施肥对中肥力区凹叶厚朴幼树生长及药用有效成分含量的影响

吴 慧，王湘莹，王晓明，乔中全，曾慧杰，李永欣，蔡 能，陈 艺，刘思思

（1.湖南省森林草原防火监测调度评估中心，湖南 长沙 410004； 2.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004；3.湖南林下特色生物资源培育与利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410004）

凹 叶 厚 朴 （Magnolia officinalis var.biloba Rehd.etWils.）是我国主要的木本药材树种，也是我国二级保护树种，其树皮入药，具有燥湿消痰、下气除满功能［1-2］。目前国内外对凹叶厚朴研究较多的 是 种 质 资 源［3-4］、繁 育［5-7］、种 植［8-10］、药用有效成分［11-14］等方面，涉及到施肥的研究较少，仅有少数学者开展了施肥对凹叶厚朴生长和酚类物质影响的研究［11，15-19］，未涉及不同肥力区的施肥试验。为了探究施肥对不同肥力区凹叶厚朴生长和药用有效成分含量的影响，本项目组在研究配方施肥对低肥力区凹叶厚朴幼树生长及药用有效成分含量影响的基础上［20］，继续开展了中肥力区凹叶厚朴幼树施肥试验，旨在探讨氮、磷、钾肥施肥量对不同肥力区凹叶厚朴幼树生长量及药用有效成分含量的影响，为凹叶厚朴精准施肥提供参考。

1 试验区概况

试验地位于湖南省湘西自治州龙山县长光林场厚朴良种示范推广基地，海拔为500～1 000 m，地处109°37′49.12″E，29°07′40.32″N。该区年平均气温为13.4℃，极端最高气温为40.1℃，极端最低气温为-9.7℃，1月平均气温为4.2℃，7月平均气温为28.1℃，≥10℃积温为5 139.6℃；年平均降雨量为1 512 mm；全年平均无霜期为285.3 d。试验地土壤为砂岩和石灰岩发育的黄壤。

2 研究方法

2.1 试验设计

试验材料是5年生的凹叶厚朴良种“洪塘营7号”。施肥设计采用“3414”方案（见表1），设计氮、磷、钾肥3个因素，每个因素设计4个水平，共计14种处理。采用随机区组排列，每种处理设置4株单行小区，在处理间设置隔离行，3次重复。氮肥为含N 46%的尿素，磷肥为含P2O513%的钙镁磷肥，钾肥为含K2O 60%氯化钾。施肥方法为条状沟施，在3月初、5月上旬进行施肥，每次施肥量为总施肥量的50%。试验林栽培管理措施均相同。

表1 氮、磷、钾肥施肥方案Tab.1 Experiment scheme of different treatments of N，P，and K fertilizers

2.2 土壤样品采集与分析

按照“随机”、“等量”和“多点混合”的原则进行土壤样品采集。采用S形布点采样，采样深度0～40 cm。土样风干后研磨过筛，按鲍士旦土壤分析方法［21］分析土壤的有机质含量、碱解氮含量、速效磷含量、速效钾含量，得出土壤有机质含量为 18.23 g· kg-1，碱解氮含量为 40.14 mg·kg-1，速效磷含量为3.16 mg·kg-1，速效钾含量为28.54 mg·kg-1。根据王湘莹等［20］划分的湖南省凹叶厚朴主要栽培区的土壤肥力分级，本试验区属中肥力区。

2.3 树皮样品的采集与分析

在凹叶厚朴幼树树干离地面100 cm的位置割取树皮，风干后参照《中华人民共和国药典》［1］对厚朴药用有效成分厚朴酚、和厚朴酚、总酚含量进行定量分析。

2.4 生长量测量

在3月初施肥时测定凹叶厚朴幼树的树高、地径；幼树停止生长后，于12月底再测定幼树的树高、地径，计算幼树当年的树高、地径生长量。

2.5 数据处理

采用SPSS 24.0和DPS 19.05软件进行数据处理与统计分析。

3 结果与分析

3.1 施肥对幼树树高生长量的影响

由表2和图1可知：施肥对中肥力区凹叶厚朴幼树树高生长量的影响显著。不施肥处理（T1）的树高平均生长量最低，仅为56.03 cm，与施肥处理的差异均达显著。施肥处理的树高生长量较T1处理的增长了34.02%～95.72%，其中T7处理的树高平均生长量最大，达109.66 cm，比T1处理的增长了95.72%；T6、T10、T11处理的较大，均与T7处理间没有显著性差异，但与其他处理间的差异均达到显著性水平，比T1处理的增长了84.67%～88.27%。这说明施肥能显著促进中肥力区凹叶厚朴幼树的高生长。

表2 中肥力区不同施肥处理的凹叶厚朴幼树生长量及树皮药用有效成分含量Tab.2 Effects of different fertilization treatments on grow th and content of medicinal com ponents of young trees in medium fertility area of Magnolia officinalis

当磷、钾肥施用量固定在水平2上时，不同氮肥施用量的T3、T6、T11处理的树高平均生长量分别为97.82、105.49、103.95 cm，比不施氮肥的T2 处理的分别增长了 30.27%、40.48%、38.43%，平均增长35.06%。当氮、钾肥施用量固定在水平2上时，不同磷肥施用量的T5、T6、T7处理的树高平均生长量分别为98.89、105.49、109.66 cm，比不施磷肥的T4处理的树高生长量分别增长了25.72%、34.11%、39.41%，平均增长33.08%。当氮、磷肥施用量固定在水平2上时，不同钾肥施用量的T9、T6、T10处理的树高平均生长量分别为98.75、105.49、103.47 cm，分别比不施钾肥的T8处理的树高生长量增长了24.72%、33.23%、30.68%，平均增长29.54%。这说明在中肥力区施用氮、磷、钾肥对凹叶厚朴幼树树高生长量影响的顺序是氮肥＞磷肥＞钾肥。

3.2 施肥对幼树地径生长量的影响

由表2和图1还可知：施肥对中肥力区凹叶厚朴幼树的地径生长有显著性影响。不施肥的T1处理的地径平均生长量最小，仅为0.98 cm。施肥处理的地径生长量比T1处理的增长了54.08% ～100.00%，其中T7处理的最大，达1.96 cm，比T1处理的增长了100.00%；T6、T10、T11处理的较大，与T7处理之间均没有显著性差异，但与处理T1之间有显著性差异，比T1处理的增长了91.84%～97.96%。这说明施肥可促进中肥力区凹叶厚朴幼林的地径生长。

图1 中肥力区施肥处理的凹叶厚朴幼树树高、地径相对不施肥处理的增长率Fig.1 Grow th rate of tree height and ground diameter of Magnolia officinalis young forest in medium fertilizer area under fertilization treatment than that w ithout fertilization treatment

当磷、钾肥施用量固定在水平2上时，不同氮肥施用量的T3、T6、T11处理的地径平均生长量分别为1.84、1.94、1.88 cm，分别比不施氮肥的T2处理的增长了15.72%、20.01%、18.24%，平均增长17.99%。当氮、钾肥施用量固定在水平2上时，不同磷肥施用量的T5、T6、T7处理的地径平均生长量分别为1.82、1.94、1.96 cm，分别比不施磷肥的T4处理的增长了20.53%、28.48%、29.80%，平均增长26.27%。当氮、磷肥施肥量固定在水平2上时，不同钾肥施用量的T9、T6、T10处理的地径平均生长量分别为1.72、1.94、1.93 cm，分别比不施钾肥的T8处理的增长了5.52%、19.02%、18.40%，平均增长14.31%。这表明氮、磷、钾肥对中肥力区凹叶厚朴幼树地径生长量影响的顺序是磷肥＞氮肥＞钾肥。

3.3 施肥对幼树树皮药用有效成分含量的影响

从表2和图2中可以看出：施肥对中肥力区凹叶厚朴幼树树皮厚朴酚、和厚朴酚、总酚含量均没有显著性影响。T1处理（不施肥）的树皮厚朴酚、和厚朴酚、总酚含量最低，分别为1.115%、1.130%、2.245%；T7处理的树皮厚朴酚、和厚朴酚、总酚含量最高，分别达1.203%、1.216%、2.419%，比 T1 处理的分别提高了 7.88%、7.62%和7.75%。施肥处理的树皮厚朴酚、和厚朴酚、总酚平均含量分别为1.159%、1.177%、2.336%，比 T1 处理的分别提高了 3.95%、4.16%、4.05%。

图2 中肥力区施肥处理的凹叶厚朴幼树树皮药用有效成分含量相对不施肥处理的增长率Fig.2 G row th rate ofm edicinal com ponents of Magnolia officinalis treated w ith fertilizer in medium fertilizer area of young forest com pared w ith that w ithout fertilizer

当磷、钾肥施用量固定在水平2上时，施用氮肥的T3、T6、T11处理的树皮厚朴酚含量分别为1.153%、1.183%、1.202%，比不施氮肥处理（T2 处 理） 的 分 别 增 长 了 1.14%、3.77%、5.44%，平均增长3.45%；树皮和厚朴酚含量分别为1.169%、1.199%、1.202%，比T2处理的分别增长了1.65%、4.26%、4.52%，平均增长3.48%；树皮总酚含量分别为2.322%、2.382%、2.404%，比 T2 处理的分别增长了 1.40%、4.02%、4.98%，平均增长3.47%。当氮、钾肥施用量固定在水平2上时，施用磷肥的T5、T6、T7处理的树皮厚朴酚含量分别为1.149%、1.183%、1.203%，比不施磷肥处理（T4处理）的分别增长了1.43%、4.39%、6.22%，平均增长4.01%；树皮和厚朴酚含量分别为1.195%、1.199%、1.216%，比T4处理的分别增长了2.05%、2.39%、3.85%，平均增长2.76%；树皮总酚含量分别为2.344%、2.382%、2.419%，比T4 处理的分别增长了 1.74%、3.39%、4.99%，平均增长3.37%。当氮、磷肥施用量固定在水平2上时，施用钾肥的T9、T6、T10处理的树皮厚朴酚含量分别为1.149%、1.183%、1.189%，比不施钾肥处理（T8处理）的分别增长了1.28%、4.26%、4.83%，平均增长3.46%；树皮和厚朴酚含量分别为1.179%、1.199%、1.202%，较 T8 处理的分别增长了 3.01%、4.73%、4.98%，平均增长4.24%；树皮总酚含量分别为2.328%、2.382%、2.402%，比T8处理的分别增长了1.70%、4.06%、4.94%，平均增长3.57%。综上所述，氮、磷、钾肥施用量对中肥力区凹叶厚朴幼树树皮药用有效成分含量的影响各异，其中影响厚朴酚含量的顺序为磷肥＞钾肥＞氮肥，影响和厚朴酚、总酚含量的顺序均为钾肥＞氮肥＞磷肥。

3.4 氮、磷、钾肥施用量对树高生长的影响

用DPS软件对表2的数据进行三元二次多项式拟合分析，建立了氮肥、磷肥、钾肥施用量与树高生长量的三元二次肥料效应方程模型：

式中：X1为氮肥施用量；X2为磷肥施用量；X3为钾肥施用量；Y为树高生长量。

肥料效应方程模型的R2＝0.981，F＝22.99＞F0.01（14.66）。这说明该方程达到了极显著性差异水平，表明该肥料效应方程拟合程度良好，氮、磷、钾肥施用量与中肥力区凹叶厚朴幼树树高生长量之间的回归关系达到显著性水平。

由该肥料效应方程可见，方程中氮肥（X1）、磷肥（X2）、钾肥（X3）的一次项偏回归系数均为正值，说明树高生长量与氮肥、磷肥和钾肥的效应表现为正效应，施肥能促进幼树树高生长。氮肥与磷肥（X1X2）、氮肥与钾肥（X1X3）、磷肥与钾肥（X2X3）的交互效应系数也都是正值，表明彼此之间的交互效应为正效应，两者之间存在相互促进的作用。

由以上肥料效应方程求解，可获得凹叶厚朴幼树在中肥力区树高的最大生长量为122.02 cm，对应的氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）的施用量分别为190.80、126.40、79.69 g·株-1。

4 结论与讨论

本研究表明，施用氮、磷、钾肥对中肥力区凹叶厚朴幼树生长有显著促进作用，对树皮药用有效成分含量的影响没有达到显著水平，但能不同程度地提高树皮药用有效成分含量。不施肥处理的凹叶厚朴幼树生长量和树皮药用有效成分含量均最低，施肥量N为100 g·株-1、P2O5为90 g·株-1、K2O为40 g·株-1处理的树高生长量、地径生长量、树皮厚朴酚含量、和厚朴酚含量、总酚含量均最大，分别比不施肥处理的增长了95.72%、100%、7.88%、7.62%、7.75%。凹叶厚朴幼树在中肥力区树高的最大生长量为122.02 cm，对应的氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）的施用量分别为190.80、126.40、79.69 g·株-1。

目前有关施肥对厚朴生长影响的报道中，多数学者认为施肥能促进厚朴生长，如陆宁等［15］在研究不同氮、磷、钾肥施肥量对厚朴生长的影响时发现，施用氮、磷、钾肥能使6年生野生厚朴树高提高11.3% ～56.5%，胸径提高10.2% ～48.4%；张雨平［16］认为，施肥能显著促进厚朴的树高、胸径、冠幅等生长；施向东［17］也认为施肥可以显著促进良好立地条件下9年生厚朴林分的胸径、树高生长，但对立地条件较差的林分促进作用不理想。这些研究均与本研究的结果基本吻合。但也有少数学者认为施肥对不同年龄厚朴生长的促进作用不一样。如斯金平等［18］认为，在厚朴幼林期施氮肥和磷肥，对其初期生长有促进作用，但与不施肥（对照）比较，两者的差异不显著，3年后差异完全消失，且对胸径生长基本无影响；李克和等［19］认为，施复合肥对3龄前凹叶厚朴有显著的促进作用，3龄后则没有施复合肥的必要。这可能是试验材料、试验地的立地条件和试验设计的不同而导致研究结论的差异，但总体上说，施肥对厚朴生长有促进作用。本项目组在研究氮、磷、钾配方施肥对低肥力区凹叶厚朴幼树生长及树皮药用有效成分含量的影响时发现，施肥对低肥力区凹叶厚朴幼树的树高和地径生长量均有显著促进作用，但以施肥量为N 100 g·株-1、P2O560 g·株-1、K2O 20 g·株-1时的树高、地径生长量最大，以施肥量为N 100 g·株-1、P2O560 g·株-1、K2O 60 g·株-1时的树皮厚朴酚、和厚朴酚、总酚含量最高［20］。这与本研究得出的中肥力区幼树的最大生长量及树皮药用有效成分含量的施肥量有差异，可能与土壤肥力不同有关。

本研究表明，氮、磷、钾肥对中肥力区凹叶厚朴幼树树高、地径生长量影响的排序分别为氮肥＞磷肥＞钾肥和磷肥＞氮肥＞钾肥，对树皮药用有效成分厚朴酚、和厚朴酚、总酚含量影响的排序分别为磷肥＞钾肥＞氮肥、钾肥＞氮肥＞磷肥和钾肥＞氮肥＞磷肥。这与本项目组对低肥力区凹叶厚朴幼树氮、磷、钾配方施肥的研究结果有差异［20］。施用氮、磷、钾肥对低肥力区凹叶厚朴幼树树高、地径生长量影响的排序为钾肥＞氮肥＞磷肥和氮肥＞磷肥＞钾肥，而对树皮厚朴酚、和厚朴酚和总酚含量影响的排序分别为氮肥＞磷肥＞钾肥、氮肥＞钾肥＞磷肥和钾肥＞磷肥＞氮肥。这进一步说明在不同土壤肥力区，施肥量对凹叶厚朴幼树的树高、地径生长量及树皮药用有效成分厚朴酚、和厚朴酚和总酚含量的影响有差异，建议在生产实践中根据凹叶厚朴林分的土壤肥力确定氮、磷、钾肥的施用量，从而实现精准施肥的栽培目标。