歐美107楊砂培扦插苗對指數(shù)施肥的響應(yīng)

孫 一，馬履一，賈忠奎，楊自立，鄧 坦

（北京林業(yè)大學(xué)省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083）

施肥是培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)壯苗的重要技術(shù)途徑，N是植物生長發(fā)育所需的重要營養(yǎng)因子，是限制植物生長的主要礦質(zhì)元素[1～3]。目前苗木生產(chǎn)多采用一次性施入基肥或在苗木生長期分次施以等量的肥料，這不符合苗木生長的需肥規(guī)律，并且造成了大量浪費(fèi)。因此，如何獲得最佳的施肥效果與提高N肥利用率成為目前研究的主要方向之一[4～6]。指數(shù)施肥方法是根據(jù)植物的生長速率來添加肥料，能夠有效的提高苗木的養(yǎng)分利用效率，大量的研究證明，指數(shù)施肥方法能夠有效滿足植物生長需求，提高自身養(yǎng)分含量，達(dá)到節(jié)肥增效的目的[7～8]，而目前指數(shù)施肥方法在楊樹上應(yīng)用較少。

楊樹是我國主要的造林樹種之一，歐美107楊（Populus×euramericana cv.74/76，又稱P.×euramericana cv.‘Neva’）有良好的適生性能，具有速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等特性。本試驗(yàn)以1年生歐美107楊扦插苗為試驗(yàn)材料，利用砂培指數(shù)施肥方法研究苗木的需肥規(guī)律，以期找出歐美107楊苗木培育的合理施肥量。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)地概況與實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)地位于北京市昌平區(qū)馬池口鎮(zhèn)白浮村，北京林學(xué)會科研基地、北京林業(yè)大學(xué)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)研究生基地。115° 50′ 17″ ～ 116° 29′ 49″ E，40° 2′ 18″ ～ 40° 23′ 13″ N，海拔 1 439 m，典型的大陸性氣候，氣溫年較差和日較差都較大。年平均氣溫8.5 ～ 9.6℃，無霜期一般為150 d左右，年平均降水量607 mm。

實(shí)驗(yàn)材料為春季扦插的當(dāng)年生長歐美107楊扦插苗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用指數(shù)施肥公式來確定各處理的施肥量，其方程式為[9～10]：

式中，Nt是第t次施加的肥量（t = 1, 2, …, 7）；Ns是開始處理時(shí)植物體內(nèi)養(yǎng)分含量，此處指開始施肥前苗木含N量（g）；r為營養(yǎng)物相對添加速率；t為處理時(shí)間（d）。

r由公式r = [ln（NT/Ns＋1）]/T計(jì)算得出，NT為施肥后苗木最終養(yǎng)分含量，T為施肥次數(shù)。綜合考慮楊樹生長周期、施肥操作的方便性等因素，本試驗(yàn)施肥間隔設(shè)為15 d，施肥次數(shù)為7次，T = 7。根據(jù)前一年田間預(yù)備試驗(yàn)平均優(yōu)勢木的生物量和養(yǎng)分濃度計(jì)算得出整株苗木養(yǎng)分含量（NT = 6.136 5 g），同理計(jì)算插穗養(yǎng)分含量（Ns= 0.046 3 g）。根據(jù)上述公式，分別計(jì)算第n（n = 1, 2, …, 7）次的施肥量如表1。分別設(shè)置施肥量為10、8、6、4、0 g/株共5個(gè)處理。

表1 指數(shù)施肥各處理施肥量統(tǒng)計(jì)Table 1 Fertilizer amount in different treatments g

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理（含1個(gè)對照，不施肥），每個(gè)處理設(shè)置重復(fù)18次，共計(jì)90盆。根據(jù)不同的N水平倒入Hoagland營養(yǎng)液[11]，調(diào)節(jié)營養(yǎng)液的pH約為5.5。各處理灌水量一致，保持水分充足。

1.4 指標(biāo)測定及數(shù)據(jù)分析

苗木調(diào)查：從2009年5月21日第1次施肥開始每15 d測定1次苗高、地徑。至11月苗木停止生長后最后1次測定，共計(jì)12次。苗高采用鋼卷尺測定，精度為0.1 cm；地徑采用游標(biāo)卡尺測定，精度為0.01 cm。

生物量及養(yǎng)分測定：出苗后每月進(jìn)行取樣測定生物量并測定植株N含量。將取樣苗木分為莖、葉、根和根樁置于烘箱內(nèi)，殺青后85℃烘干至恒重，稱重測定生物量。將烘干樣品粉碎，過篩，消化后用凱氏定氮法測定植株N含量。

數(shù)據(jù)分析使用Microsoft Excel和SPSS軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對苗木生長的影響

2.1.1 不同施肥處理對苗木苗高的影響 楊樹扦插苗生長可分為成活期、幼苗期（5－6月）、速生期（7－8月）和硬化期（9－10月）。分析施肥對苗木的影響時(shí)，主要分析生長時(shí)期各月的苗高生長情況。

砂培條件下，指數(shù)施肥處理的苗高生長動態(tài)如圖1所示。從圖1可看出，苗高生長的順序依次是：N2＞ N1＞N3＞ N4＞ ck，在硬化期前對苗木分成3個(gè)時(shí)期進(jìn)行具體分析：

4月成活期，苗木營養(yǎng)來自插穗本身，不需要施肥。5月初到6月底幼苗期，各施肥處理都與ck有顯著性差異，表明施肥處理在此時(shí)期對苗高生長有作用。6月底幼苗期結(jié)束時(shí)，處理N1生長最好達(dá)到61.60 cm，且顯著高于對照處理48.32 cm，苗高是ck的1.27倍。由于指數(shù)施肥前兩次施肥量較小，對苗木高生長作用較小，苗木增長速率基本一致。7月初到8月底苗木速生期，此時(shí)期苗木高生長很快。N2苗高增長最多，在8月底速生期末苗高達(dá)到172.38 cm，增加了114.1 cm，增幅達(dá)300%。N3、N1、N4和ck分別增加了111.1、107.9、103.3和37.4 cm。，進(jìn)行多重比較，各施肥處理與ck之間都達(dá)到極顯著性差異，N2是ck苗高85.67 cm的2.01倍，N2和N4間達(dá)到顯著性差異，N2是N4處理的1.08倍。N1和N4間也達(dá)到顯著性差異，N1是N4處理的1.06倍。可見，N2（8 g/株）為最優(yōu)處理。

2.1.2 不同施肥處理對苗木地徑的影響 砂培條件下，指數(shù)施肥處理的苗木地徑生長動態(tài)如圖2。從圖 2可以看出，地徑大小依次為：N2＞ N1＞ N3＞ N4＞ ck，與苗高一致。

圖1 不同指數(shù)施肥處理的107楊苗高生長動態(tài)變化Figure 1 Variation of seedling height in different treatments

圖2 不同指數(shù)施肥處理107楊地徑生長動態(tài)變化Figure 2 Variation of basal diameter in different treatments

圖3 不同指數(shù)施肥處理對苗木生物量的影響Figure 3 Seedling biomass under different treatments

成活期4月，不需要施肥。幼苗期5月初到6月底，地徑生長和苗高生長一致，其中N1處理地徑最大，達(dá)到7.32 mm，顯著高于對照處理的6.37 mm，是ck的1.15倍。速生期7月初到8月底，同樣N2地徑增長最多，在速生期8月底地徑最高達(dá)13.64 mm，增加了6.78 mm，增幅達(dá)200%。N3、N1、N4和ck分別增加了6.55、6.15、6.18和3.61 mm，施肥處理與對照地徑增長差異都達(dá)到了顯著水平。8月速生期進(jìn)行多重比較得出，處理間差異達(dá)到顯著水平，地徑相對生長緩慢，N2的地徑達(dá)到13.64 mm，相比ck達(dá)到極顯著水平，與苗高具有類似的關(guān)系，N2為最優(yōu)處理。

2.2 苗木施肥量與生物量的關(guān)系

整個(gè)生長季苗木生物量積累變化如圖 3。成活期不需要施肥。幼苗期各處理的生物量增加主要為葉片，進(jìn)行方差分析得出各處理間無顯著差異。在速生期苗木生物量積累迅速增加，速生期末8月N2生物量積累最多，達(dá)到94.783 g，是ck增長量44.903 g的2.11倍，其次是 N3達(dá)到 89.782 g，說明處理 N2當(dāng)供 N量為8 g/株時(shí)歐美 107楊苗木生物量積累達(dá)到最大值。N2顯著高于N1的85.253 g，說明在一定供N水平范圍內(nèi)，生物量隨著供N量的增加而提高，如果供給過量生物量積累則會下降。

硬化期沒有施肥，但由于肥效反應(yīng)延后，8月中旬的最后一次施肥使 9月生物量增加明顯。之后生物量積累緩慢，10月后葉片逐漸脫落，生長基本停止。速生期是全年生物量增加最多的時(shí)期，因此也是最需肥的階段。

2.3 苗木葉片N濃度對不同施肥處理的響應(yīng)

葉片是整個(gè)植株中全N濃度最高的器官，因此一般營養(yǎng)診斷都用葉片進(jìn)行分析。苗木葉片全N濃度的變化如圖4。各處理表現(xiàn)出施肥量越大，全N濃度越大。在成活期，苗木生長主要依靠插穗內(nèi)部存儲養(yǎng)分供應(yīng)，各處理養(yǎng)分濃度一致，是 2.36%。在幼苗期施肥后由于養(yǎng)分稀釋效應(yīng)的影響，各處理N濃度多成下降趨勢，只有N1處理施肥量最大，N濃度略有上升。在速生期，隨著施肥量的增加N濃度逐漸上升，N1處理N濃度明顯高于其他處理，達(dá)到 2.80%，葉片卷曲易脫落，出現(xiàn)肥害反應(yīng)。N4繼續(xù)下降到最低點(diǎn)，說明N4不能滿足苗木生長的需求。8月各處理全N濃度繼續(xù)上升，各施肥處理包括對照ck全N濃度均上升。進(jìn)入硬化期后，養(yǎng)分逐漸向其他器官轉(zhuǎn)移，葉片開始變黃脫落，N1在9月達(dá)到最大值之后開始下降。N2、N3變化不大。

圖4 葉片N濃度年度變化Figure 4 N concentration in leaves under treatments

圖5 不同指數(shù)施肥處理對苗木N含量的影響Figure 5 Seedling N contents under different treatments

2.4 苗木N含量對不同施肥處理的響應(yīng)

N濃度是指苗木體內(nèi)含N量與生物量的比值，N濃度的變化與施肥量和生長都有關(guān)系，應(yīng)將生物量與全N濃度結(jié)合，進(jìn)一步分析含N量的變化。N含量是個(gè)絕對值，能較好的反映不同處理的優(yōu)劣。苗木N含量年度變化如圖5。

在幼苗期和速生期，N1的單株苗木含N量都是最高，在8月為1.5 g，是ck的2.14倍。指數(shù)施肥處理下苗木N含量的積累趨勢和生物量的積累趨勢基本一致，說明提高苗木 N含量可以加速生物量的積累。在硬化期 N2含N量迅速增加，在9月達(dá)到2.70 g，顯著高于N1和N3，說明N1（8 g/株）能使歐美107楊苗木達(dá)到一個(gè)較高的N含量水平。之后各處理苗木含N量變化緩慢，甚至略有下降，說明當(dāng)苗木達(dá)到最佳生長后，N積累速率開始減慢。由于10月開始落葉，葉片的含N量和生物量下降，因此這也是總的含N量下降的原因。

3 結(jié)論與討論

掌握歐美107楊苗木苗期需肥規(guī)律及最適施肥量，可為苗木苗圃育苗施肥技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。之前的研究發(fā)現(xiàn)對于較高施肥量條件下，并不能大幅度提高苗木的產(chǎn)量，本試驗(yàn)以苗木節(jié)肥為目的，重點(diǎn)探索苗木最適的經(jīng)濟(jì)施N量。綜上分析發(fā)現(xiàn)：

（1）不同指數(shù)施肥對苗木生長的影響中，各施肥處理的苗高地徑都與對照ck達(dá)到顯著性差異，并以N2處理生長最好，處理效果依次為N2＞ N1＞ N3＞ N4＞ ck，N2和N4間達(dá)到顯著性差異，N1和N4間也達(dá)到顯著性差異，其他處理間差異不顯著。

（2）苗木在速生期之前生物量積累呈指數(shù)遞增。在全年生長期內(nèi)，速生期是苗木生物量增長速率最快的時(shí)期，因此也是最需施肥的階段，此時(shí)施肥是苗木優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵。由于肥效的滯后性，在苗木生長高峰前15 d內(nèi)施肥較為適宜。

（3）不同指數(shù)施肥對苗木生長的影響中，各處理都與對照ck達(dá)到顯著性差異，從葉片全N濃度和整株苗木N含量分析得出，N2處理（8 g/株）苗木養(yǎng)分狀況最好，N1處理（10 g/株）會產(chǎn)生輕微的肥害，處理效果依次為 N2＞ N1＞ N3＞ N4＞ ck。

（4）指數(shù)施肥方式可以節(jié)約肥料用量，可以在生產(chǎn)中推廣。本實(shí)驗(yàn)是在砂培條件下完成，排除了其他干擾，但與大田實(shí)際狀況還有一定差距，需作進(jìn)一步研究檢驗(yàn)。

[1] Moscatelli M C，Lagomarsino A，De Angelis P，et al. Short-and medium-term contrasting effects of nitrogen fertilization on C and N cycling in a poplar plantation soil[J]. For Ecolo Manag, 2008（255）：447－454.

[2] Brown K R，Van Den Driessche R. Effects of nitrogen and phosphorus fertilization on the growth and nutrition of hybrid poplars on Vancouver Island[J]. New For，2005（29）：89－104.

[3] Taub D R . Analysis of interspecific variation in plant growth response to nitrogen[J]. Cana J Bot，2002（80）：34－41.

[4] 袁巍，皮兵. 桉樹、楊樹速生豐產(chǎn)林高效施肥技術(shù)及應(yīng)用[J]. 湖南林業(yè)科技，2004，31（6）：71－72.

[5] 高程達(dá)，孫向陽，劉克林，等. 楊樹施肥技術(shù)研究綜述[J]. 林業(yè)科技開發(fā)，2008，22（1）：6－9.

[6] 于彬，郭彥青，陳金林. 楊樹配方施肥技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 西南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，27（2）：85－90.

[7] Juntunen M L，Hammar T，Rikala R. Nitrogen and phosphorus leaching and uptake by container birch seedlings growth in three different fertilizations[J]. New For，2003，25（2）：133－147.

[8] 毛達(dá)如，申建波. 植物營養(yǎng)研究方法[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[9] Dumroese R K，Page-Dumroese D S，Salifu K F，et al. Exponential fertilization of Pinus monticola seedlings: nutrient uptake efficiency,leaching fractions, and early outplanting performance[J]. Can J For Res，2005，35（12）：2961－2967.

[10] Hawkins B J, Burgess D, Mitchell A K. Growth and nutrient dynamics of western hemlock with conventional or exponential greenhouse fertilization and planting in different fertility conditions[J]. Can J For Res，2005，35（4）：1002－1016.

[11] 潘瑞熾. 植物生理學(xué)（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社，2004.