杉木(Cunninghamia lanceolata Lamb.)由于其速生丰产的特性，是亚热带区域主要的造林树种。第八次国家森林资源清查数据显示，杉木人工林的面积与蓄积量皆居首位，其中面积达1.096×10⁷ hm²，总蓄积量为7.260×10⁸ m^3[1]。为了培育出高产，高品质杉木种子，满足于林业生产需求，中国在主要的杉木分布区投资营建了3 500 hm²杉木种子园^[2]。由于受气候和经营措施的影响，杉木良种产量波动较大，对林业生产造成了不利影响^[3]。

研究表明，根据不同作物对养分的需求，针对土壤的养分状况设定科学合理的施肥方案，对于提高作物的产量及品质都具有重要意义^[3]。但目前有关平衡施肥试验，针对农作物的研究比较多。比如在缺磷的稻田土壤中，通过平衡施肥不仅满足了水稻对磷的需求，而且提高了水稻产量，增加了经济效益^[4]。在果树研究中显示，对渭北旱塬苹果优生地进行平衡施肥后，苹果产量增加13%-36%，且苹果中可溶性固形物、维生素C(vitamin C, VC)、可溶性糖含量均有不同程度的增加^[5]。从现有文献来看，针对人工林的平衡施肥试验相对较少^[6-8]。虽然对母树分阶段、不同方式平衡施肥的相关研究已取得了一定成果，有关平衡施肥提高杉木种子园产量方面的研究鲜有报道。在本试验前期的研究中，研究人员分别从土壤中养分动态和母树对养分的需求规律入手，对第2代和第3代种子园中土壤养分和产量进行了分析，为设置不同的平衡施肥处理打好了坚实的基础^[7-8]。为此，在营养诊断、土壤吸附试验和田间试验等前期研究基础上，设置了18种施肥处理，探讨其对杉木种子发芽率与品质的影响，为将来进行精准施肥提供依据，以期为种子园实现高产、稳产和优产打下坚实的基础。

1 试验地概况与研究方法 1.1 试验地概况

试验地位于福建省沙县官庄国有林场，平均海拔200 m左右，四季温暖适中，日照充足，年平均气温18.8-19.6 ℃，降雨主要集中在4-7月，无霜期271 d，土壤为山地红壤，属中亚热带季风气候。

1.2 试验设计

研究对象为2008年嫁接的第3代杉木种子园，目前面积达到33.7 hm²。试验地土壤中有机质、大量元素和微量元素含量状况见参考文献^[9]。

根据叶片营养诊断和土壤吸附试验，确定了18种施肥配比，常规施肥为对照(氮磷钾含量各占15%)(表 1)。为了消除土壤和无性系对杉木母树种子产量所产生的差异，在3月初在试验区内将不同的施肥处理进行完全随机试验(每个处理20次重复)，施肥方式为沿树冠投影的边缘开沟，然后施肥，覆土。

1.3 样品采集

2014年12月，依照不同的施肥处理，从树上采摘球果，置于空旷干燥的场地内，晒干后分别按处理称重后，取样装入自封袋保存。

2 分析方法 2.1 种子千粒重测定

分别随机数出100粒种子，用1/1 000的天平称重，精确到小数点后2位，求其平均值，将其平均值乘以10后记录数据，所得即为种子的千粒重。实验重复3次，求3次实验的平均值得千粒重。

2.2 种子相对含水量测定

按照国家标准《林木种子检验规程》(GB 2772-1999)的要求^[10]，采用恒温烘箱法测定种子的含水量。测定时每个施肥处理的种子均取1 g置于铝盒中，重复3次。测定各样品在103 ℃条件下烘干17 h时的干质量，按公式(1)计算种子的含水率。

$ W = \frac{{{m_1} - {m_2}}}{{{m_1}}} \times 100\% $

(1)

式中： W为种子的含水率(%)；m₁为烘干前的质量(g)；m₂为烘干后的质量(g)。

2.3 种子发芽率测定

按GB 2772-1999《林木种子检验规程》(国家质量技术监督局，1999)的技术标准^[10]，将不同施肥处理的种子进行3个重复，每个重复取50粒种子，种子用45 ℃温水浸泡24 h，自然冷却，用超纯水冲洗干净，放在铺有4层滤纸的培养皿中，置于温度为25 ℃，湿度为60%的恒温培养箱进行发芽试验。每天光照8 h，按时补充水分并在开始发芽后记录发芽种子数，在第10天统计发芽势，第30天结束发芽试验，统计发芽率，取出已经发芽的种子，测量其发芽的长度，记录数据。

2.4 种子可溶性糖测定

采用蒽酮比色法测定种子可溶性糖含量^[11]。将不同施肥处理过的种子置于铝盒中烘干至恒重后磨碎，分别称取0.1 g种子干样粉末于离心管中，加入4 mL的80%乙醇，振荡混合后置于70-80 ℃水浴锅中水浴30 min后离心10 min，取出上层清液，重复3次后将合并液过滤置于25 mL容量瓶中定容，提取定容后的溶液于试管中，加入5 mL的蒽酮试剂后振荡均匀，置沸水中水浴10 min，冷却至室温后，在波长620 nm下比色，查标准曲线得葡萄糖含量。设3个重复，求平均值。

$ G = \frac{{\frac{{{g_1}{l_1}}}{{{l_2}n}}}}{{100{m_3}}} \times 100\% $

(2)

式中： G为种子的可溶性糖含量(%)；g₁为葡萄糖含量(g)；l₁为提取液总量(mL)；l₂为测定时提取液的用量(mL)；n为稀释倍数；m₃为种子干质量(mg)。

2.5 种子粗蛋白含量测定

种子的粗蛋白含量用全自动凯氏定氮仪测定^[12]。先称取0.1 g的种子干样粉末于锥形瓶中，加入2 g的混合加速剂(硫酸钾:硫酸铜=10:1)，加入些许蒸馏水湿润试剂，再用移液管加入5 mL的浓硫酸和2 mL的高氯酸，在350 ℃电热板消煮2 h，再由全自动凯氏定氮仪(KDY-9830)测定。

2.6 统计分析

采用Excel 2003进行制图，相关指标的差异显著性检验采用SPSS 13.0统计软件，LSD法多重比较进行分析。

3 结果与分析 3.1 不同施肥处理对种子千粒重的影响

千粒重作为种子的活性指标，能体现出种子的大小及其饱满程度，一般情况下种子的千粒重越大，其内部的储藏物质就越多，其发芽率迅速且整齐^[11]。由表 2可知，处理1、6、12、14号种子的千粒重均达到了7.5 g以上，其中处理14的种子千粒重最大，为8.9 g，比对照增加26%，而处理16、处理18的种子千粒重较低，只有6.03和5.77 g，与对照相近(5.53 g)。综合来看，除处理16和处理18外，其余处理的千粒重均高于对照，且差异均达到显著水平(P < 0.01)。

3.2 不同施肥处理对种子发芽率的影响

从图 1可知，19种施肥处理所得的种子发芽率为17.0%-49.5%。处理11的发芽率最高，为49.5%，与对照呈极显著差异(P < 0.01)；处理2、10、18的种子发芽率分别达到了38.5%、31.5%和40.0%，与对照呈显著差异(P < 0.05)；而处理1、3、4的种子发芽率低于对照，分别为17.0%、19.5%和17.0%。由图 2可知，与对照相比，除了处理1、2、7、8、15、16的种子根长高于对照外，其它的均与对照无显著性差异。在种子萌发过程中，种子的发芽整齐度基本一致，根长最高值达到1.43 cm，最低值为0.44 cm。

3.3 不同施肥处理对种子可溶性糖含量的影响

可溶性糖不仅为植物的生长发育提供能量和代谢中间产物，它也是植物生长发育和基因调节的重要因子^[13]。种子的可溶性糖含量增多，则种子的生理代谢缓慢，反之代谢则旺盛。对不同施肥处理的种子可溶性糖含量进行相关性分析。由图 3可知，各施肥处理所得的种子可溶性糖含量为13.74%-33.93%，处理6的可溶性糖含量最高，为33.93%；处理4的可溶性糖含量最低，为13.74%。除处理1和处理11外，其余16种施肥处理的可溶性糖含量均显著高于对照(P < 0.05)，且处理5、6、9、15、17、18与对照相比，差异达到显著水平(P < 0.01)。

3.4 不同施肥处理对种子蛋白质含量的影响

蛋白质是生命的物质基础，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者，在种子的整个生命过程和遗传机理中起着重要作用^[11]。在种子萌发过程中不断提供其所需的物质与能量，所以种子内部的蛋白质含量越高，其生理代谢越快，种子萌发势表现越好^[15]。由图 4可知，各施肥处理后种子蛋白质含量为5%-13%，对照的种子蛋白质含量为7%，除处理6、11、12、15外，其余处理的蛋白质含量均高于对照，处理2和处理4种子蛋白质含量高于其它处理，为13%和11.5%，且与对照相比差异显著(P < 0.05)。

4 小结与讨论

不同施肥处理可以合理地确定不同肥料施用配比及其具体用量，充分利用肥料间的协同和激励作用机制，促进农作物正常的生长发育^[14]。本研究发现，经不同施肥处理后，杉木种子产量平均提高239%±100%，如图 5所示，不同施肥处理的种子产量均高于对照。进一步研究表明，发芽率最高的是处理11，高于对照53%。通过分析可知，在其它肥料(K，Ca，Mg)施用相同的情况下，随着氮肥和磷肥的增加，其发芽率也呈现上升的趋势，而随着钾肥的增加，发芽率呈现下降趋势，这与房焕英等^[9]研究的结果一致。另外，不同施肥处理种子的发芽率均高于复合肥施肥处理，说明复合肥中氮磷钾比例配置不能更好地满足杉木母树对养分的需求。研究显示，在国内氮磷钾肥料的利用率均低于50%，甚至氮肥和磷肥的利用率低于35%^[15]。从本研究结果来看，本研究所用施肥量要远远低于对照(500 g复合肥)，而且种子的发芽率和品质均要优于对照，表明不同施肥处理不仅可以提高种子发芽率，还可以达到节肥、环保的综合效益。

牛宁^[16]研究表明，不同施肥处理对杉木可溶性糖含量与蛋白质含量影响很大。此次试验中，根据对母树不同施肥处理母树所得种子品质间的相关性分析来看，可溶性糖含量除处理1和处理11外，其余处理的种子可溶性糖含量与种子发芽率显著相关(P < 0.05)，而且在果树研究中表明，不同施肥可以显著改善葡萄的内在品质，提高葡萄的可溶性糖含量^[17]，说明精准施肥促进种子的可溶性糖含量。从蛋白质含量来看，处理2和处理4相对于对照达到了显著水平(P < 0.05)，说明种子的蛋白质含量对于特定的养分配比反应较为敏感。对种子发芽率与可溶性糖含量、蛋白质含量和种子千粒重进行相关性分析发现，发芽率与上述3个指标均呈显著的正相关(P < 0.05)。所以，根据林木生理特性设置相应的不同施肥措施，可以在一定程度上满足母树在生长阶段对土壤中的养分需求，有助于改善种子的内在品质，提高种子的发芽率和成活率。

综合来看，不同施肥处理的种子无论从千粒重、发芽率和可溶性糖含量等指标均优于对照。在第3代杉木种子园中，处理2、7、10和11有较高的发芽率，根长和内在品质显著优于对照。所以在种子园施肥处理中，可在这4个处理中优化，设置更好的施肥配比，科学管理，提高杉木良种的品质。