不同施肥措施对顶坛花椒幼树生长的影响*

罗红，韦红莉，李小双，张庭嘉，王港，娄丽，候娜

(1.贵州省林业科学研究院，贵州 贵阳550005；2.西南喀斯特山地生物多样性保护国家林业和草原局重点实验室，贵州 贵阳 550005；3.云南省林业和草原科学院，云南 昆明 650201)

顶坛花椒(Zanthoxylumplanispinumvar.dintanensis)为贵州省特色经济树种，是竹叶花椒(Z.armatum)的一个变种[1]，属于芸香科(Rutaceae)花椒属(Zanthoxylum)落叶灌木或小乔木，主要种植于贵州北盘江关岭、贞丰和花江峡谷等干热河谷区域。顶坛花椒历来以“香味浓、麻味重、产量高”而著称，被列为中国地理标志产品[2]，是喀斯特石漠化地区生态恢复较好的树种之一，也是贵州石漠化治理和农业产业结构调整的重要经济树种，被誉为“顶坛模式”而广泛推广[3]。在花椒种植逾百万亩的贵州，顶坛花椒已成为贵州喀斯特干热河谷地区乡村振兴的支柱产业，实现顶坛花椒的高效栽培对其产业振兴具有重要意义。

科学合理的施肥能够在短期内调节土壤养分，提高植物营养需求，促进苗木生长，有利于促进植株代谢物的合成和累积，达到提高林产品经济效益的目的[4]。然而，目前在生产上经济林营养研究严重落后于实际生产，施肥技术仍旧处于滞后阶段，林农只能依靠平时种植农作物的经验盲目地施用肥料，施肥种类和施肥量没有达到林木生长的需求，由此造成果树产量低、质量低等双低现象，或者过量施肥徒增生产成本，严重影响果树的产业发展。因此，合理的施肥必然对植物的生长产生影响，并在整个生长过程中发挥重要作用。近些年来，国内学者对经济林开展了大量的施肥试验研究，如李建国等[5]研究不同配方施肥对花椒(Z.bungeanum)产量的影响发现，每个施肥处理的花椒产量均高于不施肥处理，证实氮、磷、钾混合肥施能明显提升花椒产量。油茶(CamelliaoleiferaAbel)在丰产栽培上施用有机肥代替化肥完全能达到增产增效的目的[6]。合理施用无机肥能影响枸杞(Lyciumbarbarum)秋果的多糖含量，提高果实营养成分[7]。核桃(JuglansregiaL.)在施用桥介酶肥后可溶性糖含量及养分积累量有明显提升[8]。大多数的施肥试验结果表明：不同水肥管理措施对植物的生物量、果实产量和品质有明显不同，与不施肥处理对比，合理施肥对各生物量有明显提升[8-9]。

顶坛花椒的研究主要集中在施肥对花椒挂果期产量的影响[5]、生理生态[10]及其环境响应[11]等方面，直接探索经营措施的研究极少，本研究着重从经济林树种幼林期快速生长以加快进入挂果期的角度出发，探索促进顶坛花椒生长的有效措施。施肥是加快树木生长最直接的措施，虽前人在花椒种植肥料合理施用方面进行了大量研究[12]，但顶坛花椒的合理施肥研究鲜有报道。本研究旨在采用不同施肥处理顶坛花椒幼林，探讨不同肥料种类和不同施肥次数对顶坛花椒植株早期生长的影响，初步筛选出适宜顶坛花椒植株早期施肥的有效措施，为其人工林的经营管护提供科学的施肥方法，同时也为规范花椒林栽培与生产施肥体系、提高花椒种植水平，为推动贵州花椒产业的高质量发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于贵州省六枝特区北盘江支流牂牁江河谷坡地中下部(26°4′21″N、105°15′53″E，海拔1 270 m)，坡度15°，西坡，土壤以黄壤为主，偏酸性，土壤肥力属于一般、贫瘠水平，土层厚度约60 cm以上，具有明显的干热河谷气候特征，降雨少、湿度小、蒸发大、日照充足、气温高[13]。试验地为当地新发展花椒园，面积大于6.67 hm2，立地条件较一致。

1.2 试验材料

试验材料为顶坛花椒幼树，于2021年6月中旬栽植，株行距为3 m×3 m，顶坛花椒苗木均为同一批次苗、苗龄一致及生长健壮实生苗，定植时均为一年生营养袋苗，地径约5 mm、苗高30 cm，无病虫害、生长良好，均采取定杆措施，去除顶端优势，栽植后至不同试验措施布置前均未采取任何施肥措施。

1.3 试验设计

选取顶坛花椒园内立地条件相近且集中连片的区域开展不同措施施肥试验，试验区面积约1.33 hm2，共设置5个不同施肥处理的样地和1个不施肥对照样地，除施肥措施外其余管护措施均一致，不同施肥试验措施的样地面积各约0.2 hm2。幼树种植30 d植株已适应环境后，在不同样地开展不同施肥试验，并在各样地内距离样地边缘3行(9 m)以上的区域选取树体规格接近、生长势相似、相对集中连片的幼树作为样树开展监测，每棵样树均作为1个重复独立连续调查，受地形和最终监测有效性影响，最终各样地样树为17～26株，试验措施时间为2021年7月至2022年7月，2021年07月28开展第1次施肥，2021年11月12日开展第2次施肥，2022年4月16日开展第3次施肥，平衡肥、高氮高钾复合肥、高氮复合肥每次用量为150 g/株、腐殖酸有机肥为1 kg/株，均沿树冠投影范围挖环沟施肥。各施肥措施处理见表1。

表1 顶坛花椒试验处理

1.4 指标测定

于2021年7月测定苗木初始状态的地径、株高及冠幅，于2022年7月测定1年经营期后不同处理措施下顶坛花椒植株的地径、株高及冠幅，并用手持植株营养测定仪器(HED-YD，山东霍尔德电子科技有限公司)，测定成熟叶片叶绿素相对含量(SPAD值)、氮含量(mg/g)。地径为地面以上10 cm处幼树主干茎粗。

1.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019软件进行数据处理，计算地径、株高、冠幅较初植时的增加量，并绘制条形图。采用IMB SPSS Statistics 23 软件对地径、株高、冠幅的增加量进行平均值、标准差、最大值、最小值、95%置信区间等特征值统计和方差分析，采用Duncan多重比较进行不同处理措施下树体生长的差异显著性检验(P<0.05)。不同施肥措施综合得分由隶属函数综合评价分析产生，按公式如下。

各项指标的隶属函数值=(某指标下测得数值-该指标下最小值)/(该指标下最大值-该指标最小值)

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对顶坛花椒地径的影响

顶坛花椒的地径随不同施肥处理的变化见图1所示，各施肥处理措施均能促进幼树地径的增长。与不施肥(CK)相比，施肥处理顶坛花椒幼树的地径生长增加量高出1.9～15.5 mm，其中，T1处理的顶坛花椒平均地径增长(22.9±2.52)mm，各处理中增量最多，较CK增幅达210%，T2、T3、T4处理也能使地径显著增长，地径分别增长(17.8±2.04)mm、(15.9±1.43)mm、(13.9±1.53)mm，较CK增幅分别达139.9%、114.3%、87.9%，T5处理的地径增幅量最小，为25.7%，但与CK相比地径增长量差异不显著。

2.2 不同施肥处理对顶坛花椒株高的影响

顶坛花椒的株高在不同施肥处理下增长量不同(图2)，各施肥处理的平均株高增加量较不施肥CK高出0.22～0.95 m，均与CK差异显著，1年经营期内T1处理下顶坛花椒平均株高增加(1.48±0.28)m，较CK平均株高增幅达178.6%，对顶坛花椒幼树株高的影响作用最显著，各施肥处理中最优。其他施肥处理均较CK能使株高显著增加，T2处理仅次于T1，株高增加(1.28±0.20)m，较CK平均株高增幅达141.2%，T4、T3、T5处理均能使株高分别增幅101.2%、72.1%、42.4%。

2.3 不同施肥处理对顶坛花椒冠幅的影响

顶坛花椒冠幅在不同施肥处理下增长量不同(图3)，顶坛花椒幼林不同施肥处理的平均冠幅增长量较CK高出0.26～1.03 m，均与CK差异显著，表明施肥处理能显著促进顶坛花椒幼林冠幅的增长，1年期经营期内T1处理下顶坛花椒平均冠幅增加(1.53±0.34)m，较CK增幅达205.7%，对顶坛花椒幼树冠幅的影响最显著，各处理中对冠幅的影响表现最优。其他施肥处理均较CK能使冠幅显著增加，T2、T4间对冠幅的影响差异不显著，但使冠幅的增长量仅次于T1，冠幅增加分别为(1.28±0.20)m、(1.19±0.20)m，较CK平均冠幅增幅分别达156.0%、136.8%，T3、T5处理均能使冠幅分别增幅108.6%、51.4%。

图3 顶坛花椒冠幅随施肥处理的变化

2.4 不同施肥处理对顶坛花椒叶片叶绿素含量的影响

叶绿素是植物中最丰富的天然色素之一，起到光能收集和将光能转移到反应中心的作用[14]，且叶绿素值SPAD与叶绿素密切相关[15]。不同施肥处理对顶坛花椒叶片SPAD值的影响如表2所示，各施肥处理叶片SPAD值显著高于不施肥CK处理，是对照的1.7～2.1倍，说明配施肥料能有效地提高花椒叶片的SPAD值。不同措施下叶片SPAD值由高到低依次为其次分别是T1>T2>T5>T4>T3，T1处理下叶片SPAD值显著高于其它各施肥处理，与CK的差异最大，其次为T2，但T1、T2下叶片SPAD值差异不显著；T5、T4处理下差异不显著，表明施2次氮肥基础上增施1次有机肥作用不明显，但较T3差异显著，说明施2次氮肥较施2次有机肥对叶片SPAD值的影响更好，T3亦显著高于对照CK，说明施2次有机肥作用仍较不施肥对SPAD值的影响要好。施肥种类不同对叶片SPAD值的影响不同，幼树期增施有机肥对叶片SPAD值作用不显著，施肥2次平衡肥效果最佳。

2.5 不同施肥处理对顶坛花椒叶片氮含量的影响

氮素对植物光合作用有重要影响[16]，是植物生长所需的大量元素之一。不同施肥处理的顶坛花椒叶片氮含量如表3所示。在不同处理中，叶片氮素平均值大小与表2中SPAD值大小排序值一致、差异性一致，反映的叶片氮素特征与SPAD值特征一致，施用2次平衡肥(T1措施)能最大程度地促进顶坛花椒幼林叶片N含量的提升，是CK的2.2倍。各施肥处理下叶片氮含量均显著高于CK(P<0.05)，表明施肥能有效提高顶坛花椒叶片氮含量；施用平衡肥、高氮高钾复合肥、高氮肥的措施中叶片氮含量T1>T5>T3，表明施肥种类上平衡肥最佳；施用同种高氮肥料T5、T4进行比较，增施1次有机肥的T4处理对叶片氮含量影响不明显，而T5较T3差异显著，表明施肥2次基础上增施1次有机肥对叶片氮含量影响不明显，从T2>T4来看，施高氮高钾肥较高氮肥对叶片氮含量的效果更好。综合来看，肥料种类上平衡肥优于高氮高钾肥，优于高氮肥。

表3 不同施肥处理下顶坛花椒的叶片氮素特征

2.6 施肥措施综合评价

对各施肥处理的顶坛花椒幼苗地茎、株高、冠幅、SPAD值、叶片氮素项指标进行隶属函数综合分析，各处理的综合得分由表4可知，得分排名为T1>T2>T4>T5>T3>CK，各处理的隶属平均值均高于CK组，综合得分最高的为T1，在顶坛花椒生长发育过程中，平衡肥的处理显著提升了其地径、株高及冠幅等生长指标，其次是T2高氮高钾复合肥处理。

表4 顶坛花椒各生理指标的隶属函数值

3 讨论与结论

3.1 讨论

肥料是植物生长过程中不可或缺的养分来源，对植株的生长发育、产量和品质起到了至关重要的作用。大量研究表明，增加施用肥料能显著提高植物生长发育，为植物的生长提供必不可少的营养基础[4，17]。本研究通过顶坛花椒幼林栽培试验探究了不同施肥处理对其生长的影响，研究发现，不同施肥处理对顶坛花椒各生长指标的影响不同，顶坛花椒幼林期快速生长需要施肥，各生长指标均在T1处理组取得最大值，其次是T2，不施肥处理中最小；肥料种类上平衡肥最佳、其次是高氮高钾肥、高氮肥、有机肥；从T4、T5处理的比较来看幼林期增施有机肥作用不明显，单施有机肥的效果较其他肥料的效果差，速效养分(N、P、K)的均衡更为重要。从节约成本、效果最佳角度考虑，施2次平衡肥最优。

植物叶片光合能力和植株健康状况能通过叶绿素含量反映[18]。施肥处理会对植株叶片养分含量具有一定的影响[19-20]，叶片 SPAD值与全氮含量呈正相关，SPAD值高，全氮含量也高，SPAD值可反映叶片中叶绿素含量高低，也可反映出叶片养分的多少[21]。本研究中SPAD值与叶片N素特征一致，有学者在叶片SPAD值研究中发现，水稻(OryzasativaL.)成熟期叶片SPAD值下降，施肥处理后叶片SPAD值及叶面积指数均高于不施肥处理[22]；本研究不同施肥处理叶片SPAD值显著高于不施肥对照，施用平衡肥叶片SPAD值显著高于高氮高钾复合肥、高氮肥、有机肥，说明氮磷钾元素的合理配比，能更有利于顶坛花椒树体营养元素的吸收，增强花椒叶片的光合作用，从而促进树体快速生长，为果实的生长提前积累营养。

氮素作为影响植物生长的重要营养元素[23]，叶片氮含量对光合同化物的累积具有一定的影响[16]。本研究中，不施肥叶片氮元素的含量显著低于各施肥处理，说明复合施肥能有效促进花椒叶片N元素的吸收，而平衡肥对N素吸收的促进作用较其他各施肥处理明显，同为施高氮肥处理的T4、T5措施未能使叶片SPAD值、N素值高于施平衡肥、高氮高钾复合肥处理(表2、表3)，表明顶坛花椒幼树所需的氮肥在两次高氮肥的处理中已经超出了幼树需求，存在氮肥浪费，相反磷、钾养分的补充更能促进树体生长。研究表明，我国氮肥利用率不到50%，磷肥20%左右，钾肥30%左右[24-25]，合理地施用氮肥能有效提高植株光合速率，改善植株整体质量[26]，但长期大量施用单一氮肥，会造成土壤板结，改变土壤原有的结构和特性，严重影响土壤可耕力，氮、磷、钾肥合理的施用能有效促进植株生长发育[27]。从试验结果看出，施用平衡肥在顶坛花椒生长过程中优于其他肥料，各营养元素必须与磷、钾合理搭配，才会发挥最好的作用，这一结果与望天树(Parashoreachinensis)、青冈栎(Cyclobalanopsisglauca)等的施肥研究结果一致[28-29]。

有关顶坛花椒施肥措施的研究较少，仅李松克等[30]对顶坛花椒的成熟林(6～8年)进行追肥研究，发现追肥对顶坛花椒产量影响很大，且追肥中N、P、K以1︰1.83︰1.36配比、2次追肥，总纯养分施用量为1.79 t/hm2效果最好。韩富军等[31]对3 a生“大红袍”花椒(Z.bungeanum)幼树进行N、P、K的配方施肥，发现配方施肥有助于促进幼树期花椒干径、冠幅的增加，年度内分3次施肥且N、P、K有效成分总量分别为75 g、56 g、50 g的处理措施最佳，肥料中N素含量最高，P、K含量相当，但不同配方施肥对株高的影响不显著。与本研究结果相比，顶坛花椒苗龄仅1年，年内2次平衡肥，N、P、K有效成分总量分别为45 g、45 g、45 g的处理措施最佳，均能显著促进地径、株高、冠幅的快速生长，年内2次高氮高钾复合肥的处理措施次之，顶坛花椒幼树的快速生长更偏向速效养分的均衡。

在实际生产中为促进顶坛花椒树体快速生长的施肥次数更多，可达5～8次，本研究所设计施肥次数为1～3次，最优措施(2次平衡肥)的效果和成本是否与施用更多次同种肥料的效果接近，且成本更低还有待进一步明确。开展顶坛花椒幼林期主要养分N、P、K需求阈值的研究将更有利于生产中合理施肥、节约成本且取得最佳生长效果。

3.2 结论

施肥措施能显著促进顶坛花椒幼树地径、株高、冠幅的增长，不同施肥处理对树体生长、叶片中叶绿素和氮素含量的影响作用不同；顶坛花椒幼林期有效肥N、P、K的均衡对幼树生长更为有效，一年内施用2次平衡肥对幼树各生长指标促进效果最明显、最节约成本，其次是2次高氮高钾复合肥+1次有机肥，单施有机肥仅对株高和冠幅有一定影响。一年内2次高氮肥的氮肥量已超幼树需求，此基础上再增施有机肥的效果亦不明显，因此，有机肥的施用时间可适当推迟。