氮磷施肥對去頂云南松苗木生長及資源分配的合理利用能力，為葉面施氮磷肥調(diào)控去頂后云南松苗木生長提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地設(shè)置在西南林業(yè)大學(xué)苗圃，位于25°04′00″N,102°45′41″E，海拔約為1 945 m。該地年均氣溫14.5 ℃，絕對最低氣溫-9 ℃，絕對最高氣溫32.5 ℃，年降水量700～1 100 mm，年平均相對濕度68.2%，屬于北亞熱帶半濕潤高原季風(fēng)氣候；土壤為酸性低磷土壤。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)種子采自云南省彌渡云南松無性系種子園(云S-CSO-PY-001-2016)，于2018年1月在西南林業(yè)大學(xué)苗圃播種育苗，3個(gè)月后進(jìn)行移苗，移栽至育苗盆中(容器規(guī)格為底徑18 cm×高32 cm)，基質(zhì)為質(zhì)量比為1∶2的紅土和腐質(zhì)土混合，其中土壤氮含量為4.74 g·kg-1，磷含量為1.50 g·kg-1，鉀含量為9.23 g·kg-1。2019年3月底選取生長一致的苗木進(jìn)行去頂，去頂時(shí)苗高平均10.8 cm，地徑平均8.6 mm。通過前期預(yù)研究結(jié)果，確定去頂高度6 cm。去頂后仍有針葉，可進(jìn)行葉面施肥。

1.3 研究方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)氮、磷二因素的三水平各自兩兩組合，共組成9個(gè)處理，每個(gè)處理12株苗，重復(fù)3次，共324株苗木。氮、磷肥用量參照BEN[26]的方法，選取高、中、低3個(gè)水平。具體試驗(yàn)方案見表1,其中氮肥為尿素含氮量為46%，磷肥為過磷酸鈣含P2O5量為12%。去頂后開始施肥，按照比例配制好氮肥和磷肥溶液對每株進(jìn)行相同溶液體積噴施，噴施以針葉浸濕并剛好有液體下滴，每次間隔時(shí)間為7 d，共噴施5次(每次用量一致)。其間對苗木統(tǒng)一管理，每隔兩個(gè)星期除草，把盆中的雜草全部拔除；每隔3～5 d澆水，每次澆透即可。

表1 云南松苗木氮磷配施試驗(yàn)方案Table 1 Test design of combined application of nitrogen and phosphorus for Pinus yunnanensis seedlings

1.3.2 田間排列 田間布設(shè)采取拉丁方和隨機(jī)排列的特點(diǎn)，并根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的田間布設(shè)，順序錯(cuò)位排列。

1.4 形態(tài)指標(biāo)和生物量測定

于2019年12月采樣，從每個(gè)處理每個(gè)重復(fù)中選擇接近平均基徑高度的幼苗3株，每個(gè)處理共采9株，共取81株，用游標(biāo)卡尺測定地徑，精確至0.01 mm。把植株完整地從育苗盆中取出，并標(biāo)記處理號(hào)。用清水小心沖洗根系土壤，晾干，保持根系完整。用直尺測定主根長、側(cè)根長，精確至0.01 cm；數(shù)出側(cè)根數(shù)。用電子天平稱量根、莖、葉、萌條的鮮質(zhì)量，放進(jìn)紙袋裝好并做好標(biāo)記。在105 ℃的烘箱中殺青30 min后，調(diào)至80 ℃進(jìn)行烘干處理至質(zhì)量恒定，分別稱其干質(zhì)量，即為生物量，精確至0.001 g，獲得地上部分生物量(莖生物量+葉生物量+萌條生物量)、單株生物量(根生物量+莖生物量+葉生物量+萌條生物量)、伐樁母株生物量(根生物量+莖生物量+葉生物量)、各器官(根、莖、葉、萌條)生物量分配比、地上生物量分配比、伐樁母株分配比等。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel整理采樣植株的數(shù)據(jù)，采用SPSS 22.0分別對地徑、根系、生物量及生物量分配比指標(biāo)進(jìn)行ANOVA方差分析，利用Duncan多重比較不同處理間的差異顯著性，選取平均值±標(biāo)準(zhǔn)差繪制圖表。大多數(shù)研究者認(rèn)為，生物量能更為本質(zhì)或更為準(zhǔn)確的一個(gè)表征指標(biāo)，以總生物量更具代表性[27]，因此，本試驗(yàn)采用單株生物量表征整體，根、莖、葉等生物量表征部分做異速分析。異速生長方程表示為Y=βXα[28]，線性轉(zhuǎn)化為log2Y=log2β+α·log2X[17]，其中X、Y為生物量。采用標(biāo)準(zhǔn)化主軸估計(jì)法(SMA)[29]，獲取異速生長方程的參數(shù)估算。計(jì)算不同器官生物量間的異速生長指數(shù)α和常數(shù)，α=1為等速關(guān)系，α≠1為異速關(guān)系[28]，比較它們之間及各斜率的差異性。若斜率間無顯著差異，則需進(jìn)一步比較它們的截距并進(jìn)一步進(jìn)行漂移檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面施氮磷肥對去頂云南松苗木生長的影響

不同葉面施肥處理對去頂后云南松苗木地徑、主根長、側(cè)根長、側(cè)根數(shù)存在顯著影響(P<0.05，表2)。從地徑看，最高處理是T6和T9，兩者間差異不顯著，但均顯著高于其他處理，最低的是T4,說明中、高水平氮、磷配施比單施氮肥給利于地徑生長。從主根長看，T8最高，T6其次，均顯著高于其它處理，T3最低,說明高水平氮、中水平磷利于主根生長，而單施高水平磷肥抑制主根生長。除T2外，隨施肥量的增加，側(cè)根長均低于T1，施中水平磷肥助于側(cè)根生長。對于側(cè)根數(shù)來說，T9能夠顯著增加側(cè)根數(shù)。整體來說，不同施肥量對苗木各部位生長具有針對性，在實(shí)際生產(chǎn)中可按需求施用相應(yīng)肥量。

表2 不同葉面施肥對去頂云南松苗木各指標(biāo)生長的影響

2.2 葉面施氮磷肥對去頂云南松苗木生物量的影響

不同葉面施肥對去頂后云南松苗木地上部分、地下部分(根)和單株生物量積累存在顯著差異(P<0.05，圖1)。地上部分均高于地下部分。T6、T9地上部分生物量均顯著高于其他處理，T4則是最小。T9、T1地下部分生物量均顯著高于其他處理，T4最低。按單株生物量大小順序排列，呈現(xiàn)出T9>T6>T2>T1>T8>T3>T7>T5>T4,說明單施中水平氮肥不利于去頂后云南松苗木生物量的積累，隨著氮肥從中水平到高水平增加，高水平磷肥利于苗木生物量的積累。超出這個(gè)范圍，不利于苗木生長。

不同葉面施肥對去頂后云南松苗木莖、葉和萌條生物量積累存在顯著差異(P<0.05，圖2)。結(jié)合圖1來看，各處理間根(地下部分)、莖、葉、萌條生物量積累，除T3、T6為萌條最大，其次是莖，其他處理均為萌條>根>莖>葉。T6萌條、莖生物量積累最多，T4最少。T2葉生物量積累最多，T6最少?？芍?，中或高水平氮肥和高水平磷肥配施利于萌條生物量積累。單施中水平磷肥對葉生物量積累更好。隨單施氮肥含量的增加，根、莖、葉生物量積累隨之降低，萌條則是隨之增加。隨單施磷肥含量的增加，各指標(biāo)呈上升趨勢。從施肥比例來看，氮磷配施對生物量積累要好于單施，中或高水平氮肥和高水平磷肥更利于云南松苗木生物量積累。

2.3 氮磷葉面施肥對去頂云南松苗木生物量的分配

圖3可知，不同葉面施肥影響去頂苗木各器官生物量分配。整體而言，除T7外，各處理中萌條生物量分配占比最多，葉生物量占比最少。T7則是根生物量分配占比最多，其次是萌條。萌條生物量分配比最多的是T8，為39.189%，T7最低，為27.193%。從根生物量分配比來看，T1要高于其他處理?？芍?，中高水平氮肥和中高水平磷肥配施利于萌條生長。單施磷肥，隨施用量增加，萌條、莖的生物量分配比也隨之升高，根、葉分配比則反之；單施氮肥，根、莖分配比隨施氮量的增加而升高，其他2個(gè)器官分配比則減少。中水平氮不變，磷水平逐漸增加，T5、T6萌條、莖分配比隨之升高，根和葉生物量分配比降低；氮為高水平，磷用量不變，T8、T9葉生物量分配比隨之增加，萌條、莖、根生物量分配比減少。不同處理下，去頂云南松苗木生物量分配為地上部分>地下部分(根)，T3最多，T1最少，地下部分生物量分配比則相反,說明施肥對去頂后云南松苗木地上部分生物量分配具有促進(jìn)作用。由此可知，施肥改變了苗木各器官生物量的分配結(jié)構(gòu)，主要傾向于萌條生長，不同施肥量對苗木各器官生物量的分配比有所差異。

注：生物量積累量的值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05，Duncan)。下同。

圖2 不同葉面施肥對去頂云南松苗木各器官生物量積累的影響Fig.2 Effects of different foliar fertilization on biomass accumulation of different organs of stubble P.yunnanensis seedings

2.4 葉面施氮磷肥對去頂云南松苗木各部分生物量的異速生長

各器官間，葉與莖、根生物量間的異速生長指數(shù)有顯著差異(P<0.05)，莖、萌條、地上與根則無顯著差異(P>0.05)(表3)。不同處理下，葉-莖在T2、T4、T6處理中等于1.0，為等速生長，其他處理均大于1.0，為異速生長，即葉的生長速率大于莖的生長速率。葉-根生物量間T1、T3、T5、T8大于1.0，屬于異速生長。在莖-根生物量間T3、T7、T9與1.0有顯著差異，屬于異速生長，說明根生長速率大于莖的生長速率。除T7外，在其他處理中萌條-根生物量之間與1.0無顯著差異，為等速生長。地上-根在不同處理下均與1.0不顯著，為等速生長。由此可知，對于各器官生物量間的異速生長關(guān)系，絕大多數(shù)處理表現(xiàn)為等速生長。

圖3 不同葉面施肥對去頂云南松苗木各器官生物量分配的影響Fig.3 Effects of different foliar fertilization on biomass allocation of different organs of stubble P.yunnanensis seedings

表3 不同葉面施肥對去頂云南松各器官生物量間的異速生長分析Table 3 Analysis of allometric growth of each organ biomass of stubble P.yunnanensis seedings among different foliar fertilization

整體而言，莖、葉、萌條生物量與單株大小間有顯著差異(P<0.05)，根、地上與單株之間沒有顯著差異(P>0.05)(表4)。不同處理下，根、地上部分與單株之間的斜率與1.0無顯著差異，表現(xiàn)為等速生長。莖-單株生物量間除T1、T3、T9為異速生長外，其他處理間均與1.0無顯著差異為等速生長，其中T3、T9斜率顯著小于1.0，T1反之。即單株生物量的積累速率大于莖生物量，T1則反之。葉-單株生物量間T2、T4是等速生長外，其他處理均為異速生長。斜率均顯著大于1.0，說明葉的生長速率大于單株。萌條與單株在不同處理下，僅T7為異速生長，即單株的生長速率大于萌條生長。

表4 不同葉面施肥對去頂云南松各器官與單株大小間的異速生長分析Table 4 Analysis of allometric growth of between each organ and individual size of stubble P.yunnanensis seedings among different foliar fertilization

3 結(jié)論與討論

施肥利于苗木生長，有針對性地對苗木進(jìn)行葉面施肥，可以使苗木獲取相應(yīng)的營養(yǎng)成分，提高苗木質(zhì)量，但過量施肥會(huì)影響幼苗生長[30-31]。本研究中，葉面施肥顯著影響去頂云南松苗木地徑、根系的生長，且氮、磷配施效果明顯。這與張躍敏等[32]對云南松實(shí)生苗的研究結(jié)果相似。不同施肥量對苗木不同部位表現(xiàn)出不同規(guī)律。N:0.4 g·株-1，P:1.6 g·株-1對地徑、主根長的生長顯著；N:0.8 g·株-1，P:1.6 g·株-1利于側(cè)根數(shù)增多和地徑生長；P:0.8 g·株-1更利于側(cè)根長生長，但施用量不宜過高。這一結(jié)果與連人豪等[33-34]的研究結(jié)果相似，對無患子和海南海桑進(jìn)行施肥，發(fā)現(xiàn)施肥顯著促進(jìn)苗木地徑和地下部分生長。苗木根系生長發(fā)育受到苗木體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)控，控制施肥量，可以促進(jìn)主根、側(cè)根的生長，提高苗木養(yǎng)分吸收的范圍，側(cè)根數(shù)的增加確保苗木生長所需[35-37]。云南松苗木生長前期，根系不發(fā)達(dá)，需大量側(cè)根共同吸收大量營養(yǎng)支撐苗木生長。不同氮磷施肥促進(jìn)去頂云南松苗木地徑生長、根系發(fā)育，但需注意施肥量要適宜。否則，使其獲取水分和養(yǎng)分的能力下降，抑制苗木生長。

生物量表征著苗木對外界環(huán)境的適應(yīng)能力，而生物量積累是植物吸收能量的主要體現(xiàn)[14]。本研究結(jié)果表明，適宜的氮磷配施能夠顯著影響植物各部分生物量投資。地上部分投資大于地下部分，施肥處理均大于T1，說明施肥顯著影響去頂云南松生物量投資，這一結(jié)果與西南樺(Betulaalnoides)樹種研究結(jié)果類似[38]。去頂云南松生物量分配規(guī)律與不去頂云南松苗木一致，仍優(yōu)先地上生長[39]，進(jìn)一步說明，云南松幼苗生長主要傾向于地上部分，為獲得更多的光照和生存空間。在不同施肥水平下，高磷、中氮利于地上部分積累，說明氮磷肥與苗木生物量有著密切的關(guān)系，適當(dāng)增加氮磷肥能促進(jìn)各部分的生物量。本研究發(fā)現(xiàn)，不同施肥對去頂云南松幼苗生物量分配存在差異。除T7外，各處理生物量分配為萌條>根>莖>葉，說明各器官單施適當(dāng)?shù)牡蕦γ缒久葪l、莖、葉生長作用大于根系，過量則會(huì)抑制苗木地上部分的生長。施肥能加強(qiáng)苗木不同器官生長協(xié)調(diào)性來適應(yīng)環(huán)境或自身變化。而云南松不去頂，其苗木生物量分配以葉和莖生物量為主，在資源有限的情況下優(yōu)先將資源分配于葉，增加光合效率[40]。去頂后生物量分配與不去頂存在明顯差異，說明去頂后苗木為了提高對環(huán)境的適應(yīng)能力，會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)提高植物的光合速率，在營養(yǎng)充足的情況下，使根系大幅度增加，儲(chǔ)存營養(yǎng)物質(zhì)，優(yōu)先向光合器官轉(zhuǎn)運(yùn)，刺激萌條生長[2-3]。即施肥影響去頂苗木生物量投資和分配，氮磷配施對生物量積累要好于單施，中、高水平氮肥和高水平磷肥更利于云南松苗木生物量積累、分配。

異速生長能夠揭示某物種部分與整體間或各器官間的差異和對比關(guān)系，能更好地了解物種在資源分配的外觀可塑性和表型可塑性，進(jìn)一步揭示其適應(yīng)機(jī)制[41-42]。本研究對不同處理云南松各器官生物量間的異速關(guān)系進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，葉-莖、葉-根存在顯著關(guān)系，不同處理中各器官生物量間既有異速生長表現(xiàn)，也有等速生長表現(xiàn)。各部分與單株生物量間也有同樣的情況，表明不同處理云南松苗木生物量分配的差異來源于各器官及各器官與單株之間不同的相對生長速率，這與生態(tài)代謝理論有所差異。生態(tài)代謝理論認(rèn)為，植物地上、地下生物量均表現(xiàn)為異速生長關(guān)系，葉與莖或地上生物量也表現(xiàn)為異速生長[43-44]。本研究中，地上、地下生物量間呈等速生長，葉-莖、葉-根生物量間表現(xiàn)為等速生長或異速生長，這可能是因?yàn)樵颇纤擅缒救ロ敽筮M(jìn)行不同比例施肥，導(dǎo)致其器官生物量之間的異速生長關(guān)系也不同。在其他研究中也發(fā)現(xiàn)不同環(huán)境下，植物器官間或器官與個(gè)體間不一定存在恒定的異速生長指數(shù)[45]。本研究中，云南松苗木去頂，隨氮、磷配施，養(yǎng)分增加降低了根系的分配，把營養(yǎng)物質(zhì)和水分運(yùn)輸?shù)降厣喜糠?，促進(jìn)大量萌條生長來獲取碳水化合物和營養(yǎng)，維持正常生長。

綜上所述，不同施肥配比，去頂后云南松苗木生長及其生物量分配具有顯著差異。這些差異來自于部分或器官與整體間的相對速率，結(jié)果表明，形態(tài)指標(biāo)和生物量各指標(biāo)間均存在顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)正相關(guān)關(guān)系。氮磷配施處理T6(N:0.4 g·株-1，P:1.6 g·株-1)利于地徑、根系的生長。生物量投資為地上部分>地下部分，T6地上生物量最多。從苗木生物量分配比來看，除T7處理外，均為萌條>根>莖>葉，處理3(N:0.0 g·株-1，P:1.6 g·株-1)萌條、地上生物量分配比最高。施肥能夠顯著促進(jìn)去頂云南松苗木生長，提高苗木生物量。為提高苗木生長和生物量，應(yīng)施加0.4～0.8 g·株-1氮肥，1.6 g·株-1磷肥，避免肥量多高或過低對苗木造成傷害。