模拟不同施肥处理对芳樟树高和地径的影响

冯 瑜，张国防，李左荣

（福建农林大学 林学院，福建 福州 350002）

模拟不同施肥处理对芳樟树高和地径的影响

冯 瑜，张国防，李左荣

（福建农林大学 林学院，福建 福州 350002）

为探讨不同施肥处理对芳樟Cinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita.树高和地径的影响。运用三元二次通用旋转组合设计，对不同的施肥处理对芳樟的树高和地径的影响开展研究；结合各个指标值建立数学模型，对其拟合方程进行最优求解，确定芳樟最优生长的施肥配比。显著性分析结果显示：N和K施用量对树高和地径有显著影响，P施用量对树高和地径极显著。建立N、P和 K施用量与芳樟树高和地径数学模型的回归方程，据此计算出最优树高可达到43.16 cm，与之对应的N，P和K的施肥量分别为3.64，5.00，3.07g。最优地径可达到6.34 mm，与之对应的N，P和K的施肥量分别为：3.01，3.01，2.7g。研究结果显示：不同的芳樟树高和地径最佳N、P和K施肥配比不完全相同，树高生长对N、P、K需求量均较大，对P的需求尤为明显，地径生长对N、P、K需求均较大。因此在实际的芳樟林培育生产中，可以根据不同的生产需求或阶段选择需要的最优施肥方案，而达到施肥功效最大化的目的。

芳樟；施肥处理；树高；地径；三元二次回归正交旋转组合设计

芳樟Cinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita.属樟科樟属樟组，是提取天然芳樟醇重要树种之一[1-3]。随着国际市场对天然芳樟醇需求量的日益增大，科学、有效地开展樟树林的大规模培育与生产已成为当前亟需解决的重要问题。国内外对芳樟的研究主要集中于芳樟精油的提取和分析[4-11]，对芳樟栽培技术中林木施肥方面的研究鲜有见报。林地施肥既是森林集约经营的一种技术措施，也是低产林分改造的一种手段[12]，已成为经济林培育和提高森林质量的一种必不可少的基础技术措施[13]。对苗木施肥的主要目的是促使幼树快速长高、增加其生物量，在这一阶段正确的施肥处理产生的良好效益通常能持续数年之久[14]。在生产实践中对于长势稍弱的植物给予叶面喷肥等外施肥料对于获得提高产量及获得更高品质的果实有一定的帮助[15]。N、P、K是植物必需的三大元素，研究对芳樟树高和地径生产最优的N、P、K施肥比例将对芳樟树林培育和生产起着科学的指导作用。

在众多的试验设计方法中，三元二次回归正交旋转组合设计具有旋转性，能使与试验中心距离相等的点上预测值的方差相等，而且试验次数较少、计算简便，消除了回归系数间的相关性，因而，采用这一方法作为施肥模型可确定最佳的肥料种类和用量[15]。

为此，作者在试验中根据三元二次旋转方程建立了不同施肥量处理与芳樟树高、地径等回归关系的数学模型，并求最优解。通过20个处理组的芳樟树高和地径分析比较，进而分析相应的的N、P、K优良的施肥配比，以期对芳樟树林培育和生产提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验采用的材料来源于厦门市牡丹公司苗圃的一年生“牡丹1号”扦插苗。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验地位于福州市福建农林大学温室内进行，采用盆栽实验法，选取生长均匀、高度一致的扦插苗种植于栽培盆中，每盆1株；盆栽基质为黄心土，每盆装土约 3.5 kg，其理化性质见表1，各肥料的有效成分含量见表2。

表1 供盆栽试验黄心土的主要理化性质Table 1 Main physical and chemical properties of experimental yellow soils by pot culture

表2 肥料有效成分含量Table 2 Contents of effective nutrients in experimental fertilizers

试验采用三元二次回归旋转试验设计（表3），共设置20个处理，3次重复，施肥试验分6次完成，分别在2013年3月份至9月份每月份30日施用，各次比例为15%、15%、15%、15%、20%、20%、氮、磷、钾肥采用尿素、过磷酸钙和氯化钾，根据栽培盆中土壤水分状况，每隔3～5d等量浇200mL清水，以保证植株正常生长。

表3 氮、磷、钾肥三因素各水平施肥量（g/盆）Table 3 Fertilizing amounts of N, P, K factors with every levels g/pot

1.2.2 树高和地径的跟踪测定以及取样

三月起开始测定芳樟的生长指标，即3～9月每月30日测定六个重复的各芳樟树高与地径，并将数据整理保存。9月份，施肥处理结束，测定各个处理芳樟的鲜重、烘干重（24h、70℃恒温处理），记录数据，保存样品的完整性。

1.3 数据统计和分析

采用Excel 2003和SPSS 11.5统计分析软件对实验数据进行方差分析和回归分析。

2 结果和分析

2.1 不同施肥处理对芳樟树高的影响及其数学模型

2.1.1 不同施肥处理组芳樟不同月份的树高的比较

采用三元二次回归正交旋转组合设计设置 N、P和 K的不同施用量，各处理组芳樟不同月份的树高见表4。

由表4可以得出由于原始处理1平均树高有优势，在3、4和5月都处于最大值，然而到6月其中有6个处理（处理20、19、18、17、8、6、5）的平均树高均超过处理1，其中最大值是处理20（N、P和 K施用量均为 2.50 g），达到31.83 cm，说明随着时间的推移不同的施肥组合呈现出不同的促进生长的效果。7月树高基本都达到了30 cm，最小的树高是处理10（N、P和 K施用量分别为0、1.01和1.01 g），仅为23.67 cm，最大值是处理19（N、P和 K施用量均为 2.5 g），达到了38.67 cm，在8月最小值仍然是处理10，仅为25.33 cm，而处理11（N、P和 K施用量分别为 2.50、5.00和 2.50 g）达到了42.33 cm为全部处理之最。

表4 N、P和K不同施用量芳樟不同月份的树高Table 4 Tree height values C. camphora var. 1inaloolifera Fujita. in different months with different application amounts of N, P and K cm

2.1.2 回归显著性分析

对不同施肥处理组芳樟不同月份的树高进行回归显著性分析，结果见表5。

分析结果表明：经T检验，芳樟树高总体回归显著性分析P值为0.002，说明不同施肥处理对芳樟树高的生长影响存在着极显著的回归关系。其中，N和 P施用量的P值分别为0.000和0.013，说明了不同的N、P施肥量对芳樟的树高生长存在着极显著影响；而K施用量的P值为0.495，高于0.05，未能达到显著结果，说明了K的不同施用量对芳樟树高的生长没有显著影响；N×P和N×K的P值分别为0.025与0.046，说明N×P和N×K的相互作用对芳樟的树高生长存在显著的相关关系；然而P×K的P值为0.690，说明P×K的相互作用对芳樟的树高不存在显著影响；N2和P2的P值为0.006和0.005都达到了极显著性水平，说明了N施用量的平方和P施用量的平方对芳樟的树高的影响极为显著，而K2的P值为0.416明显高于0.05，说明P施用量的平方对芳樟的树高不能表现出显著的相关关系。

表5 N、P和K不同施用量对芳樟树高影响的显著性分析结果Table 5 Significance analysis results for effects of different fertilizer amounts of N, P and K on tree height of C. camphora var. 1inaloolifera Fujita.

2.1.3 数学模型建立

不同施肥处理芳樟8月份的树高数据建立数学模型，进行回归方程的拟合，所得回归方程如下：

式中，y代表树高值（cm）；X1代表N肥施用量（g）；X2代表P肥施用量（g）；X3代表K肥施用量（g）。根据上述所得的树高回归方程，求得的最优树高可达到43.16 cm，与之对应的N、P、K的施肥量分别为3.64、5.00、3.07 g。

由表1数据可看出：处理11（N、P和 K施用量分别为 2.50、5.00和 2.50 g）与上述所得的N、P和K最优施用量最接近，八月份处理11的树高值也是最大。处理15～20处理（N、P和 K施用量均为 2.50g）相当接近求得的N、P和K最优施肥量，从8月份的树高列表中，可以看出这6个处理的树高较其他处理要大，这也说明了在此大盆和土壤环境下芳樟树高生长对N、P和K需求量均较大，对P的需求表现尤为明显。相反，当N、P和K中任意一种施肥量不足时都会不利于芳樟树高的生长。

2.2 不同施肥处理对芳樟地径的影响及其数学模型

2.2.1 不同施肥处理不同月份芳樟地径的比较

采用三元二次回归正交旋转组合设计设置 N、P和 K的不同施用量，各处理组芳樟不同月份地径见表6。

表6 N、P和K不同施用量芳樟不同月份的地径生长量Table 6 Base diameter of C. camphora var. 1inaloolifera Fujita. in different months with different application amounts of N, P and K mm

由表6可以看出芳樟的原始地径状态均在3 mm～4.1 mm之间，处理20（N、P和 K施用量均为 2.50 g）的地径在3月、4月、5月、6月的生长中一直处于地径最大的状态，说明处理20对芳樟地径的生长在各个处理中起到最大的促进作用。而7月份的处理18（N、P和 K施用量均为 2.50 g），地径是当月的最大值，在六个月的生长中，处理10（N、P和 K施用量分别为0、1.01和1.01 g）的地径一直生长不佳，在7月、8月、9月都处于最小的状态，说明处理10对芳樟的地径生长促进作用在各个处理里最小。处理15（N、P和 K施用量均为 2.50 g）在各个月份的生长中均处于中上游的水平。说明N、P、K的施肥量分别为2.5、2.5、2.5 g时，对芳樟的地径生长促进作用明显。处理16与18的地径大小在各个月份的生长明显，在8月份的测量中均值都达到了6.41 mm，仅次于处理15。

2.2.2 回归显著性分析

对不同施肥处理组不同月份芳樟地径进行回归显著性分析，结果见表7。

表7 N、P和K不同施用量对芳樟地径影响的显著性分析结果Table 7 Significance analysis results for effects of different fertilizer amounts of N,P and K on base diameter of C.camphora var. 1inaloolifera Fujita.

分析结果表明：经T检验，芳樟地径总体回归显著性分析P值为0.01，说明不同施肥处理对芳樟地径的生长影响存在着极显著地回归关系。其中N、P、K的施用量的P值为0.000、0.001、0.001，说明了不同的N、P和K的施肥量对芳樟的地径生长存在着极显著影响。此外，N×P、N×K、P×K的P值均高于0.05，说明N×P、N×K以及P×K的相互作用对芳樟的地径生长的影响不明显；而N2的P值为0.082，这表明N的平方处理对芳樟的地径不存在显著影响；P2、K2的P值为0.001和0.009均达到了极显著性水平，说明了P2、K2对芳樟的地径影响极为显著。

2.2.3 数学模型建立

不同施肥处理芳樟8月份的地径数据建立数学模型，进行回归方程的拟合，所得回归方程如下：

式中，Y代表地径值（mm）；X1代表N肥施用量（g）；X2代表P肥施用量（g）；X3代表K肥施用量（g）。根据上述所得的地径回归方程，求得的最优地径可达到6.34 mm，与之对应的N、P、K的施肥量分别为：3.01、3.01、2.7g。

由表6可得出处理15～20（N、P和 K施用量均为 2.50 g）与地径数学模型最优求解求得的N、P和 K施肥值最接近，这6个处理的地径较其他处理大。此外，处理6（N、P和 K施用量分别为1.01、3.99和1.01 g）的地径值达到6.01 mm，处理6与求得的N、P和K最优施用值比较，处理6的N、K稍低，P较高，这说明芳樟的地径生长对N、P、K需求较大，P较为明显。

3 讨论和结论

本研究结果表明：不同的施肥处理对芳樟的树高和地径均有显著的影响，不同处理间的同一指标差异明显，各个回归方程进行最优求解，求得当N、P、K的施肥量分别为：3.01、3.01、2.7 g时得到最优树高为43.16 cm，通过对不同处理下树高的表现情况，可得芳樟树高生长对N、P、K需求量均较大，对P的需求尤为明显，相反，当N、P、K中任意一种施肥量不足时都会不利于芳樟树高的生长。当N、P、K的施肥量分别为：3.01、3.01、2.7 g时可得到最优地径为6.34 mm，表明芳樟的地径生长对N、P、K需求较大。

通过以上总结得知不同的芳樟树高和地径的最佳N、P、K施肥配比不完全相同，其中树高生长对N、P、K需求量均较大，对P的需求尤为明显，地径生长对N、P、K需求较大。因此在实际的芳樟林培育生产中，可以根据不同的生产需求或阶段选择需要的最优施肥方案，而达到施肥功效最大化的目的。

[1] 周新菊.樟树良种繁育及栽培利用研究进展[J].广东林业科技,2009,25(1):68-72.

[2] 何凤苗,蔡 骅,涂韵娜.樟树在景观规划工程中的应用[J].硅谷,2009(23):132-133.

[3] 李振华,温 强,戴小英,等.樟树资源利用现状与展望[J].江西林业科技,2007(6):30-33.

[4] 张国防,陈存及,邢建宏,等.芳樟工业原料林营建中的若干问题[J],林业科技开发,2004,18(3):7-10.

[5] 张国防,陈存及.福建樟树叶油的化学成分及其含量分析[J],植物资源与环境学报2006:15(4):69-70.

[6] 张国防,陈存及.樟树RAPD反应体系的优化[J],江西农业大学学报,2006,28(3):373-376.

[7] 张国防,陈存及.樟树干叶DNA提取方法的研究[J],江西农业大学学报,2006,28(1):111-114.

[8] 张国防,陈存及.樟树叶油地理变异的研究[J],植物资源与环境学报,2006,15(1):22-26.

[9] Doyle J J,Dickson E.Preservation of plant samples for DNA restriction endonuclease analysis[J].Taxson,1987,36(4):715-722.

[10] Chase M W, Hills H H. Silicagel: An ideal material for field preservation of leaf samples for DNA STUDIES[J]. Taxon, 1991,40: 215-220.

[11] Pino-JA, Fuentes-V. Leaf oil ofCinnamomum camphora(L.)J. Presl.from Cuba[J].Journal of Essential oil Researeh, 1998,10(5): 531-532.

[12] 任晓光, 张士俊, 才巨峰, 等. 红皮云杉人工幼林施肥试验研究[J]. 吉林林业科技, 2005, 34(5): 26-29.

[13] 龙光远, 彭招兰, 郭德选, 等. 龙脑樟矮林基地施肥试验研究[J]. 江西林业科技, 2000, 14(5): 14-16.

[14] 徐明岗, 马路军. 林地施肥试验与实践[J]. 陕西林业科技,1993, (2): 54-57.

[15] 王文浩, 苏淑钗, 白 倩, 等. 中国黄连木不同枝营养元素含量动态变化差异[J].中南林业科技大学学报,2014,34(8):59-63.

[16] 洪 伟, 吴承祯. 试验设计与分析:原理·操作·案例[M].北京:中国林业出版社, 2004.

Effects of simulated different fertilization treatments on tree height and base diameter ofCinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita.

FENG Yu, ZHANG Guo-fang, LI Zuo-rong
(College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China)

The ternary quadratic general rotary unitized design was applied to study the effects simulated different fertilization treatments of on tree height and base diameter ofCinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita. The mathematic model was built based on the integration of all index values. The best solution was calculated for simulated equation systems in order to determine the best fertilization proportion. The signif i cance analysis indicated the fertilization amount of N and K had signif i cant effects on tree height and base diameter while the effect from fertilization amount of P was more remarkable. The regression equations of the mathematic models of N, P and K fertilization proportion versus the height and ground diameter ofC. camphoravar.1inalooliferaFujita were established. According to the regression equations, the predicted optimal tree height will be up to 43.16 cm with the fertilization amount of N, P and K of 3.64 g, 5.00 g and 3.07 g respectively, the predicted optimal base diameter will be 6.34 mm with the fertilization amount of N, P and K of 3.01 g, 3.01g and 2.70 g respectively. The results indicate that the fertilization proportions of N, P and K are not identical for optimization of tree height and ground diameter. Tree height growth will have larger demand of N, P, K, demand for P will be particularly evident, diameter growth also will have larger demand of N, P, K. Therefore, in the actual production ofC. camphoravar.1inalooliferaFujita forests, the optimal fertilization program should be selected according to different production needs or stage selection requirements, thus obtaining the purpose of maximizing the effectiveness of fertilization.

Cinnamomum camphoravar.1inalooliferaFujita.; fertilizer treatment; tree height; base diameter; ternary quadratic general rotary unitized design

S792.23

A

1673-923X(2015)06-0034-06

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.06.007

2014-12-15

福建省林业厅种苗科技攻关项目（k85130001）；科技部农业成果转化项目（1C4005002）；福建省五新项目（FKY018001）

冯 瑜，硕士研究生 通讯作者：张国防，教授，博士生导师，E-mail：fjzgfzgf@126.com

冯 瑜,张国防,李左荣. 模拟不同施肥处理对芳樟树高和地径的影响[J].中南林业科技大学学报,2015,35(6):34-39.

[本文编校：吴 彬]