氮磷钾配方施肥对楸树苗期生长及养分利用的影响*

王 祥 白晶晶 何 茜 邱 权吴俊文 王军辉 李吉跃

（1.中山市水库水电工程管理中心，广东 中山 528400；2.华南农业大学 林学与风景园林学院，广东 广州 510642；3.中国林业科学研究院/林木遗传育种国家重点实验室，北京 100091）

合理施肥在苗木生长过程中非常重要，能显著改善苗木质量。氮、磷、钾在植物生长、光合作用、呼吸作用等过程中发挥了重要作用，适量配施可显著促进苗木生长。近年来，配方施肥对植物幼苗的生长[1]、光合生理[2-3]、养分积累转运分配[4]、土壤养分和菌落[5-6]、叶色变化[7]等方面研究越来越多，适量施肥可提高苗木总产量，是培育苗木的关键技术之一。有学者采用不同配方施肥，研究了海南风吹楠[8]Horsfieldia hainanensis、青冈栎[1]Cyclobalanopsis glauca、辣木[9]Moringa oleifera、油茶[10]Camellia oleifera、降香黄檀[2]Dalbergia odorifera等幼苗在生长、生理特性、光合特性、土壤养分的变化规律[11-13]。上述研究表明，合理配方施肥能够在较短时间内促进植物生长，提升苗木质量，整体指标优于对照组，但过量施肥将抑制苗木生长。

楸树Catalpa bungei被称为“木王”，是一种名贵用材树种，在绿化、观赏、建筑、医用等方面亦具应用价值[14]。不同树种苗木对养分需求不一致[15]，已有研究表明，单施氮肥能够促进楸树各个无性系幼苗的生长[16]，适当氮、磷、钾配方施肥能够促进楸树苗木无性系1-4 生物量积累，提高吸收效率[17]。合理的水肥配施，能够提高楸树苗木的光合生产力[18]。而楸树无性系7080 在配方施肥下的生长特性和生理特性还未见报道。本文旨在探索配方施肥对楸树无性系7080 幼苗生物量的积累和分配、幼苗及各器官氮磷钾分配以及施肥效率，以期为楸树幼苗施肥、楸树人工林建设等方面提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究地区概况

试验设在甘肃省小陇山林业实验局林业科学研究所苗圃，海拔1 160 m，该地位于105°54′E，34°28′N。处亚热带和暖温带的过渡地带，年降水量600～800 mm，年蒸发量1 290 mm，年平均气温11.0 ℃，极端最高气温 39.0 ℃，极端最低气温-19.2 ℃，全年降水集中于5—9 月。4—9 月晴天日平均光照时数11～14 h，全年日照时数约1 910 h。夏季最高光照强度2 500 μmol·m-2·s-1，平均相对湿度66.7%。

1.2 试验材料

试验材料为2 年生楸树无性系7080 组培苗，在甘肃省天水市小陇山林业实验局林业科学研究所开展盆栽试验。2013 年5 月1 日选择生长状况良好的且长势相对一致的苗木93 株。苗高为（36.5±0.55）cm，地径为（4.96±0.08）mm。试验所采用的花盆规格为：30 cm ×45 cm× 30 cm（上口径×高×底径），每个花盆配有塑料托盘，每个花盆装基质约20 kg。基质是体积比为4:6 的森林土和泥炭土，理化性质：pH 值7.47,有机质29.62 g·kg-1，全氮1.55 g·kg-1,全磷0.81 g·kg-1,全钾18.68 g·kg-1,碱解氮0.15 g·kg-1,有效磷0.05 g·kg-1,速效钾0.10 g·kg-1,容重0.95 g·cm-3。其中每盆栽植1 株幼苗，期间正常浇水。

1.3 研究方法

1.3.1 施肥方法 试验设置氮、磷、钾设3 个因素，采用完全随机区组设计。氮肥[尿素，w（N）为46%]设10 g· 株-1和12 g· 株-12 个水平，磷肥[过磷酸钙，w（P2O5）为12%]设6 g· 株-1、12 g·株-1和18 g·株-13 个水平，钾肥[硫酸钾，w（K2O）为50%]设6 g· 株-1和12 g· 株-12 个水平。处理CK10 和CK12 分别为单施氮肥10 g·株-1和12 g·株-1，CK 为空白对照。共设置15个处理，具体见表1，每个处理6 次重复。

2013 年5 月7 日将磷、钾肥作为基肥一次性施入。氮肥采用指数施肥模型：

其中，Nt为第t次施氮量，t为施肥次数，Ns为幼苗体内起始氮含量，r为氮素的相对增加量，Nt-1为包括t-1 次施肥在内已施氮肥总量，NT为总施氮量。

根据氮肥的10 和12 g·株-12 个处理水平（记作N10和N12）。施肥之前，Ns的初始值为0.525，带入公式计算得出每周施氮量，如表2 所示。

1.3.2 测定指标 在施肥之前（2013 年05 月07日）随机选取3 株楸树无性系7080 幼苗进行破坏性取样；约4 个月后（2013 年09 月02 日）对楸树无性系7080 幼苗的苗高、地径进行测定。同时，每个处理再次选取3 株生长状况相对一致的楸树苗木，实行破坏性取样，然后用尼龙网袋装好植株带土根系，于实验室用去离子水冲洗。将上述楸树苗木分为叶、根、茎3 个部分，在烘箱中以105℃杀青30 min，然后在85℃的温度下烘干至恒重，分别测定干物质含量并计算总生物量。粉碎之后，过筛（0.5 mm），全氮、全磷、全钾均采用H2SO4-H2O2消煮，全氮采用硫酸加速剂消煮—蒸馏法测定，全磷采用氢氧化钠熔融—钼黄比色法测定，全钾采用氢氧化钠熔融—火焰光度法测定[19]。按以下公式求得：

楸树无性系7080 苗木根氮含量=生物量×根氮质量分数，茎和叶磷、钾含量计算方式相同；

采用养分参数[20]，计算氮、磷、钾的吸收及施肥效率：

施肥效率=（施肥结束后总生物量-施肥前总生物量）/施氮或（磷、钾）总量。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 19.0 软件进行方差分析和Duncan’s多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对苗木苗高和地径生长的影响

由表3 可得，配方施肥对楸树幼苗苗高、地径具有显著影响（P＜0.05）。苗高、地径在T1～T6、T7～T12 呈先升高后降低趋势，分别在T4、T10 处理取得峰值，在T10 取得最大值。苗高最大值为（173.4±5.56）cm，分别为CK、CK10、CK12 的1.88 倍、1.39 倍、1.29 倍，施肥期间平均增长136.9 cm，比初始苗高增长3.75 倍，而CK平均只增长了55.8 cm、1.53 倍。地径最大值为（24.04±1.76l）mm， 分别为CK、CK10、CK12的1.8 倍、1.27 倍、1.27 倍，施肥期间平均增大19.08 mm，比初始地径增大3.85 倍，而CK 平均只增大了8.37 mm、1.69 倍。苗高、地径T1～T12处理＞ CK12＞CK10＞CK。说明合理的配方施肥能够促进植物生长，过量的配施抑制植物生长。配施对苗木生长的作用大于单施氮肥，优于不施肥。

表2 无性系7080 氮素指数施肥方案Tab.2 Schedules of exphonential fertilization for Catalpa bungei clones 7080

2.2 不同施肥处理对苗木生物量积累与分配的影响

施肥结束后，不同处理间总生物量及生物量分配均差异显著（表4）。12 个处理中，随着配施量的变化，根、茎、叶的各部分生物量和总生物量均在T1～T6、T7～T12 呈先上升后下降变化趋势，分别在T4 和T10 处达到峰值。其中，T10总生物量最高，是CK 的2.6 倍、CK12 的1.8倍。单施氮肥处理（CK10，CK12）的总生物量明显低于氮、磷、钾配方施肥（T1～T12）。在磷肥、钾肥施肥量不变的情况下，施12 g· 株-1氮肥（T7～T12）总生物量高于相应施10 g· 株-1氮肥（T1～T6）处理总生物量。在氮肥、钾肥施肥量一致的前提条件下，总生物量为施钾肥12 g·株-1高于施钾肥6 g·株-1。说明在一定范围内，配方施肥能够显著增加楸树幼苗生物量，且配方施肥对楸树幼苗生物量增长效果远远高于单施氮肥和不施肥。

由表4 可以得出，施氮量、施钾量对生物量分配无明显规律。氮、钾不变时，随着施磷量的增加，根、叶生物量占比呈先升高后降低趋势，在12 g·株-1时达到峰值，茎生物量占比呈先下降后上升趋势。说明施磷肥在一定范围内可影响楸树根、茎、叶生长量的分配。

从图1 可见，不同处理下，苗木整株和根、茎、叶氮、磷、钾含量具有显著的差异（P＜0.05）。T1～T6、T7～T12 处理下，苗木整株和根、茎、叶氮、磷、钾含量先上升后下降，均在T4、T10 处达到峰值，在T10 处达到最大植。

根、茎、叶氮含量与植株规律处理为T10[(3.58±0.10)、(1.04±0.02)、(2.14±0.11) g· 株-1]， 叶、茎、根氮含量为CK 的4.5、9.4、7.1 倍。施氮肥量相同处理间，氮含量也有显著差异。由此可得，楸树苗木氮含量受不同氮、磷、钾肥配方施肥影响较大。根的磷含量最高处理为 T10 [(0.43± 0.02)g· 株-1]，是CK [(0.06 ±0.00) g· 株-1]的7.2 倍。说明T10 处理最适宜楸树苗木整株及根、茎、叶积累养分。

表3 楸树不同施肥处理苗高和地径Tab.3 The seedling height and diameter of Catalpa bungei under different fertilization formula

表4 不同施肥处理下楸树生物量积累与分配Tab.4 The biomass allocation of Catalpa bungei seedling under different fertilization formula

2.3 不同施肥处理对苗木施肥效率的影响

由表5 可知，不同处理间氮、磷、钾存在显著性差异。氮肥施肥效率随不同施肥配方的变化，在T1～T6、T7～K12 呈现先升后降的趋势，分别在T4、T10 处取得峰值，在T10 处取得最大值，10 g·株-1与12 g·株-1处理间无显著差异。磷肥施肥效率：6 g· 株-1处理＞12 g· 株-1处理＞18 g· 株-1处理，T6 施肥效率最低，T8 最高。钾肥施肥效率：6 g·株-1处理＞12 g·株-1处理,T9 最高。氮肥、钾肥、磷肥分别在T10、T8、T9 处施肥效率最高，对应施肥量为(氮:磷:钾=12 g :6 g : 12 g）。综上，T8 的施肥效率最高。

表5 不同施肥处理对楸树苗木氮磷钾施肥效率的影响Tab.5 Effects of nitrogen，phosphorus and potassium utilization efficiency of Catalpa bungei seedling under different fertilization formula

3 讨论与结论

3.1 配方施肥显著促进楸树幼苗苗高、地径积累，施肥效果：配方施肥＞单施氮肥＞不施肥。这与程勇等[1]在青冈栎幼苗配方施肥研究结果一致。苗木生长促进作用高氮处理＞低氮处理，中磷处理＞低磷、高磷处理，高钾处理与低钾处理无明显规律，说明高氮中磷配比对楸树幼苗生长促进效果更佳，这与王力朋等[21]对楸树4 个无性系设置4 个氮素处理的结果一致。合理的配方施肥可让苗木达到最好的生长效果，一味增加施肥量将适得其反。本研究在氮素水平设置上存在一定局限，未达到不同氮素处理下生长和生物量的极限值，今后探索中，建议增加施氮量处理。

3.2 根、茎、叶及总生物量在T1～T6、T7～T12呈先升后降趋势，在T10 达到最大值。这与张卫强等[22-23]在银叶树Heritiera littoralis、马来沉香Aquilaria malaccensis、土沉香A. sinensis的苗期施肥生长规律一致。在T10 处理下，苗木生物量积累和分配最佳，且苗高、地径也达到最大水平。该结果与白晶晶等[24]在楸树无性系1-4 不同配方处理下苗木生物量积累、分配、养分分配结果一致，说明该施肥配方适用于各个楸树无性系幼苗。满足了本文探索楸树无性系7080 幼苗最佳施肥配比的初衷，对实际生产具有很强的指导意义。同时，配方施肥的效果优于单施氮肥，这与朱丛飞等[25]在油茶幼苗配方施肥结果一致，配方施肥对油茶苗木生长促进作用显著优于缺素处理。

3.3 本研究结果表明了适量配方施肥促进楸树苗木及各器官养分积累，过量反而抑制[26-27]。不同施肥处理下，楸树无性系苗木和各器官氮磷钾积累与生物量、生长指标规律一致，配方施肥苗木氮磷钾积累量大于单施氮肥和不施肥，这与陈祖静等[9]在不同配方施肥处理下的辣木养分积累变化趋势一致。不同施肥处理下，楸树幼苗根、茎、叶养分分配有一定差异。楸树幼苗各器官氮钾含量：叶＞根＞茎，磷含量：叶、根＞茎，说明了在施肥过程中，楸树幼苗叶片积累了主要氮、钾肥，配施肥料参与了苗木生长生理过程。在T10处理处楸树苗木氮磷钾含量最高。说明T10 处理是楸树苗木养分积累的最佳配方。

综上所述，施肥显著影响楸树无性系7080 幼苗苗高、地径、生物量、养分积累和分配及施肥效率。楸树无性系7080 幼苗苗高地径生长、根茎叶及总生物量、根茎叶及苗木养分积累（氮、磷、钾积累）分别在T1～T6、T7～T12 呈先升高后降低的趋势，均在T10 处理处取得最大值。施肥效率在T8 处取得最佳值。因此，楸树无性系幼苗适宜的施肥量为T10（氮:磷:钾=12:12:12 g·株-1）。