杉木不同无性系施肥效应及耐贫瘠能力比较

苏艳胡德活韦如萍周欢1,郑会全

(1.华南农业大学林学与风景园林学院，广东 广州 510642； 2.广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院，广东 广州 510520)

林木在生态环境建设中发挥着重要作用，同时为国民生产和生活提供了必需的原料，经济价值和社会效益巨大[1]。杉木(Cunninghamialanceolata)为我国亚热带地区特色乡土针叶用材树种和碳汇树种，具有分布广、速生、材质优良且无明显病虫害等特点，在中国林业建设发展占有无可争议的重要的地位[2,3]。杉木也是中国遗传改良步伐最快树种，不仅在高世代育种方面获得长足进展，在无性系选育方面也成绩斐然[4,5]。近年来，南方多个省区包括福建、广东、广西、江西等均已选育出适应相应造林区的优良无性系，还通过组织培养等先进技术手段实现无性系的高效扩繁[6，7]。由于无性系完全保留了原株的加性效应、显性效应及上位效应，表现均一，易于集约化经营和管理，在杉木商品林建设中备受关注。

为提高无性系的生产力，通常需要对造林植株进行追肥，多数经营者采用易于实施、较低成本的方式进行，即以追施复合肥为主，但不同无性系对养分的需求情况有所不同，明确不同无性系的施肥效应尤为重要。此外，随着林地的连栽利用，土壤肥力呈下降趋势，明确施肥效应的同时，优选耐贫瘠无性系也具有重要现实意义[8-10]。鉴于此，本研究以前期选育的6个杉木组培无性系为对象，采用盆栽方式，特别利用较贫瘠的砂质壤土为基质，通过施肥(复合肥)对比实验，分析不同无性系的施肥效应，尤其结合无性系的耐贫瘠性，综合选择出养分利用能力强、耐贫瘠无性系，以期为无性系的选用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以广东省林业科学研究院选育的6个杉木优良无性系(T-c01、T-c04、T-c08、T-c22、T-Q、T-cF1)组培移栽苗为试验材料，苗龄6个月，生长势较为一致，苗木平均高7.0cm，平均地径0.29cm。

1.2 试验设计

在广东省林业科学研究院温室大棚(广东省广州市天河区，E113°25′，N23°14′，年均气温21.8℃，平均相对湿度79%，平均日照1960h)内采用土培盆栽法开展试验。育苗容器上口直径12.5cm，底部直径10.5cm，高15.5cm。基质为较贫瘠的砂质壤土(0.05～2.00mm的砂粒占60.0%、0.05～0.002mm粉粒占37.0%、<0.002mm的粘粒占4.0%)，土壤pH为5.76、有机质含量6.77g·kg-1、全氮0.176g·kg-1，全磷0.183g·kg-1、全钾4.66g·kg-1、碱解氮14.30mg·kg-1、有效磷9.35mg·kg-1、速效钾121.77mg·kg-1、交换性钙632.98mg·kg-1、阳离子交换量7.92cmol·kg-1。盆栽10d后进行试验处理，包括施肥(复合肥，N∶P∶K=15∶15∶15)与不施肥2组，每个无性系每组均有10株参试。施肥采用多次追肥方式，共进行8次，每月进行1次，前4次施肥0.1g/株，后4次施肥0.2g/株。

1.3 测定方法

试验处理后第10个月，对每株苗木的苗高、地径进行测定。随后，将苗木从基质中取出，洗净，每株分别取茎叶、根称鲜重，分开装入信封中，置于烘箱，在烘箱内105℃杀青1h，然后80℃烘干至恒重，测定每株茎叶和根的生物量。在此基础上，取烘干后的叶片样品，粉碎过筛(0.5mm筛)、混匀，分别测定全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)含量。N含量采用硫酸-双氧水消煮、蒸馏法测定[11]，P含量采用钼锑抗比色法测定[12]，K含量采用火焰光度法测定[13]。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 13.0对测定数据进行统计分析。应用隶属函数法对各无性系供肥吸收效应及耐贫瘠性进行综合排序。

计算各无性系各性状隶属函数值，隶属函数值计算采用公式：

μ(Xij)=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

式中，μ(Xij)为i无性系j性状的隶属函数值；Xij为i无性系j性状值；Xjmin为各无性系j性状中最小值；Xjmax为各无性系j性状中最大值。

求出各性状的隶属函数值的综合平均值，平均值越大，排名越前。

2 结果与分析

2.1 不同无性系生长性状的施肥效应

由图1可知，施用复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)均不同程度促进了参试无性系苗高、地径的生长(除T-c08无性系地径对比结果外)。其中，无性系T-c01、T-cF1和T-c22的苗高显著或极显著高于不施肥苗木(P<0.05或P<0.01)，苗高分别增长44.49%、31.23%和27.74%。较不施肥苗木，无性系T-c01、T-c04、T-Q在施肥作用下地径增量分别达30.19%、21.43%和18.97%，差异显著(P<0.05)。生物量分析结果见表1，经由10个月的生长，不施肥条件下的杉木无性系其茎叶生物量、根生物量分别为2.7～6.2g/株、1.1～2.5g/株，而施肥后的茎叶生物量、根生物量则分别为5.9～10.4g/株、1.5～2.1g/株。施肥后各无性系茎叶生物量、总生物量较不施肥处理有明显的增幅，但不同无性系对施肥的响应存在差异。无性系T-c01茎叶生物量、总生物量施肥前后差异达极显著水平(P<0.01)，增量分别达118.52%、94.74%；T-Q和T-cF1茎叶生物量增幅也较为突出(P<0.05或P<0.01)，分别为44.44%、35.48%。值得注意的是，施肥使无性系T-c04、T-c08、T-Q、T-cF1根生物量有所缩减。

施肥或不施肥条件下，不同无性系间苗高生长、茎叶生物量、根生物量、总生物量均存在差异，甚至达显著水平，但地径生长差异似乎并不显著，表明参试的6个无性系苗本底遗传差异就已存在(可能除地径外)，故施肥能促进无性系的生长，但并不能够弥补遗传上的差异性。

图1 施肥对不同杉木无性系生长性状的影响

2.2 不同无性系叶片养分含量的施肥效应

施肥处理使参试杉木无性系叶片N、P、K含量都表现出不同程度的提高(除无性系T-c22的P含量外)，见表2。其中，T-Q、T-cF1、T-c22、T-c01、T-c08的N含量显著高于不施肥处理(P<0.05)，分别提高了59.69%、57.28%、49.53%、35.28%、32.45%；无性系T-c08和T-cF1经施肥后叶片P含量较不施肥处理均获得显著至极显著水平的提高(P<0.05或P<0.01)，T-c01和T-cF1叶片K含量因施肥处理其增量达103.22%、43.58%(P<0.05)。值得关注的是，不施肥处理的各系号叶片N、K含量均存在较明显差异，施肥后各系号叶片N、K含量较为相近。与之不同，不施肥处理的各系号P含量本身没有明显差异，但经施肥后出现了较大的差异，如T-c01、T-c08显著高于T-c22和T-Q无性系(P<0.05)。

表1 杉木无性系生物量施肥效应差异

2.3 不同无性系耐贫瘠能力比较

按全国第二次土壤普查结果有关土壤肥力分级标准，本研究使用的土壤(基质)养分含量均在5～6级，属贫瘠类型。利用此基质培养不同杉木无性系苗木，且不施用任何肥料，可对不同无性系的耐贫瘠能力做出初步评价。基于苗高、地径、茎叶生物量及针叶N、P、K含量等性状指标求取各无性系隶属函数值均值，发现T-c08耐贫瘠能力最强，依次是T-c04、T-cF1、T-c22、T-Q、T-c01，见表3。同时，根据施肥处理下的各性状隶属函均值，发现T-c08无性系具有较高的营养利用能力，参试无性系营养利用能力排序为T-c08>T-cF1>T-c01>T-c04>T-Q>T-c22，见表4。

表2 杉木无性系叶片养分含量施肥效应差异

表3 不施肥条件下杉木无性系各性状隶属函数值及耐贫瘠性综合评价

表4 施肥条件下杉木无性系各性状隶属函数值及营养利用能力综合评价

3 讨论

施肥可以有效促进苗高、地径的生长，增加苗木生物量，是培育优质苗木的关键措施之一。本研究利用较贫瘠的砂质壤土为基质，采用盆栽施肥试验，对比分析了不同杉木无性系对综合性肥料(复合肥)的施肥效应，发现施用复合肥有效促进了无性系的生长，并使叶片N、P、K含量有所提高，但不同无性系对施肥的响应程度不一。此外，无性系间生长表现存在真实的遗传差异，就本研究所得结果可知，施肥不能弥补遗传上的这种差异性。刘士玲等[14]对西南桦无性系的研究结果也显示，施肥显著促进了西南桦的生物量和根系生长发育，但存在无性系差异。王力朋等[15]对楸树的研究同样表明，施肥能促进楸树无性系的生长，不同无性系因基因型的差异生长有所不同。但在叶片营养元素含量方面，情况有所不同。不施肥时不同无性系叶片N或K含量存在差异，施肥后差异则不再显著；各无性系在不施肥条件下其叶片P含量差异不显著，但施肥后出现了较大差异。这表明杉木无性系叶片营养元素含量差异调控较为复杂。

在耐贫瘠品系选育方面，多数研究聚焦在作物植物上[16]，以林木为对象的报道并不多。陈孝丑[17]通过造林测定，选择出了在瘠薄立地条件下生长表现优良的杉木家系。许忠坤和徐清乾[8]同样采用造林测定方式，对不同杉木无性系在不同地位指数下的生长表现进行分析，筛选出了速生、耐瘠薄营养高效型无性系。齐明等[10]采用盆栽方式对优良无性系幼苗进行耐贫瘠性测定分析，初步评选出13个耐贫瘠优良无性系。本报道为杉木耐贫瘠品系选育研究提供了另一案例。事实上，笔者也采用盆栽方式对不同杉木无性系的耐贫瘠性及其营养利用能力进行测定分析，但所用基质为典型的贫瘠砂质壤土，非人工配制基质，同时采用了育苗和造林追肥惯例使用的N∶P∶K=15∶15∶15复合肥对苗木进行施肥处理，试验方案虽较为简单，但所得结果具有重要的应用参考价值。尤其是参试的6个无性系为可实现组培规模化扩繁的优良无性系，从中选择出养分利用能力强、耐贫瘠的无性系具有重要的现实意义。从结果看，参试的T-c08无性系营养利用能力强，表现出较好的耐贫瘠能力，值得关注。