不同氮素水平对米老排苗期生长节律的影响

刘福妹，韦菊玲，庞圣江，劳庆祥，陈建全，谌红辉

(1.中国林科院热带林业实验中心，广西 凭祥 532600;2.广西友谊关国家森林生态系统定位观测研究站,广西 凭祥532600)

米老排(MytilarialaosensisLec.)为金缕梅科(Hamamelidaceae)、壳菜果属(Mytilaria)常绿乔木，具有生长迅速、干形通直、材质优良、木材结构细致、经久耐用等特性，是营建水源涵养生态公益林的首选，也是我国南亚热带地区重点发展的珍优速生乡土树种之一，具有广阔的发展空间[1]。氮元素是植物体内许多重要有机化合物的构成成分，被称为生态系统中最为限制植物生长发育的营养元素[2-4]，也是世界农林业生产中消耗量和浪费量最大的元素之一，提高氮肥的有效性、降低成本一直是研究工作的热点。因此，本研究观测了1年米老排苗期的生长节律，并拟合获得Logistic生长方程；同时，通过分析5个氮素营养水平对米老排苗木5-10月份生长节律的影响，以明确适合米老排苗期生长的最佳施氮量，为米老排苗期施肥和选择合理施肥时期提供理论依据；进一步完善米老排的高效培育技术，充分发挥米老排的经济和社会效益。

1 材料和方法

1.1 试验材料及设计

试验地位于中国林业科学研究院热带林业实验中心的中国——东盟东南亚珍贵树种种苗繁育基地(广西凭祥，22.125°N，106.742°E)。该地属于南亚热带地区(为南亚热带季风气候)，海拔约为246m，年平均温度为22.12℃，7月最高气温37.04℃，1月最低气温-0.36℃，月均相对湿度81.15%，年平均降水量为1 267mm，年平均日照时数为1 657.37h，无霜期为335d(由广西友谊关国家森林生态系统定位观测研究站提供)。

参试的米老排苗木均为实生苗，种子于2013年11月份采于中国林业科学研究院热带林业实验中心白云实验场白云小试区36a生米老排母树林中，米老排种子净度是97%，平均千粒重是146.78g，种子平均长、宽、高依次为11.04mm、5.23mm和5.14mm。于2014年5月份育苗，基质为苗圃熟土(消毒)，速效氮、速效磷和速效钾含量分别是169.90mg/kg、0.45mg/kg和37.26mg/kg，全氮、全磷和全钾含量分别是1.08g/kg、0.29g/kg和6.04g/kg，土壤pH为5.3。

生长规律试验用到的实生苗是直接点播到规格为15cm高×15cm底径的圆柱形花盆容器中；不同氮素处理的苗木则是种子先撒播在沙床，在出苗后选取生长状态良好的幼苗，移植到相同规格花盆中(外裹一层透明塑料袋)。所有苗木在非处理期间均由工作人员按基地管理方法统一管护。

苗期生长规律试验设计：在播种后，等到米老排幼苗出土开始，选定30株作为1个大样本，每隔10d定期测定1次苗高和地径，持续到12月中旬(苗木基本停止生长)。

氮素营养对苗期生长节律影响试验：设有施氮总量依次为100mg/株、200mg/株、400mg/株、600mg/株和800mg/株 5个营养水平处理和1个非施肥对照处理，每个处理30株幼苗，共180株苗；于2014年5月15日开始，每15d进行1次根部施肥，共10次，至2014年10月14日结束(不影响米老排的正常越冬)。具体施氮情况见表1。

表1 氮素水平用量

注：表中施肥日期为每月15日和30日。采用等量施肥方式，但为避免过高浓度的氮素液体胁迫米老排幼苗生长，因此在试验的第一个月内，施氮量减半。氮肥为尿素[CO(NH2)2]，氮素有效成份比例为46%。

1.2 测定方法

生长规律试验设计 从2014年5月20日到11月30日，每10d测1次苗高，共测定20次；因幼苗茎较细嫩，易受伤，因此地径每30d测定1次，共测定7次。

氮素营养对苗期生长节律影响试验 从2014年5月到10月，每月30号测定各处理苗木的苗高和地径，共6次。

1.3 数据处理

利用Excel 2010和SPSS 16.0软件进行相应数据的整理和作图；方差分析和多重比较(Dancun方法)均在P<0.05水平下进行。

2 结果与分析

2.1 米老排苗高、地径的生长节律

利用 Logistic 方程对1a苗木生长节律进行拟合，获得的拟合方程为：YH=16.296/(1+15.533e-0.03t)和YD=4.149/(1+8.162e-0.023t)；在P<0.05水平下RH2和RD2分别达到0.990和0.978，说明利用Logistic 方程对米老排苗木苗高和地径生长情况的拟合效果非常好。

从米老排苗期生长节律图可发现米老排生长的节律与“S”型曲线非常相符(图1)，即：苗期高和地径的生长均呈现出明显阶段性的“慢-快-慢”节律。因此，根据拟合及计算结果可将米老排苗木的整个生长时期大致划分生长前期、速生期和生长后期3个阶段。由表2可知：苗木苗高和地径速生期的起止时间不一样，但持续的时间都非常长，分别为87d和113d，增长了9.34cm(苗高)和2.37mm(地径)，达到整个苗期苗高和地径生长量的58.11%和59.25%；米老排苗高和地径的生长拐点均出现在91d，说明尽管速生期开始的时间不同，但是91d后苗木的生长速率就会逐渐下降。

图1 米老排苗期生长节律

指标t1/dt2/dD/d生长前期持续时间/d累积生长量/cm累积百分率/%速生期持续时间/d累积生长量/cm累积百分率/%生长后期持续时间/d累积生长量/cm累积百分率/%苗高4813591483.4821.65879.3458.111003.2520.24地径3514891350.8922.301132.3759.25870.7418.46

注：t1、t2分别为速生期的起止时间，D为生长拐点。

2.2 不同氮素水平对米老排苗高生长节律的影响

对不同月份获得的处理米老排的苗高数据进行方差分析，发现除5月份外，各氮素水平下苗木苗高生长的差异均达到显著水平(表3)。说明不同浓度的氮素营养从6月开始对米老排的生长产生显著影响。

表3 不同氮素水平下米老排苗木苗高生长节律方差分析

注：表中*表示在P<0.05水平下差异达到显著水平，下同。

从不同氮素水平下米老排苗期苗高生长节律图可以看出，不同处理的米老排苗木苗高生长均呈现出“S”型。进一步通过多重比较分析(图2)发现：6月，除N1处理外，其他施肥处理的苗高显著高于对照，即：苗高生长分化差异出现在施肥早期，说明氮素营养对米老排苗木苗高生长的促进作用见效非常快；到7月，只有N8处理与对照处理苗木苗高差异不显著，说明高浓度的氮素营养对促进米老排的生长无效；从8月到10月3个月的生长期内，N8处理始终与对照差异不显著，而其他处理的苗高均显著优于对照处理，尤其是N2处理的苗木，从7月开始，苗高生长就一直显著高于其他4个处理，说明200mg/株的氮素营养对米老排苗高生长的促进作用最显著。

纵观5个氮素水平下米老排苗期苗高生长节律图发现100mg/株的氮素营养(N1)对苗高生长有促进作用，但是效果缓慢，直到7月与对照处理的差异才达到显著水平。200mg/株、400mg/株和600mg/株3个水平氮素营养对米老排均有促进作用。其中，200mg/株的氮素营养效果最佳，使10月N2处理的苗高达到40.5cm，较对照提高了145.72%；随后，随着氮素营养水平的升高促进效果逐渐减弱。当氮素营养提升到800mg/株时，虽施肥初期会对苗高生长有促进作用，使6月份米老排苗高较对照处理的苗木提高了30.3%，但10月份时N8处理的苗高生长最差，仅为15.63cm，甚至比对照还矮了0.87cm，说明800mg/株的氮素营养对米老排生长产生胁迫作用。

图2 不同氮素水平下米老排苗期苗高生长节律

注：图中不同字母的处理表示在P<0.05时差异性显著(Duncan’s)，相同字母的处理之间差异不显著,下同。

Fig.2 The height rhythm ofMytilarialaosensisseedlings under different nitrogen fertilizer treatments

2.3 不同氮素水平对米老排地径生长节律的影响

从不同氮素水平下米老排苗木地径方差分析(表4)可知，米老排苗木地径生长差异在8-10月达到显著水平，说明不同氮素营养水平对米老排苗木初期地径生长的影响并不显著，肥效需要慢慢地积累，直到8月才开始产生显著的影响。

通过多重比较分析(图3)发现,N1处理、N2处理及N4处理的苗木地径生长均显著优于对照处理，说明100mg/株、200mg/株和400mg/株的氮素营养对地径生长有明显的促进作用，其中生长最佳的仍是N2处理。从8-10月，其地径分别是对照处理的1.53-1.65倍，说明200mg/株的氮素营养仍然是促进米老排苗期地径生长的最佳施用量。在所有施肥处理中，只有N8处理的苗木地径与对照处理在8月和9月差异不显著，甚至10月时，地径生长量较对照处理(3.26mm)显著降低了17.79%，仅为2.68mm，说明800mg/株的氮素营养已经严重影响了米老排苗木的正常生长。

表4 不同氮素水平下米老排苗木地径方差分析(P<0.05)

从不同氮素水平下米老排苗期地径生长节律(图3)可以看出，不同处理的米老排苗木地径生长趋势也呈现“S”型。在8月、9月和10月中，N1、N2、N4、N6和N8共5个处理苗木地径生长会随着氮素水平的增加呈现先增加，在N2处理达到峰值然后再降低的现象，说明适宜的氮素营养能够促进米老排的生长，当氮素过量时(介于200mg/株到800mg/株)，促进效用会逐渐被削弱，严重过量时(800mg/株)，则会抑制苗木的生长。

图3 不同氮素水平下米老排苗期地径生长节律

3 结论与讨论

(1)大量研究表明Logistic 方程能够较好地描述植物的生长过程[6-9]，本研究也采用该方法对1a米老排实生苗苗高和地径生长规律进行了拟合，发现拟合的效果达到显著水平(RH2=0.990，RD2=0.978，P<0.005)。米老排苗期生长节律具有明显“慢-快-慢”的阶段性，这与覃敏等[9]的研究结果一致。

根据拟合获得的苗高和地径logistic生长方程将整个生长期大致划分为生长前期、速生期和生长后期3个阶段。在生长前期米老排苗木积累了全年生长量的22%，与钟荣[10]等研究结果相似；米老排的速生期始于6月中旬，在速生期米老排积累60%全年生长量，但苗高生长与地径生长持续的时间不同，分别为87d和113d，明显短于覃敏等拟合的不同种源米老排速生期128-160d的持续时间，这与logistic方程的精度相关，用来拟合的数据频率越高则精度越高，本研究中用来拟合苗高logistic生长方程的数据记录有20次，要显著多于后者(6次)。

(2)大量研究表明氮肥可以显著促进植物的生长[1,11-13]，本研究也有同样的结论；并且发现200mg/株是促进米老排幼苗快速增长的最佳施氮水平，也与前人[1,14-15]的研究结果一致。5个氮素营养水平对米老排苗期生长的促进作用随着施用浓度的增加呈现先增加再下降的趋势，是由于氮素营养的过度施用会影响苗木的生长：当施用量轻度过量时(介于200mg/株到800mg/株)，会先逐渐削弱对生长的促进效用，严重过量时(≥800mg/株)，则会抑制苗木的生长，甚至在试验结束后N8处理的苗木出现大量的死亡。氮素营养对米老排苗高产生生长分化的影响始于6月份，与logistic生长方程拟合结果一致，因此在实际生产中在此阶段宜增加适量外源氮肥的供给，以促进米老排的壮苗生长。