楨楠幼苗對模擬氮沉降的生長響應(yīng)

蔣 鋒，郭品湘，劉天泉，王凌暉，滕維超

（1.廣西國有博白林場，廣西玉林 537600；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西南寧 530004；3.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)局，廣西南寧 530028）

楨楠（Phoebe zhennan）是樟科（Lauraceae）楠屬高大喬木，為國家Ⅱ級重點(diǎn)保護(hù)樹種[1]，主要分布于湖北西部、貴州西北部及重慶市[2]。楨楠樹干通直，終年常綠，是良好的綠化樹種[3]。其材質(zhì)優(yōu)良，可作為家具和建筑等材料[4]。

近年來許多學(xué)者進(jìn)行了模擬氮沉降對植物生長影響的研究。裴昊斐等[5]對香椿（Toona sinensis）幼苗的模擬氮沉降研究表明，180 kg·hm-2·a-1的氮添加水平對幼苗的地徑、苗高和生物量增長最大，分別較CK提高了42.5%、64.4%和304.9%；李化山等[6]的研究表明，施氮顯著提高了油松（Pinus tabuli?formis）幼苗的生物量；張根水等[7]對閩楠（P.bournei）的氮沉降研究顯示，低水平氮沉降能明顯促進(jìn)閩楠幼苗生長，高水平氮沉降則抑制閩楠幼苗生長。可見，一定的氮沉降量對植物生長起著積極作用。肖迪等[8]發(fā)現(xiàn)不同種源的五角楓（Acer mono）幼苗對模擬氮沉降有不同的生長響應(yīng)，北京種源五角楓幼苗生物量受氮沉降的影響較小，而內(nèi)蒙古種源生物量在高氮水平下達(dá)到最大值。可見，氮沉降對植物生長的影響與植物種源密切相關(guān)。當(dāng)前，國內(nèi)對楨楠的研究主要集中在生長特性和栽培等方面[9-11]。本研究以楨楠幼苗為材料進(jìn)行模擬氮沉降試驗，探究楨楠幼苗對不同施氮量的生長響應(yīng)，旨在為楨楠的栽培和應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

楨楠幼苗由廣西國有大桂山林場提供，試驗地點(diǎn)位于廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃（108°17′E，22°51′N）。2015年7月初選取40株根系形態(tài)一致的健康1年生楨楠幼苗（株高（37.3±0.3）cm，地徑（0.5±0.5）cm）栽植于25 cm×35 cm的花盆中，每盆1株。腐殖質(zhì)土與苗圃熟土按3∶1充分混合消毒后作為栽培基質(zhì)，試驗前測定基質(zhì)養(yǎng)分含量為全氮1.55 g/kg、全磷0.63g/kg、全鉀1.97g/kg、有機(jī)質(zhì)24.52g/kg，pH值5.62。

1.2 試驗方法

試驗采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計，將楨楠幼苗隨機(jī)分為5組，每組8個重復(fù)，參考類似試驗[12]設(shè)置N1（5.7 g·m-2·a-1）、N2（11.4 g·m-2·a-1）、N3（19.0 g·m-2·a-1）、N4（38.0 g·m-2·a-1）和對照（CK）5個處理，CK的施氮量為0。使用NH4NO3作為氮的來源，2015年7—12月，每15 d進(jìn)行1次氮肥溶液噴灑，共處理5個月。

1.3 指標(biāo)測定

株高、地徑分別采用鋼卷尺和游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量，精確到1 mm和0.01 mm。2015年7—12月，每15 d測定1次，共測定10次。

2015年12月試驗結(jié)束后，葉面積采用葉面積儀進(jìn)行測定；根系指標(biāo)使用Epson根系掃描儀進(jìn)行測定；生物量采用烘干稱重法測定（精確到0.001 g）。

運(yùn)用隸屬函數(shù)綜合評價楨楠幼苗對氮沉降的生長響應(yīng)。隸屬函數(shù)公式為：U（Xi）=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin），其中Xi為某個指標(biāo)測定值，Xmax和Xmin分別為該指標(biāo)的最大值和最小值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用WPS進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和圖表繪制，SPSS 18.1進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對楨楠幼苗株高、地徑和葉面積的影響

隨施氮濃度的增加，楨楠幼苗株高、地徑和葉面積均先升高后降低，在N3處理下達(dá)到最大（表1）。N2、N3和N4處理的株高增長率與CK差異極顯著（P＜0.01），分別為CK的2.87、3.93和3.27倍；N3和N4處理的地徑增長率與CK差異顯著（P＜0.05），較CK提高了51.16%和46.90%；N3和N4處理的葉面積與CK差異極顯著（P＜0.01），分別較CK提高了33.28%和30.07%。

2.2 不同處理對楨楠幼苗根系的影響

楨楠幼苗的總根長、根直徑、根表面積、根體積和根尖數(shù)均隨施氮濃度的增加，先升高后降低，在N3處理下達(dá)到最大（表2）。各施氮處理的總根長均極顯著大于CK（P＜0.01），濃度由低到高分別較CK提高了8.14%、9.76%、13.31%和10.70%；各施氮處理的根直徑均顯著大于CK（P＜0.05），分別較CK提高了5.88%、11.37%、12.81%和11.37%；N3處理的根表面積與CK差異極顯著（P＜0.01），較CK提高了7.95%；N3處理的根體積與CK差異極顯著（P＜0.01），較CK提高了19.20%，其他4個處理間差異不顯著；N3和N4處理的根尖數(shù)與CK差異極顯著（P＜0.01），分別較CK提高了65.79%和65.25%。

表1 不同處理對楨楠幼苗株高增長率、地徑增長率和葉面積的影響Tab.1 Effects of different treatments on plant height growth rate,ground diameter growth rate and leaf area of P.zhennan seedlings

表2 不同處理對楨楠幼苗根系生長的影響Tab.2 Effects of different treatments on root growth of P.zhennan seedlings

2.3 不同處理對楨楠幼苗生物量的影響

楨楠幼苗的鮮重和干重以N3處理最重，其次為N4、N2、N1和CK（表3）。各施氮處理的地上部分鮮重與CK差異不顯著；N3處理的地下部分鮮重極顯著大于 CK（P＜0.01），顯著大于其它處理（P＜0.05）；N3處理的整株鮮重顯著大于CK（P＜0.05），與其他施氮處理差異不顯著，施氮處理的整株鮮重分別較CK提高了22.15%、31.53%、96.45%和45.82%。N3處理的地上部分干重極顯著大于CK（P＜0.01），其它施氮處理與CK差異不顯著；各處理的地下部分干重差異不顯著；N3處理的整株干重顯著大于CK和N1處理（P＜0.05），與其它處理差異不顯著，施氮處理的整株干重分別較CK提高了22.88%、38.02%、107.95%和57.45%。

表3 不同處理對楨楠幼苗生物量的影響Tab.3 Effects of different treatments on biomass of P.zhennan seedlings

2.4 不同處理對楨楠幼苗生長指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析

各處理隸屬均值排序為N3＞N4＞N2＞N1＞CK，表明N3處理的楨楠幼苗生長狀況最佳，為最適宜的施氮條件（表4）。隨著施氮水平的進(jìn)一步提升，幼苗質(zhì)量有所下降，說明過高水平的施氮量會抑制楨楠幼苗的生長。

表4 不同處理的幼苗隸屬函數(shù)分析Tab.4 Membership function analysis of seedlings in different treatments

3 結(jié)論與討論

氮是植物進(jìn)行各項生命活動必需的元素[12]。土壤中的可利用氮素隨氮沉降在一定程度上得到增加，植物的株高和地徑隨之得到促進(jìn)。本試驗中，施氮量的增加對楨楠幼苗的株高和地徑均有促進(jìn)作用。N1處理的株高較CK有增加的趨勢，該處理下的株高增長率與CK差異顯著。地徑對模擬氮沉降的反應(yīng)較株高慢，N1和N2處理的地徑增長率與CK差異不顯著，N3和N4處理對地徑的作用開始顯現(xiàn)。N1和N2處理的株高和地徑?jīng)]有同步升高，說明楨楠幼苗的株高較地徑對模擬氮沉降下施氮量的增加更為敏感，響應(yīng)更快。試驗結(jié)果顯示N4處理對幼苗的生長產(chǎn)生了抑制作用，與張根水等[7]研究結(jié)果一致，這可能與土壤含氮量已趨于飽和有關(guān)[13]。本試驗中，楨楠幼苗的生物量隨施氮量的上升先升高后降低，在N3處理達(dá)到最大值，所有施氮處理的生物量均高于CK。前人的研究亦表明，隨著氮沉降量增加，閩楠的各部分干質(zhì)量及全株干質(zhì)量均呈先升高后降低的趨勢[7]。

細(xì)根形態(tài)反應(yīng)了植物對土壤環(huán)境的適應(yīng)策略[14]。本試驗中，施氮量的增加對楨楠幼苗各項根系指標(biāo)均有不同程度的促進(jìn)作用，N1處理的總根長和根直徑較CK有明顯的增長，其中總根長與CK差異極顯著，根直徑與CK差異顯著。根尖數(shù)在N2處理下與CK差異顯著。根表面積和根體積對模擬氮沉降的響應(yīng)最慢，N1和N2處理與CK均差異不顯著，N3處理才表現(xiàn)出顯著的提高。說明楨楠幼苗的細(xì)根形態(tài)對模擬氮沉降的響應(yīng)具有非同步性。N4處理的各項根系指標(biāo)出現(xiàn)下降，這與姜琳琳等[15]對玉米（Zea mays）的研究結(jié)果相似。通過對楨楠幼苗各生長指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)綜合評價得出，N3處理的楨楠幼苗生長狀況最佳，為最適宜的施氮條件。