基质施氮磷钾肥对云南松幼苗保存及其生长的影响

刘娴, 李莲芳, 张合瑶, 顾梦, 周冬梅, 李小军

西南林业大学林学院，云南 昆明 650224

云南松（Pinus yunnanensis），常绿针叶乔木[1]，是中国西南地区特有的乡土树种，也是分布区森林构建的主要树种；属强阳性深、根性树种，具有速生、适应性强、耐干旱瘠薄土壤、木材用途广泛等特性[2~7]。云南松对分布区的社会、经济及生态可持续发展具有重要意义。

施肥可促进苗木生长，是提高苗木质量的重要措施之一。苗木因构建器官的需要，在其生长发育阶段对养分需求较高[8~11]。贺晓等[12]研究施肥对老芒麦（Elymus sibiricus）和 诺 丹 冰 草（Agropyron desertorumcv. Norda）种子的影响指出，氮、磷和钾施肥对种子发芽率无显著差异的影响（P＞0.05）。彭方丽等[13]等研究指出，氮、磷和钾肥对白术（Atractylodes macrocephala）种子发芽率具有显著的差异影响（P＜0.05）。张青青等[14]、王智斌等[15]、魏厥云等[16]、杨阳[17]、刘婷岩等[18]、王祥等[19]、何友军等[20]、秦洪波等[21]、刘继先[22]和向光锋等[23]分别开展华山松（P. armandii）、高阿丁枫（Altingia excelsa）、湿地松（P. elliottii）、紫椴（Tilia amurensis）、白桦（Betula platyplylla）、楸树（Catalpa bungei）、椿叶花椒（Zanthoxylum ailanthoides）、油梨（Persea americana）、山槐（Albizia kalkora）和厚果鸡血藤（Millettia pachycarpa）的苗木培育试验研究，结果表明，施肥或追肥（包括氮、磷和钾配施）显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）地促进苗木地径及苗高生长、枝条萌发、生物量积累，改善叶片生理生化性状，提高苗木质量指数等，即适宜的施肥方案促进树种苗木生长方面具有共同特性，施肥是壮苗培育的关键措施构成。

云南松施肥研究主要集中于追肥对苗木生长的影响，基质施氮、磷和钾肥对云南松种子发芽及其幼苗保存率、成苗率和苗木生长试验研究及文献较少。本研究通过基质施氮、磷和钾肥料对云南松种子发芽和幼苗保存、苗木生长、生物量的影响分析，为云南松苗木培育的基质施氮、磷和钾肥的进一步试验研究和生产实践提供参考。

1 试验地自然概况

试验地位于云南省昆明市西南林业大学林学院苗圃内，地理位置为10o45′37′′E、25o03′59′′N，海拔约1891 m，属北亚热带低纬高原山地季风气候[24]。年均温度约15oC，最低和最高均温分别出现在1月和8月，月均温约3oC和25oC，年均降雨量840.3 mm，相对湿度74%[4]，年均日照时数约2200 h，无霜期240 d以上[25,26]。

2 试验材料与方法

云南松种子于2020年11月采自宜良县花园林场的1.5轮种子园，制种后冷藏于约4oC冰箱内，种子千粒重15.78g。采用森林土∶苗圃土∶腐殖质∶松树皮为4∶4∶1∶1的基质，肥料分别是尿素（N含量46.0%）、过磷酸钙（P含量16.0%）、氯化钾（K含量60.0%），容器直径×高为14 cm×18 cm的无纺布容器。

试验包括尿素（A）、过磷酸钙（B）、氯化钾（C）共3因素，每因素含3水平，根据因素水平，采用L9（34）正交试验设计进行试验实施（见表1）。试验共9个处理组合（含对照），3次重复，每个处理组合20个容器，每容器播5粒种子，共需种子2 700粒。

播种前平整苗床，将尿素、过磷酸钙、氯化钾按照试验设计与基质完全混合后均匀分装入容器，整齐的排放在苗床上（横排放20个，竖排放27个），用0.5%的高锰酸钾溶液对苗床进行消毒。一周后，种子用0.5%的高锰酸钾溶液浸泡0.5 h后，用清水冲洗干净后播种，播种后用基质覆盖种子约0.5 cm，并加盖一层松针（防止浇水时冲起种子），再用0.5%的高锰酸钾溶液消毒，在苗床上搭建塑料棚保温。苗木培育期间，苗床保持适宜水分，根据土壤湿度变化进行浇水。种子发芽后，每天观测记录种子发芽数，种子于播种后第15 d发芽，第31 d发芽结束。苗龄108 d时，每个处理组合取10株苗木，测定地径、苗高、冠长（苗木胚轴上端有针叶处到顶芽下端的长度）、主根长、一级侧根数及根、干、叶和全株烘干生物量。计算发芽率、幼苗保存率、成苗率和生物量相关指标的计算公式如下：

式中，n为测定时间内正常发芽的种子数，N为播种种子数，m为最终保存苗木株数。同时，分析处理组合和因素水平对种子发芽率、幼苗保存、生长和生物量的影响。数据采用Excel和Statistical Product and Service Solutions 26.0（SPSS26.0）软件进行处理和统计分析，若指标出现显著或极显著的差异，应用Duncan’s法进行多重比较。

3 结果与分析

3.1 基质施氮、磷和钾肥对云南松种子发芽率的影响

表2显示，处理组合的平均发芽率为56.3%~84.7%，其中，处理组合1和2的发芽率极显著地高于除处理组合4以外其余的（P＜0.01），即不同施肥组合极显著地影响种子发芽率，尿素及相对较高过磷酸钙施肥量的组合，极显著地降低种子发芽率，揭示基质中的氮和钾抑制云南松种子发芽。因此，生产实践中云南松苗木培育基质施含氮和钾的肥料应在试验研究基础上应用。

表1 因素水平和L9（34）正交试验设计表Tab.1 Horizontal factor and L9（34） orthogonal experimental design of the trial

表2 处理组合的发芽率、苗木保存率和种子成苗率Tab.2 Germination rate （GR）, seedling survival rate （SSR）and seed seedling percentage （SSP）of different trentment combinations （TCs）

表3表明，尿素（A）是影响云南松种子发芽率的主导因子，因素水平间，基质不施和施0.15 kg·m-3尿素的极显著地高于施0.30 kg·m-3的（P＜0.01），即云南松种子发芽对氮肥较为敏感，其对氮肥耐受力极低，0.30 kg·m-3的尿素（换算为N含量仅0.0469 kg·m-3）施肥量极显著降低种子发芽率，因此，云南松苗木培育过程中，基质施尿素务必极为慎重；过磷酸钙从0.50 kg·m-3增加至1.50 kg·m-3时，发芽率从69.3%提高至71.7%，即与尿素不同，基质施过磷酸钙对云南松种子发芽影响较小；基质不施氯化钾至0.25和0.50 kg·m-3时，发芽率分别为73.0%、75.9%和65.9%，适宜的氯化钾略微提高种子发芽率，0.50 kg·m-3则降低发芽率，与尿素类似，云南松种子发芽对氯化钾亦具有积极响应，不宜于基质中大量施肥。种子发芽率的理论优水平组合为施0.25 kg·m-3氯化钾的（A1B1C2），与实际发芽率最高的处理组合2（A1B2C2）不一致（见表2和3），但过磷酸钙的水平对发芽率无显著的差异影响（P＞0.05），事实上，二者相一致，与处理组合分析结果亦相一致，表明试验结果的可靠性。

3.2 基质施氮、磷和钾肥对云南松种子幼苗保存率及种子成苗率的影响

3.2.1 幼苗保存率对处理组合及因素水平的响应

表2显示，发芽后平均幼苗保存率为62.6%~87.4%，其中，基质施过磷酸钙与氯化钾0.50和0.25 kg·m-3的保存率极显著地高于除处理组合1和4以外其余处理组合的（P＜0.01），即不同施肥处理组合极显著地影响幼苗保存率。表3表明，尿素（RA=18.3%）是影响幼苗保存率的主导因子，其次是尿素与过磷酸钙的交互作用（RA×B=3.7%）；因素水平间，随着尿素施肥量的增加，幼苗保存率降低，基质不施和施0.15 kg·m-3尿素的保存率极显著地高于施0.30 kg·m-3的（P＜0.01），幼苗保存率对基质施尿素极为敏感，仅0.30 kg·m-3的施肥量呈现极显著降低幼苗保存率的现象，故云南松苗木培育中，基质施尿素务必极为谨慎，仅可少量施肥；尿素与过磷酸钙的交互作用对幼苗保存率亦具有极显著地差异影响（P＜0.01），即基质共同施此2种肥料应在试验基础上应用。幼苗保存率与过磷酸钙施肥量呈现负相关，基质不施和施0.50 kg·m-3的过磷酸钙的幼苗保存率显著地高于施1.50 kg·m-3的（P＜0.01），即过磷酸钙于基质施肥，对苗木保存率亦有一定施肥量的限制；基质施0.25 kg·m-3的氯化钾，其幼苗保存率显著地高于不施和施0.50 kg·m-3的氯化钾（P＜0.01），云南松幼苗保存率对氯化钾亦较敏感，适宜施肥量提高保存率，超过特定施肥量，则降低幼苗保存率，其原因与处理组合分析的相一致。幼苗保存率的理论优水平组合为仅施0.25 kg·m-3氯化钾的（A1B1C2），与发芽率的相同，与试验保存率最高的基质施过磷酸钙与氯化钾0.50和0.25 kg·m-3的不一致（见表2和表3），结合幼苗保存率与尿素和过磷酸钙施肥量负相关的结果，单独施氯化钾有益于提高幼苗保存率，实际试验的保存率未达到其最高保存率，可解释理论最优与实际最高不相一致的结果。

表3 发芽率、幼苗保率和种子成苗率随因素水平的变化Tab.3 Changes of GR, SSR and SSP with factor level

3.2.2 种子成苗率对处理组合及因素水平的响应

表2显示种子成苗率为37.0%~74.0%，处理组合2的种子成苗率极显著地高于除处理组合1、3、4和6以外其余处理组合的（P=6.90E-06＜0.01），即处理组合的成苗率差异极大。表3显示，尿素（RA=27.9%）是影响种子成苗率的主导因子，因素水平间，与保存率相一致，种子成苗率与尿素施肥量呈负相关，基质不施和施0.15 kg·m-3尿素的种子成苗率极显著地高于施0.30 kg·m-3的（P＜0.01）；与尿素相同，随着过磷酸钙的施肥量增加，种子成苗率降低；基质施0.25 kg·m-3氯化钾的种子成苗率显著地高于0.50 kg·m-3的（P＜0.05），适宜的氯化钾施肥量提高种子成苗率。种子成苗率的理论优水平组合和实际最高的与发芽率和幼苗保存率的完全一致，其原因亦相同。

3.3 基质施氮、磷和钾肥对云南松苗木生长及生物量的影响

3.3.1 基质施氮、磷和钾肥对云南松苗木生长的影响

苗龄108 d时，处理组合的平均地径、苗高、主根长及一级侧根数分别为0.75~0.97 mm、4.5~5.9、4.9~6.0 cm、4.5~7.2条·株-1；地径和苗高最优的处理组合不相同，其中，处理组合9的地径极显著的大于处理组合1、3和6的（P＜0.01），苗高则是处理组合2的极显著的高于除处理组合1以外其余的（P＜0.01；见表4），即地径和苗高对养分需求不一致。主根最长和侧根最多的处理组合相一致，但与地径和苗高的都不相同，其中，处理组合2、3和4的一级侧根数极显著的多于处理组合6的（P＜0.01；见表4），表明侧根的营养吸收增加可促进主根长，但与地上部分生长相关性较弱，也许因苗龄较小，地上和地下的相互促进生长关系尚未形成。

表5显示，与其余指标相一致，影响地径、苗高和主根长的主导因子均为尿素，影响一级侧根数的则是尿素和过磷酸钙的交互作用（A×B）；因素水平间，基质施0.30 kg·m-3的地径极显著地大于施0.15 kg·m-3和不施尿素的（P＜0.01），苗高的则相反，基质不施和施0.15 kg·m-3尿素的极显著地高于0.30 kg·m-3的（P＜0.01），即尿素抑制种子发芽和幼苗保存，但促进苗木生长；基质施0.25 kg·m-3氯化钾的地径极显著的大于施0.50 kg·m-3和不施的（P＜0.01），与保存和成苗率类似，适量的氯化钾不但有益于幼苗保存和种子成苗，亦促进地径生长；根系受试验因素水平变化的影响较小。以上4指标的理论优水平组合也不相同（见表5），即不同指标对养分需求不同，除苗高外，其余指标的理论与实际最优处理组合均不一致，原因同发芽率等的。

表4 处理组合间的生长指标Tab.4 Growth parameters of the TCs

3.3.2 基质施氮、磷和钾肥对云南松苗木生物量的影响

处理组合的根、干、叶及全株的平均生物量分别为0.006~0.010、0.010~0.014、0.052~0.079、0.069~0.103 g·株-1。处理组合5的生物量最大，处理组合间所有指标的生物量具有极显著的差异（P＜0.01；表6），表明氮、磷和钾不同施肥量的组合对云南松苗木生物量的积累具有极显著的差异影响，适宜的施肥组合极大促进生物量积累，基质施尿素、过磷酸钙和氯化钾为0.15、0.50和0.50 kg·m-3的组合，有益于生物量积累，即基质同时施此3中肥料虽然降低发芽率和幼苗保存率，但有益于生物量积累。

表7显示，与发芽和苗木生长相一致，影响苗木器官生物量的主导因子为尿素。因素水平间，基质施尿素的根生物量极显著地大于不施的（P＜0.01），其余3指标则是基质施0.15 kg·m-3尿素的优于不施和施0.30 kg·m-3，即根对尿素的需求较其余器官的高；过磷酸钙仅对干的生物量产生显著的差异影响，基质施0.50 kg·m-3的显著地1.50 kg·m-3的（P＜0.01），即干的生物量积累对过磷酸钙具有特定范围的需求；氯化钾则影响干、叶和全株的生物量积累，基质施0.25 kg·m-3的有益于生物量积累；以上结果表明地上和地下部分器官对养分之内的需求不同。以上4指标的理论优水平除根生物量中基质施氯化钾0.25 kg·m-3与实际最优处理组合不相同，其余均一致，原因与保存率和成苗率及地径类似，表明试验的可靠性，最优处理组合可应用于云南松苗木培育。

表5 生长指标的极差分析Tab.5 Changes of growth parameters with factor level

表6 处理组合间的生物量Tab.6 Seedling biomass of the TCs

表7 生物量随因素水平的变化Tab.7 Changes of seedling biomass with factor level

4 结论与讨论

4.1 结论

采用L9（34）正交设计开展基质施氮、磷和钾对云南松种子发芽、幼苗保存及其生长和生物量积累影响的试验。结果，影响上述指标的主导因子除苗木生长中一级侧根数的是尿素与过磷酸钙的交互作用（A×B）以外，其余均为尿素（A）。种子发芽率和幼苗保存率随尿素施肥量增加而降低，但施肥有益于苗木生长和生物量积累。苗龄108d时，主根和侧根相同生长发育，地径和苗高对养分需求不一致。有益于种子发芽、幼苗保存和生长的是基质施过磷酸钙与氯化钾0.50和0.25 kg·m-3，促进幼苗生物量积累的是基质施尿素与过磷酸钙和氯化钾为0.15、0.50和0.50 kg·m-3。

4.2 讨论

贺晓等[12]研究指出，氮磷钾施肥对老芒麦和诺丹冰草种子发芽率无显著影响，本研究与其不同，此三种肥料则极显著地影响云南松种子发芽率，也许是尿素对云南松发芽过程中损伤胚有关。彭方丽等[13]等研究表明，白术种子发芽率随着氮肥的施用量增加先升高后降低，随磷肥的增加持续升高，随钾肥的增加先降低后升高，本研究与其相似，也许云南松和白术种子对养分三大元素具有相似的响应导致的。

王智斌等[15]指出，高阿丁枫施肥量为0.0~3.0和0.0~7.0 kg·m-2时，分别促进地径和苗高生长，施肥量大于8.0 kg·m-2时则抑制苗木生长；刘婷岩等[18]研究表明，红松林下的腐殖质施3.0 kg·m-3缓释肥时，显著提高白桦苗木生长，但施肥过量则抑制苗木生长。本研究的氯化钾施肥量为0.25 kg·m-3时，有效促进地径和苗高生长，但施肥量增加至0.50 kg·m-3时则抑制苗木生长，结果与文献相似，即苗木具有适量施肥促进其生长的共同特性，但适宜施肥量因物种和苗龄不同而具有差异。

氮、磷和钾肥适宜施肥量配比对苗木生长极为重要，刘继先[22]研究表明，氮、磷和钾施肥量分别为10、15和5 g·m-2或20、10和15 g·m-2可提高山槐苗木生物量；曹钰等[27]指出，氮磷钾肥量为0.10、0.03和0.02 g·株-1时，促进美国流苏（Chionanthus virginicus）容器苗苗木生长，但施肥过量则对苗木具有抑制作用。本研究中，云南松苗木生长和生物量积累的影响结果与上述相类似，即氮、磷、钾肥为0.15、0.50和0.50 kg·m-3的配比较0.30、1.50和0.25 kg·m-3配比的生物量较大。苗木具有氮、磷和钾适宜的配比促进其生长，配比失调则抑制苗木生长的共同特点，因此对苗木进行氮、磷和钾配施必须在试验研究基础上开展。