劉思雪 敖妍 雒小菲 朱菲 姜雅歌 侯新村

(北京林業(yè)大學(xué),北京,100083) (北京市農(nóng)林科學(xué)院草業(yè)花卉與景觀生態(tài)研究所)

劉金鳳 謝飛 李守科 陳仁鵬

(勝利油田勝大生態(tài)林場(chǎng))(內(nèi)蒙古赤峰市森林草原保護(hù)發(fā)展中心)(山東沃奇農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司)(安丘市林業(yè)發(fā)展中心)

文冠果(Xanthocerassorbifolium)為無患子科(Sapindaceae)文冠果屬(Xanthoceras)植物,適應(yīng)性較強(qiáng),抗寒、耐旱、耐鹽堿,廣泛分布于我國(guó)北方地區(qū)[1]。文冠果種仁油是制備生物柴油的優(yōu)良原料,亦可作高級(jí)食用油。其果殼、種子、葉片、木材和花等均可開發(fā)利用,經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高。作為重要的生物質(zhì)能源樹種、園林觀賞樹種和荒山綠化樹種,文冠果近年來備受關(guān)注[2]。然而,目前文冠果林分多處于粗放經(jīng)營(yíng)狀態(tài),水肥條件差,生長(zhǎng)緩慢,養(yǎng)分利用率低,結(jié)實(shí)情況不是很理想[3-4]。因此,采取有效措施提高苗木質(zhì)量和集約化經(jīng)營(yíng)管理水平,取得良好的造林效果尤為重要。

緩釋肥可在全生長(zhǎng)季為苗木提供均衡的營(yíng)養(yǎng),提高養(yǎng)分利用率并減少養(yǎng)分損失,且施用方便,是提高苗木質(zhì)量的有效手段[5]。緩釋肥,可以增加苗木在苗圃階段的生物量和養(yǎng)分積累[6-7],提高苗木在造林初期的生根及生長(zhǎng)能力[8-9],從而改善造林效果。然而,過量施用緩釋肥會(huì)抑制幼苗生長(zhǎng)[10],必須合理施用才能培育優(yōu)質(zhì)苗木。同一物種不同種源的植株,由于所處氣候和立地條件不同,會(huì)產(chǎn)生不同的生態(tài)型,對(duì)施肥量亦有不同需求。秋施氮肥能夠提高2個(gè)西班牙種源冬青櫟(Quercusilex)幼苗的生長(zhǎng)和根系生長(zhǎng)潛力[11]。油松(Pinustabuliformis)幼苗研究中發(fā)現(xiàn),與山西和內(nèi)蒙古種源相比,高濃度的氮添加處理對(duì)北京種源幼苗的生長(zhǎng)有更顯著的促進(jìn)作用[12]。低氮水平,促進(jìn)福建建甌種源木荷(Schimasuperba)幼苗根系生長(zhǎng),促進(jìn)浙江杭州種源木荷地上部分生長(zhǎng),促進(jìn)江西信豐種源木荷整體增長(zhǎng)[13]?？梢?施肥對(duì)同一樹種不同種源植株的影響不完全相同。

文冠果在我國(guó)分布廣泛,不同種源苗木間存在生態(tài)型的差異。有關(guān)文冠果幼苗施肥的研究,較多集中在對(duì)某一種源的影響,如楊騰等[14]對(duì)內(nèi)蒙古赤峰種源文冠果1年生苗的研究表明,育苗的推薦施氮量為230 mg/株;楊越等[15]對(duì)遼寧省文冠果良種‘遼富1號(hào)’的研究表明,3.0、1.8、1.4 g·L-1的N、P、K葉面肥配比組合,對(duì)促進(jìn)種苗生長(zhǎng)效果最佳。針對(duì)不同種源文冠果幼苗的最佳施肥量是否相同、不同施肥量對(duì)苗木的生長(zhǎng)節(jié)律及地下部分的影響等研究較少。為此,本研究在北京市鷲峰國(guó)家森林公園北京林業(yè)大學(xué)科技溫室內(nèi),以塑料營(yíng)養(yǎng)杯為育苗容器、丹麥進(jìn)口草炭土與珍珠巖混合為育苗基質(zhì)、美國(guó)Scotts公司生產(chǎn)的奧綠精準(zhǔn)配方肥為緩釋肥、采自4個(gè)種源的文冠果種子為試驗(yàn)種子;試驗(yàn)采用雙因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),對(duì)4個(gè)種源均分別施用不同量的施肥量;2019年4月2日播種,自4月28日起每10 d測(cè)定1次苗高、地徑;以4個(gè)種源文冠果1年生容器苗為研究對(duì)象,應(yīng)用根系掃描分析系統(tǒng)(WinRHIZO)測(cè)算根系長(zhǎng)度、表面積、體積等指標(biāo);以文冠果容器苗苗高、地徑、生物量、根系形態(tài)為評(píng)價(jià)指標(biāo),應(yīng)用方差分析法、鄧肯(Duncan)多重比較法、隸屬函數(shù)法,分析種源和施肥對(duì)文冠果容器苗生長(zhǎng)的影響,旨在為不同種源文冠果苗木培育提供參考。

1 研究方法

試驗(yàn)地位于北京市鷲峰國(guó)家森林公園北京林業(yè)大學(xué)科技溫室(地理中心坐標(biāo):40°N、116°34′E),溫室內(nèi)晝夜平均氣溫為晝24 ℃、夜21 ℃,采用自然光照,平均日長(zhǎng)為13.5 h。試驗(yàn)所用文冠果種子,采自內(nèi)蒙古阿魯科爾沁旗(以下簡(jiǎn)稱阿旗)、河南陜縣(以下簡(jiǎn)稱陜縣)、新疆木壘(以下簡(jiǎn)稱木壘)、內(nèi)蒙古翁牛特旗(以下簡(jiǎn)稱翁旗)4個(gè)地區(qū)(見表1)。育苗容器為塑料營(yíng)養(yǎng)杯(深度20 cm、上口徑10 cm,體積1 050 mL),基質(zhì)為丹麥進(jìn)口草炭土與珍珠巖以體積比V(草炭土)∶V(珍珠巖)=3∶1混合,加入多菌靈消毒。使用的緩釋肥,為美國(guó)Scotts公司生產(chǎn)的奧綠精準(zhǔn)配方肥(銨態(tài)氮占質(zhì)量比8.4%+硝態(tài)氮占質(zhì)量比6.6%+磷元素占質(zhì)量比3.9%+鉀元素占質(zhì)量比9.1%+微量元素,21 ℃釋放周期為5～6個(gè)月),播種前將肥料均勻拌入基質(zhì)中。

表1 試驗(yàn)使用的文冠果種子各種源地理位置及氣候因子

采用雙因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),種源分別為阿旗、陜縣、木壘、翁旗,施肥量(以施氮質(zhì)量計(jì))分別為40、80、120、160、200 mg/株(即基質(zhì)中施用緩釋肥0.25、0.51、0.76、1.02、1.27 g/L)。每重復(fù)20個(gè)小區(qū),每小區(qū)15株,合計(jì)300株,重復(fù)4次共計(jì)1 200株。

2019年4月2日播種。播種前將經(jīng)過冬季沙藏的種子用水浸泡24 h后,再與濕沙混合平鋪在地上,待90%種子露白開始播種。每容器播種1粒,適時(shí)澆水。每小區(qū)每重復(fù)選取8株,自4月28日起每10d測(cè)定1次苗高、地徑,測(cè)量日期為4月2日、4月28日、5月10日、5月21日、6月4日、6月14日、6月25日、7月2日、7月10日、8月14日、8月24日、9月4日表示。苗高測(cè)定至封頂(8月14日),地徑測(cè)定至生長(zhǎng)季末(9月4日)。

秋季停止生長(zhǎng)后,將前述動(dòng)態(tài)測(cè)定的苗木進(jìn)行破壞取樣。每小區(qū)隨機(jī)選取5株,將根系清洗后用Epson V750 Pro掃描儀獲得根系圖像,隨后用根系掃描分析系統(tǒng)(WinRHIZO)對(duì)根系長(zhǎng)度、表面積、體積等指標(biāo)測(cè)算,同時(shí)將根系徑級(jí)(d)分為05 mm。將每小區(qū)每重復(fù)5株苗木分為根、莖2部分,洗凈后70 ℃烘干至恒質(zhì)量,用電子天平稱量干質(zhì)量。

利用SPSS 26.0進(jìn)行方差分析和鄧肯(Duncan)多重比較,當(dāng)協(xié)同作用顯著時(shí),分析協(xié)同作用對(duì)各指標(biāo)的影響,協(xié)同作用不顯著時(shí)分析主效應(yīng)。應(yīng)用隸屬函數(shù)法對(duì)種源和施肥最優(yōu)組合進(jìn)行篩選,計(jì)算公式為:隸屬值=(N-Nmin)/(Nmax-Nmin),式中N為某處理指標(biāo)值、Nmax為該指標(biāo)的最大值、Nmin為指該指標(biāo)的最小值。若某個(gè)測(cè)定指標(biāo)與幼苗生長(zhǎng)呈反向關(guān)系,則利用反隸屬函數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算:隸屬值=1-(N-Nmin)/(Nmax-Nmin)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種源和施肥對(duì)文冠果容器苗生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響

各處理文冠果苗高生長(zhǎng)均呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì),播種后1個(gè)月內(nèi)苗高達(dá)10 cm以上。苗高生長(zhǎng)高峰期發(fā)生在4月份(4月2日—4月28日階段),平均增長(zhǎng)速率為13.64 cm/月。5月份(4月28日—6月4日階段)苗高生長(zhǎng)速度放緩,生長(zhǎng)量減少。6—8月份(6月4日—8月14日階段)苗高生長(zhǎng)量較少,8月中旬苗木封頂,苗木生長(zhǎng)緩慢直至停止生長(zhǎng)(見圖1)。經(jīng)雙因素方差分析,種源和施肥協(xié)同作用對(duì)苗高影響不顯著(見表2)。除4月28日外,種源主效應(yīng)對(duì)其他各測(cè)量日期苗高影響顯著(P<0.05)(見表2),阿旗、木壘、翁旗種源苗高,明顯高于陜縣種源苗高(見表3)。

圖中的誤差線為不同時(shí)期苗高的標(biāo)準(zhǔn)誤。

表2 不同種源和施肥處理對(duì)不同時(shí)期文冠果苗高影響的方差分析結(jié)果

表3 各種源不同時(shí)期的文冠果苗高

各處理文冠果地徑生長(zhǎng)均呈現(xiàn)“快-慢-快-慢”的趨勢(shì),地徑在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)存在2個(gè)生長(zhǎng)高峰期,具有明顯的階段性。其中4月份(4月2日—4月28日階段)為第1個(gè)生長(zhǎng)高峰期,地徑生長(zhǎng)量為1.71 mm;5月份(4月28日—6月4日階段)地徑生長(zhǎng)速度下降;第2個(gè)生長(zhǎng)高峰期發(fā)生在6月份(6月4日—6月25日階段),生長(zhǎng)速率比4月份減小,地徑生長(zhǎng)量為0.73 mm;7—9月份地徑生長(zhǎng)速度緩慢,隨后生長(zhǎng)逐漸停止(見圖2)。種源和施肥協(xié)同作用對(duì)地徑影響不顯著(見表4)。施肥主效應(yīng)對(duì)8—9月份地徑影響顯著(P<0.05)(見表4)。

圖中的誤差線為不同時(shí)期地徑的標(biāo)準(zhǔn)誤。

表4 不同種源和施肥處理對(duì)不同時(shí)期文冠果地徑影響的方差分析結(jié)果

8月14日,施肥量為120、200 mg/株時(shí)的地徑,顯著大于施肥量為40 mg/株時(shí)的地徑;8月24日、9月4日,施肥量為120、160、200 mg/株時(shí)的地徑,顯著大于施肥量為40 mg/株時(shí)的地徑;且8月14日、8月24日、9月4日時(shí),地徑均在施肥量為120 mg/株時(shí)最大(見表5)。

表5 不同施肥量時(shí)不同時(shí)期的文冠果苗木地徑

2.2 種源和施肥對(duì)文冠果容器苗生物量的影響

種源和施肥的協(xié)同作用顯著影響文冠果苗木生長(zhǎng)季末莖生物量和根莖比,根生物量受種源主效應(yīng)的顯著影響(P<0.05,見表6)。從種源和施肥的協(xié)同作用看,阿旗種源莖生物量隨施肥量增加而增大,施肥160 mg/株的莖生物量顯著高于施肥40 mg/株;陜縣種源莖生物量,在施肥200 mg/株時(shí)顯著高于施肥80 mg/株;木壘和翁旗種源莖生物量受施肥影響不顯著。施肥40、80、160 mg/株時(shí),各種源間莖生物量存在顯著差異。阿旗種源根莖比,在施肥40、80 mg/株時(shí),顯著高于施肥160 mg/株;陜縣種源根莖比,在施肥80 mg/株時(shí)顯著高于施肥160 mg/株;木壘和翁旗種源根莖比,受施肥影響不顯著。施肥80、120、160 mg/株時(shí),各種源根莖比存在顯著差異(見表7)?？梢娛┓柿枯^多時(shí)有利于提高阿旗種源、陜縣種源苗木的莖生物量,而使其根莖比值降低。從種源主效應(yīng)看,陜縣種源苗木根生物量顯著高于其他種源苗木根生物量(見表8)。

表6 不同種源和施肥處理對(duì)文冠果苗木生物量影響的方差分析結(jié)果

表7 種源和施肥協(xié)同作用時(shí)文冠果苗木的莖生物量和根莖比

表8 不同種源時(shí)文冠果苗木的根生物量

2.3 種源和施肥對(duì)文冠果容器苗根系形態(tài)的影響

種源和施肥的協(xié)同作用,對(duì)徑級(jí)2 mm

表9 不同種源和施肥處理對(duì)文冠果苗木根系形態(tài)影響的方差分析結(jié)果

表10 種源和施肥協(xié)同作用時(shí)文冠果苗木2～5 mm徑級(jí)(d)根系形態(tài)

從種源主效應(yīng)看,陜縣種源、木壘種源d<2 mm徑級(jí)根,根系長(zhǎng)度、表面積、體積顯著大于翁旗種源的;陜縣種源2 mm

表11 不同種源文冠果苗木的根系形態(tài)

2.4 種源和施肥最優(yōu)組合方式篩選

不同種源和施肥組合對(duì)文冠果容器苗生長(zhǎng)的影響,利用測(cè)定的苗高、地徑、根生物量、莖生物量、根系總長(zhǎng)度、根系總表面積、根系總體積7項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)(見表12),隸屬函數(shù)均值排名前5的組合為“陜縣種源+施肥160 mg/株”、“陜縣種源+施肥120 mg/株”、“阿旗種源+施肥120 mg/株”、“阿旗種源+施肥160 mg/株”、“陜縣種源+施肥200 mg/株”組合。

表12 不同種源和施肥組合對(duì)文冠果容器苗生長(zhǎng)影響的隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3 討論

3.1 文冠果1年生容器苗生長(zhǎng)規(guī)律

探索不同種源1年生苗木的生長(zhǎng)規(guī)律,有助于對(duì)苗木生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和管理,制定合理的水肥管理措施,并為優(yōu)良種源的早期選擇提供依據(jù)[16-17]。本研究中,不同處理時(shí)文冠果容器苗苗高存在1個(gè)生長(zhǎng)高峰期,除4月28日外,整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi),阿旗、木壘、翁旗種源的苗高顯著高于陜縣種源的苗高,表明種源之間存在差異,根據(jù)育苗和造林需求進(jìn)行種源選擇是必要的[18]。本研究的不同處理時(shí),文冠果容器苗地徑存在2個(gè)生長(zhǎng)高峰期,其中第1次生長(zhǎng)高峰期與苗高重合;而大田條件下,文冠果地徑有1個(gè)生長(zhǎng)高峰期[16],表明苗木生長(zhǎng)節(jié)律不僅受自身遺傳因素的影響,還受外部環(huán)境因素(如養(yǎng)分、溫度、土壤條件等)的影響[17]。本研究中,生長(zhǎng)季末(9月4日)施肥120 mg/株時(shí)地徑最大,當(dāng)施肥超過120 mg/株時(shí)地徑并未顯著降低;張金浩等[19]對(duì)肯式南洋杉(Araucariacunninghamii)的研究表明,地徑隨施氮量的增加而增大,在施氮量為550 mg/株時(shí)達(dá)到峰值,但超出該施氮量時(shí)并未有顯著抑制;表明緩釋肥具有養(yǎng)分釋放緩慢、肥效期長(zhǎng)的特性,能夠促進(jìn)文冠果容器苗地徑的生長(zhǎng)。應(yīng)加強(qiáng)苗木在生長(zhǎng)高峰期的田間管理,保證水分養(yǎng)分的供應(yīng)以提高苗木質(zhì)量。

3.2 緩釋肥對(duì)不同種源文冠果容器苗生長(zhǎng)的影響

已有研究表明,適量緩釋肥有助于增大生物量和植物體內(nèi)養(yǎng)分含量積累,促進(jìn)根系發(fā)育,提高苗木養(yǎng)分利用率[20-21]。同一樹種不同種源的苗木,由于受到自身遺傳特性、地理氣候差異等因素的影響,會(huì)對(duì)外界環(huán)境養(yǎng)分形成不同的適應(yīng)機(jī)制[22]。本研究表明,緩釋肥對(duì)陜縣種源容器苗莖生物量影響顯著,施肥200 mg/株時(shí)的莖生物量,顯著大于施肥80 mg/株時(shí)的莖生物量;緩釋肥對(duì)阿旗種源容器苗莖生物量影響顯著,莖生物量隨施肥量的增大而增大,在施肥160 mg/株時(shí)達(dá)到峰值。本研究表明,阿旗、陜縣種源幼苗根莖比,分別在施肥40、80 mg/株時(shí)達(dá)到最大值,顯著高于施肥160 mg/株時(shí)的幼苗根莖比,表明緩釋肥用量的增加對(duì)地上部分生物量積累的促進(jìn)作用大于地下。當(dāng)存在養(yǎng)分脅迫時(shí),幼苗將更多的生物量分配給根系從而促進(jìn)養(yǎng)分吸收,而養(yǎng)分充足時(shí)幼苗向地上部分分配比例增加[23-25]。

良好的根系形態(tài)有助于促進(jìn)養(yǎng)分積累,提高翌年苗木競(jìng)爭(zhēng)力和造林成活率[26]。苗木根系對(duì)土壤養(yǎng)分的變化十分敏感,過量緩釋肥會(huì)抑制根系發(fā)育[27]。本研究中,陜縣種源容器苗根系總長(zhǎng)度、徑級(jí)為2 mm

4 結(jié)論

供試緩釋肥對(duì)阿旗、陜縣種源文冠果苗木的生長(zhǎng)具有不同程度的促進(jìn)作用,而對(duì)木壘、翁旗種源容器苗的生長(zhǎng)影響不顯著。施肥量為120～160 mg/株時(shí),阿旗種源苗木的苗高、莖生物量、徑級(jí)2 mm