优化施肥对樟子松幼苗生长和抗逆生理的影响

韩光荣，赵 琦，邵长城

(泰安市徂徕山林场，山东 泰安 271000)

森林资源是世界上最大的内陆生态系统，在维持生物多样性、防风固沙、水土保持等方面发挥着重要作用[1]。我国地域广阔，森林面积达2.07×108hm2，森林覆盖率21.66%，但我国森林资源仅占世界平均水平的10%，过度的采伐导致天然林面积大幅降低。人工林是我国林业资源的重要组成部分，占我国森林面积的50%以上，人工林的发展在一定程度上缓解了木材资源短缺的问题[2]。施肥是人工林管理的重要营林措施，覃文渊[3]因地制宜地采用“3414”施肥配方，研究了不同施肥配方杉木人工林的材种结构及大径材出材量、出材率状况，氮肥和磷肥对大径材出材率增长的影响极显著。朱昌叁等[4]研究表明施肥处理对樟树无性系人工林的株高、地上部分鲜重和枝叶鲜重影响极显著。吉艳芝等[5-6]研究也表明施肥能不同程度地提高落叶松林木生长量和光合能力，同时，还能促进根系对磷的吸收和利用，增加光合速率和叶绿素质量分数，提高落叶松人工林叶片与根系的养分质量分数。郑益兴等[7]研究也表明配方施肥对印楝林分的生长和结实产量均产生显著影响。长期经营而不施肥的林地土壤中氮、磷、钾含量显著下降，破坏养分收支平衡，引起地力衰退，通过施肥能将相当量的营养元素补充到林地土壤，对提高土壤肥力，促进林木生长具有重要意义[8-9]。目前有关营林施肥的研究多集中于施肥对林木生长的影响，而有关对幼苗生长和抗逆能力的研究相对较少。因此，试验以烘干鸡粪作为有机肥源，研究了不同有机肥和化肥配施比例对樟子松幼苗生长和抗逆生理指标的影响，以期为提高樟子松幼苗质量，促进园林苗木集约化经营模式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验在泰安市徂徕山林场进行，泰安市徂徕山林场经营面积9 000 hm2，有林地面积7 267 hm2，活立木蓄积量60.05万m3，森林覆盖率87.8%，是山东省第二大国有林场。该地区属于温带大陆性半湿润季风气候，四季分明，雨热同季。年均温13℃，年均降水量697 mm。徂徕山林场生长植物多达1 153种，其中木本植物72科、433种，草本植物72科、556种，药用植物111科、462种。

1.2 试验材料

化肥为鄂中氮磷钾复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)，有机肥为烘干鸡粪(测定N、P、K含量为1.6%、1.0%、0.8%)，均购自泰安市农资市场。试验所用花盆规格为24 cm×18 cm，购自泰安市花卉市场。

1.3 试验设计

试验采用完全随机设计，按照施氮水平相同原则(施氮量为75 g/m3)，设置6种施肥处理，即CK(不施肥)、T1(复合肥)、T2(复合肥∶烘干鸡粪为3∶7)、T3(复合肥∶烘干鸡粪为5∶5)、T4(复合肥∶烘干鸡粪为7∶3)、T5(烘干鸡粪)。

2020年4月10日对田园土壤进行杀菌处理，每个处理按照施肥总量的40%作为底肥，与田园土掺混均匀后装入花盆中，每个处理30盆，重复3次。4月15日选择无病虫害、生长健壮、规格基本一致的1年生樟子松幼苗移栽到花盆中，每个花盆种植1株，浇足定植水。分别于6月和8月各追肥1次，追肥量为施肥总量的30%。采用有机肥优先原则，即底肥和第1次追肥优先选择烘干鸡粪。追肥后及时浇水，其他管理相同。

1.4 测定项目与方法

1.4.1苗木形态指标和生物量指标测定

2020年10月5日进行形态指标测定，每个处理选择10株樟子松幼苗，清洗掉根部土壤。采用直尺测定幼苗株高(树干基部到生长顶端的高度)，采用游标卡尺测量幼苗的地径(树干基部的直径)，利用根系扫描仪(LA-S)对幼苗根系进行扫描，统计分析根系的直径、长度、表面积和体积。使用修枝剪将樟子松幼苗按照地上部分和地下部分进行分割，迅速称出地上部分鲜重和根部鲜重，待称重完毕后进行编号，然后置于烘干箱内105℃杀青30 min，70℃烘干至恒重，分别称量地上部分和地下部分干重。根据地径、株高、地上及地下部分干重换算樟子松幼苗的高径比和根冠比[10]。根冠比指植物地下部分与地上部分干重的比值。高径比指苗木高度与地径之比。

1.4.2抗逆指标的测定

每个处理取樟子松幼苗3株，分别采用TTC法测定根系活力，考马斯亮兰G-250染色法测定可溶性蛋白含量，蒽酮比色法测定可溶性糖含量，分光光度法测定叶绿素含量，茚三酮法测定脯氨酸含量，氮蓝四唑(NBT)法测定超氧化物酶(SOD)活性，愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)活性，硫代巴比妥酸法测定过氧化氢酶(CAT)活性[11]。

1.5 数据统计与分析

采用Excel 2010软件进行数据统计与作图，采用SPSS 19.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对樟子松幼苗形态指标的影响

不同施肥处理后，统计樟子松幼苗的形态指标(表1)。

表1 不同处理对樟子松幼苗形态指标的影响Tab.1 Effects of different fertilization treatments on morphological indexes of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由表1可知，不同施肥处理对樟子松幼苗地上部分生长(株高和地径)的影响差异较大，并以T3处理的株高和地径达到最大值。与CK处理相比，T3处理的株高和地径分别增加15.62%、20.35%，差异显著。与T1、T5处理相比，T3处理的株高分别增加3.40%、9.19%，差异未达到显著水平；地径分别增加12.99%、7.22%，差异均达到显著水平。樟子松幼苗的高径比随着有机肥施入比例的增加呈逐渐降低趋势，以T5处理最低，较CK处理降低了5.98%，较T1、T2处理分别降低11.24%、4.07%，差异均达到显著水平。

不同处理对樟子松幼苗根系生长影响显著。与CK处理相比，不同施肥处理的根长、根表面积、粗根直径、根体积和细根数显著增加，并以T3处理达到最大值，分别增加28.39%、53.70%、5.60%、20.00%、17.06%，差异显著。不同施肥处理的根长、根表面积、粗根直径、根体积和细根数均随着施入有机肥比例的增加呈先增加后降低趋势，与单施复合肥的T1处理相比，T3处理的根长、根表面积、粗根直径分别增加13.38%、41.05%、19.49%，差异显著；根系体积和细根数分别增加5.88%、0.31%，差异均未达到显著水平。与单施烘干鸡粪的T5处理相比，根长增加10.41%，差异显著；根表面积、粗根直径、根体积和细根数的差异均未达到显著水平。

由此可见，施肥有助于促进樟子松幼苗地上部分和地下部分的生长，而适当增加有机肥比例对樟子松幼苗株高、地径和根系生长的促进效果更为显著，试验条件下以T3处理效果最佳。

2.2 不同施肥处理对樟子松幼苗生物量的影响

不同施肥处理后，统计樟子松幼苗生物量(表2)。

表2 不同施肥处理对樟子松幼苗生物量的影响Tab.2 Effects of different fertilization treatments on biomass of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由表2可知，不同施肥处理对樟子松幼苗鲜重和干重的影响差异较大。与CK处理相比，不同施肥处理樟子松幼苗地上部分和地下部分干重、鲜重均显著增加，且随着有机肥施入比例的增加呈先增加后降低趋势，并以T3处理达到最大值，其地上部分鲜重、地下部分鲜重、地上部分干重和地下部分干重分别增加63.91%、45.17%、44.45%、39.55%，差异均达到显著水平。与单施复合肥的T1处理相比，T3处理的地上部分鲜重、地上部分干重和地下部分干重分别增加18.81%、16.42%、26.58%，差异均达到显著水平；地下部分鲜重虽增加9.00%，但差异未达到显著水平。与单施烘干鸡粪的T5处理相比，T3处理的地上部分鲜重增加了15.78%，差异显著，而地下部分鲜重和干重、地上部分干重均未达到显著水平。T5处理相较T1处理而言，虽T5处理的樟子松幼苗干鲜重均有不同程度增加，但差异未达到显著水平。

樟子松幼苗根冠比大小顺序依次为CK>T2>T4>T3>T5>T1。与CK处理相比，除T2处理根冠比降低未达到显著水平外，其余处理的根冠比显著降低，并以T1处理降低幅度最大，达到11.36%。与T1处理相比，T2、T3、T4和T5处理的樟子松幼苗根冠比增加12.46%、8.90%、9.25%、7.83%，差异均达到显著水平。

由此可见，施肥能够显著提高樟子松幼苗的生物量，促进地上部分和地下部分干物质积累，并随着烘干鸡粪施入比例的增加呈先增加后降低趋势。试验条件下以T3处理效果最佳。

2.3 不同施肥处理对樟子松幼苗生理指标的影响

不同施肥处理后，统计樟子松幼苗各项生理指标(图1)。

由图1可知，不同施肥处理对樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、可溶性固形物、叶绿素含量的影响显著，均随着有机肥施入量的增加呈先增加后降低趋势，以T3处理效果最佳。与CK处理相比，T3处理樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、可溶性固形物、叶绿素含量分别增加15.51%、37.29%、13.91%、42.31%，差异均达到显著水平。与仅施用复合肥的T1处理相比，T3处理樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、叶绿素含量分别增加12.50%、16.66%、48.00%，差异均达到显著水平。与仅施用烘干鸡粪的T5处理相比，T3处理樟子松幼苗根系活力提高9.09%，差异显著。对比T1和T5两种施肥处理，T5处理的根系活力以及可溶性糖、叶绿素含量较T1处理略有增加，可溶性固形物含量略有降低，但差异均未达到显著水平。

图1 不同处理对樟子松幼苗生理指标的影响Fig.1 Effects of different fertilization treatments on physiological indexes of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由此可见，追肥能显著提高樟子松幼苗根系活力，增加可溶性糖、可溶性固形物和叶绿素含量，且复合肥和烘干鸡粪混合使用效果更佳。试验条件下以T3处理效果最佳。

2.4 不同施肥处理对樟子松幼苗抗逆生理指标的影响

不同施肥处理后，统计樟子松幼苗的抗逆性状(图2)。

图2 不同处理对樟子松幼苗抗逆性状的影响Fig.2 Effects of different fertilization treatments on stress resistance of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由图2可知，与CK处理相比，不同施肥处理的脯氨酸、丙二醛含量以及超氧化物酶、过氧化氢酶活性均明显增加，并随着烘干鸡粪施入比例的增加呈先增加后降低趋势，其中以T3处理效果较佳，脯氨酸、丙二醛含量分别增加57.07%、27.72%，超氧化物酶、过氧化氢酶活性分别提高40.83%、35.22%，差异均达到显著水平。与仅施用复合肥的T1处理相比，T3处理的脯氨酸和丙二醛含量分别增加35.40%、9.79%，差异均达到显著水平。与仅施用烘干鸡粪的T5处理相比，T3处理的丙二醛含量增加11.68%，差异显著；脯氨酸含量、过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性虽有不同程度的增加，但差异均未达到显著水平。两种肥源下的T1与T5处理相比，T5处理的脯氨酸含量、超氧化物酶活性和过氧化氢酶活性虽均明显提高，分别提高22.99%、7.27%、3.69%，但差异均未达到显著水平。

由此可见，施肥能够显著增加樟子松幼苗的抗逆能力，且两种肥源间的差异不显著，但两种肥源配施(即复合肥和烘干鸡粪配施)与单一肥源相比，抗逆能力显著提升。试验条件下以T3处理效果最佳。

3 结论与讨论

施肥能为植物生长提供充足的营养元素，改善土壤理化性质和土壤微生物菌落，是培肥地力、促进植物生长的重要措施。李俊等[12]对比分析了不同施肥处理对红豆树幼苗高、径生长的影响，筛选出最佳复合肥施用量；陈天宇等[13]采用正交试验L9(34)设计9个施肥处理，研究表明施肥极显著地促进柚木无性系幼林早期生长；罗婷等[14]研究表明合理施肥能促进南天竹苗生长，增加生物量。近年来，随着现代农业的发展，化肥的施用量逐年增加。化肥的施用在一定程度上促进了我国国民经济的发展，但过量的化肥投入将造成土壤污染、大气污染和水污染，引发土壤板结问题和次生盐渍化问题。刘冬碧等[15]针对施肥中存在的主要问题,提出了重施有机肥、合理调控氮、磷、钾的技术对策。本研究结果表明施肥可显著促进樟子松幼苗的生长和根系发育，增加了幼苗干物质积累，而复合肥和有机肥混施效果更佳，这与郭文龙等[16]研究得出的有机肥部分代替化肥能显著促进作物生长的结论一致。

生理指标是反映植株抗逆能力的重要指标，研究表明适当施肥可增加植物幼苗生理生化过程，增加叶片叶绿素含量、气孔导度、光化学效率及电子传递速率，降低光能的热耗散，提高幼树苗的光合能力[17-18]。张拥兵等[19]研究了不同肥料种类和施肥量对柿幼树生理特性的影响，结果表明施用发酵有机肥和化肥可显著提高叶片的光合效果，促进可溶性糖和淀粉的积累。本研究结果也表明，施肥能提高樟子松幼苗根系活力，增加可溶性糖和可溶性蛋白的积累，并提高脯氨酸、丙二醛含量以及过氧化物酶和超氧化物酶活性。这与邓家欣等[20]的研究结果基本一致，适量施用化肥、有机肥能促进幼苗生长，增大其叶面积，提高叶片叶绿素含量和净光合速率，增加根系活力。

综上所述，合理施肥能显著促进樟子松幼苗的生长，增加植株干物质的积累，提高根系活力和可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素的含量，提升脯氨酸、丙二醛含量以及过氧化物酶、超氧化物酶活性，并以T3处理(即复合肥和烘干鸡粪的施肥比例为1∶1)效果最佳。另外，土壤理化性质和根际环境微生物数量是影响植物根系生长发育的重要因子，不同施肥模式对樟子松幼苗根际环境的影响尚待进一步研究。