不同施氮量对榉树容器苗生长及营养状况的影响

崔子佳，戴鹏飞

(江西环境工程职业学院，江西 赣州 341000)

榉树(Zelkovaschneideriana)，榆科榉属，高大乔木，其树形优美，冠幅较大，叶色季相变化明显，是重要的硬阔叶用材树种和园林绿化景观树种[1，2]。榉树经济价值高，市场需求大，但榉树种子发芽率低，自然更新速度慢，被列为国家二级重点保护植物[3]。榉树种子的休眠特性是榉树出苗率低的原因之一，不利于榉树资源的培育和扩繁。当前主要通过改进育苗技术从而提高其苗木产量与质量，而容器育苗具有周期短、质量好、造林成活率高等特点[4]，已广泛应用于林业生产实践中。

苗木质量是影响造林效果的首要因子[5，6]，由于造林后，苗木从土壤中吸收养分有限，其成活主要依靠苗木自身的苗体养分，所以质量好的苗木造林成活率就高。施肥是提高苗木质量的重要举措之一[7～9]。合理施肥能有效地提高苗木质量，促进苗木生长。氮肥是世界公认的影响苗木生长发育的关键因素之一，适量地施用氮肥可补充苗木养分，促进苗木生长。但如过量使用，会使苗木生长受到抑制甚至产生毒害作用[10，11]，因而，筛选出最适施氮量对榉树苗木生产实践具有重大意义。

试验以榉树当年播种容器幼苗为材料，研究不同施氮量对榉树容器苗生长及营养状况的影响，明确榉树容器苗的最适施氮量，为榉树容器苗优质、速生、丰产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料由上海市森林植被种质资源基地榉树育苗区提供，2018年3月中旬在消毒好的苗床上播种育苗。5月下旬，选择近等高健壮苗移栽入袋供试验。幼苗初始苗高：(8.77±1.76)cm，地径：(1.29±0.23)mm。无纺布容器袋规格：上口直径15cm，高20cm。容器内基质及体积比：园土、泥炭、珍珠岩(7∶2∶1)。缓苗至6月初在露天环境下开展施肥试验。试验过程中采用重量法来判断土壤水分状况，每隔2周移动1次苗袋以减少边缘效应。试验地位于上海市森林植被种质资源基地内，气候条件适宜榉树容器苗生长。

1.2 试验设计

试验设置4个浓度施肥处理(T1～T4)和1个不施肥处理(CK)作为对照，共5个处理，3重复每处理，30株苗每重复，共450株苗，以完全随机化区组设计安排到15个试验小区中。其中T1～T4分别代表施氮总量为1000mg/株、1500mg/株、2000mg/株和4000mg/株，每次施肥间隔为1周，共15次施肥，因此T1～T4每周施氮量分别为66.67mg/株、100mg/株、133.33mg/株和266.67mg/株。采用水溶施肥方法，先将各处理称取的尿素分别溶于600mL清水中，后用针筒注射器吸取20ml施于每株容器幼苗基质中。期间每2周对苗木补充1次磷肥和钾肥，整个生长季共补充8次，磷肥和钾肥分别采用过磷酸钙和硫酸钾，每次施入量均为8g/株。

1.3 生长指标测定方法

1.3.1 苗高、地径

施肥结束后，从每个处理的3个重复中随机各取10株苗，共取150株苗，分别用卷尺(精确到0.1cm)和游标卡尺(精确到0.01mm)测量苗高和地径。

1.3.2 根长、根体积、根表面积

施肥结束后，每个处理选取6株生长相对一致的幼苗，测定幼苗根系生长状况指标。将各苗木根部剪下，用水在尼龙网筛上冲洗掉泥土，再用蒸馏水缓缓冲洗干净，之后，将根部迅速带进室内，并将室内空气温度调节至适宜的范围，采用EPSON根扫描仪对各处理的根系图像进行扫描，之后使用分析系统WinRHIZO对根系图像进行分析，得出各处理根系生长状况指标，包括根长、根表面积、根体积等。

1.3.3 生物量(根、茎、叶)

将测定完各处理根系指标的根与测定各处理根系指标时剪下的茎和叶用清水洗干净，再用去离子水洗净，分成根、茎、叶三部分样品，分别装入牛皮纸袋，于105℃杀青30min后降至70℃烘干至恒重，用电子分析天平(精确到0.001)分别测定根、茎、叶各器官生物量。

总生物量(g/株)=根生物量+茎生物量+叶生物量。

1.4 营养状况测定方法

将测定完各处理生物量的根、茎、叶分别用粉碎机进行粉碎后，过0.5mm筛，全氮、全磷、全钾含量测定参考王学奎[12]的方法。

养分积累量(mg/株)=养分含量(mg/g)×生物量(g/株)。

1.5 数据分析

用Excel 2018进行数据统计整理、图表处理，用SPSS 22.0在0.05水平上进行方差分析及LSD多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量对榉树容器苗生长指标的影响

2.1.1 苗高、地径

不同施氮量对榉树容器苗苗高、地径及高茎比的影响如表1所示。苗高、地径及高茎比随施氮量的增加均呈先增后减趋势，并均在T3处理(施氮量2000mg/株)达到最大值，分别为84.23cm、8.18mm和10.31，分别为CK的1.39倍、1.09倍和1.27倍。方差分析及多重比较结果表明，不同处理之间苗高、地径及高茎比差异显著，其中，各施氮处理苗高及高茎比均显著大于CK，且各施氮处理间苗高差异显著，除T4外其余三个处理地径均显著大于CK，但各施氮处理间除T4外地径差异不显著，表明适量施氮能显著提高榉树容器苗的苗高和地径生长量，以施氮量为2000mg/株时效果最好，而过量施氮则会造成一定程度上的抑制。

表1 不同施氮量对榉树容器苗苗高、地径及高茎比的影响Tab.1 Effects of Different Nitrogen Application Rates on the Height，Ground Diameter and Height To Stem Ratio of Zelkova schneideriana Container Seedlings

2.1.2 生物量

不同施氮量对榉树容器苗根生物量、茎生物量、叶生物量、总生物量及根茎比的影响，如表2所示。各处理下，根生物量、茎生物量、叶生物量及总生物量随施氮量的增加均呈先增后减趋势，且均在T2处理(施氮量1500mg/株)取得最大值，分别为8.05g/株、11.45g/株、10.54g/株和30.04g/株，是CK的2.08倍、2.08倍、1.55倍和1.86倍。方差分析及多重比较结果表明，不同处理之间榉树容器苗的根生物量、茎生物量、叶生物量、总生物量及根茎比差异显著(P<0.05)，除根生物量中T4与CK两个处理差异不显著之外，茎生物量、叶生物量及总生物量各处理均显著大于CK，说明施氮肥对榉树容器苗生物量的促进效果显著，T2根茎比显著大于T1、T4，说明适宜的施氮量对榉树容器苗地下部分生物量的促进作用大于地上部分。

表2 不同施氮量对榉树容器苗生物量的影响Tab.2 Effects of Different Nitrogen Application Rates on Biomass of Zelkova schneideriana Container Seedlings

2.1.3 根系指标

不同施氮处理对榉树容器苗根系生长指标的影响。随施氮量的增加，根长及根表面积均呈先增后减趋势，且都在T2处理(施氮量1500mg/株)达到最大值，分别为450.53cm和267.31cm2，分别是CK的2.01倍和1.33倍。说明施氮处理能显著促进根长和根表面积的生长，对根长的促进效果最明显。而根体积随着施氮量的增加呈减少趋势。方差分析及多重比较结果表明，不同施氮量处理之间根长差异不显著，但各施氮处理根长均显著大于CK；T2根表面积最大，为15.46cm3，T3其次，且二者均显著大于CK、T4(表3)。

表3 不同施氮量对榉树容器苗根系形态的影响Tab.3 Effects of Different Nitrogen Application Rates on Root Morphology of Zelkova schneideriana Container Seedlings

2.2 不同施氮量对榉树容器苗营养状况的影响

2.2.1 氮、磷、钾养分含量

施氮处理对器官中的氮、磷、钾养分含量影响显著。榉树容器苗各器官氮含量总体表现为：叶>根>茎。各施氮处理，根的氮含量随施氮量的增加呈现出先减后增的趋势，于T4达到最大值59.81mg/g，是CK的2.17倍；茎的氮含量随施氮量的增加呈先增后减趋势，并在T2达到最大值32.46mg/g，是CK的1.32倍；叶的氮含量随施氮量的增加呈逐渐增大趋势，在T4达到最大值68.52mg/g，是CK的1.31倍。磷含量总体表现为：根>叶>茎，各施氮处理根的磷含量随施氮量的增加呈先增后减趋势，于T2达到最大值4.79mg/g，是CK的1.35倍；茎的磷含量随着施氮量的增加呈减少趋势，CK显著大于其他各施氮处理；叶的磷含量随施氮量的增加呈先增后减趋势，在T2达到最大值3.14mg/g，是CK的1.36倍。钾含量总体表现为：根>叶>茎，各施氮处理根的钾含量随施氮量的增加呈减少趋势，T1处理最大，值为13.56mg/g，是CK的1.43倍；茎的钾含量随施氮量的增加呈先增后减趋势，在T2达到最大值5.41mg/g，是CK的1.34倍；叶的钾含量随施氮量的增加呈先增后减趋势，在T2达到最大值9.92mg/g，是CK的1.20倍(表4)。

表4 不同施氮量对榉树容器苗养分含量的影响Tab.4 Effects of Different Nitrogen Application Rates on Nutrient Content of Zelkova schneideriana Container Seedlings

2.2.2 氮、磷、钾养分积累量

从表5可见，不同施氮量对根、茎、叶及全株的氮、磷、钾养分积累量影响显著。榉树容器苗各器官氮、磷、钾积累量总体均表现为：叶>根>茎。各施氮处理下，不同器官及全株的氮、磷、钾积累量随施氮量的增加均呈先增后减趋势，且均在T2(施氮量1500mg/株)达到最大值。其中根、茎、叶及全株的氮积累量最大值分别为385.12mg/株、372.28mg/株、578.20mg/株和1335.60mg/株，分别是CK的3.66倍、2.75倍、1.63倍和2.24倍；根、茎、叶及全株的磷积累量最大值分别为33.22mg/株、23.91mg/株、33.10mg/株和90.24mg/株，分别是CK的2.42倍、1.72倍、2.11倍和2.08倍；根、茎、叶及全株的钾积累量最大值分别为83.19mg/株、61.90mg/株、104.51mg/株和249.61mg/株，分别是CK的2.27倍、2.79倍、1.85倍和2.17倍。除T4茎中氮积累量、T3与T4茎中磷积累量、T4根中钾积累量与CK差异不显著外，其余处理均显著大于CK。

表5 不同施氮量对榉树容器苗养分积累量的影响Tab.5 Effects of Different Nitrogen Application Rates on Nutrient Accumulation of Zelkova schneideriana Container Seedlings

3 讨论

1)苗高和地径是衡量苗木质量的重要参考依据，施氮肥能促进苗高、地径的生长，提高苗木质量，缩短育苗周期[13]。本试验中，各施氮肥处理能显著改善榉树容器苗地上部分的生长，榉树的苗高、地径随着施氮量的增加呈现出先增加后降低的趋势，可能与2000mg/株的氮素量过高有关，超过榉树所需氮含量的阈值，不能被充分利用甚至对榉树的营养吸收产生阻碍作用，进而影响榉树正常生长，这与段娜[14]、倪玉琼[15]等的研究结果相似。本试验中，T3处理对榉树苗高、地径的促进效果最好。

2)当外界环境发生变化时，植物往往通过改变其生长方式和体内营养分配比例来适应环境，以维持生命的延续[16～19]。根系是植物吸收矿物质和水分的重要器官，氮素施用量会改变植物生物量的分配，从而影响根系的生长发育[20]。本试验中，各施氮处理对根长和根表面积的增加有显著促进作用，其中对根长的促进作用最大，根系从土壤中吸收矿质养分和水分主要依靠根尖的根毛区，根越长表明根尖的根毛区越多，同时根系的表面积越大，也意味着根系的吸收能力越强，向地上部分运输养料和水分的效率就越高。而当施氮量过大，超过榉树容器苗最大吸收转化量便会出现下降趋势，使得根系发育受阻，进而影响地上营养输送，导致地上部分生物量减少。这与杨阳[21]、王益明[22]对紫椴苗(TiliaamurensisRupr)、美国山核桃苗(Caryaillinoinensis(Wangenh.)K.Koch)的研究结论：施用适宜的氮肥会使根系长度、表面积增大一致。本试验中，根据施氮量的不同，榉树体内根茎叶等器官的生物量积累发生变化，各施氮处理下，榉树容器苗各器官及总生物量较CK都有显著提高。分析原因可能是，施氮条件下土壤养分充足，根系吸收的营养能满足地上部分所需养分，促进叶生物量的增加，使得叶面积变大，增大光能捕获面积，从而提高光合速率，制造出更多的光合产物，分配至叶、根、茎等器官，说明适量的施氮肥能提高榉树容器苗的物质吸收、传输、合成能力，该研究结果与前人观点一致[15，23]。本试验中，T2处理对榉树根长、根面积、根生物量、茎生物量、叶生物量及总生物量的促进效果最好。

3)苗木培育中养分添加量对于苗木形态、生理、养分状况有重要影响，最终表现在苗木质量及造林成活率等方面。本试验中，各施氮处理对榉树幼苗叶、根、茎等器官的氮、磷、钾养分含量影响明显，叶片氮含量随施氮量增加而增加。氮元素是叶绿素的组成成分，可参与光合作用的碳同化过程，利于幼苗期生物量积累；磷元素与根系的生长发育和形态性状密切相关[24]，根中的磷含量随施氮量增加呈先增后减趋势，于T2达到最大值4.79mg/g，与根长、根表面积的变化规律相似，根长越长，从土壤吸收矿质养分和水分的能力越强，根表面积在一定程度上决定了根系与土壤的直接接触面积，根体积则是根系各指标的综合体现，能够反映根系与生长环境之间的关系，根长、根表面积等指标一起影响根系对养料及水分的吸收效率；茎、叶中钾含量变化规律相同，随施氮量增加均呈先增后减趋势，且均在T2达到最大值，植物体内钾含量的增加不仅能够促进氮代谢，还能充实植物组织，避免枝条发生徒长情况，从而增强植株的抗逆性。本试验中，T2处理对榉树幼苗各器官养分含量的促进效果最好。

4)养分积累量是生物量和养分含量的综合反映。本试验中，各施氮处理下，各器官及全株的氮、磷、钾积累量随施氮量的增加均呈先增后减趋势，且均在T2达到最大值，给榉树幼苗施肥过程中，当土壤养分不足时，榉树幼苗养分含量随施肥量的增加而增加；当施肥量超过一定值时，榉树幼苗养分含量反而下降，这与Timmer[25]的研究结果一致，也有学者认为，不同的研究材料与试验条件得出的结果会不同[26，27]。

4 结论

本试验表明，各施氮处理对榉树幼苗苗高、地径生长、生物量、根系指标、各器官氮磷钾养分含量及积累量促进作用显著。综合榉树幼苗生长指标和养分状况，以T2处理1500mg/株更利于苗木培育过程中的养分储备。本试验中，以榉树当年播种容器幼苗为研究材料，不能代表整个苗期的需肥规律，也未涉及到指数施肥设计，还需在今后的试验中进一步完善。