不同氮肥类型下杨树苗木生长及积累碳氮的效果研究

谢晓勇

(辽宁努鲁儿虎山国家级自然保护区管理局，辽宁 朝阳 122000)

氮元素是植物生长中必不可少的一类大量营养元素，植物从土壤中直接吸收的氮肥类型多样，不仅包括硝态氮、铵态氮等无机态氮肥养分，还可以吸收自身生长发育必须的氨基酸、多肽类小分子有机态氮素。氮元素土壤中的含量情况可对植物的生长起到很大的影响，其施肥的用量、肥料的形态和土壤中的占比等都会对植物的生长[1]、物种分布多样性[2-3]情况等产生影响。不同的树种适合的氮肥形态、施入比例均有所不同[4]，一般情况下裸子植物、耐荫树种氮肥施入的形态适合为铵态氮[4]，而先锋树种多数喜硝态氮肥，且对氮肥用量及氮肥的施入形态表现较为敏感[4]，施肥形态不适宜的情况下苗木的生长可能会有所抑制[5]。

植物体内的碳氮循环之间关联紧密，碳循环可以为植物体吸收及同化氮元素提供必要的能量，由此可知植物幼苗的生长情况还与体内碳元素的可用量以及在植物体内的分配情况有着重要的关联[6-7]。

杨树属于速生树种之一，喜欢生长在有光照的条件下，抗旱的能力强、适应范围广，目前在辽宁省等东北地区是营建速生丰产林的先锋树种之一，得到了较广泛的推广应用，其在当地人工林的面积近些年逐渐增加。目前很多学者对杨树人工林有关土壤的养分需求方面开展了大量的研究，结果一致认为杨树生长中对土壤中养分、水分的需求较大，在立地条件较差的地块上，在水分条件得到保证的基础上，合理的施肥对杨树人工林的生长有着显著的促进效果，经济效益明显[6]。

氮素的类型比较多，主要包括有机态(铵态氮、酰胺态氮、硝态氮等)、无机态[7-8]。目前有关杨树施肥的研究主要集中在施肥的量在杨树丰产中的促进作用，而有关不同的氮肥类型下杨树生长的情况以及碳氮积累的效果目前还没有相关的研究报道，因此有必要就此开展相关的研究，以补充此方面的空白、探索出适合杨树生产中施用的氮素形态、进一步丰富植物对氮元素吸收利用方面的机制。现将研究的情况简单汇总如下。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

试验安排在辽宁省建平县的马场林场，当地的年均温在8.6℃左右，年均降水量在一般385 mm左右，土壤中的养分测定情况：有机质98.2%，氮肥中铵态、硝态和水解态的含量分别为27.2、33.90、136.3 mg/kg，有效磷、速效钾的含量分别为32.82、150.1 mg/kg。试验地内土壤的pH值偏碱性，一般在7～8。

1.2 试验材料

试验中选择的杨树品种为渤丰1号，为1年生扦插苗。扦插的基质材料选择草炭土、沙子和腐殖土，分别按照55%、25%、20%的比例配置。扦插用的容器选择花盆材质为塑料，规格为上口、底部直径分别为17.5、9.1 cm，容器的高为20 cm。容器内填基质的深度达到与上口距离在3 cm左右，每个容器内填土的重量保持一致。试验中需要的不同形态氮肥均来源于当地农资市场。

1.3 试验设计

选择扦插生长1年、成活、长势正常且大小均匀的杨树苗施入不同形态的氮肥，试验中共设置了3种氮肥形态的处理(酰胺态氮尿素、硝态氮硝酸铵、甘氨酸)以及1个不施氮肥的对照处理，每个处理均安排50株杨树苗作为重复。在2020年7—8月施肥4次。施肥时均将不同形态的氮肥(每次按照纯氮含量4 mg/株的量施入)溶解在20 mL/株缺氮的营养液中，定量、均匀地将营养液施入到各容器中；不施氮肥的对照处理只需要每次施入缺氮营养液20 mL即可，其余的管理与氮肥处理组保持一致[9-10]。

1.4 调查指标及具体方法

2020年杨树生长季结束后进行苗木的收获，对各处理、各重复杨树苗的高、地径逐木进行统计，之后分别进行地上部、地下部生物量测量的处理：将根系上沾取的浮土用软刷、清水等清理干净，置于105 ℃的高温下进行杀青处理15 min，之后放在烘箱(温度约80 ℃)中处理48 h，直到其重量恒定，之后即可进行生物量的测量[11]。

对烘干后的各处理样品进行高速状态下粉碎处理，用细筛(60 目)过1遍，之后取样进行全氮、NSC等含量的测定，并测量630 nm处淀粉、可溶性糖的吸光值。各重复的数据最后取平均值进行比较分析[12]。

2 结果与分析

2.1 不同形态氮肥处理下杨树苗木生长分析

通过对不同形态下氮肥处理下杨树苗木生长主要特征分析，结果见表1。根据表1可知，在所有的施氮肥处理中，苗高以施入酰胺态氮肥的处理处理为最高，达到338.2 cm，其次是硝态氮肥的处理，以有机态氮肥施入的处理苗高为最低，但是3个施氮肥处理的苗高均高于不施氮肥的处理，由此可知施氮肥有利于杨树苗木的高生长，且不同形态氮肥的促高生长效果表现有所不同，以酰胺态氮肥施入的处理效果最好；地径以硝态氮的处理为最高，达到2.4 cm，比酰胺态氮肥的处理氮粗2 mm，比有机态氮肥的处理粗4 mm，所有施氮肥处理的地径均粗于不施氮肥的对照处理，由此可知氮肥的施入有利于杨树苗木树根的增粗，其中以硝态氮肥的处理效果最好；地上部分的生物量以酰胺态尿素的处理为最重，达到48.6 g/株，比硝态氮肥的处理增加3.4 g/株，比有机态氮肥的处理增加6.1 g/株，各施氮肥的处理地上部分平均生物量均比对照处理重；地下部分以硝态氮的平均生物量为最重，为25.1 g/株，其次为酰胺态氮肥的处理，为23.9 g/株，之后为有机态氮肥的处理，为23.0 g/株，以不施氮肥的对照处理为最轻，仅为13.8 g/株。

表1 不同形态氮肥处理下杨树苗木生长情况比较

2.2 不同形态氮肥处理下杨树碳氮积累情况分析

通过对不同形态下氮肥处理下杨树碳氮积累情况分析，结果见表2。根据表2可知，不同的氮肥形态处理下杨树体内碳氮积累量有所差异，但是所有氮肥处理碳氮积累量均高于对照处理，表明氮肥的施入有利于增加杨树体内碳氮的积累；氮积累量，各氮肥处理中，地上部分以酰胺态氮肥处理为最高，达到128.0 mg/株，其次为硝态氮的处理，为123.1 mg/株，有机态氮肥的处理最低；地下部分以硝态氮肥处理为最高，达到72.4 mg/株，其次为酰胺态的处理，为70.6 mg/株，有机态为最低，整体趋势与地上部分一致；全株生物量的趋势同地上部分、地下部分，其中最多的氮肥处理为施入酰胺态氮肥，为198.6 mg/株。

根据表2可知，地上部分的可溶糖各氮肥的处理均低于不施氮肥的对照处理，以施入酰胺态氮肥的处理为最低，为298.1 mg/株，以不施氮肥的对照处理可溶性糖含量最高，为408.2 mg/株，相差110.1 mg/株；淀粉含量各氮肥施肥处理均高于对照处理，相差161.1～174.9 mg/株，其中以施入酰胺态氮肥的处理为最高，为603.1 mg/株；其次为硝态氮肥的处理，为597.1 mg/株。地下部分可溶糖的含量各氮肥处理均高于对照处理，其中以有机态氮肥处理为最高，为78.1 mg/株，其次为硝态氮氮肥的处理，为75.0 mg/株；淀粉含量除了有机态氮肥的处理低于不施氮肥的对照处理，其余处理的淀粉含量均高于对照处理，其中以施入硝态氮的处理为最高，为941.2 mg/株，其次为酰胺态氮肥的处理，为904.2 mg/株。

表2 不同形态氮肥处理下杨树碳氮积累比较

3 结论

经过对不同形态氮肥施入后杨树苗木生长以及碳氮积累量的分析，结果表明，氮肥的施入可以促进杨树苗高、地径和生物量的增加，不同形态的氮肥处理对杨树生长的影响表现出不同程度的差异；各氮肥处理中，以酰胺态氮肥的施入更有利于杨树地上部分的生长，以硝态氮肥的施入有利于杨树地下部分的生长，以有机态氮肥的施入对杨树生长的促进作用最弱；无论施入的氮肥是无机态还是有机态，对杨树苗木体内氮积累量、地上部分淀粉积累量均有促进作用，对地上部分可溶糖积累不利；而地下部分碳水化合物的积累量有机氮肥的施入处理低于对照处理，其余处理高于对照。