不同形态氮素比例对白桦幼苗生长影响的研究

马学发，孙志虎，刘彤

(1.东北林业大学，哈尔滨 150040；2.佳木斯市孟家岗林场，黑龙江 桦南 154411)

不同形态氮素比例对白桦幼苗生长影响的研究

马学发1，2，孙志虎1*，刘彤1

(1.东北林业大学，哈尔滨 150040；2.佳木斯市孟家岗林场，黑龙江 桦南 154411)

为解决白桦育苗过程中的増施氮肥问题，以酰胺态氮(尿素)和硝态氮(硝酸钾)为氮源，通过9种不同氮素形态比例的施肥试验，确定了适宜白桦生长的氮素形态。増施化肥后，当年生白桦播种苗除根冠比(RSR)显著低于同一育苗基质的未施肥处理(CK)外，施肥处理下的苗高(H)、地径(D)和生物量(B)均显著高于CK；增施不同形态的氮素虽然对D和B无显著影响(P>0.05)，但显著影响H和RSR(P<0.05)；随着总氮中酰胺态氮比例增加，H表现出增加趋势，而D、B和RSR均表现出抛物线式变化趋势；酰胺态氮有利于白桦幼苗的高生长和茎叶生长，而硝态氮有利于根系生长。由于容器苗起苗时不损伤根系，白桦容器育苗增施氮素时应首选酰胺态氮肥。

白桦；容器苗；酰胺态氮；硝态氮；氮素形态

0 引言

氮是植物生长必需的大量营养元素，其在土壤中的含量能限制植物生长[1]，其形态(铵态氮和硝态氮)及在土壤中的比例也能影响林木生长和物种的多样性[2-3]。一般认为，耐荫树种和裸子植物多喜铵态氮[3]，先锋树种多好硝态氮且对氮量和氮素形态敏感[4]；贫瘠土壤多生长偏好铵态氮树种，而肥沃立地上多生长嗜硝态氮树种[3]。苗期増施氮肥是培育壮苗的重要措施之一[5]，不同植物适宜的氮素形态和比例不同[4，6]，不适宜的施肥可能造成苗木生长发育受抑制[7]。

白桦(BetulaplatyphyllaSuk)是喜光、耐寒、耐贫瘠的阳性先锋树种，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[8]。在白桦育苗过程中，氮肥同样起重要作用，但目前适宜白桦幼苗生长的氮素形态和比例研究还较少[9]。氮素分为铵态氮素、硝态氮素和酰胺态氮素。崔晓阳(1999)认为，白桦更加喜好硝态氮[12]，指数施肥、模拟氮沉降和CO2倍增等白桦施肥类试验也多采用硝酸铵[9-11]。尿素是生产中的常用氮素，属酰胺态氮素，研究其对白桦幼苗的施肥效果也很必要。为此，本文以酰胺态氮(尿素)和硝态氮(硝酸钾)作为氮源，通过不同形态及比例氮素施肥试验，提出适宜白桦幼苗生长的氮素形态，以期能为东北地区白桦育苗生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 育苗基质增施不同形态氮素基肥

本次试验是在东北林业大学白桦强化育种基地6号温棚中进行。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中的化肥(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，设9个施肥处理和1个不施肥的对照处理(CK)，每个处理3套蜂巢状营养盘，每盘12穴，每穴规格为8 cm×8 cm×8 cm。

配制基质时，每穴添加过磷酸钙0.329 4 g(0.001 7 mol P)，氮肥0.025 5 mol N和钾肥0.025 9 mol K。采用尿素和硝酸钾配制所需要的氮肥，硝酸钾和硫酸钾配制所需要的钾肥。添加氮肥时采用酰胺态氮占氮肥总量的比例为100%(N1)、87.5%(N2)、75%(N3)、62.5%(N4)、50%(N5)、37.5%(N6)、25%(N7)、12.5%(N8)和0%(N9)的方式进行(表1)。

表1 白桦容器育苗施肥量

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。当年的9月21日测定所有处理的苗高、地径和根、茎、叶生物量。苗高测量为处理的全部苗木；地径测量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株白桦进行根、茎、叶生物量调查。

2 结果与分析

2.1 増施氮肥对白桦幼苗苗高影响

增施含氮量相同但氮素形态比例不同的白桦幼苗研究结果表明，增施不同形态的氮素能够显著影响苗高(H)(P<0.05)(表2)，随着总氮中酰胺态氮比例的增加H表现出增加的趋势(图1)。多重比较结果表明(表2)，N1、N2和N4处理的H最高且显著高于N3、N6、N7和N9处理，其它处理条件下的H居中。这说明，酰胺态氮有利于促进白桦幼苗的高生长。

表2 不同施肥处理下当年生白桦的苗高和地径

注：括号中数据为标准偏差，不同字母表示显著差异，P≤0.05。

2.2 増施氮肥对白桦幼苗地径和生物量的影响

增施不同形态的氮素虽然不能显著影响D和B(表2和表3)，但是随着总氮中酰胺态氮比例的增加，D、B和根冠比(RSR)均表现出抛物线式的变化趋势(图1)，表明酰胺态氮和硝态氮混合増施时，相应指标表现最优；地上生物量和全株生物量在酰胺态氮占优势，D、根系生物量和RSR在硝态氮占优势的情况下最高，表明酰胺态氮有利于白桦幼苗的茎和叶生长，硝态氮有利于白桦幼苗的根系生长。

表3 不同施肥处理下当年生白桦的生物量积累与分配

注：括号中数据为标准偏差，不同字母表示显著差异，P≤0.05。

图1 不同氮素形态比例对白桦生长影响Fig.1 Effect of nitrogen form on the growth of birch seedling

3 讨论与结论

白桦是东北天然次生林的重要组成树种，其土壤有效氮在7月份最高，5月份最低[10]。大气CO2浓度升高条件下，氮素将是限制白桦生长发育的重要因素[11]。天然白桦对氮素的吸收期不超过4个月，5月初开始吸收氮，6月上旬至7月上旬之间有明显峰期，8月底停止[12]。白桦次生林土壤有效氮中铵态氮占60%，硝态氮占40%[10]，并且人为喷施硝酸铵后，土壤氨化速率的增幅大于硝化速率旳增幅[10]。硝酸还原酶活性和同位素示踪试验结果均表明，与増施铵态氮肥相比，白桦在对氮素养分化学形态的偏向选择性方面是较喜硝态氮的树种[12]，其所吸收的氮素中，64%～72%来自土壤，28%～36%来自肥料[12]。Fan等[13]认为铵态氮和硝态氮混施时，生物量最高。本次试验结果表明，氮素形态虽然对白桦幼苗生物量无显著影响(表2)，但也是二者混施时单株生物量最高。崔晓阳认为，不同形态氮素施肥后白桦幼苗生物量间无显著差异的原因同试验所用培养土是肥力较高的苗床土壤有关[12]。Uscola等认为，只有在増施高氮量条件下，不同形态氮素的影响效果才能得到明显体现[4]。Bown等也持相同观点[2]。未施肥处理的白桦幼苗在苗高、地径和生物量方面均显著低于施肥处理，表明试验所用的育苗基质养分含量低，増施不同形态氮素后，白桦生物量之间虽无显著差异，但却影响了光合产物的分配，使得不同形态氮素处理之间，在根冠比方面均有显著差异(表2)。Bown等认为，不同氮素形态比例没有改变辐射松(Pinusradiata)的生物量分配[2]。Liu等认为硝态氮有利于幼苗的高生长和根生长[14]，而Fan等认为硝态氮有利于根系生长[13]。本次试验表明，酰胺态氮有利于白桦幼苗的高生长和茎叶生长，硝态氮有利于根系生长。由于白桦是阳性先锋树种[15-17]，加上酰胺态氮肥在土壤脲酶作用下，最终水解成铵态氮而被植物吸收利用，因此白桦根系对硝态氮的偏好，支持了耐荫树种喜欢铵态氮的观点[18]。由于容器苗起苗时不损伤根系，因此白桦容器育苗增施氮素时应首选酰胺态氮肥。

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Effect of Different Nitrogen Form Proportion on the Growth ofBetulaPlatyphyllaSeedling

Ma Xuefa1，2，Sun Zhihu1*，Liu Tong1

(1.Northeast Forestry University，Harbin 150040；2.Mengjiagang Forestry Farm of Kiamusze，Huanan 154411)

In order to optimize nitrogen form of Betulaplatyphyllaseedlings during nursery culture，experiments based upon the nine fertilization for different nitrogen form proportions was conducted by taking amide nitrogen (urea) and nitrate(potassium nitrate )as the nitrogen source and the nitrogen form for appropriate growth of birch (Betulaplatyphylla) was determined.The root-shoot ratio (RSR) of birch seedling with fertilization treatment were significantly lower than that of without fertilization treatment (CK).the height (H) of the seedlings，root-collar diameter (D)，and biomass (B) with fertilization treatments were significantly higher than those ofwithoutfertilizationtreatment.No significantly effects of nitrogen form onDandB(P>0.05)were observed.The effects of nitrogen form onHandRSRwere significant(P<0.05).H increased with the amide nitrogen proportion increasing.D，B，andRSRpresented parabolic changing trend.The amide nitrogen were good for growth stem and leaives of birch seedlings.Nitrate nitrogen was better for growth of root.Because of the advantage of no-hurt to root by container seedling，the optimal nitrogen form was amide nitrogen for nursery culture of container seedling.

BetulaplatyphyllaSuk；container seedling；amide nitrogen；nitrate；nitrogen form

2016-06-17

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)；国家自然科学基金项目(31470714)

马学发，学士，助理工程师。研究方向：森林经营与保护。

*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

马学发，孙志虎，刘彤.不同形态氮素比例对白桦幼苗生长影响的研究[J].森林工程，2017，33(2)：01-04.

S 723.1

A

1001-005X(2017)02-0001-04