不同施肥方式對蘆竹生長和生物量的影響

摘 要：蘆竹為新興的禾本科能源植物。試驗以組織培養的蘆竹苗為試驗材料，通過第1年施肥2次、1次和不施肥，其后2 a均不施肥的試驗設計，測定了3 a間蘆竹的直徑、高度和單叢萌蘗株數等生長特性和生物量。結果表明，3種施肥方式下的植株直徑和高度至第3年已無顯著差異，而施肥1次組的單叢萌蘗數顯著高于其他處理組。蘆竹單叢生物量及地下根莖、地上莖和葉的生物量在1～2 a均表現為施肥2次>施肥1次>不施肥，施肥處理與不施肥處理差異顯著；第3年則表現為施肥1次>施肥2次>不施肥，各處理組之間差異不顯著。試驗期間蘆竹的生物量呈增長趨勢，但施肥產生的影響至第3年已不顯著。因此建議蘆竹種植的第1年要施加底肥及追肥，第2年可追施1次肥，第3年底即可對地上部分蘆竹采收利用。

關鍵詞：蘆竹；施肥方式；生長特性；生物量

中圖分類號：S795.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）08-0044-04

Effects of Different Fertilization Methods on Growth Features and Biomass Yield of Giant Reed （Arundo Donax）

LUO Zhun，WANG Ting，PENG Xiao-lie，LIU Shi-biao

（College of Biological Resources and Environmental Sciences， Jishou University， Jishou 416000， PRC）

Abstract： Giant reed （Arundo nonax） is a new energy plant of Gramineae. The tissue culture of giant reed seedlings was used as the test material， through the experimental design of applying fertilization twice a year， once a year and no fertilization， the growth characteristics and biomass of giant reed diameter， height and number of sprouting plants were measured in 3 years. The results showed that there was no significant difference in plant diameter and height between the three fertilization methods until the third year， but the number of single cluster sprouting tillers in the single fertilization group was significantly higher than that in the other treatments. The biomass of single clump and underground rhizome， shoot and leaf of giant reed in 1-2 years were twice fertilized > once fertilized > no fertilized， there was a significant difference between fertilization and non-fertilization treatments； in the third year， it was once fertilized > twice fertilized > no fertilized， and there was no significant difference among the treatments. During the experiment， the biomass of giant reed increased， but the effect of fertilization had not been significant for third years. Therefore， it is suggested that base fertilizer and top dressing should be applied in the first year of cultivation， one dressing in the second year， and the above-ground part of the giant reed can be harvested and utilized at the end of the third year.

Key words： giant reed； fertilization mode； growth characteristics； biomass

蘆竹（Arundo donax L.）屬禾本科蘆竹屬多年生宿根性地面芽植物[1]，因其適應能力強、能在弱堿性土壤中生長，而被稱為低洼鹽堿地的“先鋒植物”[2]。蘆竹在中國的分布范圍廣，北起遼寧，南至廣西、臺灣都有它的蹤跡。蘆竹的經濟用途也很廣泛，它既是優良的牧草和建筑材料，又可用作造紙制漿的原料，且出漿率高于一般木材、蘆葦、麥秸[3]；作為新興的生物質能源植物，其燃燒過程中污染排放低，相當環保，還可用于制取乙醇和沼氣發電等[4-5]；由于對多種重金屬污染土壤、濕地及廢水具有凈化、修復功效，蘆竹也是生態修復的重要資源植物[6-8]。

生物量作為生態系統研究的本底數據，是評價植物生長狀況與生態系統功能的重要指標。蘆竹的生物量比一般作物要大，干重可達30～40 t/（hm2.a）[9]。有研究表明，蘆竹的產量波動幅度與植株種植年齡、種植密度、土壤pH值、氣候均有關[2]，如薛萍等[10]報道，一年生蘆竹的單叢生物量為0.143 kg，5 a后蘆竹單叢生物量達到3.95 kg，增加約28倍，且施肥后蘆竹的單叢株數、平均高度、平均地徑也有所增加。目前關于施肥與蘆竹產量之間關系的研究報道還較少，筆者通過不同的施肥設計，對蘆竹3 a間的生物量進行了統計和分析，以期為提高蘆竹年產量提供數據參考和理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究材料及試驗地概況

供試材料為單株的蘆竹組培苗，高約20 cm。試驗地位于吉首市馬頸坳鎮新灣村（109°47′52\"E，28°24′19\"N），為山間溝谷地，海拔246 m，屬亞熱帶季風濕潤氣候，年均氣溫16.4℃，年降水量1 440.5 mm，

4～6月降雨量占全年43.5%，日照1 382.5 t，黃壤土。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設計 2015年4月6日栽培蘆竹苗，行株距1.0 m×1.0 m，密度為10 000株/hm2。種植地深耕細耙，巢穴式種植，穴深40 cm，每穴1株。試驗基地分為3個區組，每個區組分別種植蘆竹苗200株。區組1施加復合肥作底肥，種植1個月后追施尿素；區組2施加底肥，1個月后不追施尿素；區組3既不施底肥也不追施尿素。每株施肥量75 g。其后2 a試驗期間均不再施肥。整個試驗以不施肥組作為對照。

1.2.2 指標測定 于2015～2017年的12月中下旬，在3個區組中隨機取樣10叢植株（每穴單株苗已分蘗發育成叢苗），測定其生長特性指標和生物量。

單叢株數：直接數出。株高：用卷尺測定每叢各株地上部分高度。直徑：用數顯游標卡尺（美耐特， MNT-150T）測定每叢各株地面上3 cm處的直徑。生物量：帶根挖出蘆竹叢，去泥后運至實驗室，將每叢的單株分剪成地下根莖、地上莖和葉3部分，用彈簧度盤秤分別稱其鮮物質質量（FW），再在80℃干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司，WGL-230B）中烘干至恒重后，稱取相應各部分的干物質質量（DW）。3者的總和計為單叢生物量。

1.3 數據處理

使用Excel 2003和GraphPad Prism 5.0軟件差異顯著性分析和繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同施肥方式條件下的蘆竹生長特性

不同施肥方式下蘆竹的生長情況如表1所示。無論何種施肥方式，不同種齡蘆竹的平均直徑和平均高度均呈現出相似的變化規律，即隨著年齡的增加，其直徑和高度均為逐年增加，且各年份間表現為顯著差異。單叢萌蘗株數也表現為逐年增加，其中第2年與第1年增加不顯著（不施肥組除外），第3年比第2年顯著增加。表1也表明，不同施肥處理下同一生長指標具有明顯差異，即其直徑和高度的變化為施肥1次>施肥2次>不施肥，且3 a種植期間，施肥1次與施肥2次相比，差異不顯著，但它們在第2年顯著地高于不施肥組，至第3年3種施肥方式下直徑和高度差異均不顯著。單叢萌蘗株數在前兩年則呈相反的趨勢，即施肥2次組的萌蘗數顯著高于施肥1次組和不施肥組。但第3年則施肥1次組顯著高于施2次組，仍以不施肥組最低。

2.2 不同施肥方式條件下的蘆竹生物量

分別比較不同施肥處理下地下根莖、地上莖和葉的鮮、干重，結果顯示不同施肥方式對蘆竹生物量具有顯著影響（如圖1所示）。3種施肥方式下，蘆竹的地下根莖、地上莖和葉的干重及鮮重均呈現出一致的變化規律，即逐年增加。種植的前2 a，施肥2次組的各部分干、鮮重均為最高，其次為施肥1次，不施肥最低，其中地下根莖和地上莖施肥處理和不施肥處理差異顯著，葉的差異不顯著（除第1年干重）。至第3年末，各部分干、鮮重則相反，表現為施肥一次組最高，施肥2次組次之，仍以不施肥組最低，但三者的差異已不顯著。同時，所有區組的蘆竹同一年間地下根莖的生物量顯著高于地上莖和葉的生物量，如第1年，不施肥組的地下根莖、地上莖和葉的干重分別為198.6、122.5和96.6 g，而施肥2次組相應器官生物量分別為455.9、266.7和155.4 g，以后2 a也是這種變化趨勢。綜合來看，3年期間同種施肥方式下地下根莖增長幅度較地上莖和葉的變化明顯。

圖1也表明，鮮蘆竹的含水量較高，以第1年為例，3種施肥模式下地下根莖的平均含水量為68.90%，其次為地上莖，平均為50.97%，葉的平均含水量45.56%。值得注意的是，施肥方式對各部分含水量高低的影響不顯著，其后2 a均是如此。同時，隨著蘆竹種齡的增加，其各部分的含水量均在顯著下降，每年下降約10～15%。第2年末地上莖和葉的含水量均低于50%，至第3年末低于30%，且差異減少趨于穩定。即使含水量較大的地下根莖在第3年也降低至45%以下。

由圖1還可計算出單叢蘆竹的整體生物量，該生物量由地下根莖、地上莖和葉構成。不施肥處理組第1年為418 g/叢（干重，下同），第2年1 595 g/叢，第3年4 082 g/叢，各年間增長量相差極其顯著。施肥1次處理組第1年為807 g/叢，第2年為2 214 g/叢，第3年為4 784 g/叢，各年增長量差異極其顯著。施肥兩次處理組第1年為878 g/叢，第2年為2 893 g/叢，第3年為4 132 g/叢，年增長量差異顯著。此數據表明，種植第1年施肥2次和施肥1次組的生物量差異不顯著，但它們均顯著高于不施肥組；第2年施肥2次組高于施肥1次組，以不施肥組最低，其差異達到顯著水平；第3年則以施肥1次組高于施肥2次組和不施肥組，施肥2次略高于不施肥，各處理間差異不顯著。

蘆竹生產中，以獲取地上部分的莖和葉為主要目的，因此地上部分收獲量是蘆竹種植的重要指標。按圖1數據累加地上莖和葉的生物量，單叢蘆竹地上部分生物量分別為：第1年施肥2次組（422 g，換算為4.22 t/hm2）高于施肥1次組（402 g，換算為4.02 t/hm2），顯著高于不施肥組（219 g，換算為2.19 t/hm2），第2年施肥2次組（1 384 g，換算為13.84 t/hm2）顯著高于施肥1次組（1 108 g，換算為11.08 t/hm2）和不施肥組（756 g，換算為7.56 t/hm2）；第3年均達到最大值，施肥1次組達2 561 g（換算為25.61 t/hm2），施肥2次2 019 g（換算為20.19 t/hm2），不施肥1 899 g（換算為18.99 t/hm2）。

3 討論與結論

土壤肥力是決定土地生產力的基本條件，給土壤施加肥料可以增加土壤肥力，進而提高作物產量。蘆竹的需求量日益增大，很多地方開始擴大蘆竹的種植面積以期獲得更大的生物量。試驗結果表明，第1年底，蘆竹單叢生物量施肥處理顯著高于不施肥處理，隨著種植時間的延長，這種顯著性差異逐漸減小，至第3年底，施肥1次（4 784 g）高于施肥2次（4 132 g）

和不施肥（4 082 g），施肥2次略高于不施肥，差異不顯著，這和薛萍等[10]認為施肥對蘆竹的生長有明顯的促進作用是一致的，也符合Borin等[11]的觀點：在水和N肥充足時，蘆竹的生物量增加，且在2 a后這種增加趨勢緩慢。根據試驗的種植密度，可推知3年生的蘆竹全株干重產量可達到47.84 t/hm2。在蘆竹生產中主要采收地上莖及葉加以利用，試驗結果表明，單叢蘆竹地上部分生物量在1～3 a間呈增加趨勢，且在第3年表現出最大值，施肥1次達25.61 t/hm2，施肥2次為20.19 t/hm2，不施肥僅18.99 t/hm2。因此，生產上可對三年生蘆竹進行采收利用，這一結論符合余醉等[9]對蘆竹的利用和管理建議。

蘆竹生物量的差異是通過不同施肥方式影響蘆竹的直徑、高度和單叢株數而造成的，表現為施肥較不施肥的生物量大，且同種施肥方式下地下根莖增長幅度最為明顯，其生物量遠高于葉，這和蘆竹作為一種耐干旱植物相適應，根多可以吸取更多的營養和水分，葉少則能減少體內水分蒸發[10]。從含水量來看，雖施肥方式之間沒有表現出明顯的差異，但蘆竹各部分水分含量逐年降低，尤其是地下根莖和地上莖含水量顯著下降，說明蘆竹木質化程度逐年增大。

蘆竹的產量波動幅度大，植株本身和外界環境都會對其產生影響[2]。Dragoni等[12]指出，蘆竹的生物量及其作為能源作物的能量轉換效率與每年收獲時間和收獲次數有關。薛萍等[10]報道，五年生蘆竹栽種密度為4 500叢/hm2，單叢生物量可增加約28倍，施肥后蘆竹的單叢株數增加214%，平均高度增加210%，平均地徑增加119%。從上述結果分析，試驗至第3年，施肥方式對各測定指標不顯著的原因可能有：（1）種植密度，蘆竹繁殖能力強，三年生蘆竹依靠根分蘗繁殖能迅速增加單叢株數，進而增加生物量，如果種植密度過密則會造成生長空間和繁殖空間受限，進而影響單叢株數、高度與直徑的生長。（2）施肥時間和次數，施肥可以增加土壤肥力，進而提高作物產量，但是第1年施肥1～2次不可能持續保持土壤肥力2～3 a，蘆竹在3 a種植期間會不斷吸收、消耗土壤肥料，使得第3年蘆竹在生長和生物量上施肥與不施肥沒有差異。

總之，蘆竹單叢生物量以及各部分干、鮮重均受施肥方式的影響，表現為第1、2年間，施肥2次>施肥1次>不施肥，施肥處理與不施肥處理差異顯著。第3年則施肥1次>施肥2次>不施肥，各處理間差異不顯著。雖然蘆竹種植3 a期間生物量呈增長趨勢，但施肥產生的影響至第3年已不顯著，因此，可以認為，栽種蘆竹時可以施加底肥，種植一段時間后追施尿素以促進幼苗的生長，建議第2年再追施1次肥料，第3年底即可對地上部分蘆竹采收利用。

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（責任編輯：肖彥資）