配方施肥對黑松初級種子園種子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

王淑惠，陳麗英，路兆軍，苗 杰，王連紅，孫曉慧，李保進(jìn)

（煙臺市森林資源監(jiān)測保護(hù)服務(wù)中心，山東煙臺 264000）

黑松（Pinus thunbergii）為松科（Pinaceae）松屬常綠喬木，原產(chǎn)日本及朝鮮東部海岸地區(qū)，在我國主要分布于山東、江蘇和安徽等省[1]。其自然更新能力強，耐干旱瘠薄，是我國北方沙質(zhì)海岸基干林帶的主要造林樹種之一[2]。黑松為引進(jìn)樹種，國外對黑松的研究較早。上世紀(jì)90年代，國外開始對黑松種子園進(jìn)行研究。Kang 等[3-5]進(jìn)行黑松種子園雌雄球果的相對數(shù)量和去劣疏伐的經(jīng)營措施對種子園產(chǎn)量影響及父本和母本遺傳相關(guān)性對種子園種子遺傳多樣性影響的研究。Susumu等[6]通過分子標(biāo)記技術(shù)對黑松種子園半同胞子代的親本進(jìn)行鑒定。國內(nèi)有關(guān)黑松的研究主要集中在黑松的引種馴化[7-8]、優(yōu)樹選擇[9-10]、遺傳分析[11-12]、組織培養(yǎng)[13-14]及黑松沿海防護(hù)林的生態(tài)效應(yīng)[15-16]等方面，黑松種子園的相關(guān)研究較少。

研究人員在落葉松（Larix kaempferi）[17]、馬尾松（Pinus massoniana）[18]、油松（Pinus tabulaeformis）[19]、杉木（Cunninghamia lanceolata）[20]、樟子松（Pinus syl?vestrisvar.mongolica）[21]和云南松（Pinus yunnanesis）[22]等樹種的種子園中進(jìn)行施肥效果研究，結(jié)果表明，根據(jù)不同植物對養(yǎng)分的需求，結(jié)合土壤的養(yǎng)分狀況，設(shè)計科學(xué)合理的施肥方案，對提高植物的產(chǎn)量及品質(zhì)均有重要意義。針對黑松種子園配方施肥的研究較少。本研究在對黑松種子園母樹營養(yǎng)特性和土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析與測定的基礎(chǔ)上，采用正交試驗設(shè)計，選擇氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鎂（Mg）和硼（B）5種營養(yǎng)元素，探討不同配比施肥對黑松種子園種子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為實現(xiàn)種子園高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)產(chǎn)提供科學(xué)的施肥方案。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山東省煙臺市牟平區(qū)垛山國有林場（122°47′E，37°13′N），為丘陵地貌；屬暖溫帶東亞季風(fēng)型大陸性氣候，氣候溫和，晝夜溫差較小，雨水豐沛，光照充足，無霜期長，年均降水量790.4 mm。土壤為山地酸性紅壤，土層厚度大于1 m，石塊較多，腐殖質(zhì)層厚1 cm 左右，立地質(zhì)量等級為Ⅱ類地[23]。

1.2 試驗設(shè)計

研究對象為2017年營建的黑松無性系種子園，面積為25 hm2，含76個無性系，株行距4 m×4 m。

2020年4月，在種子園中選擇1 個大區(qū)，在同一坡面、光照較一致和立地條件基本相同的位置設(shè)置1 個區(qū)組。施肥試驗前，對種子園母樹（針葉和球果）的營養(yǎng)元素含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)黑松種子園母樹對N、P、K、Mg 和B 的養(yǎng)分需求較大（N 含量為1.17～3.65 g/kg，P 含量為1.94～6.20 g/kg，K 含量為6.46 ～ 12.18 g/kg，Mg 含量為0.74 ～ 2.5 g/kg，B 含量為0.54 ～ 1.39 mg/kg），根據(jù)生產(chǎn)上常用肥料的特性和利用率，選擇該5種養(yǎng)分元素進(jìn)行試驗。

采用L16（45）正交試驗設(shè)計，設(shè)置N、P、K、Mg 和B 5個因子，每因子4個水平，共16個施肥處理，其中處理1 為對照（CK）（表1）。本試驗設(shè)計的3 個施肥水平是根據(jù)前期土壤、針葉和球果營養(yǎng)元素的測定結(jié)果及各養(yǎng)分間的比例計算得出；N、P、K、Mg和B分別選用尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O515%）、氯化鉀（K2O 60%）、硫酸鎂（MgO 30%）和硼砂（B 15%）。

表1 正交試驗設(shè)計及不同施肥處理Tab.1 Orthogonal test and different fertilization treatments

1.3 施肥試驗

因黑松當(dāng)年開花坐果，次年秋季結(jié)果，故施肥兩年，兩年施肥處理的母樹相同，且每株母樹施用相同配比的肥料。2020 和2021年4月初，在選定的試驗地中進(jìn)行施肥試驗。為消除土壤和無性系對結(jié)實性狀的影響，選擇產(chǎn)量相當(dāng)?shù)臒o性系母樹，無性系數(shù)量盡量少。每個施肥處理5 次重復(fù)，共施肥80 株母樹。施用前，按各處理施肥量混合裝袋；沿樹冠投影邊緣開20 cm 深環(huán)狀溝，施肥、覆土，掛標(biāo)記牌。

1.4 指標(biāo)測定

2021年10月，按照不同施肥處理，統(tǒng)計母樹球果的總數(shù)量，并采集母樹東、南、西和北4 個方向的球果10～12枚。

采用電子天平（精度為0.001 g）稱量球果鮮重。球果陰干后，收集種子，采用電子天平稱重。隨機數(shù)出100粒種子，采用電子天平稱量種子百粒重，測量3 次求平均值，將平均值乘以10 得到種子千粒重。

以單粒球果重、單株球果數(shù)量、單株球果產(chǎn)量、出籽率、單株種子產(chǎn)量、種子千粒重和種子發(fā)芽率為評價指標(biāo)。

參照GB 2772-1999《林木種子檢驗規(guī)程》[24]技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計種子發(fā)芽率。

種子發(fā)芽率（%）= 發(fā)芽種子數(shù)量/參試種子數(shù)

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對球果和種子產(chǎn)量的影響

不同處理間，單粒球果重、單株球果數(shù)量、單株球果產(chǎn)量和單株種子產(chǎn)量均差異顯著或極顯著（P<0.05，P<0.01），出籽率差異不顯著（表2）。T8處理的單粒球果最重（28.57 g）；T3 處理的單株球果數(shù)量最多（150.00 粒/株）；T15 處理的出籽率最高（3.79%）；T11處理的單株球果產(chǎn)量和種子產(chǎn)量均最高，分別為3 379.95 g/株和108.50 g/株。T7、T11 和T15 處理的單株球果和種子產(chǎn)量均較高，其中T15處理的各項產(chǎn)量指標(biāo)均高于CK；T16、T4 和T6 處理的單株球果和種子產(chǎn)量均較低，其中T6 和T16 處理的各項產(chǎn)量指標(biāo)均低于CK。

2.2 不同施肥處理對種子品質(zhì)的影響

種子千粒重能體現(xiàn)種子大小及飽滿程度；一般情況下，種子千粒重越大，其內(nèi)部儲藏的物質(zhì)越多，發(fā)芽后長成的小苗越壯，抗性越強[25]。不同處理間，種子千粒重差異極顯著（P<0.01），種子發(fā)芽率差異不顯著（表2）。T11 處理的種子千粒重最大（24.83 g），其次為T5 處理（18.21 g），CK 最小（3.66 g）。說明科學(xué)配方施肥可提高黑松種子千粒重。T7和T11處理的種子發(fā)芽率較高，分別為98.00%和90.00%，T12 處理最低（50.00%）；T2、T4、T7 和T11 處理的種子發(fā)芽率均高于CK，其他處理均低于CK。

表2 不同處理母樹性狀Tab.2 Traits of mother trees in different treatments

續(xù)表2 Continued

2.3 不同養(yǎng)分因子對種子產(chǎn)量的影響

種子產(chǎn)量是反映種子園生產(chǎn)狀況的綜合指標(biāo)。以單株種子產(chǎn)量為指標(biāo)，進(jìn)一步分析不同養(yǎng)分因子的影響（表3）。方差分析結(jié)果表明，N、P、K、Mg 和B對黑松種子園單株種子產(chǎn)量均有顯著或極顯著影響（P<0.05，P<0.01）。極差分析結(jié)果表明，5 個養(yǎng)分因子對單株種子產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為P>Mg>N>K>B，最優(yōu)的施肥組合為N3P3K2Mg1B2。

表3 正交試驗設(shè)計（種子產(chǎn)量）極差分析Tab.3 Range analysis of orthogonal test(seed yield)

16 個處理中，T11、T7 和T15 處理的單株種子產(chǎn)量較高，分別為108.50、100.67 和92.82 g，分別為CK的2.06、1.92 和1.77 倍。這3 個施肥處理中，P 的施肥水平均為600 g/株（水平3），與極差分析結(jié)果一致，可見在該種子園土壤狀況下，施用600 g/株過磷酸鈣有利于提高黑松種子產(chǎn)量；N、K、Mg 和B 的施肥水平在3 個處理中均不同，T7 處理的Mg、B 施用水平（水平1、水平2）、T11 處理的N 施用水平（水平3）和T15 處理的K 施用水平（水平2）與極差分析中的最優(yōu)施肥組合一致，這可能是由于這4 個因素對種子產(chǎn)量的影響均小于P且互相制約。極差分析的最優(yōu)組合為T11、T7和T15處理的綜合。

3 討論與結(jié)論

配方施肥可通過合理地設(shè)計肥料施用比例，充分利用肥料間的協(xié)同機制，促進(jìn)農(nóng)作物的生長發(fā)育[26]。本研究中，T15 處理的各球果和種子產(chǎn)量指標(biāo)均高于CK，T6和T16處理的各球果和種子產(chǎn)量指標(biāo)均低于CK。陸梅等[18]在閩北馬尾松（Pinus masso?niana）二代種子園配方施肥試驗中發(fā)現(xiàn)，個別施肥處理的種子產(chǎn)量明顯低于對照。說明種子產(chǎn)量和品質(zhì)除受土壤營養(yǎng)狀況影響外，受樹體遺傳因素的影響也較大。張振芬等[9]在研究黑松優(yōu)樹球果種子性狀中發(fā)現(xiàn)，黑松單粒球果重、單球果種子重、千粒重和出籽率等性狀在優(yōu)樹間存在較大差異。紅松[27]（Pinus koraiensis）和長白落葉松[28]（Larix olgensis）種子園無性系在生長性狀、木材性狀和種實性狀等方面也存在顯著差異。系統(tǒng)分析種子園無性系的遺傳變異及其親緣關(guān)系，結(jié)合種子產(chǎn)量和品質(zhì)評價，對無性系進(jìn)行再選擇，可為后續(xù)篩選高世代種子園優(yōu)良材料提供參考[29-30]。

種子千粒重表征種子內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)，影響種子傳播和萌發(fā)，對幼苗定居、存活、后期生長及適應(yīng)性有很大影響[18]。葛藝早等[20]在杉木（Cunninghamia lan?ceolata）種子園進(jìn)行氮、磷和鉀配比施肥試驗時發(fā)現(xiàn)，平衡施肥處理下，杉木種子的發(fā)芽率、千粒重和品質(zhì)均顯著高于常規(guī)施肥。本研究中，不同配方施肥處理的種子千粒重均高于CK，說明施肥處理能有效改善種子品質(zhì)，是提高種子園種子品質(zhì)的重要措施。

王秀麗等[31]研究發(fā)現(xiàn)，種子大小對黑松種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)影響極顯著，大粒種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較低。本研究中，種子千粒重與種子發(fā)芽率之間沒有特定的規(guī)律。可能是因為本研究中，每株母樹只采集了10～12 個球果，采樣量較少，而且用于種子發(fā)芽試驗的種子完全隨機選擇，其大小未經(jīng)分級，每個處理的各重復(fù)試驗結(jié)果差異較大。

綜合來看，T7、T11 和T15 處理的母樹綜合性狀較好。在黑松種子園進(jìn)行施肥處理時，可根據(jù)種子園土壤的營養(yǎng)狀況，對這3個處理進(jìn)行優(yōu)化，提高黑松良種的品質(zhì)。

植物大多有大小年現(xiàn)象[32]。該現(xiàn)象在果樹中出現(xiàn)較多，形成的原因主要有品種差異、立地和氣候條件差異及樹勢控制和病蟲害等[33-35]。本試驗的研究群體為黑松單一群體，立地條件基本一致，樹勢相當(dāng)且沒有病蟲害，故未考慮大小年對種子園種子產(chǎn)量的影響。

本研究僅對配方施肥對種子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響進(jìn)行探討，未研究配方施肥對子代苗木生長情況及適應(yīng)性的影響，在今后的工作中應(yīng)繼續(xù)觀測。本試驗結(jié)果顯示，黑松種子園種實性狀除施肥效應(yīng)外，還有無性系效應(yīng)。黑松初級種子園管理在重視施肥的同時需進(jìn)行結(jié)實優(yōu)良無性系的選擇，不斷提高黑松種子園種子產(chǎn)量和品質(zhì)，滿足社會對良種的需求。