栓皮栎播种苗年生长动态1)

杨自立 马履一 贾忠奎 王 梓 公宁宁

(省部共建森林培育与保护教育部重点实验室(北京林业大学)，北京，100083)

栓皮栎(Quercus variabilis)是我国重要的造林树种之一，栓皮栎林是组成我国落叶阔叶林的一个基本群系，在保护水土、涵养水源等方面具有重要意义，同时，栓皮栎还具有重要的经济价值［1－2］。但目前栓皮栎林遭人为破坏的现象严重，分布区内资源严重萎缩，可利用资源枯竭，已严重影响到该树种生态及经济价值的正常发挥［3］。所以，在林业生产过程中，大力开展栓皮栎育苗工作，提供高质量苗木用于造林，对于恢复我国栓皮栎的种群资源，具有积极意义。但在实践中，栓皮栎育苗方式相对粗放，田间水肥管理制度还不够完善，导致苗木质量低下，造林成活率低。所以，本研究旨在摸清栓皮栎1年生苗木的年生长动态规律以及体内养分含量(N、P、K)变化规律，为其育苗过程中合理水肥管理制度的建立提供理论依据。

1 试验地概况

试验于北京市昌平区白浮村北京市林学会新品种示范基地开展，该基地位于东经115°50'～116°29'，北纬40°02'～40°23'，属典型的暖温带大陆性季风气候，全年四季分明，气温年较差和日较差都较大。年平均气温11.8℃，年降水量550.3 mm。试验地土壤为褐潮土，pH 值约为8.6，有机质13.83 g·kg－1，全氮 0.15%，全磷 0.08%，全钾 0.23%，碱解氮 37.03 mg·kg－1，速效磷 18.11 mg·kg－1，速效钾68.91 mg·kg－1。

2 材料与方法

栓皮栎种子于2008年10月初采收于北京市平谷区熊儿寨乡四座楼林场25年生的健康母树，种子即采即播。播种低床南北走向，苗床长12.0 m，宽1.5 m，采用点播，株行距10 cm×10 cm，播种后覆土1～2 cm，播种后及时浇水，11月初用草帘覆盖防冻至第2年3月中旬。第2年春季4月中下旬，开始陆续出苗，至5月初，出苗整齐之后，在苗床内随机设置5个观测样方，样方面积100 cm×100 cm，每样方随机选定10株挂牌，总计50株作为苗木苗高和地径测定的固定样木，从2010年5月1日至11月30日，每10 d定期测定苗木的苗高和地径，以此建立苗木生长模型。从5月底到11月底，每30 d，根据最近1次苗高、地径的测量结果，在苗床内选取30株平均木(平均木的苗高、地径尽可能接近最近1次对50株固定样木苗高、地径测量的平均值，相对误差限±5%)，整株收获，分株并分器官(根、茎、叶)置于烘箱中80℃烘干24 h，测定干质量，最后分器官(根、茎、叶)测定苗体内N、P、K质量分数(浓H2SO4－H2O2消煮法消煮，凯氏定氮法测全N，钼蓝法测全P，火焰光度法测全K)。数据分析由Excel等软件完成。

3 结果与分析

3.1 高生长的年变化规律

如图1所示，栓皮栎播种苗在第1个生长季内高生长有2次高峰:第1次是出苗后40 d内(5月初至6月10日)，净高生长量达16.9 cm，占全年苗高总生长量的54.3%;从6月10日到6月20日，高生长速率减缓，但持续时间较短(10个生长日);之后，从6月20日到8月10日(50个生长日)，高生长迎来第2次高峰，净高生长量12.5 cm。占全年总生长量的40.0%，2次生长高峰累计净高生长量占全年94.3%;8月10日后(第100个生长日后)，苗高生长进入生长末期，生长速率逐步减缓直至停止。

图1 栓皮栎播种苗苗高生长节律

3.2 地径生长的年变化规律

如图2所示，与高生长节律相似，栓皮栎播种苗在第1个生长季内地径生长也有2次高峰。第1次是出苗后40天内(5月初至6月10日)，净地径生长量达2.48 mm，占全年地径总生长量的59.9%。从6月10日到6月底(20个生长日)，地径生长速率减缓。之后，从6月底到9月20日(共80个生长日)，地径生长迎来了第2次高峰，净生长量1.48 mm，占全年总生长量的35.7%。2次生长高峰地径累计净生长量占全年的95.6%。9月20日后(第140个生长日之后)，地径生长进入生长末期，生长速率逐步减缓直至停止。

图2 栓皮栎播种苗地径生长节律

3.3 苗木各器官生物量的年变化规律

如表1所示，总的来说，整个生长季内，苗木各器官生物量呈逐步上升趋势。根生物量从5月末的0.405g上升到10月末的4.592g，茎生物量从0.300 g 上升到1.846 g，叶生物量从5 月末的0.408 g上升到9月末的2.165 g，到10月末，由于部分叶子凋落，叶生物量有所下降。但生物量分配在不同的时间段表现出不同的特征:根生物量对整株生物量的贡献率呈现先下降后上升的趋势(从5月末的36.3%下降到7月末的29.9%，再上升到10月末的59.5%);茎生物量所占比例在整个生长季内变动幅度不大，最大值(5月末27.0%)只比最小值(9月末22.2%)高出4.8%;叶生物量的贡献率呈先升后降的趋势(从最初的36.7%升至7月底的45.2%，再降至10月末的16.5%)。

表1 栓皮栎播种苗生物量年变化

3.4 苗木体内氮、磷、钾质量分数的年变化规律

如表2所示，栓皮栎当年生播种苗体内N、P、K质量分数年变化呈现相似的特征，即:初期(出苗30 d)，苗体各器官相关营元养素质量分数都较高(叶、茎、根 N 质量分数分别为 22.60、13.28、15.08 mg·g－1;P 质量分数分别为 1.84、1.56、1.12 mg·g－1;K质量分数分别为 5.87、5.68、3.90 mg·g－1)。之后，苗体N、P、K质量分数有所下降(出苗60 d时(6月底)，叶、茎、根 N 质量分数分别降至 19.05、8.21、10.34mg·g－1;P质量分数分别降为1.19、1.02、0.86mg·g－1;K质量分数分别降为4.81、3.53、3.25 mg·g)。随后(出苗后 60 ～150 d)，苗体 N、P、K质量分数变化幅度不大，相对平稳:出苗150 d(9月底)时，叶、茎、根N质量分数分别为18.86、8.84、9.26 mg·g－1;P 质量分数分别为 0.82、0.78、0.85 mg·g－1;K 质量分数分别为 4.18、1.70、3.25 mg·g－1)。生长后期(9 月底后)，叶片在凋落前，N、P、K开始向根茎转移，导致此时叶部相关营养元素质量分数明显下降，而根中元素质量分数显著升高(P＜0.05)。与9月底相比，叶部 N、P、K 质量分数分别下降了 31.5%、19.5%和 12.0%;根部N、P、K质量分数分别提高了19.8% 、20.0% 和16.9%。

表2 栓皮栎苗木各器官N、P、K质量分数及质量季节变化

出苗120 d(8月底)时，叶部N、P、K质量分别为 41.71、2.17、10.04 mg·株－1，达到整个生长季的最高值，而生长后期(出苗150 d后)，随叶片凋落和N、P、K向根茎转移，叶部矿质元素质量迅速下降，到10月底(出苗180 d)时，叶部N、P、K质量分别比8月底下降了 60.2%、59.4%和 50.0%;根部相关矿质元素质量变化趋势则正好相反，前期较低，生长中、后期才开始逐步增大;而相对叶和根而言，茎部矿质元素质量在整个生长季内变化较平缓。

4 结论与讨论

陈劼等［4］在对比12个不同种源栓皮栎1年生苗木高生长差异时发现:所有种源栓皮栎苗高生长具有共同趋势，即从种子萌发到6月中旬生长缓慢，7月初至7月中旬为第1次生长高峰，7月中旬至8月初经历1个短暂的相对生长停滞期，8月初至10月上旬为第2次高峰期，但生长速率明显低于第1次高峰，然后逐步停止生长。所以，栓皮栎1年生苗木生长应属2次生长型。与陈劼等［4］的研究相比，栓皮栎当年生播种苗年生长中也存在2次生长高峰，但不同的是:前者的研究结果中，苗木第1次生长高峰在7月初至7月中旬，在第1次生长高峰到来前，经历了50个生长日左右的缓慢生长期，而在本研究中，栓皮栎种子萌发，即进入第1次生长高峰，没有前期的缓慢生长阶段;同时，前者的研究中，栓皮栎当年生播种苗高生长第2次高峰比本研究晚40个生长日左右，但持续时间更长(长20个生长日左右)。这可能是由于种源和地区气候条件的差异造成的结果。

栓皮栎当年生播种苗前期(6、7月)侧重于高生长和增加叶面积。在野外杂草丛生的环境中，这种前期生长特性有助于苗木率先占据有利生态位，增强对有限光资源的利用能力。7月份后，光合C同化产物向根系分配比例增加，苗木生长转而以地下部分生长为主。北京地区属典型的暖温带大陆性季风气候，8月份之后，大气降水明显减少，土壤含水量显著降低，栓皮栎苗木这种生物量后期分配特征，有利于苗木根系的深扎和扩大根表面积，增强对有限土壤水资源的利用能力，保证苗木安全越冬。在生长初期(出苗0～30 d)，苗体各器官相关营养素质量分数都较高，之后，随着光温条件逐步转好，苗木生长加速，导致栓皮栎苗木根系对矿质元素的吸收速率小于光合C同化速率，发生营养元素“稀释”效应［5］，苗体内N、P、K质量分数下降。而随着生长中期(出苗后90～150 d)苗木生物量向根系分配比例逐渐增加，根系对土壤矿质元素的吸收能力得到加强，所以，该阶段苗体内N、P、K质量分数变化幅度较小，处于相对平稳期。另外，K进入植物体内后仍呈离子状态，而N、P则形成不稳定的化合物，3种元素均可被循环再利用［6］。所以，到了苗木生长后期(出苗150 d以后)，叶片在凋落前，N、P、K 开始向根茎转移，导致此时叶部相关营养元素质量分数明显下降，而根中元素质量分数升高。

在苗木体内营养元素质量(mg·株－1)的年变化规律方面，前期生长(出苗30～90 d)生物量向地上部分分配的比例较大，同时，生长盛期苗木生理代谢旺盛，叶部相关矿质元素质量较高，而在生长末期(出苗150 d之后)，随着叶片凋落和N、P、K向根茎的转移，叶部矿质元素质量迅速下降，而根中矿质元素质量上升;相对叶和根而言，茎部矿质元素质量在整个生长季内的变化较平缓，说明栓皮栎播种苗茎的主要功能是矿质元素的运输通道，而不是苗木进行生理生化过程的主要场所和主要的营养贮存器官。

从年终苗体N、P、K的积累量看(N:107 mg·株 ，P:9 mg·株 ，K:31 mg·株 )，栓皮栎1年生苗木苗体内3种矿质元素的积累量大小依次为:N＞K＞P。就本次试验栓皮栎播种的土壤看，其全P和速效P的质量分数都低于全K和速效K，因此，苗木体内P积累量低于K的原因，有可能是栓皮栎苗木对P元素的需求量低于K元素，也有可能是土壤供应磷较低所致。所以，在今后，需进一步开展栓皮栎大田施肥试验，排除土壤干扰，得到栓皮栎苗木对N、P、K3种矿质元素的确切需求量和需求次序。

［1］吴明作.栓皮栎研究进展［J］.陕西林业科技，1998(4):65－69.

［2］周建云，林军，何景峰，等.栓皮栎研究进展与未来展望［J］.西北林学院学报，2010，25(3):43－49.

［3］张建民，陈恩军，罗军民，等.栓皮栎遗传改良迫在眉睫［J］.中国林业，2003(3):23－24.

［4］陈劼，潘艳，徐立安.栓皮栎种子及苗期种源变异分析［J］.林业科技开发，2009，23(3):62－65.

［5］陈金林，姜志林，吴春林.栓皮栎磷素营养动态及转移规律［J］.东北林业大学学报，2002，30(6):14－17.

［6］潘瑞炽.植物生理学［M］.4版.北京:高等教育出版社，2001:27－53.