施肥對普陀樟苗木生長及養分吸收利用的影響

陳 聞，王 晶，葉正錢，費行海，孫 圳，王國明

（1.浙江省舟山市林業科學研究院，浙江 舟山 316000；2.浙江農林大學 環境與資源學院，浙江 臨安 311300）

苗木質量是影響造林效果的首要因子，選擇質量高的苗木不僅能提高造林成活率，而且能達到良好的造林效果[1]。施肥是苗木質量構建中一項十分重要的培育措施[2]，有關苗木施肥研究的報道也頗多。蔣云東等[3]對南酸棗Choerospondias axillaris等7種熱帶闊葉樹種的研究表明：復合肥能明顯提高各樹種苗木的苗高、地徑和生物量，其中以施用1.0%復合肥的效果最佳，一般以0.5%～1.0%為宜，尿素對苗木的生長也有促進作用，以0.3%～0.5%為宜。鄭輝等[4]研究認為：氮肥、磷施肥用量配比為184 kg·hm-2（氮），120 kg·hm-2（五氧化二磷）時，有利于刺槐Robinia pseudoacacia苗木體內氮素營養物質轉化和積累，苗木地徑和生物量較好。有關苗木最佳施肥量的研究也時有報道，例如吳俊杰等[5]研究認為：氮肥對白蠟樹Fraxinus chinensis的胸徑和樹高增長貢獻最大，其次為磷肥，鉀肥最低，白蠟樹的最佳經濟效益施肥量分別為 0.091 kg·株-1（氮），0.023 kg·株-1（五氧化二磷），0.056 kg·株-1（氧化鉀）。吳家勝等[6]研究發現，銀杏Ginkgo biloba苗木的合理養分元素施用量，氮肥（氮）為2.79～3.47 g·盆-1、磷肥（五氧化二磷）為2.44～2.59 g·盆-1、鉀肥（氧化鉀）為1.51～1.98 g·盆-1。科學合理的施肥不僅能提高苗木對養分的吸收利用效率，促進苗木高徑生長和生物量積累，而且還能避免肥料浪費造成環境污染[7-8]。為此，施肥技術作為培育優質苗木的重要途徑也逐漸受到人們的關注和重視。普陀樟Cinnamomum japonicum var.chenii系樟科Lauraceae樟屬Cinnamomum常綠喬木，屬國家二級重點保護植物，天然分布處往往在臨海坡面上，形成了抗風、抗海霧、耐干旱等優良性狀，是舟山海島的主要造林樹種。舟山海島地區土壤貧瘠，尤其困難地所在土壤以粗骨土為主，有機質、養分含量普遍較低，保水保肥性差，造林成活率甚低，生長狀況并不理想。普陀樟苗木造林后，本身由于苗體小，競爭力低下，加之造林地的競爭影響和肥力低下等問題廣泛存在，在傳統施肥技術下的苗木造林效果始終較差。目前，有關普陀樟苗木施肥技術的研究，幾乎處于空白，生產中一直沿用施無機肥的施肥方式，并且多數是定植前施基肥，之后很少追肥，至于施肥量、施肥時間及肥料種類也沒有統一的標準，傳統的養分管理方式不僅沒有起到提高苗木質量的作用，反而極大地浪費了肥料。因此，如何科學施肥成為普陀樟苗木培育的研究重點之一。本研究通過設置不同施肥處理，旨在揭示普陀樟苗木生長期養分分配積累狀況及吸收利用率，為普陀樟育苗合理施肥技術提供可靠依據，同時也為提高普陀樟苗木的養分庫水平作初步的探索。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試苗木為普陀樟1年生苗，平均株高為6.08 cm，地徑2.76 mm，生物量1.44 g。試驗用土壤為普通圃地土。試驗地土壤pH 6.17，有機質為21.23 g·kg-1，堿解氮95.89 mg·kg-1，有效磷44.17 mg·kg-1，速效鉀 105.50 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗于舟山市林業科學研究院試驗基地進行，設置3個施肥處理：不施肥（對照）、常規施肥（50 g·m-2）和增量施肥 （100 g·m-2），分別用ck，T50和T100表示，完全隨機區組設計，3次重復。于2012年5月中旬開始整地，劃分小區，各個小區面積為1.0 m×1.0 m，小區四周用預制水泥板隔開，水泥板埋入土壤深度為50 cm，隨后將普陀樟苗木定植于小區內，16株·小區-1，株行距為30 cm×30 cm。試驗所用肥料為氮磷鉀復合肥[m（氮）∶m（五氧化二磷）∶m（氧化鉀）=15∶15∶15]，在 5 月底和 7 月底分 2 次施入，并結合施肥進行淺翻、澆水，每次的施肥量各占總用量的50%。各處理具體肥料用量見表1。

1.3 樣品采集與測定方法

根據普陀樟苗木生長規律分別在定植后1個月（生長初期）、2個月（速生期）、3個月（速生后期）時測量苗木高度和地徑，于6月和9月2次隨機挑選4株·小區-1長勢均一的苗木進行收獲取樣，同時采集表層（0～20 cm）土壤樣品。植物樣品用清水將泥土洗凈后，分為根、莖和葉3部分，放置烘箱內于65℃烘干至恒量，測定各部分生物量，9月份試驗結束時的樣品在測定生物量后再進行營養元素的測定。土壤和植物樣品的分析參照《土壤農業化學分析方法》[9]。

表1 不同施肥處理肥料用量Table1 Fertilizer rate of different treatments

1.4 數據分析及處理

本試驗采用以下參數，計算營養元素的吸收利用效率，以根和莖作為養分庫[8，10]。表觀吸收率（apparent use efficiency，EAU）=（施肥處理養分增量－對照養分增量）/純養分量×100%，氮、磷、鉀的表觀吸收率分別用EAUN，EAUP，EAUK表示；施肥效率（fertilization efficiency，EF）=（施肥結束后的總生物量－施肥前的總生物量）/供養總量；生物量收獲指數（biomass harvest index，IBH）=施肥結束后的總生物量/供養總量；養分收獲指數，以氮為例，氮收獲指數（nitrogen harvest index，INH）=施肥結束后的含氮量/純氮量×100%，磷、鉀收獲指數分別用IPH和IKH表示。

所得試驗數據采用Excel和SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對普陀樟苗木生長的影響

由圖1可知：隨著施肥量的增加，普陀樟苗木的株高和地徑均增加。可見，增加施肥量促進了普陀樟苗木的高、徑生長。從高生長來看（圖1A），T50處理在定植后1，2，3個月分別比對照（ck）增加了25.40%，14.33%和9.48%；T100分別比ck高出48.23%，34.29%和19.39%；T100分別較T50增加了18.20%，17.54%和9.05%。從方差分析的結果來看，T50和ck之間以及T50和T100之間始終沒有顯著差異。而T100和ck之間，在定植后1個月和2個月，兩者差異性達到顯著水平（P＜0.05），到第3個月時，兩者的苗高沒有顯著差異。從地徑變化來看（圖1B），T100處理在定植后1，2，3個月較ck增加，分別達26.06%，16.62%和20.17%；T50增幅分別為19.70%，6.34%和12.95%；T100較T50的增幅分別為5.32%，9.66%和6.39%。方差分析顯示，3種處理間在定植后1個月時出現顯著差異（P＜0.05），之后各處理間差異均不顯著。

圖1 不同施肥對普陀樟苗木株高、地徑生長的影響Figure1 Effects of different treatments on height and diameter of Cinnamomum japonicum var.chenii seedlings

2.2 不同施肥對普陀樟苗木生物量的影響

不同施肥處理對普陀樟苗木生物量的影響結果表明（表2）：普陀樟苗木生物量隨施肥量的增加而增加。其中，6月T50根、莖、葉和總生物量分別高出對照（ck）36.00%，58.82%，71.77%和61.06%，且兩者葉片和總生物量達顯著差異（P＜0.05）；T100各器官和總生物量分別較ck顯著增加78.00%，85.29%，79.03%和79.81%（P＜0.05）；9月T50和T100的葉片和總生物量均顯著高出對照 （ck）（P＜0.05），而根、莖兩部分的生物量雖依舊高于ck，但差異并不顯著。從T50和T100這2個處理對比來看，6月T100各器官及總生物量始終高于T50，增幅分別達30.88%，16.67%，4.23%和11.64%；而到9月份試驗結束時，T100葉片和總生物量分別比T50下降7.56%和1.82%，整個試驗過程，T50和T100之間未表現出顯著差異。

表2 不同施肥對普陀樟苗木生物量的影響Table2 Effects of different treatments on biomass of Cinnamomum japonicum var.chenii seedlings

2.3 不同施肥對普陀樟苗木養分質量分數及單株養分含量的影響

由表3可以看出：隨著施肥量的增加，苗木各器官養分質量分數及單株養分質量分數均增加。至生長結束時，T100的養分庫和全株氮質量分數分別較T50高出3.76%和16.80%；單株含氮量分別高出20.19%和15.09%。T100養分庫磷質量分數及單株含磷量分別較T50增幅為11.81%和30.10%；全株分別為14.40%和11.83%。鉀質量分數和單株含鉀量表現出與氮和磷類似的規律，T100養分庫鉀質量分數及單株含鉀量較T50增加19.40%和40.96%；全株增幅分別為16.29%和13.93%。從養分分配規律來看，各營養元素更多地在葉片中積累，其中氮素表現出葉＞根＞莖的趨勢，而磷素和鉀素表現出葉＞莖＞根的趨勢。

從方差分析結果來看，3個處理間的葉片及全株的氮質量分數和單株含量呈顯著差異（P＜0.05）；不同處理間磷質量分數差異性并不顯著，但T50和T100葉片及全株磷含量要顯著高于ck（P＜0.05）；T100處理下，葉片、養分庫及全株鉀質量分數顯著高于T50和ck（P＜0.05），而T50和T100之間鉀含量差異性并不顯著。

表3 不同施肥對普陀樟苗木養分質量分數的影響Table3 Effects of different treatments on nutrients contents and concentrations of C.japonicum var.chenii seedlings

2.4 不同施肥對普陀樟苗木養分吸收利用的影響

表4中各參數用來表征苗木對養分吸收利用的情況，其中EAU反映了苗木對營養元素的吸收情況，而EF，IBH，INH，IPH及IKH可反映養分元素的利用情況。由表4可知：養分元素的表觀吸收率、施肥效率、收獲指數均隨著施肥的增加而降低。2種施肥處理下，T100全株氮、磷、鉀素的EAU分別較T50下降30.88%，35.47%和29.16%；T100全株的EF比T50下降51.16%。IBH，INH，IPH和IKH降幅分別達50.91%，42.47%，44.09%和42.99%。比較3種營養元素的表觀吸收率和收獲指數可以發現，其大小排序為氮＞磷＞鉀。方差分析結果表明：2種施肥處理的養分庫僅IBH和IPH出現顯著差異（P＜0.05）；而T100全株各參數均顯著高于T50（P＜0.05）。

表4 不同施肥對普陀樟苗木養分吸收及利用的影響Table4 Effects of different treatments on nutrient uptake and utilization of Cinnamomum japonicum var.chenii seedlings

2.5 不同施肥對土壤養分的影響

從表5可以看出：試驗地土壤總體呈弱酸性，最高pH 6.33，最低為pH 5.62，且隨著時間的推移和施肥量的增加，土壤pH值持續下降，T50和T100的降幅分別為4.12%和8.62%。2種施肥處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀質量分數均高于對照（ck），到9月試驗結束時，ck和T100的堿解氮質量分數分別下降13.22%和13.59%，T50增加3.16%；ck和T100的有效磷增幅分別為19.85%和21.25%，T50則下降20.29%；3個處理的速效鉀均表現為下降趨勢，降幅分別為40.00%，28.02%和12.83%。方差分析結果表明：增加施肥量使各處理間pH值和速效鉀質量分數產生顯著差異 （P＜0.05），6月T100堿解氮質量分數要顯著高于T50（P＜0.05），有效磷顯著高于ck（P＜0.05），但增加施肥量并未對土壤有機質質量分數產生顯著影響。

表5 不同施肥對土壤養分的影響Table5 Effects of different treatments on soil nutrient

3 討論

3.1 苗木高、徑生長與生物量

普陀樟苗木的高、徑生長量隨著施肥量的增加而增加。定植后1月至2月，由于施肥的緣故，土壤養分增加，此時苗木正處于速生期，對養分需求較大，因此T50和T100處理下養分供應充足，苗木生長速度加快，3個處理間的株高和地徑出現顯著差異。到了第3個月，處理間的顯著差異消失，這主要是因為此時苗木進入速生后期，生長速度減緩，對養分的需求量也減少。從試驗地土壤養分本底值可以看出，有效養分并不低，雖然初期對照（ck）處理下苗木生長較緩慢，但后期生長速度逐漸加快，施肥對株高和地徑生長的影響在苗木生長后期并不明顯，不同處理間產生的差異隨著時間的推移逐漸被土壤本底養分值所掩蓋，此外，整個試驗過程處于雨水頻繁時期，降雨會造成養分大量流失[11]。這點從2個施肥處理的養分吸收利用率上也得到了體現。

試驗初（6月），普陀樟苗木各部位的生物量均隨著施肥量的增加而增加，而到試驗結束時（9月），T100葉片和總生物量分別較T50下降7.56%和1.82%。從分配上看，苗木的生物量主要集中在葉片，以對照（ck）為例，試驗結束時（9月），葉片生物量分別為莖和根的3.03倍和3.21倍。通過方差分析也得到相同的結論，T100的根、莖生物量只在6月份時與ck產生顯著差異（P＜0.05），而T100葉片的生物量始終顯著高于ck（P＜0.05）。本試驗在T100處理下苗木的生物量開始下降，但還未達到顯著水平，其原因可能是T100的施肥量（100 g·m-2）已經超出普陀樟的最佳施肥量，苗木受到輕微的毒害作用，從而導致生物量下降[12]，這也與李國雷等[13]和魏紅旭等[14]的研究結論相一致。因此，普陀樟苗木最適供養量應為 50 g·m-2到 100 g·m-2。

3.2 苗木各部位養分質量分數及單株養分含量

增加施肥量能提高苗木養分庫和全株養分質量分數及單株養分含量。有研究認為[15-17]，自身載有更高養分含量的苗木在后期造林應用中有更好的生長表現和抵御逆境脅迫的能力。本試驗中，在T50和T100處理下，各部位含氮量和含鉀量高低排序為葉＞根＞莖；單株含磷量為葉＞莖＞根；這表明氮、磷、鉀營養元素主要在葉片中積累。苗木在生長后期，養分供應充足，吸收增加，養分庫吸收的營養元素轉移至葉片中，使得葉營養元素不斷積累，但葉片生物量和總生物量開始下降。比較同一部位不同營養元素的積累情況發現，氮、磷、鉀元素高低排序為氮＞鉀＞磷，說明苗木對氮素的吸收利用率最高、鉀素次之、磷素最低，這主要跟苗木在生長期間對氮素的需求量較大有關，被吸收的氮素進而轉化為苗木生物量，因此葉片生物量比莖和根要大[18-20]。因此，在苗木施肥時要注重平衡施肥，磷、鉀肥施用要少量多次，提高其利用率，氮肥要適量，避免肥料浪費。

3.3 苗木養分吸收利用效率

養分表觀吸收率反映了苗木對營養元素的吸收情況，而施肥效率、收獲指數反映的是養分的利用情況。2種不同施肥處理的養分庫和全株對氮、磷、鉀元素的吸收利用率均不高[8]，施肥量更大的T100養分吸收利用率反而小于T50，T100的施肥效率和生物量收獲指數僅為T50的48.88%和49.09%，說明過量施肥并不能提高苗木對營養元素的吸收利用，反而會造成大量肥料浪費[20]。比較各養分元素的吸收利用情況發現，3個施肥處理均為氮＞磷＞鉀，這是由于苗木在生長期對氮素的需求量較大，而對磷和鉀的需求較小，但從用量上來看，3種營養元素的吸收利用率都偏低，這可能是由于養分元素揮發、淋失，被土壤固定等因素所致[21-22]。

3.4 土壤養分

隨著施肥量的增加和時間的推移，土壤pH值顯著下降，呈弱酸性。同一時期不同處理之間土壤有機質相差5～8 g·kg-1，但統計結果顯示沒有差異，表明土壤有機質存在一定的空間差異。從6月到9月土壤有機質下降3～7 g·kg-1，各處理土壤有機質都略有下降，可能與氣溫上升、植物生長有關，特別是經過翻耕后移栽的土壤[23-24]。到試驗結束時，對照（ck）和T100的堿解氮質量分數分別下降13.22%和13.59%，T100處理土壤中減少的有效氮素并未被植物利用，而是以不同方式損失掉。有研究表明[11]，氮素的流失量隨施肥量的增加而增加。ck和T100的有效磷質量分數增幅分別為19.85%和21.25%，T50則下降20.29%，這可能是磷素易被土壤當中的鐵、鋁等元素固定，導致磷素有效性低，適量施肥能促進土壤磷素的釋放，增加植物對磷素的吸收，而過量施肥只會導致磷素的大量積累。到9月試驗結束時，T50處理土壤氮、磷、鉀與試驗開始時持平，T100處理鉀積累，ck引起鉀虧缺。從移栽成活來看，T50苗木體內養分積累，有利于移栽成活，保持土壤養分平衡；而T100養分浪費。

4 結論

本研究結果顯示，增量施肥（T100）處理下普陀樟苗木表現出更大的高徑生長量、根莖生物量以及養分質量分數和單株含量，但葉生物量和總生物量開始下降，養分元素吸收及利用率要明顯小于T50。T100（100 g·m-2）處理的施肥量已經超出普陀樟苗木的最適供養量，造成肥料極大浪費，并且對苗木產生輕微毒害；而T50處理土壤養分與試驗開始時持平，苗木體內養分積累，有利于移栽成活。綜合生物量變化和養分吸收利用率分析，普陀樟苗木最適需養量應為50 g·m-2～100 g·m-2，且接近50 g·m-2。本研究設置的施肥梯度較大，未能得出具體的最適供養量，而今后還將進一步細化施肥梯度并結合不同的施肥方式對普陀樟苗木的最佳施肥量進行研究。

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