基肥对白桦(Betula platyphylla)幼苗生长影响的研究

刘力武，孙志虎，刘彤

(1.东北林业大学 林学院，哈尔滨 150040；2.中国吉林森林工业集团有限责任公司，长春 130021)

基肥对白桦(Betula platyphylla)幼苗生长影响的研究

刘力武1，2，孙志虎1*，刘彤1

(1.东北林业大学 林学院，哈尔滨 150040；2.中国吉林森林工业集团有限责任公司，长春 130021)

为了解决白桦容器育苗中的基质底肥问题，采用正交试验设计方法，通过増施不同剂量的尿素(N)、过磷酸钙(P)和硫酸钾(K)基肥试验，筛选适宜的白桦容器育苗基质增施基肥方案。当年生白桦播种苗苗高(H)、地径(D)和地上生物量(B)对増施N、P和K的反应均不相同。随着N和K的增加，H表现出初始增加随后降低的抛物线式变化趋势，而随着P增加，H表现出初始增加随后稳定的S型曲线变化趋势；适宜H增长的N、P、K配方分别为1.310 4、0.329 4、0.760 4 g/株。随着N、P和K的增加，D均表现出初始增加随后稳定的S型曲线变化趋势；适宜D增长的N、P和K配方分别为1.965 6、0.847 0和0.760 4 g/株。随着N增加，B表现出初始增加随后稳定的S型曲线变化趋势，而随着P和K增加，B表现出初始增加随后降低的抛物线式变化趋势；适宜B增长的N、P、K配方为1.9656、0.3294和0.7604g/株。综合来看，白桦容器育苗时可在育苗基质中添加N、P和K分别为1.310 4、0.329 4和0.760 4 g/株。

白桦；容器苗；基肥；生长

0 引言

氮、磷、钾是植物生长必需的元素，其在土壤中的含量及比例能够影响林木生长[1]。施肥能够通过调节土壤养分状况，达到维持和提高土壤肥力的目的[2]。林木苗期施肥是培育壮苗的重要技术措施之一[3]。不同植物幼苗期所需的肥料量和配比不同，土壤养分不足或过量均会造成苗木生长发育受抑制[4]。

白桦(BetulaplatyphyllaSuk)是喜光、耐寒、耐贫瘠的阳性树种，具有适应性强、生长快、材质细致和颜色洁白等特点，是北方地区培育速生丰产林的首选树种之一。随着白桦人工栽培面积的扩大，对白桦苗木的培育与管理提出了更高要求，短时间内培育出高质量白桦幼苗已成为生产经营者急于解决的问题[5]。目前有关白桦育苗，尤其是容器育苗等方面的研究报道甚少[5-6]。白桦常规育苗基质(草炭∶沙∶腐殖土∶农家肥=4∶2∶2∶2)中的农家肥，在腐熟不充分的条件下，容易使育出的白桦苗得病率较高。为此，本文针对白桦容器育苗的增施底肥问题，通过不同剂量的尿素(N)、过磷酸钙(P)和硫酸钾(K)施肥试验，采用正交试验设计，提出适宜白桦容器育苗的基质增施基肥方案，以期能为东北地区白桦容器苗的生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 育苗基质增施基肥

本试验在东北林业大学白桦强化育种基地6号温棚中进行。采用L25(56)正交试验设计方法，共设计了25个育苗基质增施基肥处理(见表1)，每处理3套蜂巢状营养盘，每盘12穴，每穴规格为8 cm×8 cm×8 cm，每处理共计36株白桦幼苗。于4月24日采用草炭∶沙子∶腐殖土=5∶3∶2的比例进行育苗基质的配制。配制基质时，添加表1所示的化肥(化学纯)于基质中。基质和化肥混和均匀后填充于蜂巢状营养盘中进行育苗。

表1 白桦容器育苗基质增施基肥L25(56)正交试验设计

续表1 白桦容器育苗基质增施基肥L25(56)正交试验设计

(注：表中数据为每穴的基肥量)

1.2 研究方法

5月中旬将事先处理好的发芽白桦种子播种于蜂巢状营养盘中。9月21日测定所有处理的苗高、地径和根、茎、叶生物量。苗高测量为25个处理，每个处理36株苗木；地径测量是结合生物量测定进行。当年生苗高(H)用钢卷尺测量，精确到毫米，地径(D)用游标卡尺测量。每个处理选取营养盘中部不受边缘效应影响的5～24株白桦分别进行茎、叶生物量调查。

2 结果与分析

2.1 白桦苗高与基肥种类和剂量的关系

当年生白桦苗高(H)随基肥含量变化的研究结果表明(如图1所示)，随着基质中不同种类基肥量的增加，H表现出不同的变化趋势：随着过磷酸钙量(P)的增加，H表现出初始增加随后稳定的S型曲线的变化趋势，随着硫酸钾(K)和尿素(N)增施量的增加，H表现出初始增加随后降低的抛物线式变化趋势。

图1 当年生白桦苗高与基肥含量的关系Fig.1 The relationship between the height of birch seedling and the base fertilizer amount

2.2 白桦地径与基肥种类和剂量的关系

白桦地径(D)随基肥含量变化的研究结果表明(如图2所示)，随着基质中不同种类基肥量的增加，D表现出相同的变化趋势，均是随着化肥增施量的增加，D表现出初始增加随后稳定的S型曲线的变化趋势。

图2 当年生白桦地径与基肥含量关系Fig.2 The relationship between the root-collar diameter of birch seedling and the base fertilizer amount

2.3 白桦幼苗地上生物量与基肥种类和剂量的关系

白桦幼苗地上生物量(B)随基肥含量变化的研究结果表明(如图3所示)，随着基质中不同种类基肥量的增加，B表现出不同的变化趋势：随着P和K增施量的增加，B表现出初始增加随后降低的抛物线式变化趋势；随着N增施量的增加，B表现出初始增加随后稳定的S型曲线的变化趋势。

图3 当年生白桦地上生物量与基肥含量关系Fig.3 The relationship between the aboveground biomass of birch seedling and the base fertilizer amount

2.4 不同基肥措施对白桦幼苗生长影响

不同基肥措施下当年生白桦幼苗生长状况的研究结果表明(见表2)，基肥种类和剂量能够显著影响当年生白桦苗高、地径和地上生物量(P<0.05)。白桦苗高的多重比较结果表明，26种处理(含对照)可以分为3组：第一组为不施肥的对照S15(CK)；第二组为F1、F11、F21、F24和F25处理；第三组为其余20种处理。同组内不同处理之间均在苗高方面无显著差异，第三组处理的当年生白桦最高，第二组次之，第一组最矮。

白桦地径的多重比较结果表明，26种处理可以分为3组，第一组为不施肥的对照S15(CK)；第二组为F5、F8、F11、F13、F16、F17、F21、F23和F25处理；第三组为其余的16种处理。同组内不同处理之间均在地径方面无显著差异，第三组处理的白桦地径最粗，第二组次之，第一组最细。

白桦地上生物量的多重比较结果表明，26种处理可以分为3组，第一组为不施肥的对照S15(CK)，第三组为F9、F10、F12、F14、F15和F18处理，第二组为其余的19种处理。同组内不同处理之间均在地上生物量之间无显著差异，第三组处理的白桦地上生物量最大，第二组次之，第一组最小。

表2 不同基肥措施影响下的当年生白桦幼苗生长状况

(括号中数据为标准偏差，相同字母表示无显著差异，P<0.05)

2.5 适宜白桦幼苗生长的基肥配方

为了得出适宜白桦生长的基肥配方，按照正交试验设计的数据处理方法得出适宜白桦高生长的基肥配方为：过磷酸钙3水平、硫酸钾4水平和尿素2水平(如图4所示)，即过磷酸钙、硫酸钾和尿素分别为0.329 4、0.760 4和1.310 4 g/株；适宜白桦地径生长的基肥配方为：过磷酸钙1水平、硫酸钾4水平和尿素1水平(如图5所示)，即过磷酸钙、硫酸钾和尿素分别为0.847、0.760 4和1.965 6 g/株；适宜白桦茎和叶生长(地上生物量)的基肥配方为：过磷酸钙3水平、硫酸钾4水平和尿素1水平(如图6所示)，即过磷酸钙、硫酸钾和尿素分别为0.329 4、0.760 4和1.965 6 g/株。综合来看，白桦容器育苗时可在育苗基质中添加过磷酸钙、硫酸钾和尿素分别为0.329 4、0.760 4和1.310 4 g/株。

图4 基肥剂量对白桦苗高影响的主效应图Fig.4 Main effect of the base fertilizer amount on the height of birch seedling

图5 基肥剂量对白桦地径影响的主效应图Fig.5 Main effect of the base fertilizer amount on the root-collar diameter of birch seedling

图6 基肥剂量对白桦地上生物量影响的主效应图Fig.6 Main effect of the base fertilizer amount on the aboveground biomass of birch seedling

3 讨论

容器苗具有不受造林季节限制、起苗和运苗不损伤根系、造林成活率高等优点[7-8]，使其受到广泛重视。容器育苗基质中多混合农家肥或化肥[9]，尤其是在添加草炭土等分解缓慢、高含量有机质的情况下，容器苗造林后苗木仍然具有保持高的生长量的潜力[8，10]，加上容器苗与裸根苗相比根际土体中保留了较多优良菌群[11]，造林初期苗木抚育及时情况下，土壤养分很少成为苗木生长的限制因素[8，12]，而光照多会成为阳性树种限制因素[8]。在抚育不及时、灌木和杂草生长茂盛地段，与相邻植被竞争养分和水资源多会影响容器苗生长[13]。容器苗地上部分长势是评价育苗质量的重要内容[6]。当年生白桦播种容器苗高在中等基肥条件已达最好(图1和图4)，表明此次设计的施肥量已满足了白桦幼苗高生长的需求。受蜂巢状营养盘规格所限(8 cm×8 cm×8 cm)，白桦容器苗株行距仅为8 cm，营养盘边缘苗木(相邻营养盘间的步道宽度为50 cm)呈现明显的侧向偏斜生长，也间接说明单株地上光空间狭小、光资源竞争强烈。受营养盘穴壁所制，相邻幼苗之间虽然不存在根系之间的养分竞争，所増施的养分基本均限制于单个栽植穴中(底部虽然留孔，但由于透过的渗透水极少，使得淋洗出的养分损失量极小)，但由于栽植穴容积仅为512 cm3，使得每穴能够供应的水分量有限，即便每日2次的人为浇水频率下，来自于根系的水分量不足可能也是影响白桦生长的限制因素。秋季起苗时部分营养盘底部被根系所穿透，也间接证明了该点。

与高生长相比，氮更加有利于林木径向生长和叶生长[14-15]。此次设计的最高氮素施肥量没有完全满足白桦当年生幼苗径向生长和地上生物量生长需求(图6和图7)，但高于丁钿冉等[6]提出的白桦幼苗适宜氮素指数施肥量，分析其原因可能与基肥方式増施氮肥时，以气化方式损失的氮素量较多有关[16]。指数施肥虽然具有节肥、高效等优点[17]，适用于滴灌下的园艺等领域[18]，而对造林生产所需的容器育苗来讲，该方式可能会存在费时、费事等缺陷。

此次试验的育苗基质中添加了有机质含量高的草炭土，在外源増施无机肥条件下，土壤微生物活跃，加速了氮素损耗[19-20]，也间接降低了所施氮素对林木生长的促进效率。虽然如此，由于育苗基质往往同容器苗一同植苗，使得容器苗根际周围的优良菌群能够共同植根于造林立地，可能更加有利于造林后苗木的后期生长[21]。研究表明，林木肥效当年即可在林木生长上得以体现[22]，并且能够持续维持高达10～13 a之久[23]，分析其原因与施肥后根际土壤微生物菌群得以明显改善有很大关系[24]。因此，有必要进行増施基肥后的白桦容器苗后续造林生长效果连续监测[8]。

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Effect of Base Fertilizer on the Growth of ContainerSeedling of White Birth(Betula Platyphylla)

Liu Liwu1，2，Sun Zhihu1*，Liu Tong1

(1Northeast Forestry University，Harbin，150040；2 Jilin Forest Industry Co.，Ltd.Changchun，130021)

In order to determine the base fertilizer for container seedling of white birch(BetulaplatyphyllaSuk)，the optimal formula was constructed applying the method of orthogonal test design by fertilizing experiments of adding different dose of urea(N)，calcium superphosphate(P)，and potassium sulfate(K)to seeding matrix.The responses of annual seedling height(H)，root-collar diameter(D)and aboveground biomass(B)to additive amount of N，P and K fertilizer were different.With the additive amount of N and K increasing，H was in a parabolic dune with an initial increasing trend and followed by a decreasing trend.With the P increasing，the amount of H showed an S type curve with initial increasing and later following by a constant trend.The optimal formula of N，P and K for container seedling height growth was 1.3104，0.3294 and 0.7604 g·stem-1，respectively.With the element of N，P and K increasing，the D presented an S type curve trend of initial increase followed by a constant.The optimal formula of N，P and K for container seedling diameter growth was 1.9656，0.8470 and 0.7604 g·stem-1，respectively.The changing trend of B was the initial increase followed by a constant with N increasing.But as P and K increase，the changing tendency of B showed the parabolic types of the initial increase followed by a decrease.The optimal formula of N，P and K for container seedling B growth was 1.9656，0.3294 and 0.7604 g·stem-1，respectively.In summary，the optimal formula of N，P and K for container seedling was 1.3104，0.3294 and 0.7604 g·stem-1，respectively.

white birch；container seedling；base fertilizer；growth

2016-06-29

中央高校基本科研业务费专项资金项目(2572014EB03-03；DL09EA03-2)；黑龙江省自然科学基金项目(C201107)；“十二五”国家科技支撑计划(2011BAD08B01；2011BAD37B01)；国家自然科学基金面上项目(31470714)

刘力武，硕士，高级工程师。研究方向：森林经营与管理。

*通信作者：孙志虎，博士，副教授。研究方向：森林生态学。E-mail：szhihunefu@163.com。

刘力武，孙志虎，刘彤.基肥对白桦(Betulaplatyphylla)幼苗生长影响的研究[J].森林工程，2017，33(1)：01-06.

S 792.153

A

1001-005X(2017)01-0001-06