叶面肥对薄壳山核桃幼苗生长的影响

周米生，王陆军，肖正东，蔡新玲

(安徽省林业科学研究院，安徽 合肥 230031)

薄壳山核桃(Carya illinoinensis)是世界上著名干果，果仁色香味美、材质优良、根系发达，既是重要的木本油料树种，也是涵养水源、保持水土的优良生态树种，种植薄壳山核桃受益期长，经济效益、社会效益和生态效益明显[1]。为推动薄壳山核桃产业发展，培育优质壮苗是关键，苗木的好坏直接关系到造林成活率、幼林的生长速度和林分的生产能力。

薄壳山核桃幼苗期根系发育不完善，根系吸收能力较弱。在根际施肥不能完全满足作物优质高产需求的前提下，往往是通过叶面喷施营养元素或活性物质来调控作物生长、影响作物养分吸收利用效率而达到增加作物产量的目的[2]。叶面施肥作为一种辅助的施肥方式，在国内外已经广泛应用，作为土壤施肥的补充，叶面施肥具有补充营养迅速、发挥肥效充分、经济实惠、对土壤污染小等特点[3]。有关叶面肥施用技术在农业上已广泛研究与应用，如西瓜[4]、葡萄[5]、菠菜[6]、番茄[7～8]，草莓[9]，黄瓜[10]等专用叶面肥的研究取得了一些成果，有关林业育苗生产中叶面肥研究报道尚少。其中，在油茶方面左继林[11]等的研究结果指出，1.5%的尿素叶面肥能显著提高油茶幼苗的株高生长，而0.1%硼肥+0.2%磷酸二氢钾的配方能很好地促进地径生长。何应会[12]等研究表明，当叶面肥N-P-K配比为11-13-4，喷施浓度为2.0%时，油茶幼苗生长量最大。张祥会[13]等研究表明，叶面喷施微量元素能提高橡胶苗叶片的 N、P、K、Ca、Mg养分含量。国内关于薄壳山核桃叶面肥未见报道，国外研究表明，对薄壳山核桃幼苗喷施氮、锌肥能够促进苗木生长、增加叶面积和提高光合作用能力[14～15]；在薄壳山核桃施肥过程中，氮磷钾等大量元素多用以根施，叶面施肥报道较少[16～18]。

笔者试验以尿素与磷酸二氢钾作为参试因子，旨在通过叶面施肥试验，研究不同浓度下氮、磷、钾肥对薄壳山核桃幼苗生长的影响，为培育薄壳山核桃优质壮苗提供参考依据和实践指导。

1 试验地概况

试验地位于安徽省六安市金安区金地豪农业生态有限公司育苗基地内，属亚热带湿润季风气候，该地区季风显著，雨量适中，热量丰富，光照充足，无霜期较长。试验地2019年平均气温16.8 ℃，平均降雨量816 mm，平均海拔76 m，无霜期 215 d，有效积温2 255℃。

2 材料与方法

2.1 试验材料

主要包括分析纯尿素CO( NH2)2( 含量≧99. 0%) 、磷酸二氢钾KH2PO4(KH2PO4≧98.0%)，溶剂为纯水。其中尿素[19]是一种用途较广的氮肥，有利于促进植物叶片生长和光合作用的进行，在生产中可与其他元素复合使用；尿素分子进入植物体内后，可参与作物的氮代谢，易为植物吸收利用等优点在生产实践中被广泛应用，而且效果还很好[20～21]。磷酸二氢钾属新型高浓度磷钾二元素复合肥料，也是重要的生长调节剂，具有显著增产增收、改良优化品质、抗倒伏、抗病虫害、防治早衰等许多优良作用，并且具有克服因植物生长后期根系老化、吸收能力下降而导致的营养不足的作用[22]。

2.2 试验对象

以当年生薄壳山核桃实生苗为处理材料，在试验开始前，挑选一批生长情况良好、长势均匀一致的幼苗作为试验对象，处理前测定每株苗木的苗高、地径。苗高用钢卷尺进行测量，地径用游标卡尺进行测量。喷施前平均苗高为15.0 cm，平均地径为0.41 cm。

2.3 试验设计

试验采用2因素4水平双向随机区组设计[23]，2个因素为: 尿素 CO( NH2)2( 简写 CO) 、磷酸二氢钾KH2PO4(简写PK) ，每个因素分高、中、低、空白4种浓度，试验设计见表1。该试验设计是一种均衡的完全实施方案，具有正交性，2因素的4水平各自两两相交，共组成16个试验处理组。每组处理以20株为1小区，重复3次，共计处理960株薄壳山核桃幼苗。

待幼苗长到6～7片复叶后，选择晴朗无风的上午9:00～10:00时，采用压力喷壶将肥料溶液喷施到叶片背面及正面，每月1次，试验于2019年7月1日开始，8月29日结束，共喷3次，所有参试对象不再施肥，田间管理措施保持一致。

2.4 生长性状指标调查

苗木停止生长后，于2020年1月调查苗高、地径，每个处理调查30株。并计算出苗高、地径生长量增幅，即(2020年1月时的生长量-2019年7月时的生长量)/(2019年7月时的生长量)，数据统计结果见表2。

表2 苗高、地径增幅统计

2.5 数据分析

笔者所用数据均为平均值，将基础数据录入Excel表格后，利用Origin软件将基础数据转换成矩阵数据，拟合出反应曲面方程，并制作出产量反应曲面图和等产线图。

3 结果与分析

3.1 产量反应曲面方程

将表2中苗高、地径增幅数据分别与喷施的CO、PK用量进行三维曲面拟合[24～25]，得到产量反应曲面方程，见表3。由表3中(Sig均<0.01)可知，苗高、地径增幅与肥料间极显著性相关，表明肥料效应可用产量反应曲面方程进行分析。

表3 生长性状指标肥料效应方程

根据产量反应曲面方程对苗高、地径增幅绘制产量反应曲面图，由图1,图2可知，2个曲面图均呈钟形曲面，即生长性状指标的增幅达到最大值之前，增幅随肥料用量的增加而上升[25]；达到最大值之后，增幅随着肥料用量的增大开始下降。根据植物生长基本规律，反应曲面的顶点即为薄壳山核桃苗高、地径的最大增幅，对应的CO、PK施肥量及配比即为各产量指标的最佳施肥量及最佳配比。另外，结合曲面的几何特性可以发现，施肥用量越接近产量反应曲面的顶点，斜率越小，氮、磷钾肥的边际产量就越小，因而产量增加的速率也就越小。

图1 苗高增幅反应曲面

图2 地径增幅反应曲面

式中：Y为增幅指标，CO为尿素用量，PK为磷酸二氢钾用量，COPK为2种肥料交互作用，下同。

3.2 肥料效应

3.2.1 单因子效应 对表3的二元二次回归方程进行降维处理，即令其中一个因子为0，便可获得各因素与苗高增幅、地径增幅的一元二次方程(见表4)。由表4及表2可知：单施CO时，苗高、地径最大增幅分别为39.26%、63.90%，分别比对照提高了18.07%、15.03%；单施PK时，苗高、地径最大增幅分别为38.45%、62.72%，分别比对照提高了17.26%、14.05%；可见，单施CO或PK对提高薄壳山核桃苗木生长具有一定效果，从增幅上来看，单施CO比单施PK效果更好。

由表4中单因素效应方程可知：苗高、地径增幅与单一肥料用量的关系均呈抛物线形式，即生长性状指标增幅随肥料用量的增加呈先上升后下降的趋势，说明苗高、地径增幅均有一个单施肥料的最佳用量。以苗高与CO为例，单施CO苗高最大增幅为39.26%，在达到峰值前，苗高增幅随着CO用量增加而增加，达到峰值之后，苗高增幅随着CO用量增加开始下降。

表4 生长性状指标单因素效应方程

3.2.2 全因子模拟试验 将CO、PK 2因素4水平每两两组合，分别代入表3中产量反应曲面方程，即可模拟出16个试验结果(表5)。由表5可知，单施CO(处理1、5、9、13)和单施PK(处理1、2、3、4)情况下，各生长性状指标增幅均呈抛物线变化，其中在CO(处理9)或PK(处理3)时生长性状指标增幅最大。两种肥料配合施用(处理6、7、8、10、11、12、14、15、16)情况下，苗高增幅在处理7时最大为41.76%，地径增幅在处理11时最大为68.50%；配合施用时，苗高最大增幅比对照、单施CO和单施PK分别提高了8.74%、2.55%和3.44%，地径最大增幅比对照、单施CO和单施PK分别提高了15.29%、5.22%和6.39%。

表5 生长性状指标双因素模拟试验结果

综合单施及配合施肥效果可知，在薄壳山核桃幼苗生长过程中，无论是单施CO或者PK，还是配合施用，幼苗生长性状指标增幅均表现出先增加后减少的趋势，单施尿素优于单磷酸二氢钾，配合施肥比单施效果更好。从全因子模拟结果来看，模拟结果与田间试验较为接近，表明肥料产量反应曲面方程拟合程度较理想。

3.2.3 交互效应 对比表4和表6可知，CO和PK配合施用下的苗高、地径的最大增幅均明显高于单施CO或PK的增幅，表明两者交互效应明显，且交互效应高于单因子效应，即CO与PK配施比单施效果更好。通过交互效应分析可得到苗高、地径的CO、PK最佳施用量及最佳配比，由CO、PK最佳施肥量组成的最佳施肥点即为产量反应曲面的顶点，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CO与PK配合施肥理论上能得到的最大生产量。

表6 生长性状指标交互效应分析

由表6可知，在CO和PK的交互作用下，当CO用量为1.824 g·L-1、PK用量为0.894 g·L-1，两者比例为2.040∶1时，苗高增幅达到最大理论值42.13%；CO用量为2.558 g·L-1、PK用量为0.985 g·L-1，两者比例为2.597:1时，地径增幅达到最大理论值68.51%。

3.2.4 肥料最佳用量及最佳配比线方程 由生长性状指标的等产线图(图3、图4)和表5可见，同一产量的获得可由CO、PK两种肥料施用量的不同配比来实现。反应曲面的顶点就是等产线图的圆心O，即各生长指标的最高生长量，脊线OA、OB与坐标轴所包围的区域为合理肥料用量区域[26]。在这个区域内，产量恒定时两种肥料的用量具有相互替代作用，即增加CO用量可以减少PK用量，反之亦然。根据经济的原则，最大程度地降低成本才能获得最高的经济利润，施用廉价肥料且降低肥料用量，以求得成本最低的用肥量，即最佳配比。按照市场上，尿素(CO)2元·kg-1，七水硫酸锌(PK)5元·kg-1，一株实生苗10元计算，求得最适配比线方程见表7。另外，由最适配比线方程，可在等产线图上绘出最适配比线OP。从最适配比线与等产线的交点上即可得到某一产量水平下的CO、PK最适配比方案。

图3 苗高等产线

图4 地径等产线

表7 等产线图脊线切点和最佳配比线方程

4 结论与展望

优质苗木是发展薄壳山核桃产业的关键，苗木的质量直接影响后续的嫁接成活率及造林成功率。由于薄壳山核桃苗期根系并不完善，根系吸收能力有限，通过叶面施肥提高苗木生长量十分必要。Neumann[27]研究表明植物的叶片在吸收水分时能像根一样吸收所需的营养物质，经研究，作物对叶面吸收养分的利用效果与根部施肥是一样的[28]。氮磷钾是植物生长发育所必需的大量营养元素，主要功能是为作物提供各种营养元素，改善作物的营养状况，能有效、快速地补充植物的营养。试验以尿素和磷酸二氢钾为叶面肥研究对薄壳山核桃幼苗生长的影响，从试验结果来看，喷施叶面肥后，各个处理均生长性状指标均优于对照，表明叶面肥能提高薄壳山核桃幼苗生长量，从生长指标增幅趋势来看，这种促进作用呈钟形曲面，这种变化趋势与沙棘[24]、油茶[25]等研究结论一致；也即是随着叶面肥增加，生长指标增幅随之增加，当超过峰值后，随肥量增加开始减小。推测原因是在幼苗期，叶片吸收能力有限，过多的肥料不仅会造成浪费，甚至会残留在叶表面产生肥害，因此，生产上应当根据苗木需肥量合理施肥，切忌过量喷施叶面肥。

对薄壳山核桃幼苗生长性状指标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，单施尿素比单施磷酸二氢钾效果好，两者配合喷施的效果比单施效果要好，这与张祥会[13]等在橡胶苗上研究结论相符，即各种营养元素在植物体内产生相互的影响，笔者试验中氮磷钾三者具有协同作用。在两种肥料配合施用时，当CO用量为1.824 g·L-1，PK用量为0.894 g·L-1，两者配比为2.040∶1时，苗高增幅达到最大理论值42.13%；CO用量为2.558 g·L-1，PK用量为0.985 g·L-1，两者配比为2.597∶1时，苗高增幅达到最大理论值68.51%。

由等产线图可见，对苗高增幅、地径增幅有明显促进作用的范围CO合理用量为0～2.722 g·L-1、0～3.447 g·L-1，PK合理用量为0～0.294 g·L-1、0～0.410 g·L-1。在薄壳山核桃苗木培育过程中，在肥料充足时应按最佳施肥量施肥；当肥料不足时，CO、PK用量和配比应满足最适配比线方程。试验结论可为薄壳山核桃苗木培育提供参考依据，但田间试验影响因子较多，很难保持一致，因此，不能机械套用一种模式，应结合育苗情况具体分析，按照科学的肥料配比进行叶面喷施。