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白花油茶苗木生长对叶面施肥的响应*

2018-08-25马建忠文野葛静茹李甜江

西部林业科学 2018年4期
关键词:单施苗高白花

马建忠,文野,葛静茹,李甜江

(1.云南省林业科学院,云南 昆明650201;2.江西省林业科学院,江西 南昌330032;3.保定学院,河北 保定071027)

白花油茶 (Camellia oleifera Abel.)为山茶科(Theaceae)山茶属 (Camellia)的常绿小乔木或灌木[1],在中国从长江流域到华南各地均有栽培。其嫩枝具有粗毛,叶革质,呈长圆形,椭圆形或倒卵形,先端尖而有钝头,有时钝或渐尖,基部为楔形,边缘有细锯齿或钝齿。花腋生或顶生,为白色两性花。白花油茶的繁殖主要有种子、插条或嫁接等方式,采用嫁接育苗或插条可保持其亲本的优良性状。油茶苗栽植成活率低一直是油茶规模化生产中普遍存在的重要问题[2],通过观察近几年油茶苗木种植的成活率情况,油茶苗木的造林成活率普遍不高,平均成活率不到80%,甚至部分地方不到20%[3]。如何提高油茶幼苗造林成活率并采取行之有效的措施,是目前困扰油茶规模化发展中一个急需解决的问题。实践证明,油茶苗木在遭受冻害后树木的营养积累状况和长势较弱,对于轻微受冻的油茶苗木常发生卷叶或落叶现象,为了刺激油茶苗木根部对养分和水分的吸收,保住植株叶片并促进芽叶萌发,达到尽快恢复树势的目的,在气温升高之后或者春芽鳞叶至1叶展开时可使用叶面喷施营养元素溶液来提高苗木的成活率[4]。有关施肥种类和作用的研究[5-11]表明不同种类肥料对油茶生长皆有显著的促进作用,而其中以叶面喷肥的效果最佳,而且氮肥、磷肥、钾肥进行配方喷施的效果远远强于单施某一种肥料的累加效应;且油茶苗木栽植成活率一直是云南油茶规模化生产中普遍存在的重要问题。在云南高原山地,油茶苗木秋季造林后,每年新植苗木过冬期间大量枯死,不仅给农户造成巨大的经济损失;而且由于缺乏油茶良种苗木,其造林成活率低不仅浪费大量苗木,而且降低油茶产业的发展速度。

针对云南省油茶产业发展的现状和存在的问题,借鉴国内外油茶研究的先进技术与经验,本研究通过叶面喷肥试验得出有利于云南高山区白花油茶苗木营养生长的最佳配方施肥方案。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于云南省建水县城北部的李浩寨乡,102°44′52″-102°54′57″E,23°46′17″-20°54′11″N, 距县城27km。属亚热带季风气候,具有温和,平湿分明的气候特征,年平均气温18.5°C,无霜期300d,年平均降雨量600mm,平均海拔1 778m[12]。其优越的自然条件,十分有利于油茶生长。试验地点位于李浩寨乡的建水县浩野农林产业有限公司苗圃内。

1.2 试验材料

选取白花油茶1年生嫁接苗为试验材料,其砧木来自云南省昆明市晋宁县白花油茶,穗条为云油茶3号、4号、9号、13号、14号,来自云南文山广南县。

试验材料主要包括分析纯尿素CO(NH2)2(含量≥99.0%)、分析纯磷酸二氢钾KH2PO4(含量≥99.5%),溶剂为纯水。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

本试验采用2因素3水平3×3设计,2因素为尿素CO(NH2)2(简写C)、磷酸二氢钾KH2PO4(简写K),3水平为低、中、高。喷施水平和试验方案见表1-表2。该试验设计是一种均衡的完全实施方案并具有正交性,CO(NH2)2、KH2PO42因素的3个水平各自两两相交,共组成9个试验处理组,每组施肥处理小区油茶苗木10株,每组处理设3个重复,处理1为对照组 (CK)。共计白花油茶苗木270株。

表1 尿素、磷酸二氢钾配施试验方案Tab.1 Trial proposal on mixture of CO(NH2)2 and KH2PO4g/L

1.3.2 田间试验布设

油茶苗木按照图1进行布设,中间有间隔。于2013年11月15日、2013年11月30日、2013年12月15日、2013年12月30日、2014年1月14日选择晴好无风的上午9:00时,采用可调节手持气压式喷雾器对所选苗木进行喷雾,以叶片湿润但不滴水为宜。苗期共喷叶面肥5次。

图1 田间试验排列图Fig.1 Permutation diagram of field trail

1.4 生长量测定

1.4.1 本底调查

试验开始前,在李浩寨油茶苗圃里挑选出生长情况基本一致的优质白花油茶苗木,并对参试苗木进行每木检尺,即测定每株油茶苗木的苗高、地径、冠幅。油茶苗木的苗高和冠幅用卷尺进行测量,地径用游标卡尺进行测量。各个指标测定标准如下。

(1)苗高 从地面测至主梢顶部,精确到mm。

(2)地径 嫁接苗:在嫁接接口处往上约1cm处 (避开基部分叉部分)测定,精确到mm;实生苗:从地面往上约1cm处测定,精确到mm。

(3)冠幅 指枝条伸展的最大距离,沿着东西和南北方向测定两个数据,精确到mm。

1.4.2 生长情况调查

叶面施肥8个月之后,于2014年7月5-16日对苗木的苗高、地径、冠幅进行调查并记录。

1.5 数据分析

本文中所用到的数据均为平均值,收集到的基础数据录入Excel表格中;然后在SPPS软件中进行方差分析,并进行多重比较;最后在SAS软件中做出产量反应曲面图和等产线图。

2 结果与分析

2.1 白花油茶苗木生长量对叶面喷肥的产量反应曲面响应

分别对白花油茶苗木在叶面喷肥之后半年的苗高、地径和冠幅的增量与喷施的尿素、磷酸二氢钾进行回归分析,从中优选出最优回归方程。由表2可知,各生长量增量与尿素和磷酸二氢钾间具有显著的相关关系,且它们之间的关系呈二次产量反应曲面,说明该试验用二次回归模型拟合的效果很好,因此方程可以用来分析肥料效应规律及预测各生长指标的产量。

表2 白花油茶苗木生长量肥料效应方程Tab.2 Fertilizer effect equations of C.oleifera seedling growth

根据表2的回归方程,以白花油茶苗木苗高、地径、冠幅为因变量,对应的C和K用量为自变量作产量反应曲面图。从图2可以看出,苗高、地径、冠幅反应曲面均呈现出钟形 (单峰曲线)曲面模式,即苗高、地径、冠幅均存在一个产量峰值(或最大值)。峰值以前,苗高、地径、冠幅均随C、K用量的增加而增加;峰值以后,苗高、地径、冠幅随C、K用量提高反而下降。根据植物生长的基本规律,反应曲面的顶点即为白花油茶苗木苗高、地径、冠幅的最高产量,对应的C、K施肥量及其配比即为各产量指标的最佳施肥量及其配比。另外,结合曲面的几何特性可以发现,施肥量越接近产量反应曲面的顶点,斜率越小,即N、P肥的边际产量越小,因而产量增加的速率越小。

2.2 白花油茶苗木生长对单因素喷肥的响应

将表2的二元二次回归方程进行降维处理,即令其中1个因子为0,每个方程只涉及1种肥料因子C或K,便可获得各因素与苗高、地径、冠幅的一元二次方程。由表3可知,单施C(尿素)时,苗高、地径、冠幅生长量最高产量分别为4.895cm、0.128cm和2.017cm,分别较对照提高0.859cm、0.043cm和0.719cm。单施K(磷酸二氢钾)时,苗高、地径、冠幅生长量最高产量分别为4.411cm、0.116cm和1.330cm,分别较对照提高0.375cm、0.030cm和0.033cm。可见,单施尿素或单施磷酸二氢钾对促进云南山区白花油茶苗木生长均有一定效果,但是单施尿素比单施磷酸二氢钾的效果好。

图2 白花油茶苗木苗高 (A)、地径 (B)、冠幅 (C)的产量反应曲面图Fig.2 Response surface of C.oleifera seedling growth

此外,各产量指标的单因素效应方程均为抛物线方程,即白花油茶苗木生长量随着叶面喷肥的量先增大后减小,呈现出钟形曲线 (单峰曲线)的变化趋势,进一步说明白花油茶苗木生长有一个单施肥料的最佳用量。即,当单施C的量分别为2.888g/L、2.667g/L和2.593g/L时,白花油茶苗木的苗高、地径和冠幅分别达到最大产量;当单施K的量分别为 1.797g/L、2.071g/L和 1.015g/L时,白花油茶苗木的苗高、地径和冠幅分别达到最大产量。

2.3 2种肥料交互效应的最佳用量及配比

通过交互效应分析,可得到苗高、地径、冠幅的C、K最佳施用量及最佳配比,由C、K最佳施肥量组成的最佳施肥点即为产量反应曲面的顶点,也是等产线图的中心点,该点所对应的产量值即为配合施肥的最高理论产量,即在该条件下C、K配合施肥理论上能得到的最大产量值 (表4)。由表4可知,C、K交互作用下,即,C用量为2.846g/L、K用量为1.736g/L、两者配比为1∶0.609时,苗高生长可以达到理论最高增量5.244cm;C用量为2.667g/L、K用量为2.071g/L、两者配比为1∶0.777时,地径生长可以达到理论最高增量0.158cm;C用量为2.589g/L、K用量为0.975g/L、两者配比为1∶0.377时,苗高生长可以达到理论最高增量2.047cm。

表3 白花油茶苗木苗高、地径、冠幅在单因素效应下的最高产量Tab.3 The highest C.oleifera seedling growth under single factor

表4 白花油茶苗木苗高、地径、冠幅的最佳施肥量、最佳配比及最高理论产量Tab.4 The optimum amount of fertilization,optimum proportion and highest yield of C.oleifera seedling

2.4 模拟全因素试验效应

C、K两因素三水平每两两组合,分别代入表2中的回归方程,即可模拟出9个试验结果 (表5)。从单施情况看,在单施C(处理1、4、7)及单施K(处理1、2、3)。中,树高、地径和冠幅随C及K用量的增加均呈现先增大后减小的变化趋势,且单施C的效果较单施K好。从配施情况看,中C中K水平 (处理5)的树高和冠幅的产量最高,分别比对照提高1.144cm和0.732cm;其次是处理4(低C低K水平)和处理6(中C高K水平),苗高和冠幅分别较对照提高0.858cm、0.702cm和1.102cm、0.600cm。对地径而言,处理6(中C高K水平)的产量最高,比对照提高0.066cm;其次是处理5(中C中K水平)和处理4(低C低K水平),分别较对照提高0.600cm、0.042cm。

表5 白花油茶苗木苗高、地径、冠幅的全因素模拟试验结果Tab.5 The simulated results of C.oleifera seedling growth under all factors

综合单施和配施情况可知,无论是单施C(处理1、4、7)及单施K(处理1、2、3),还是C、K配施 (处理5、6、8、9),随着肥料用量的增加,白花油茶苗高、地径、冠幅生长量均表现为先增后减的趋势,且单施C比单施K效果更好,C、K配施较单施C肥或单施K肥好,这与之前单因素分析及交互效应分析的结论一致。另外,模拟结果与田间试验结果比较接近,表明肥料效应方程拟合程度较高。

2.5 等产线及合理施肥区

若将反应曲面上同一高度 (产量)的点连在一起时,就可以得到像地形图上等高线一样的等产线,作这些等产线垂直投影图即可得反应曲面所对应的等产线图[13]。由图3可见,各等产线为一椭圆形的共心圆锥曲线系,其中心或圆心为相应反应曲面的顶点,也是本试验的最高产量,对应于C、K的最佳施肥量;等产线图由无数条同心的椭圆形等产线组成,每一条等产线上任意两点虽然对应着不同的C、K施肥量,却具有相等的产量。因而,在同一产量的等产线上总能找到一个点,其C、K用量最小或成本最低,此点即为该产量的最经济施肥量。

图3 白花油茶苗木苗高 (a)、地径 (b)、冠幅 (c)叶面喷肥的等产线图Fig.3 Yield-equality lines of C.oleifera seedling growth

等产线图中,脊线OA、OB线与坐标轴所包围的区域为合理施肥区 (图3、表6)。由图3可知,等产线图由无数条产量相等的同心椭圆等产线组成,所以在脊线OA、OB两侧,C、K肥料用量虽不等,但可以找到产量对应相等的点。因此,在一定的生产水平下,超出该合理施肥区的C、K施肥量都不能使产量增加,而只是浪费肥料。以苗木的苗高为例,C肥合理施用量为0-1.797g/L,K肥合理施用量为0-2.888g/L,若C、K的施肥量超过上述范围,不论怎么增加施肥量,苗木苗高产量也不会增加。

表6 合理施肥范围及最佳配比线方程Tab.6 Equation of reasonable fertilization and optimum mixture

3 结论与讨论

白花油茶苗木苗木的苗高、地径、冠幅对叶面喷肥的响应均符合二元二次回归方程及产量反应曲面,说明叶面喷施尿素和磷酸二氢钾对白花油茶苗木生长具有一定的促进作用,这种作用均呈现出钟形曲面模式,即随着叶面肥用量的增加,白花油茶苗木生长量也随之增加,而当叶面肥用量超过某一范围时,其就会成为苗木生长的限制因子,此后随着叶面肥用量的增加不但不能促进苗木的生长,反而会抑制其生长。

对白花油茶苗木生长量的二元二次回归方程进行单因素、双因素和全因素模拟的结果表明,尿素与磷酸二氢钾配合喷施的效果比单施尿素或单施磷酸二氢钾的效果要好。交互试验中,C用量为2.846g/L、K用量为1.736g/L、两者配比为1∶0.609时,苗高生长可以达到理论最高增量;C用量为2.667g/L、K用量为2.071g/L、两者配比为1∶0.777时,地径生长可以达到理论最高增量;C用量为2.589g/L、K用量为0.975g/L、两者配比为1∶0.377时,冠幅生长可以达到理论最高增量。

而且二元二次方程所得出的等产线图表明,对苗木的苗高生长具有促进作用的C肥合理施用量为0-1.797 g/L,K肥合理施用量为0-2.888g/L;对苗木的地径生长具有促进作用的C肥合理施用量为0-2.071g/L,K肥合理施用量为0-2.666 g/L;对苗木的冠幅生长具有促进作用的C肥合理施用量为0-1.016g/L,K肥合理施用量为0-2.593g/L。

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