基于豆梨容器苗生长和养分库的最佳施肥量确定1)

龚睿 沈永宝 史锋厚

(南京林业大学，南京，210037)

容器育苗是林业生产上一项先进的育苗技术，相较于裸根苗，具有发达的根系和根团结构，苗木质量高，造林成活率高[1]。容器育苗技术最早开始于20世纪30年代的美国，我国最早于50年代，在广东等地开始培育桉树、木麻黄等容器苗[2]；至70年代进入高速发展期，瑞典、芬兰、加拿大等国家相继研究和推广了育苗容器生产工业化、容器育苗工厂化、容器苗造林机械化的技术[3]；90年代以后，容器苗产量及其占总产量的比例不断上升，但世界各国的容器育苗技术发展速度有所减缓[4]，并逐渐朝着育苗机械化、自动化、现代化方向发展。苗木养分质量分数是除形态指标外能确定优质苗木的另一重要指标[5]，苗木体内的氮磷养分来源于所施用的肥料。缓释肥是目前容器育苗中广泛使用的新型肥料，它通过各种调控机制延缓养分在介质中的最初释放，并匹配植株的需肥规律持续供应养分(S型供应)[6]。缓释肥一次性施入，既克服了传统施肥灌溉大量水的弊端，节约劳动力和成本[7]；又可根据植株的养分吸收规律基本同步释放养分，养分利用率高，植株生长健壮，抗逆性强[8]。研究表明，缓释肥能促进火力楠[9]、大桂樱[10]容器苗的生长，改善黄芪[11]质量，提高其经济产量。养分库是生态系统(包括土壤和植物体)贮藏养分的场所，而养分加载是苗木构建养分库的重要途径[12]，它可以将超过苗木正常生长所需的养分贮存在体内，使苗木处于奢养状态，此时的生物量达到最大，能保证苗木对环境的适应性和抗逆性[13]。Salifu et al.[14]认为利用缓释肥加载能够提高容器苗中氮、磷养分的积累量，有利于培育优质苗木，对其移栽后的恢复生长也有重要意义。

缓释肥在国外林业苗木培育中已被广泛使用，国内缓释肥研究主要集中在造林树种中，显著促进长白落叶松[15]、赤皮青冈[20]等造林树种的生物量增加，有利于氮向苗木的根和茎分配。文中以观赏树种豆梨(PyruscalleryanaDecne)为试验材料，研究基于豆梨容器苗生长和养分库的最佳施肥量，以期选出1年生豆梨容器苗培育的适宜施肥量，为豆梨容器苗的集约化生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

豆梨果实于2015年11月29日采自江苏盐城射阳林场‘贵族’(P.calleryana‘Aristocrat’)品种的母树。果实经堆沤、揉搓和水选处理，获取种子，并干燥后置于冰箱中0～5 ℃备用。育苗基质为V(菇渣)∶V(珍珠岩)=7∶3，育苗容器为无纺布袋(规格10 cm×14 cm)。缓释肥为美国爱贝诗(APEX)长效缓释肥，其全氮、有效磷、全钾质量分数分别为180、60、120 g·kg-1，肥效9个月。

1.2 试验方法

试验采用单因素随机区组设计，每m3基质缓释肥施肥量设置4个水平，即F1(1.5 kg·m-3)、F2(2.0 kg·m-3)、F3(2.5 kg·m-3)、F4(3.0 kg·m-3)。每个水平设3个重复，每个重复30株。试验前，将缓释肥与基质混合均匀后装入无纺布袋备用。

2016年3月份将豆梨V(种子)∶V(沙)=1∶3混合后置于冷库0～5 ℃低温层积30 d。层积结束后将种子连同沙一起撒播于沙床上。待种子萌发并展开两片子叶后起苗，选择大小一致的幼苗，切除主根1/2，并移栽至无纺布袋中。移栽后置于覆盖有遮阳网的钢架苗床上(苗床距离地面40 cm，顶部设喷灌装置)。苗期管理做到保持基质湿润、苗床通风、容器内无杂草。试验自6月5日开始首次取样，至11月5日结束。

1.3 指标测定

1.3.1 形态指标

每个重复取样20株，于每月5日使用直尺和游标卡尺(ROHS NORM 2002/95/EC)分别测定各处理容器苗的苗高、地径。

至试验结束，每个重复取样15株，用缓慢流水冲洗根系，并保持根系完整。吸去根系残余水分，将整株苗木分成根、茎、叶3部分，置于烘箱中105 ℃杀青2 h，然后将温度调至80 ℃烘干至恒质量，使用千分之一电子天平(HANGPING JA2003)称质量。

1.3.2 养分质量分数

10月20日，每个重复取样5株，将豆梨容器苗根、茎、叶3部分干样分别粉碎，并过2 mm筛待测。称取过筛后的根、茎、叶干样各0.4 g于凯氏瓶中，滴3～4滴蒸馏水，使样品湿润，利用H2SO4-HClO4消煮法对样品进行消煮，然后采用凯氏定氮法测定氮质量分数，钼锑抗比色法测定磷质量分数。

氮、磷积累量=样品氮、磷质量分数×样品干质量；

整株氮、磷积累量=根、茎、叶中氮、磷积累量之和；

整株氮、磷质量分数=整株氮、磷积累量÷整株干质量。

1.4 数据处理

使用Excel 2007处理及分析制图；采用SPSS 23.0进行方差分析、多重比较。

2 结果与分析

2.1 缓释肥对豆梨容器苗生长的影响

缓释肥不同施肥量培育的豆梨容器苗苗高、地径生长动态图(图1)显示，前两个月不同缓释肥量间苗高、地径值相差较小，7月初，待苗木生长至一定程度，各处理间的差异越来越大，可见缓释肥使最初的养分释放延缓，而随着温度的升高和苗木需肥量的增加，又加快释放速率，此时，不同施肥量间的苗高、地径差异逐渐显现。由多重比较(表1)可以看出，至11月5日试验结束时，F2(2.0 kg·m-3)施肥量豆梨容器苗的苗高、地径生长量均最大，分别为48.23 cm和5.22 mm，较F1施肥量分别显著提高了34.23%、18.91%；施肥量2.5 kg·m-3(F3)水平下豆梨苗高、地径生长量与F2施肥量之间差异不显著；而当施肥量增加至3.0 kg·m-3(F4)时，苗高、地径均显著减小，较F2施肥量分别下降29.36%、18.39%。

不同施肥量水平对豆梨叶片干质量有影响，从而影响整株的干物质积累，而根、茎部分干质量差异不显著。豆梨容器苗根、茎、叶干质量及整株干质量均在F2施肥量水平下最大，但与F1(1.5 kg·m-3)施肥量的干质量间不存在显著性差异，这表明，F1施肥量水平已能满足豆梨干物质积累的需求；F4施肥水平豆梨根、茎、叶及整株干质量均最小，较F2分别减少了28.48%、34.43%、40.14%、33.23%，表明施肥量过大对豆梨苗存在一定的毒害作用，严重影响苗木的正常生长；不同施肥量对容器苗根冠比影响不显著。

图1 不同缓释肥施肥量对豆梨容器苗苗高、地径的影响

施肥量苗高/cm地径/mm根系总干质量/g茎干质量/g叶干质量/g整株干质量/g根冠比F1(35.93±4.30)b(4.39±0.46)b(1.56±0.16)a(1.24±0.33)a(2.19±0.47)ab(4.98±0.94)ab(0.47±0.08)aF2(48.23±3.76)a(5.22±0.27)a(1.94±0.16)a(1.83±0.54)a(2.79±0.56)a(6.56±0.82)a(0.43±0.07)aF3(44.53±4.01)ab(4.75±0.25)ab(1.68±0.25)a(1.39±0.29)a(1.98±0.29)ab(5.05±0.59)ab(0.51±0.08)aF4(34.07±3.59)b(4.26±0.24)b(1.51±0.20)a(1.20±0.47)a(1.67±0.42)b(4.38±0.65)b(0.53±0.25)a

注：表中数据为平均值±标准差；同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

2.2 缓释肥对豆梨容器苗养分库构建的影响

2.2.1 缓释肥对氮质量分数的影响

由表2可知，豆梨容器苗在F1、F2施肥水平下根系中氮质量分数较高，分别为18.58、17.15 mg·g-1，而在F3、F4水平下较低；茎的氮质量分数变化较根系正好相反，在施肥量为F3、F4水平时质量分数较高，F1和F2水平则较低；可见在低施肥量水平下氮素主要集中在根系，随着施肥量的增加不断向茎干转移。当施肥量从F1水平提高至F3水平时，茎、叶的氮质量分数总体上随施肥水平的提高而增加，较F1水平分别增加了16.23%、10.83%，表明缓释肥加载一定程度上能提高豆梨养分库的氮质量分数；继续提高施肥水平时，豆梨容器苗各部分的氮质量分数有所下降。

2.2.2 缓释肥对氮积累量的影响

F2施肥水平时豆梨根系氮积累量达最大值，33.26 mg·株-1；当施肥量增加到F3时根系氮积累量显著下降，较F2时降低16.96%；而当施肥量继续增加至F4水平后又有所提高。分析认为，当施肥量较低时，豆梨苗木将更多的养分储存于根系中，有利于促进根系发育和生长，提高根系的生物量；多重比较表明(表2)，不同施肥量豆梨容器苗的茎氮积累量差异不显著；叶片氮积累量在F2施肥水平下最高，较F4施肥水平显著高出63.53%，而F1、F3施肥水平间并无显著差异；整株氮积累量在施肥量F2水平时最大，较F1、F3、F4水平分别高出26.29%、21.06%、43.62%。因此，缓释肥加载量为2.0 kg·m-3(F2)时已基本满足豆梨1年生苗生长对氮素的需求。

2.2.3 缓释肥对磷质量分数的影响

表2结果显示，F1施肥水平的根系磷质量分数最大，为1.77 mg·g-1，分别较其他3种施肥水平高出26.43%、30.15%、50%。显然，低水平下豆梨根系磷质量分数反而更高；地上部分茎磷质量分数在不同施肥水平间差异显著，最大值出现在F3施肥水平，为0.91 mg·g-1，比F2施肥水平提高40%；当施肥量从F1水平提高至F3水平时，叶片磷质量分数逐渐增加，F3水平时磷质量分数最高，为1.74 mg·g-1。从豆梨整株的磷质量分数变化可以看出，施肥水平从F1提升至F4时，整株磷质量分数总体上呈下降趋势，说明1.5 kg·m-3施肥水平能满足豆梨容器苗养分库构建中磷素的需求，而施肥量过高则会影响其质量分数。

2.2.4 缓释肥对磷积累量的影响

表2中4种施肥水平的豆梨容器苗根系磷积累量差异显著，且在F1施肥水平时磷积累量最高，为2.75 mg·株-1，较F4施肥水平高出26.73%。随着施肥量逐渐增加，根系磷积累量呈现下降趋势。由此可见，在低施肥水平下根系表现出积极的磷吸收率；而叶片磷积累量在F2、F3施肥水平时较大，分别为3.74 mg·株-1和3.45 mg·株-1，均显著高于F4施肥水平；相较于根系和叶片，茎对磷素的需求量不大，多重比较结果显示，不同施肥量处理豆梨茎的磷积累量差异不显著。整株养分库在F2施肥水平时实现磷的最大积累量。

表2 不同缓释肥施肥量对豆梨容器苗养分库构建的影响

注：表中数据为平均值±标准差；同列不同字母表示各指标在植株同一部位不同施肥量条件下差异显著(P<0.05)。

3 结论与讨论

不同缓释肥量对豆梨容器苗的生长及养分积累状况影响显著，当施肥量为2.0 kg·m-3时苗木生长表现最优，且已基本满足豆梨1年生苗生长对氮素的需求，而1.5 kg·m-3施肥量就能实现豆梨容器苗磷素养分加载。实际生产中可通过施用控释氮肥同时追施磷肥的方法实现养分加载，避免磷素过量及资源浪费现象。

本研究发现，不同施肥量培育的豆梨1年生容器苗苗高、地径生长差异显著。苗木干物质积累方面，经不同施肥量处理的豆梨根系、茎干质量无显著差异，而容器苗各部分干物质积累量变化趋势由大到小均表现为叶、根、茎。究其原因，施肥量为1.5 kg·m-3时，根系吸收基质中的水和养分，主要用于根系的延伸和生长，当施肥量提高至2.0 kg·m-3时，根系发挥输导功能，将养分通过维管组织输送到植株地上部，在叶片内经光合作用转化成有机养分，供枝叶生长和生活需要，叶片中干物质积累量达最大。在这个过程中，一部分有机养分输送到根系，以维持根的生长所需，而茎干在整个过程中起传输作用，其积累的干物质量最少。这与浙江楠、闽楠[16]等阔叶树种缓释肥处理结论相符，可能是因为幼苗阶段，植株所吸收的养分主要用于新叶萌发和根系发育。1年生豆梨容器苗的各形态指标均在2.0 kg·m-3施肥量下表现最佳，这与南方红豆杉、浙江楠、浙江樟[17]等2年生容器苗在2.5 kg·m-3缓释肥量下的结果不同，原因可能是2年生容器苗生长迅速、根系发达，对养分需求较高。Timmer[18]认为，当施肥量达到苗木基本生长需求时，苗木形态指标对养分加载不敏感。但当缓释肥的养分释放超过苗木生长所需时，基质中过剩的营养物质则可能抑制根系伸长，进而影响苗木生长。类似的结果在研究缓释肥量对木荷[19]、赤皮青冈[20]容器苗质量的影响中也出现过。

养分库构建中，各施肥量处理的豆梨叶片氮积累量都远高于根系和茎的氮积累量。这是因为氮作为植物的生命元素，也是叶绿素的组成成分，而叶片作为植物进行光合作用的重要器官，显然其氮积累量要高于其他器官，氮积累量的提高是其光合能力增强的表现。而根系作为养分库的源，不断为地上部分的茎、叶提供养分。该结果与上文中植株各部分生物量变化趋势一致，可见缓释肥所释放的氮素被植物吸收利用后主要促进植株生长。磷是植物生长的主要营养元素之一[21]，在植物体的生理代谢中起核心作用，不仅促进早期根系的形成和生长，还能提高植物适应外界环境条件的能力[22]，有助于增强植物的抗病性和抗旱、抗寒能力，因此，构建磷养分库很有必要。不同于氮素积累，根系磷质量分数在低施肥量(1.5 kg·m-3)下较高，且显著高于茎。随着施肥量的增加，苗木整株磷积累量并未得到显著提高。类似结果也出现在肖遥等[17]研究缓释肥加载对3种珍贵树种大规格容器苗P库构建的影响。P在植物体内积累量较低，土壤养分有效性较高时植株体内P质量分数仅占干物质的0.4%～1.5%[23]。可能是由于磷被植物吸收利用的水平远低于氮。因此，培育豆梨容器苗时要根据苗木自身特性和实际养分缺失情况来施用缓释肥。土壤中矿质元素种类及积累量对植物秋色叶有一定影响[24]。孙明霞[25]认为，氮肥过多会导致植株增生大量绿色组织，从而影响叶色；但一定程度的氮肥、磷肥缺失有利于苗木体内花色素苷的增加。豆梨容器苗氮、磷养分库是否与秋叶变色有关，可待进一步研究。

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