施肥对蒙古栎幼林生长及养分含量的影响

孙媛姣，陆秀君，曾莞棋，雷鸣雷，李东升，万项成，解昀霏，张晓林

（1.沈阳农业大学林学院，沈阳 110161；2.朝阳市森林病虫害防治检疫站，辽宁朝阳 122000；3.辽宁省交通运输事业发展中心，沈阳 110003；4.贵州林业勘察设计有限公司，贵阳 550018）

蒙古栎（Q.mongolica）也称柞树，属壳斗科、栎属的落叶乔木，为国家珍贵用材树种，是涵水固土、防风及防火的优良树种，其材质坚硬，耐腐蚀，可用于建筑、车船等。蒙古栎有着极高的应用和经济价值，在森林资源恢复与造林方面均发挥重要作用，主要分布在吉林、辽宁、内蒙古、河北等地。我国是全球第二大木材消费国和第一大木材进口国。近几年，我国进口大径级和珍贵用材大于5000万m3·a-1，2014年木材对外依存度首次超过50%。蒙古栎作为东北天然林的优势树种，培育蒙古栎优质大径材，可有效降低木材进口依存度。目前，蒙古栎林大多为经砍伐后萌生的次生林，林分质量低，无法形成高经济价值的林木[1]。因此，为提高林地生产力，加快蒙古栎大径材培育，满足我国对蒙古栎大径材需求，开展蒙古栎幼林施肥技术研究具有重要的理论和实际意义。林木施肥可提高土壤肥力，不同时期施肥其目的及效果也有所差异，幼林时期施肥能改良土壤，增加造林成活率[2]。在对楠木、银杏、构树的研究发现，造林时及时补充肥料非常重要，施复合肥对造林成活率有积极作用且土壤中养分显著增多[3-5]。

林木生长的物质基础是养分，施肥则是促进幼林树木生长和养分储存、提高造林成活率的有效手段，并且便捷有效，节约成本[6]。植株可通过施肥汲取更多养分，在杂草竞争、贫瘠等困难造林地，可将自身储备的多余养分向其生长点转移和再分配，以供生长需求[7-8]。通过对圣栎、栓皮栎等一些栎类树种研究发现，施肥能够提高组织、根系中的养分储备和平衡能力，增加植物的总干重，能够有效促进根生长，从而对养分吸收能力加强，有助于提高抗逆性，使其在竞争性环境下的生长能力得以提高[9-12]。目前，许多研究已经证实，施肥不仅增加林木径向生长，还与木材材性密切相关[13-15]。胡荣仙[16]对湿地松幼林施肥研究表明，肥料种类与配比会影响湿地松的生长和材性，施肥对湿地松的基本密度后效明显，并且不同处理间湿地松的基本密度有极显著的差异。刘和平等[17]对大青杨造林地进行施肥，结果表明，施肥林地每公顷的木材产量比未施肥林地多；通过对福建柏[18]、刨花润楠[19]、银杏[20]、无患子[21]、柳树[22]的林木施肥研究表明合理的施肥能促进树高、胸径、材积、冠幅的增长。唐隆校等[23]研究表明，有效施肥能够更好地培育杉木大径材，并且能够促进单株材积生长，带来较好的经济效益。可见，造林地施肥对于林木的生长有显著的促进作用，从而提高了经济效益和生态功能。

本研究选用4种氮磷钾配比复合肥，采用不同的施肥量对蒙古栎幼林地进行施肥研究，通过研究蒙古栎生长指标和养分浓度，以期为日后的蒙古栎速生林合理施肥技术提供科学依据，从而进一步提升蒙古栎幼林生长效果。

1 材料与方法

1.1 造林地概况

试验地位于辽宁省实验林场东山工区17林班4小班（124°20'E~125°29'E，41°48'N~42°29'N），坡度为21.2°，坡向为西坡，该地属于中温带大陆季风气候，夏日炎热多雨，冬季干冷。年平均气温为5~7℃，无霜期为130～150d；年平均降水量为760~790mm。

1.2 方法

试验林选用2年生蒙古栎实生苗，于2018年4月在试验地造林约6hm2，造林密度为1m×1m。采用4种常见的复合肥，分别为A（洋丰复合肥），有效成分为：含25%N、10%P及16%K；B（鄂中复合肥料），有效成分为：含12%N、18%P及15%K；C（东北丰复合肥料），有效成分为：含13%N、10%P及20%K；D（硝基复合肥），有效成分为含16%N、16%P及16%K。每种肥设置3种施肥量处理：处理1（1g·株-1）、处理2（3g·株-1）、处理3（5g·株-1），每个施肥处理重复3次，不施肥作对照(CK)，每个处理面积25m2，每个施肥处理选取生长差异小且性状良好的蒙古栎20株并将其挂牌标记，施肥量见表1。在间距植株根茎部15cm处，采用环状深沟方式施肥，均匀施入肥料之后覆土，以防肥料流失，于2018年4月一次施入。

表1 造林地试验肥料处理水平Table 1 Fertilizer treatment level in afforestation trials

1.3 指标测定

分别于2018年6，8，10月，2019年10月对其树高和地径进行测量。采用卷尺进行测量树高，测量精确到0.1cm；用游标卡尺测量地径，精确到0.01mm。于2018年10月在各处理中随机选取3株，做好标记，带回实验室，冲洗干净分离出根茎叶，分别装好，放进烘箱先于105℃下杀青30min，再在80℃烘至恒重，待凉至室温后测各部位干重。

将称好干重的根、茎、叶试验材料粉碎后过100目筛，用H2SO4-H2O2消煮后进行过滤，用蒸馏水定容。使用凯氏定氮仪测植株全氮浓度，钼锑抗比色法测全磷浓度，火焰光度计测全钾浓度。

1.4 数据分析

使用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0统计分析软件，对测得数进行图表制作、方差分析及显著性分析。

2 结果与分析

2.1 施肥量及肥料种类两因素交互作用对蒙古栎生长的影响

由表2可知，施肥种类对2018年和2019年的蒙古栎地径增长量影响显著（p<0.05），对2018年的蒙古栎树高增长量影响极显著。施肥量变化则对两个年份的树高、地径生长量影响都极显著。肥料种类与施肥量的交互作用对两个年份的地径增长量均有显著影响，对2018年树高增长量影响为极显著。

表2 两因素交互作用对蒙古栎生长影响的方差分析（F值）Table 2 Analysis of variance on the effect of interaction of two factors on the growth of Q.mongolica（F value）

2.2 不同施肥处理对蒙古栎树高和地径的影响

由表3可知，2018年测得数据显示，A肥和B肥对蒙古栎株高增长量影响显著（p<0.05），B肥对地径增长量影响显著（p<0.05）。在A肥的不同施肥量处理下，树高与地径增长量分别在A2、A3处理达到最大，较CK显著提升46.81%和50.91%。施用B肥，树高和地径增长量最大值分别在B3、B2处理，同CK相比显著增加88.30%和47.27%。在C肥的不同施肥量处理下，树高与地径增量最大值分别在C2和C3处理，分别比CK提升48.94%和38.18%。施用D肥，树高和地径增长量最大值均在D1处理，分别比CK增长60.64%和36.36%。

表3 不同肥料对蒙古栎树高、地径生长的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on growth of tree height and ground diameter of Q.mongolica

由2019年测得的数据可看出，A肥的不同施肥量处理下，A2处理的树高和地径增长量都达到最大，均显著高于CK，分别是CK的1.58倍和1.67倍。B肥的不同施肥量处理下，B3处理中树高和地径增长量均达到最大值，分别为CK的1.69倍和1.64倍，均与CK差异显著。施C肥与D肥对树高和地径增量影响均不显著，施C肥时，在C2处理下树高和地径增长量达到最大，各是CK的1.53倍和1.37倍。施D肥时，树高和地径增长量在D1处理达到最大，是CK的1.46倍和1.15倍。

2.3 相同施肥水平下不同肥料对蒙古栎树高和地径的影响

由表4可知，2018年，在施肥量1g·株-1处理下，D肥处理下树高增长量达到最大（15.1cm），其次为B肥，二者差异不显著。地径增长量则在B肥处理达到最大（3.05mm）。施肥量3g·株-1处理下，树高和地径增量最大值分别在C肥和B肥处理，分别为14.0cm和3.24mm，均显著高于CK。施肥量5g·株-1处理下，树高与地径增长量分别在B肥和A肥处理下达到最大，分别为17.7cm和3.32mm，均显著高于CK。

表4 不同施肥量对蒙古栎树高和地径生长的影响Table 4 Effects of different fertilizers concentration on the growth of tree height and ground diameter Q.mongolica

2019年，在施肥量1g·株-1处理下，B肥处理下树高和地径增长量最大，分别比CK增高60.56%和45.76%。施肥量3g·株-1处理下，A肥处理下树高和地径增长量最大，分别比CK增高58.33%和67.16%。施肥量5g·株-1处理下，B肥处理的树高和地径增长量达到最大，显著高于其余处理，较CK增高69.44%和64.19%。综上表明，无论施肥量高低，B肥对蒙古栎生长促进作用相对稳定。

2.4 不同施肥处理对蒙古栎生物量的影响

由图1a可知，A肥对茎、根生物量有显著影响（p<0.05），叶、茎生物量最大值均在A2处理，较CK分别高56.86%和42.98%，根生物量最高为A3处理，较CK显著增长40.23%。B肥对叶、茎、根生物量均显著影响（p<0.05），对茎、根生物量影响极显著（p<0.01），叶、茎生物量均在B3处理中达到最大，根生物量在B2处理中达到最大，分别比CK显著提高169.61%、146.65%、75.43%。C肥仅对茎部生物量影响显著（p<0.05），叶、茎、根生物量最大值均在C3处理，分别比CK提高62.75%、75.59%、30.39%。D肥处理下，D1处理的叶、茎、根生物量最大，分别比CK提高75.49%、77.75%、53.41%。4种肥最佳施肥量下，叶、茎生物量从大到小均为B3>D1>C3>A2>CK；根生物量大小为B2>D1>A3>C3>CK；总生物量大小为B2>D1>C3>A3>CK。可见，施B肥对蒙古栎生物量积累的促进效果更佳。

由图1b可知，在1g·株-1处理下，D肥处理的各组织生物量最大且茎、根生物量与CK差异显著；在3g·株-1处理下，B肥处理的各组织生物量均达到最大值，且茎、根生物量均显著高于CK；在5g·株-1处理下，B肥处理的叶、茎生物量最大，显著高于其余处理；根部生物量最大值在A肥处理，总生物量最大为B肥处理。

图1 不同施肥处理对蒙古栎生物量的影响Figure 1 Effect of different fertilization treatments on biomass of Q.mongolica

2.5 施肥量及肥料种类对蒙古栎养分状况的影响

由表5可知，施肥量和肥料种类二者对蒙古栎的茎和叶中的总氮浓度、根和叶部总磷浓度以及根、茎、叶中总钾浓度的影响存在交互作用。不同种类肥料仅对茎中总氮浓度有显著影响（p<0.05），对根中总磷浓度有极显著的影响（p<0.01）。而不同肥量对根的总氮和茎的总钾浓度影响显著，对茎的总氮和根、茎的总磷浓度影响极显著。

表5 两因素交互作用对蒙古栎养分状况影响的方差分析（F值）Table 5 Analysis of variance on the effect of interaction of two factors on nutrient status of Q.mongolica（F value）

由图2可知，在A肥处理下，根、茎、叶3个组织的N浓度在最大肥量下最小，表明过多施用A肥会抑制N浓度的积累。根、茎部N浓度最高均为A2处理，分别较CK高23.32%和47.88%；叶中N浓度最高为A1处理，是CK的1.31倍。在B肥处理下，根、茎、叶的N浓度最大值分别在B2、B3、B1处理，较CK分别增加24.18%、16.31%、28.93%。在C肥处理下，根部N浓度处理间差异不显著，根部N浓度最高处理为C1，是CK的1.08倍；茎和叶的N浓度最高处理为C3，分别比CK增长23.73%和46.52%。在D肥处理下，根和茎的N浓度随着施肥量增加，均为先增后减，D1处理下，根的氮浓度显著高于CK，为CK的1.39倍，茎和叶中N浓度最高的处理分别是D1和D3，分别为CK的1.33倍和1.32倍

图2 不同施肥处理对蒙古栎各部位的氮浓度的影响Figure 2 Effect of different fertilization treatments on N concentration in different parts of Q.mongolica

由图3可知，在A肥处理下，根、茎、叶3个部位的P浓度均随施肥量的增加而降低，P浓度最高均为A1处理，根、茎、叶的P浓度分别是CK的1.51，1.60，1.66倍。在B肥处理下，根、茎、叶中P浓度最高的处理均为B1，分别比CK增加39.39%、36.36%、3.70%，其中，根和茎P浓度与CK差异显著。在C肥处理下，根部P浓度均比CK低，但差异不显著；茎中P浓度最大为C2处理，比CK增加30.91%；叶中P浓度最高为C3处理，比CK多59.26%，且显著高于其他处理。在D肥处理下，根、茎、叶中的P浓度最大值均在D1处理，且D1处理下根和茎中的P浓度显著高于CK、D2、D3处理根、茎部P浓度均少于CK，说明D肥较高施肥量会明显抑制根、茎部P浓度积累。

图3 不同施肥处理对蒙古栎各部位的磷浓度的影响Figure 3 Effect of different fertilization treatments on P concentrationt in different parts of Q.mongolica

由图4可知，施用A肥时，根部K浓度随施肥量增加，呈先增后减趋势，A2处理达到最大，比CK高30.19%；A2与A3处理的茎中K浓度相等，比CK增高8.86%；叶中K浓度随施肥量升高而减少，A1处理叶中K浓度最高，比CK高66.52%，过多的施A肥会抑制叶中K浓度的积累。在B肥处理下，B3处理根和茎的K浓度最高，分别比CK增加44.81%和27.85%，且均显著高于CK；叶中K浓度最高处理为B1。在C肥处理下，根部K浓度各处理间无显著差异，根部K浓度最大值在C1处理，茎、叶中K浓度最高处理为C3，各组织K浓度比CK增加6.13%、32.91%、59.32%。施用D肥时，根、茎、叶中K浓度最高的处理均为D1，分别为CK的1.24，1.33，1.00倍。

图4 不同施肥处理对蒙古栎各部位的钾浓度的影响Figure 4 Effect of different fertilization treatments on k concentration in different parts of Q.mongolica

2.6 相同施肥水平下不同肥料种类对蒙古栎养分浓度的影响

由图5~图7可知，在施肥量1g·株-1时，根部N和K浓度最大值在D肥处理，且显著高于CK，P浓度最大值在A肥处理中。茎中N、P、K浓度最大均为D肥处理，叶的N、P、K浓度最大均为A肥处理。在施肥量3g·株-1时，4种肥料对根中P和K浓度、茎的N、K浓度影响显著（p<0.05）。根部N浓度最高的为B肥，P、K浓度最高均为A肥处理。茎部N、P、K浓度最高都为A肥；叶中N、P、K浓度最高为C肥处理。在施肥量5g·株-1时，根中K浓度、茎部P、K浓度、叶中N、P、K浓度均差异显著（p<0.05）。根部N、P浓度最高为A肥处理，K浓度最高是B肥处理。茎中N、K浓度最多的为C肥，P浓度最高为B肥；叶中N、P、K浓度最高均是C肥处理。

图5 不同肥料对各部位的N浓度的影响Figure 5 Effect of different fertilizers on N concentration of different parts of Q.mongolica

图7 不同肥料对蒙古栎各部位的K浓度的影响Figure 7 Effect of different fertilizers on K concentration of different parts of Q.mongolica

3 讨论与结论

株高与地径能够较直接的反应出苗木生长状况[24]。本研究中，施A肥和B肥处理对蒙古栎生长促进效果较C肥和D肥显著。C肥和D肥处理对株高、地径增长量影响不显著，但组内数据有差异，这与楚秀丽等[25]对浙江楠容器苗试验结果相一致，可能由于施肥处理设置较少或试验误差所致。因此，C肥与D肥处理对于造林地蒙古栎生长的影响还有待深入研究。对两年的树高和地径增长量均达到显著影响的为B肥，施用量为3~5g·株-1时对蒙古栎生长促进作用显著。在青冈栎、赤皮青冈、紫叶李等树种研究中发现，合理的施肥量能够相应地促进植株生长，但过高的肥量会降低生长效果，甚至会抑制其生长[26-28]。这与本试验施用A肥、C肥和D肥的结果相一致。不同肥料和用量对林木产生的作用会有所差异，因此，在施肥过程中并不是肥量越高树木生长就越好，要遵循“因树施肥，因需施量”的原则。

本研究中，不同施肥处理对蒙古栎生物量的累积有一定促进效果，但影响程度会因不同施肥处理有所差别，这与施曼等[29-30]研究结果相似。对比4种肥料的各最佳施肥处理，对地上、地下及总生物量的促进效果较好的肥料为B肥。地下生物量的积累能够有效促进植物组织养分储存，能够体现外界的养分对林木生长的影响，以及其自身竞争力的强弱[31]。

土壤养分供给不够，会影响林木生长，降低树木质量，过高的肥量则会对植物产生毒害作用，同时还会造成肥料污染浪费。适当的施肥能够补充土壤肥力，促进林木对养分的吸收储存，从而能向各组织传递大量养分，提高林木耐胁迫能力[32]。本研究结果显示，施用A、B、D肥时，低肥料处理下各部位的营养元素浓度相对较高，施肥量增加，营养元素浓度却下降，可能由于这3种肥在低水平下更好地促进根吸收养分，过高肥量会抑制根系活力。江俐妮[33]对长白落叶松的施肥研究表明，不同配比的施肥处理使得树木根系对N的吸收高于P，这与本试验研究结果相似，4种肥的不同施肥水平均表现出根系N浓度高于P浓度。叶片中N、P、K浓度均高于根、茎中养分浓度，说明叶片是养分重要的储存器官，但是过高的肥量会抑制叶片养分积累[34-35]。本研究中，B肥处理在施用量为3~5g·株-1时对蒙古栎形态指标促进作用显著。而其N、P、K浓度并未显著高于其他处理，可能是由于养分稀释作用。

图6 不同肥料对蒙古栎各部位的P浓度的影响Figure 6 Effect of different fertilizers on P concentration of different parts of Q.mongolica

通过对蒙古栎幼林进行不同的施肥处理，发现B肥处理对两年的株高和地径增长量均达到显著影响，并且B2和B3处理的蒙古栎总生物量积累相对较高。综合分析，B2和B3处理对2年生蒙古栎幼林生长的促进效果最好，施用B肥的最佳肥量为3~5g·株-1，即在1m×1m的密度对2年生蒙古栎幼林施肥量最佳为43.2~72kg·hm-2。本研究仅为蒙古栎2年生幼林施肥试验的初步研究，还需长时间地进行深入研究，以更好地探讨施肥对蒙古栎幼林生长的影响。