李金燃, 李俊偉, 阮學(xué)瑞, 練芳松, 陳淑穎, 鄒雙全

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院,福建 福州 350002;2.南平市延平區(qū)東坑林業(yè)站,福建 南平 353000;3.自然生物資源保育利用福建省高校工程研究中心,福建 福州 350002;4.寧德市林業(yè)科研與技術(shù)推廣中心,福建 寧德 352000;5.福建省洋口國(guó)有林場(chǎng),福建 南平 353200)

圓齒野鴉椿(Euscaphiskonishii)是省沽油科(Staphyleaceae)野鴉椿屬(Euscaphis)植物,在我國(guó)主要分布于福建、江西、廣東、海南,是藥賞兩用的珍稀野生植物。圓齒野鴉椿全株富含酯類、三萜類、黃酮類、鞣花酸類及有機(jī)酸類等化合物[1],具有消炎、抗肝纖維化[2]、鎮(zhèn)痛、抑制脂肪堆積、抑菌及抗癌等作用[3-5],是我國(guó)南方傳統(tǒng)的民間藥用植物[6]。同時(shí),圓齒野鴉椿果實(shí)鮮艷且掛果期長(zhǎng),觀賞價(jià)值高,在園林上被廣泛運(yùn)用。但圓齒野鴉椿自然更新能力較弱,天然種群在急劇減少[4];人工林果實(shí)產(chǎn)量低、品質(zhì)參差不齊。因此,有必要提高圓齒野鴉椿人工林的產(chǎn)量和品質(zhì),以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求?？茖W(xué)施肥有利于圓齒野鴉椿生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。黃銘星等[7]研究表明,施用人工菌劑對(duì)圓齒野鴉椿生長(zhǎng)和生理指標(biāo)有一定的促進(jìn)作用;嚴(yán)洪[8]、練芳松[9]研究表明,施肥可以改善圓齒野鴉椿1、2年生幼苗的生長(zhǎng)特性,優(yōu)化苗木生長(zhǎng)指標(biāo),提高果實(shí)產(chǎn)量及藥用品質(zhì)。

生物炭的有機(jī)碳含量高、吸附能力強(qiáng),可以存續(xù)土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷以及速效鉀等元素,從而改善土壤營(yíng)養(yǎng)環(huán)境,提高作物產(chǎn)量[10-12]。陳海浪等[13]研究表明,配施生物炭可以改善土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)和功能,促進(jìn)水稻生長(zhǎng);姜梓漁[14]研究表明,施用生物炭可有效增加花生葉面積,提高產(chǎn)量和品質(zhì);劉小月等[15]研究表明,生物炭配施有機(jī)肥可顯著促進(jìn)早作燕麥生長(zhǎng),提高水分利用效率和產(chǎn)量。目前,尚未見有關(guān)生物炭對(duì)圓齒野鴉椿生長(zhǎng)影響的報(bào)道。因此,本試驗(yàn)利用生物炭與4種化肥配施,測(cè)定生物炭配施對(duì)4年生圓齒野鴉椿果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)的影響,以探索適宜的施肥方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在三明市沙縣夏茂鎮(zhèn)紅豆苗業(yè)專業(yè)合作社苗圃(117°41′11″E ,26°34′39″N ),海拔180～221 m,屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,年均氣溫17.6 ℃,年均降雨量1 675 mm,年均日照時(shí)數(shù)1 878 h。試驗(yàn)地共0.33 hm2,試驗(yàn)對(duì)象為4年生圓齒野鴉椿實(shí)生苗。施肥前樣地土壤基本理化性質(zhì)如下:pH值為5.09,堿解氮、有效磷、速效鉀、全磷、全鉀含量分別為38.62、76.53、14.28、0.75、0.09 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用5因素3水平L18(35)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[16-17],設(shè)置18個(gè)配施處理,以未施肥處理為對(duì)照(CK)。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)2棵樹。選擇生長(zhǎng)一致、健康的幼樹,株間距2 m×2 m,共114棵樹。供試生物炭為木炭,氮肥為尿素,磷肥為過磷酸鈣,鉀肥為KCl,多元微肥“巴斯夫望秋”含F(xiàn)e≥3.00%、B≥1.00%、Zn≥5.00%、Mo≥0.10%、Cu≥1.00%、Mn≥1.00%。沿樹冠兩側(cè)滴水線環(huán)狀溝施肥料,深30～40 cm。具體肥料成分與施肥方式見文獻(xiàn)[17]。施肥水平及用量見表1、表2。

表2 各處理編號(hào)及配方施肥組合Table 2 Numbering and formula of each treatment

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 果實(shí)產(chǎn)量 于2019年9月底,各處理分別選取生長(zhǎng)一致的3株平均木,收集所有的果實(shí),并分出果皮和種子。使用電子秤稱質(zhì)量,計(jì)算果皮和種子的平均產(chǎn)量,精度0.01 kg。

1.3.2 藥用品質(zhì) 測(cè)定產(chǎn)量后,將果皮和種子放入105 ℃烘箱中殺青15 min,80 ℃烘干至恒質(zhì)量,用于總黃酮、總?cè)坪考昂吐实臏y(cè)定。果皮總?cè)祁惢衔锖繙y(cè)定采用香草醛—冰醋酸法[18];總黃酮類化合物含量測(cè)定采用蘆丁對(duì)照法[18];種子含油率的測(cè)定采用回流提取法[19]。種子油產(chǎn)量=種子產(chǎn)量×種子含油率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2022整理試驗(yàn)數(shù)據(jù),采用SPSS 27.0進(jìn)行單因素方差分析,用鄧肯法進(jìn)行多重比較和差異顯著性檢驗(yàn)(P≤0.05);用皮爾遜相關(guān)系數(shù)表示相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭配施化肥對(duì)圓齒野鴉椿產(chǎn)量的影響

圓齒野鴉椿不同施肥處理的果實(shí)產(chǎn)量見表3。其中,T8處理的果皮和種子產(chǎn)量都最高,分別為1 527.33、103.24 kg·hm-2,都是CK的10.55倍,表明適當(dāng)?shù)呐浞绞┓誓苡行岣邎A齒野鴨椿的果皮和種子產(chǎn)量。比較各因素的極差R值(表4)表明,對(duì)果皮產(chǎn)量的影響程度依次為:鉀肥>微肥>生物炭>氮肥>磷肥,對(duì)種子產(chǎn)量的影響程度依次為:鉀肥>微肥>生物炭>氮肥>磷肥。從表4還可見,當(dāng)生物炭施用量處于高水平時(shí),果皮和種子產(chǎn)量最高,說明高水平生物炭施用量更有利于果皮和種子產(chǎn)量的提高。

表4 不同施肥處理下圓齒野鴉椿果實(shí)產(chǎn)量及藥用品質(zhì)的極差分析1)Table 4 Range analysis of fruit yield and medicinal quality of E.konishii under different fertilization treatments

2.2 生物炭配施化肥對(duì)圓齒野鴉椿品質(zhì)的影響

2.2.1 種子含油率 由圖1A可見,各處理中T2種子含油率最高,T8處理次之,分別為20.68%、19.71%,是CK的1.26、1.21倍。由圖1B可見,T2、T4、T7、T8處理的種子油產(chǎn)量顯著高于CK,T8處理最高(20.40 kg·hm-2),是CK的12.67倍。以上表明,適當(dāng)?shù)呐浞绞┓誓苡行岣叻N子含油率。比較各因素的極差R值(表4)表明,對(duì)種子含油率的影響程度依次為:氮肥>鉀肥>磷肥>生物炭>微肥,對(duì)種子油產(chǎn)量的影響程度依次為:鉀肥>氮肥>生物炭>磷肥>微肥。從表4還可見,種子含油率和種子油產(chǎn)量隨著生物炭施肥水平提高呈現(xiàn)先減后增趨勢(shì)。高生物炭、高過磷酸鈣和中等KCl復(fù)配的T8處理的果皮產(chǎn)量、種子產(chǎn)量、種子油產(chǎn)量最高,種子含油率僅次于T2處理。

A.種子含油率;B.種子油產(chǎn)量。不同小寫字母表示各處理間差異顯著(P<0.05)。圖1 生物炭配施化肥對(duì)圓齒野鴉椿種子含油率和種子油產(chǎn)量的影響Figure 1 Effect of biochar amendment combined with chemical fertilizer on kernel oil content and oil yield of E.konishii

2.2.2 總黃酮、總?cè)坪?從圖2A可見,各處理的果皮總黃酮含量差異明顯,T6、T8、T12、T16處理的果皮總黃酮含量高于CK,其中T8含量最高,是CK的1.18倍。從圖2B可見,施肥對(duì)圓齒野鴉椿果皮總?cè)坪烤哂忻黠@促進(jìn)作用,其中T5、T6、T7、T8、T9、T11、T13、T15處理下果皮總?cè)坪棵黠@增加,T13處理最為顯著,總?cè)坪繛?8.42 mg·g-1,是CK的1.21倍。比較各因素的極差R值(表4),對(duì)果皮總黃酮含量的影響程度依次為:磷肥>微肥>生物炭>鉀肥>氮肥,對(duì)果皮總?cè)坪康挠绊懗潭纫来螢?生物炭>微肥>鉀肥>磷肥>氮肥。

綜上分析,施肥會(huì)影響果皮總黃酮含量,選擇合適的施肥配比會(huì)促進(jìn)果皮總黃酮含量的升高,T8處理最適于提高果皮總黃酮含量;施肥對(duì)果皮總?cè)坪恳簿哂写龠M(jìn)作用,T13處理對(duì)果皮總?cè)坪康奶岣咦顬轱@著。生物炭對(duì)果皮總?cè)坪坑绊戄^大,果皮總?cè)坪侩S生物炭水平提高呈現(xiàn)先增后減趨勢(shì),且中等水平生物炭更適合果皮總?cè)坪康奶岣摺?/p>

2.3 相關(guān)性分析

進(jìn)一步對(duì)圓齒野鴉椿果實(shí)產(chǎn)量、藥用指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析(表5)表明,果皮產(chǎn)量與種子產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān);種子含油率與果皮產(chǎn)量和種子產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),即產(chǎn)量越高、含油率越高;種子油產(chǎn)量與果皮產(chǎn)量、種子產(chǎn)量及種子含油率呈極顯著正相關(guān)。

表5 圓齒野鴉椿果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析1)Table 5 Correlation analysis on fruit yield and quality-related indexes of E.Konishii

2.4 隸屬函數(shù)分析

因測(cè)量指標(biāo)較多,且大部分指標(biāo)具有一定的相關(guān)性,無法說明哪個(gè)處理是圓齒野鴉椿的最佳施肥模式。因此,采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)進(jìn)一步分析。隸屬平均值越大,證明該處理綜合效果越好。隸屬函數(shù)公式為:U(Xi)= (Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),反隸屬函數(shù)公式為:U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。式中:U(Xi)為第i項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值,Xi為第i項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定值,Xmin、Xmax分別為所有參試樣本第i項(xiàng)指標(biāo)的最小值和最大值。各指標(biāo)隸屬函數(shù)值如表6所示,其中T8處理的隸屬函數(shù)平均值最大,為0.55。說明T8處理為該試驗(yàn)的最適配施,其施肥模式為:C3N2P3K2W1,即生物炭120.0 g·株-1、氮肥54.5 g·株-1、磷肥89.3 g·株-1、鉀肥33.0 g·株-1、微肥稀釋2 000倍。

表6 圓齒野鴨椿果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值Table 6 Subordinate function values of fruit yield and quality-related indexes of E.konishii

3 討論與結(jié)論

生物炭配施化肥可以顯著提高化肥的利用率,減少化肥流失。本試驗(yàn)在氮、鉀、微肥為高水平時(shí),圓齒野鴉椿果實(shí)產(chǎn)量降低,說明過施氮、鉀、微肥不利于圓齒野鴉椿果實(shí)生產(chǎn),與李永閑等[20]對(duì)輪臺(tái)白杏果實(shí)的研究結(jié)論相一致。Asai et al[21]研究表明,生物炭配施可以顯著提高土壤肥力,促進(jìn)水稻對(duì)氮、磷、鉀肥的吸收與利用,進(jìn)而提高其產(chǎn)量。本試驗(yàn)中,高生物炭、高磷與中等水平氮、鉀、微肥配施的T8處理有利于提高圓齒野鴉椿的果實(shí)產(chǎn)量,進(jìn)而也相對(duì)提高果皮、種子和油產(chǎn)量。圓齒野鴉椿掛果期在3～4年,本試驗(yàn)供試林分處于初果期,因此部分處理的果實(shí)產(chǎn)量不高,但各處理果實(shí)、果皮、種子和油產(chǎn)量趨勢(shì)基本一致,T4、T6、T7、T8處理顯著高于CK,其氮肥、鉀肥施用量為中低水平。T2、T8處理種子含油率顯著高于CK,其余處理效果不明顯。

生物炭配施后圓齒野鴉椿果皮的總?cè)坪靠傮w均高于CK;在生物炭配施量不變的情況下,隨著氮肥的增施,總黃酮與總?cè)坪砍氏壬仙笙陆档内厔?shì),這與過量施肥造成植物藥用成分含量降低的結(jié)果[21-22]相一致。T8、T13等處理總黃酮、總?cè)坪匡@著高于CK,其余處理增加不顯著,說明T8處理是提高總黃酮與總?cè)坪康淖钸m配方。

通過隸屬函數(shù)分析表明,T8處理的隸屬函數(shù)平均值最大,且產(chǎn)量與藥用品質(zhì)均較好,是圓齒野鴉椿最適配施方案。T8處理施生物炭120.0 g·株-1,并配施54.5 g·株-1氮肥、89.3 g·株-1磷肥、33.0 g·株-1鉀肥和稀釋2 000倍的微肥。本試驗(yàn)結(jié)果可供圓齒野鴨椿人工林經(jīng)營(yíng)參考,實(shí)踐中可根據(jù)不同的藥用需求調(diào)整配施方案。