配方施肥对南洋楹无性系种子园种子产量和品质的影响

晏姝 胡德活 韦如萍 王润辉 陈坚 黄光亮 郑会全

摘 要：以我国首个南洋楹Paraserianthes falcataria（L.）Nielsen无性系种子园为对象，根据南洋楹种子园土壤养分状况和南洋楹树种生理生殖特征，采用6因子混合水平正交设计L18（61×35）设置了18种田间施肥试验组合对种子园母株进行施肥效应研究。结果发现，不同配方施肥处理后荚果重量和种子重量分别是对照（不施肥）的1.54～5.92倍和1.90～4.01倍，发芽率增幅达9.5%～75.7%。不同施肥元素对南洋楹产种量和种子品质相关指标的影响各不相同，一定范围内较高浓度的大量元素（N、P、K）及B肥有助于提高产种量指标，2种微量元素（B、Mo）及K肥对种子品质相关指标影响显著。综合分析认为，南洋楹种子园高产优质施肥配方为N3P2K2B3Mo2，即“每株施尿素400 g+过磷酸钙1000 g+氯化钾160 g+硼砂80 g+钼酸氨5 g”。

关键词：南洋楹;无性系种子园;配方施肥;种子产量指标;种子品质指标

中图分类号：S722.8

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2021）04-0024-07

国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.04.004

Abstract：The experiment of formula fertilization was carried out in the clonal seed orchard of Paraserianthes falcataria （L.） Nielsen.According to the soil nutrient status and specie physiological characteristics，18 kinds of field fertilization combinations were set up by six-factor mixed horizontal orthogonal design L18 （61×35）.The results showed that the pod weight and seed weight of P.falcataria applied with different fertilization treatments were 1.54～5.92 times and 1.90～4.01 times of the control （no fertilization），respectively.The germination rate of P.falcataria also increased by 9.5%～75.7% compared with the control.Different fertilization elements had different effects on the related indexes of seed yield and quality.Higher concentrations of N，P，K and B within a certain range could improve seed yield，and B，Mo and K had significant effects on the related indexes of seed quality.In conclusion，the high yield and quality fertilization formula was as follows：urea 400 g + calcium superphosphate 1000 g + potassium chloride 160 g + borax 80 g + ammonium molybdate 5 g for per plant.

Keywords：Paraserianthes falcataria;clonal seed orchard;formula fertilization;seed yield;seed quality

南洋楹Paraserianthes falcataria （ L.） Nielsen是热带亚热带地区重要的速生用材树种[1]，其根系可自主固氮培肥，在林业生态建设方面亦具有重要应用价值。南洋楹自然分布于马来西亚的马六甲和印度尼西亚的马鲁古群岛，我国自1940 年开始引进该树种，早期主要作为行道树或遮荫树种用，上世纪90年代末则进行了规模化引种试验，并启动种源家系试验、优良品系选择、繁育和栽培技术工作等[2-5]。历经30年的努力，我国在南洋楹良种选育与高效培育研究方面取得了可喜进展，选育的系列优良品系和制定的相关标准推动了我国南洋楹短周期工业原料林建设发展及林地可持续的经营，建成了国内首个南洋楹无性系种子园并投入生产，为该树种良种规模化生产与应用奠定了重要基础[6]。

为实现种子园优质高产，国内外主要通过亲本的强化选择、疏伐、树体整形修剪、施肥等一系列管理措施获得预期成效。研究表明，科学施肥可增大母树冠幅、增加生殖枝数量和花量，从而提高种子园的种子产量和品质，并有助于缓解产种大小年问题[7-11]。种子园施肥不仅局限于大量元素，微量元素在种类和用量上更有针对性和时效性。甄志高等[12]、刘鹏等[13]研究发现，微量元素硼、钼能增强固氮植物的根系活力、促进细胞伸长和分裂、改善碳水化合的运输，为根瘤菌提供更多能源物质且有利于根瘤菌的繁殖，從而促进植物对氮的固定和利用[14]。鉴于此，本研究以建成的南洋楹无性系种子园为对象，根据种子园土壤养分状况及该树种的生理生殖特征，开展正交设计施肥试验，探析不同施肥配方对南洋楹无性系种子园母株种子产量和品质的影响，为实现南洋楹种子园高产优质提供科学的施肥依据，同时也对该树种的高效栽培具有指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

南洋楹无性系种子园位于广东省西南部沿海的茂名市电白区林业科学研究所，东经110°57′0″，北纬21°29′40″，海拔0～27 m，热带季风性气候，年平均气温23 ℃，年均降水量为1990.9 mm，光、热条件十分充足，属南洋楹适宜发展区域范围[15]。种子园总面积约5.33 hm2，于2015年嫁接建成，建园无性系 87 个，每个无性系保存植株1～12株不等，株行距8 m×8 m。

园区内地势平坦，土壤为赤红壤，质地疏松，透气性和排水良好。土壤pH 4.54，属酸性土壤，土壤有机质含量12.34 g/kg，全氮、全磷、全钾含量分别为0.502、0.160、1.210 g/kg，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为45.770、0.200、9.420 mg/kg，参照全国第二次土壤普查养分分级标准[16]，南洋楹无性系种子园养分等级普遍为五～六级，土壤氮、磷、钾等养分元素含量低。

1.2 试验材料

以种子园正常生长结实的6个无性系（C7、C21、C29、C51、C81、C86）为对象，每个无性系选择树高、胸径、冠幅、结实量相近的嫁接株4株，其中3株用于施肥试验，另外1株作对照（不施肥）。施肥试验前，不同无性系生长结实情况见表1。

1.3 试验设计

施肥元素以大量元素氮（N）、磷（P）、钾（K）为主，同时，辅以微量元素硼（B）、钼（Mo）。试验采用6因子混合水平正交设计L18（61×35），6个因子包括无性系、N、P、K、B、Mo，其中无性系设6水平，其他因子设3水平，即尿素（N 45%）200、300、400 g/株，过磷酸钙（P2O5 15%）500、1000、1500 g/株，氯化钾（K2O 60%）80、160、240 g/株，硼砂（B 95%）0、40、80 g/株，钼酸氨（Mo 99%）0、5、10 g/株，共18个处理（表2，表3）。

2018、2019每年3-4月，连续2年按照试验设计的肥料配比对参试植株进行施肥。在每植株上坡位置树冠投影处挖一条弧形沟，长60 cm、宽15 cm、深20 cm，将肥料均匀地撒在沟里，然后埋土填平。

2019年8-11月，对18个处理及对照植株的成熟荚果分别进行采收并称量其鲜重;进行种实调制后，称量从单株收获的种子重量，并多次随机从中抽样100粒称重换算千粒重;在人工气候箱进行种子发芽试验，每个单株取20粒种子，3次重复，统计不同无性系种子的发芽率。

出种率=单株收获的种子重量/单株收获的成熟荚果重量×100%

发芽率=发芽种子数量/参试种子数量×100%

1.4 数据分析

使用Excel 2010和SAS V8软件对数据进行数理统计和方差分析[17]，运用DPS软件进行正交试验结果分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对产种量相关指标的影响

对6个无性系不同施肥处理后平均产种量相关指标与对照（不施肥）进行柱状图对比（图1），结果表明，不同无性系经施肥处理后荚果重量和种子重量均明显增加，分别是对照的1.54～5.92倍、1.90～4.01倍，其中29、81、86號无性系荚果产量达到3000 g以上，29、51、81号无性系种子产量达到500 g以上，除86号外其他无性系经施肥处理后出种率均高于对照，但增幅不明显。

运用SAS V8软件ANOVA过程进行方差分析（表4），结果表明，不同无性系间荚果重量、种子重量和产种率影响均达到极显著水平（P<0.01），N对3个产种指标的影响达到显著水平（P<0.05），P对种子重量影响显著（P<0.05），其他3种施肥元素对产种指标的影响均不显著。除无性系影响因素外，N在南洋楹果荚形成至种子成熟过程中起到了极其重要的作用，而P对促进种子成熟具有一定影响。

运用DPS软件进行极差分析（表5），影响荚果重量和种子重量的主导因子均为无性系、N、P，影响产种率的主导因子为无性系、N、B。从优水平施肥组合方案来看，不同因子在3个产种量指标的优化施肥组合中水平一致，高浓度N对种子重量和产种率的提高有促进作用，中等浓度的P和高浓度K肥有利于荚果重量和产种率的提高，B是影响产种率的主导因子，Mo产种指标影响不大。根据多数优先原则和主导因子贡献情况，综合分析认为南洋楹高产施肥组合为N3P2K3B3Mo1（2）。

2.2 不同施肥处理对种子品质相关指标的影响

6个无性系施肥处理后种子品质相关指标与对照（不施肥）进行柱状图对比（图2），结果表明，不同无性系经施肥处理后千粒重有所减少，除86号外，其他无性系经施肥处理后发芽率高于对照，增幅达9.5%～75.7%之间。

方差分析结果表明（表6），不同无性系及不同施肥元素对千粒重影响差异均不显著，无性系和B肥对发芽率影响达到极显著水平（P<0.01），K和Mo对发芽率影响显著（P<0.05）。除无性系影响因素外，K和2种微量元素（B、Mo）在南洋楹种子生理成熟过程中起到重要作用，合理施用该3种元素可提高种子品质中最重要的发芽率指标。

运用DPS软件进行极差分析（表7），影响千粒重和发芽率的主导因子均为无性系、B、Mo。从优化施肥组合方案来看，高浓度B肥对千粒重和发芽率的提高有促进作用，中等浓度的Mo更有利于种子的生理成熟从而提高发芽率，K对发芽率影响显著，中等浓度的K肥有利于千粒重和发芽率的提高，而其他2个大量元素对种子品质的影响不显著。综合分析认为南洋楹优质施肥组合为N2（3）P2K2B3Mo2。

2.3 南洋楹无性系种子园施肥配方确定

综上所述，不同施肥元素对南洋楹产种量和种子品质相关指标的影响各不相同，合理的施肥配方能明显促进产量和品质的提高，一定范围内较高浓度的大量元素（N、P、K）及B有助于提高产种量指标，南洋楹高产施肥配方为N3P2K3B3Mo1（2）;而两种微量元素（B、Mo）及K对种子品质相关指标影响显著，南洋楹优质施肥配方为N2（3）P2K2B3Mo2，综合分析认为，南洋楹种子园理论高产优质施肥配方为N3P2K2B3Mo2。

在本次配方施肥试验中，处理12即“29号无性系+N3P3K2B1Mo3”的种子产量最高，达到862.5 g，处理8即“81号无性系+N2P2K2B3Mo1”的种子产量增幅最大，是对照的4.43倍;而处理6即“21号无性系+N3P1K2B3Mo2”的种子质量最好，以种子发芽率为代表指标，达到85.7%，且增幅最大，是对照的2.38倍，可见理论高产优质配方在一定程度上与试验结果也是相统一的。

3 结论与讨论

配方施肥是根据植物需肥规律、土壤供肥特性、

肥料效应及养分间的相互作用规律，提出N、P、K等大量元素肥料与微量元素肥料的适宜施用量和配比[8]。南洋楹是速生树种，对养分需求量巨大[5]，配方施肥可为植株生长和结实提供充足的养分，是实现南洋楹种子园高产优质的关键环节。

N是限制植物生长和提高结实量的首要因素[18]，南洋楹花芽分化、受精和胚胎发育全过程需要大量的N来保证其幼果的良好发育，本研究发现N对南洋楹3个产种指标的影响均达到显著水平，说明种子园土壤供N量及南洋楹本身具有的固氮作用所提供的N并不能完全满足其结实期对N的旺盛需求，同为固氮树种的厚荚相思也表现出类似对N的需求[19];P也是影响南洋楹荚果重量和种子重量的主导因子，特别对种子重量指标影响显著，但P主要对植株茎枝及根系生长有促进作用，浓度过高反而会抑制生殖生长;K对南洋楹种子产量和品质均有明显改善作用，任开磊等[20]对辣木生长效应及产量构件因素研究发现各指标对 K 的响应均表现为高浓度 K（含K量200 g/株）效果最佳，而本研究认为中等浓度的K（含K量96 g/株）更有利于提高南洋楹种子品质。B、Mo对豆科植物具有特殊的作用[13]，能增加根瘤数量和固氮能力、影响生殖器官发育、提高种子蛋白质含量，B是影响南洋楹产种率的主导因子，一定范围内高浓度B和中等浓度Mo对千粒重和发芽率的提高有促进作用，从而改善南洋楹种子品质。因此，一定范围内较高浓度的大量元素（N、P、K）及B有助于提高产种量指标，南洋楹高产施肥配方为N3P2K3B3Mo1（2）;而2种微量元素（B、Mo）及K对种子品质相关指标影响显著，南洋楹优质施肥配方为N2（3）P2K2B3Mo2，综合分析认为，南洋楹种子园高产优质施肥配方为N3P2K2B3Mo2，即“每株施尿素400 g+过磷酸钙1000 g+氯化钾160 g+硼砂80 g+钼酸氨5 g”。

通过不同配方施肥后，南洋楹无性系种子园中不同无性系产种量和种子品质相关指标得到不同程度的提升，其中荚果重量和种子重量分别是对照的1.54～5.92倍和1.90～4.01倍，发芽率提高幅度在9.5%～75.7%之间;而不同无性系的种子产量和品质存在极显著差异，对南洋楹无性系种子园建园材料的再选择是种子园增產的重要措施[21-24]。值得注意的是，本次施肥后多数无性系种子产量显著提高，但千粒重指标反而有所降低，这可能因为各种元素的配合施放增加的荚果数量，植株体内营养元素不均衡抑制种子发育和蛋白质积累，使种子大小和饱满度降低，此外，肥料的释放和作用效果具有缓效性，南洋楹种子园施肥试验配方有待进一步观测验证。

综上所述，种子产量和质量对不同养分元素的敏感性是不一致的，在将来的种子园经营管理过程中，应该针对种子园土壤养分状况和树种生理生殖特征进行配方施肥，这对实现种子园高产、稳产的目的将会起到非常重要的作用。

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