文章信息
- 王艺, 王秀花, 吴小林, 张丽珍, 吴利荣, 徐有明, 周志春
- Wang Yi, Wang Xiuhua, Wu Xiaolin, Zhang Lizhen, Wu Lirong, Xu Youming, Zhou Zhichun
- 缓释肥加载对浙江楠和闽楠容器苗生长和养分库构建的影响
- Effects of Slow-Release Fertilizer Loading on Growth and Construction of Nutrients Reserves of Phoebe chekiangensis and Phoebe bournei Container Seedlings
- 林业科学, 2013, 49(12): 57-63
- Scientia Silvae Sinicae, 2013, 49(12): 57-63.
- DOI: 10.11707/j.1001-7488.20131209
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文章历史
- 收稿日期:2013-04-08
- 修回日期:2013-09-16
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作者相关文章
2. 浙江省庆元县实验林场 庆元 323800;
3. 华中农业大学园艺林学学院 武汉 430070
2. Qingyuan Experimental Forest Farm, Zhejiang Province Qingyuan 323800;
3. College of Horticulture & Forestry Sciences, Huazhong Agricultural University Wuhan 430070
高品质容器苗的培育一直是林木育苗的重点方向之一,利用优质容器苗造林可显著提升造林成效,提高苗木成活率,并有效促进幼林生长(Oliet et al.,2009)。容器苗质量评定的指标主要有形态指标、生理指标及养分含量等(Davis et al.,2005)。研究发现,通过改善基质组分、施用缓释肥可有效提升容器苗品质(马雪红等,2010)。缓释肥是林木容器育苗中广泛使用的一种简便高效的新型肥料,其主要优点是养分释放与植物吸收同步,可简化施肥技术,提高养分利用率(赵秉强等,2004)。缓释肥的施用不仅有利于容器苗的生长,同时对容器苗养分库构建有着积极的促进作用(Cuesta et al.,2010)。
浙江楠(Phoebe chekiangensis)和闽楠(Phoebebournei)是我国亚热带中东部地区重点发展的珍贵阔叶树种,主要分布在浙江、福建、江西等省份。因其干形通直、树冠雄伟且木材纹理致密、削面光滑,可作为行道树、风景树和高级建筑、家具的上等用材(傅立国等,1991)。然而2种楠木幼林生长缓慢且对生境要求较高,通过施用缓释肥对苗木进行养分加载,提高养分库水平,不仅能有效解决造林成活率低的难题,更可使苗木适应有别于圃地的各种造林地生境,促进幼林生长。目前缓释肥在国外的林业苗木培育中已被广泛使用,国内关于缓释肥对苗木养分库构建影响的研究仅涉及长白落叶松(Larix olgensis)等速生针叶树种(魏红旭等,2011),珍贵阔叶树种育苗中有关缓释肥的研究(周志春等,2011)仍停留在表型性状的分析上,未对养分含量、浓度等指标进行深入探讨。奢养阶段是养分库构建的重要阶段,具体表现为苗木养分含量和浓度上升的同时生物量却没有明显变化,此时养分的增加尚未对苗木产生毒害作用,常被认为是苗木的最佳养分状态(Birge et al.,2006)。当苗木吸收超过正常所需的养分之后将其贮存于体内,即实现了养分的加载(Hawkins et al.,2005)。通过调整施肥量来提升苗木生长量,同时利用缓释肥加载使苗木进入奢养状态,完成养分库的构建,是决定容器苗品质的关键措施(Heiskanen et al.,2009)。本文以浙江楠和闽楠轻基质网袋容器苗为试验材料,对不同缓释肥施肥水平的容器苗生长性状和养分状况进行对比,研究缓释肥施肥量对楠木容器苗生长及养分加载对养分库构建的影响,从而提出2种楠木容器苗的最佳施肥量,为标准化育苗提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 研究区概况和试验材料容器育苗实验于浙江省庆元县试验林场育苗基地自动喷雾设施的钢构大棚内进行,棚高2.2 m,棚内装有喷灌系统,顶盖用70%透光率的遮阳网进行遮阳处理。试验大棚地理位置119°01'25″ E,27°38'48″ N,海拔510 m,属亚热带季风气候,温暖湿润,四季分明,年平均气温17.6 ℃,年降水量1 721.3 mm,无霜期245天。试验所用浙江楠和闽楠的种子分别采自浙江庆元和福建松溪。以直径4.5 cm、高10 cm的无纺布容器袋为育苗容器,将泥炭与珍珠岩按6∶ 4的比例混合作为基质,每平方米基质中施入1.5~3.5 kg的缓释肥。所施缓释肥为美国爱贝施(APEX)长效控释肥,全氮含量为180 g·kg-1,有效磷和有效钾含量分别为60 g·kg-1和120 g·kg-1,肥效9个月。
1.2 试验设计试验采用完全随机区组设计,根据缓释肥加载量的不同共设置5个处理,分别为F1=1.5 kg·m-3,F2=2.0 kg·m-3,F3=2.5 kg·m-3,F4=3.0kg·m-3,F5=3.5 kg·m-3。3次重复,每重复30株。2011年4月上旬,将长至1芽2子叶大小的浙江楠和闽楠芽苗移入无纺布容器袋并放入方形托盘中,每盘30袋。移栽后放置于覆盖有遮阳网的钢构育苗大棚,托盘直接置于地面上。及时喷雾,以长期保持基质湿润和大棚通风。其他措施同一般生产性轻基质网袋容器育苗。
1.3 试验材料处理和数据分析2011年11月下旬,对所有容器苗进行收获,测量苗高和地径,并用WinRHIZO STD 1600+型根系图像分析系统(加拿大REGENT公司)测定根系长度、根表面积及根体积等根系形态参数。从每个处理中随机选取10株完整苗木,将其分为根、茎、叶3部分,经105 ℃杀青30 min后再在80 ℃下烘干至恒质量,测定各部的干物质量,利用H2SO4-H2O2消煮法对称取的样品进行消煮,然后用凯氏定氮仪测定其N含量,钼锑抗比色法测定其P含量。
根、茎、叶各器官的N,P含量和浓度分别用以下公式进行计算: N,P含量=N,P浓度×干质量;N,P浓度=样品N,P含量/样品质量。整株N,P含量=根、茎、叶N,P含量之和;整株N,P浓度=整株N,P含量/整株干质量。以单株测定值为单元,利用SAS/GLM软件进行各生长性状和N,P含量和浓度的单因素方差分析。采用相关分析评估N,P含量和浓度对容器苗形态生长和根系发育的影响。
2 结果与分析 2.1 缓释肥加载对容器苗生长性状的影响单因素方差分析结果表明:缓释肥加载极大影响2种楠木容器苗的苗高、地径生长及根系发育。表 1显示,施肥水平为F4(3.0 kg·m-3)时,浙江楠和闽楠的苗高生长量皆达最大值,分别为25.4 cm和45.1 cm,较F1(1.5 kg·m-3)施肥水平分别显著提高了16.1%和9.9%;当施肥水平提高至F5(3.5 kg·m-3)时,苗高生长量反而降低。根系发育在F1施肥水平时达到最佳,该施肥水平下2种楠木的各项根系参数均为所有处理中最大值,而不同施肥水平间总根长差异显著,浙江楠和闽楠总根长在F1施肥水平下较其他处理高出13.5%和2.8%以上,较大的根系生长量使得F1施肥水平的根冠比显著高于其他处理。而整株干质量在5个施肥水平间未表现出显著差异。可见适当提高缓释肥加载量有利于2种楠木地上部分的生长,但应控制在一定范围内,过量施肥可能造成基质中部分元素浓度过量,抑制了容器苗对其的吸收利用,进而导致苗木质量下降。根系发育则在低施肥水平下表现较好。
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如图 1所示,当施肥水平从F1(1.5 kg·m-3)提高到F2(2.0kg·m-3),2种楠木的根系N含量均有所下降,而当施肥水平继续提升至F5(3.5 kg·m-3)后则又显著提高,分别较F2时提高98.0%和87.4%。地上部分的N含量则在F4(3.0 kg·m-3)时取得最大值,该施肥水平下浙江楠和闽楠茎的N含量分别是F1时的1.35和2.13倍,叶的N含量分别为F1时的1.23和1.61倍。这一结果表明:低施肥水平条件下,苗木选择将养分更多地储存于养分库的源即根系中,这对苗木持续生长较为有利。当施肥量较高时,N素更多地向地上部分养分库转移,整株N含量随之增大,浙江楠和闽楠的最大整株N含量分别出现在F5和F4施肥水平时,较F1时高出43.8%和17.6%。为满足浙江楠生长对N素的需求,缓释肥加载量最好达到3.5 kg·m-3,而3.0 kg·m-3加载量已基本满足闽楠生长所需。
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图 1 缓释肥加载对容器苗根、茎、叶及整株N含量的影响
Fig. 1 Effect of different level of SRF on N content of root, stem, leaf and whole plant of seedlings
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图 2结果显示,2种楠木在F1,F3和F5这3个施肥水平时的根系N浓度较高,F2和F4时则较低。浙江楠F1与F5施肥水平间的根系N浓度仅相差0.461mg·g-1,显然施肥水平的提升并未显著提高根系N浓度,地上部分的N浓度总体上随施肥水平的提高呈上升趋势;但方差结果显示,不同施肥水平的浙江楠茎、叶的N浓度差异并不显著,因而无法说明缓释肥加载对其影响是否显著。在闽楠容器苗中,随着施肥水平从F1提高到F4,茎、叶及整株N浓度分别提升39.2 %,23.2 %和12.3 %,增幅明显。由此判断,缓释肥加载可有效提高闽楠养分库的N浓度水平,对浙江楠的提升作用较小。
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图 2 缓释肥加载对容器苗根、茎、叶及整株N浓度的影响
Fig. 2 Effect of different level of SRF on N concentration of root, stem, leaf and whole plant of seedlings
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磷养分库构建方面,浙江楠和闽楠的根系最大P含量均出现在F1施肥水平时,分别达1.76,3.68 mg·株-1。茎的P含量在F2施肥水平时最大,该水平下的浙江楠和闽楠分别较最大施肥水平时高出26.6%和24.6%。从整体上看,5种施肥水平的浙江楠整株P含量差异显著,最大值出现在F1施肥水平,闽楠则未表现出显著差异(图 3)。分析认为,低施肥水平下根系表现出积极的P吸收效率,地上部分对P素需求不大,提高施肥水平对P的吸收量提升十分有限,甚至有所下降。初步推断1.5 kg·m-3施肥量即可满足2种楠木容器苗养分库构建的P需求。
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图 3 缓释肥加载对容器苗根、茎、叶及整株P含量的影响
Fig. 3 Effect of different level of SRF on P content of root, stem, leaf and whole plant of seedlings
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不同施肥水平的浙江楠容器苗中,F1施肥水平的根系P浓度最高,达2.961 mg·g-1,F1施肥水平下闽楠根系P浓度亦显著高于其他施肥水平,其值为1.996 mg·g-1(图 4)。地上部分的茎P浓度在不同施肥水平间差异显著,2种楠木的最大值均出现在F2施肥水平时。浙江楠最大叶片P浓度出现在F2施肥水平时,高出其他施肥水平14.5%以上,闽楠叶片P浓度则对施肥量的变化不敏感。显然,低施肥水平下苗木的P浓度反而更高。从容器苗整体P浓度变化亦可看出,当施肥水平从F1提升至F4时,2种楠木整株P浓度均呈下降趋势。可见,P浓度的变化直接反映出P含量的变化,提高施肥量将同时抑制P浓度和P含量的提升。
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图 4 缓释肥加载对容器苗根、茎、叶及整株P浓度的影响
Fig. 4 Effect of different level of SRF on P concentration of root, stem, leaf and whole plant of seedlings
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相关分析表明:植株N,P含量与2种楠木容器苗的苗高、地径生长和根系发育呈极显著正相关(表 2),表明提高N,P含量,可促进容器苗的生长,对容器苗生长和干物质的积累有着积极意义。对N,P浓度与各形态指标进行相关分析则发现,闽楠除根冠比外其他生长性状与N,P浓度的相关性均不显著,而根冠比与N浓度呈显著负相关,与P浓度呈显著正相关。浙江楠的苗高、根冠比及根系参数与P浓度显著相关,其中除苗高外均为正相关。可见,N,P含量主要影响容器苗的形态发育和干物质量的积累,N,P浓度则对干物质量的分配影响较大。因此,积极构建氮磷养分库时,提高N,P养分的转化和吸收,将有利于苗木的生长发育,而调整N,P浓度有助于控制容器苗根冠比的大小,N浓度愈低,闽楠根冠比越大;P浓度越高,2种楠木根冠比越大。由此表明: N更趋向于促进植物地上部分生长(卢丽兰等,2011),而P则促进植物根系发育。
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对比不同施肥水平的楠木容器苗形态指标发现,适当提高缓释肥加载量对苗高、地径及干物质积累量的提升十分有利,然而根系发育与地上部分生长并不同步。究其原因,由于根系在1.5 kg·m-3施肥水平时吸收的养分主要用于根系的延伸和生长,以便更多地获取养分。当施肥水平提高到2.0 kg·m-3时,养分供应开始更多地往地上部分转移,根系发育因此受到影响。随着施肥水平从2.0 kg·m-3增加到3.0 kg·m-3,苗高、地径生长量明显增大,与此同时,根系发育也呈现上升趋势。该结果与花旗松(Pseudotsuga menziesii)(Jacobs et al.,2003)、长白落叶松(祝燕等,2011)等针叶树种缓释肥处理试验结论不相符合,这可能是因为幼苗阶段的阔叶树种新叶萌发较针叶树种需要更多养分。但施肥量的提高须控制在一定范围内,过量施肥反而容易引起肥害,导致苗木生长受到抑制,生物量积累下降(Timmer,1997),类似结果出现在马雪红等(2010)进行的缓释施肥对木荷(Schima superba)容器苗质量影响的研究中。从容器苗的形态指标来看,3.0kg·m-3应为闽楠和浙江楠容器苗最佳缓释肥施肥水平。
相关分析发现,N,P含量与容器苗生长性状间呈极显著正相关,同时N,P浓度还与根冠比相关,可见幼龄阶段加强氮磷养分库构建可显著提高苗木的生物量积累(Malik et al.,1998)。施肥是苗木构建养分库的重要方式,通过缓释肥加载来提高容器苗氮磷养分积累量,对苗木的造林成效及造林后的持续生长有着重要意义(Salifu et al.,2009)。从氮养分库构建情况来看,氮在各器官中积累量大小依次是叶>根>茎,同祝燕等(2011)采用120,240和360 kg·hm-2 3种控释氮肥处理对长白落叶松苗木生长的研究结果相似。氮作为植物体内组织构架和光合作用的重要元素,在关键的养分库———叶片中的积累量自然高于其他部位。根系作为养分库的源,基质中的养分均通过其转移到地上部分,基质中较高的养分含量显然有助于根系持续为茎、叶等养分库提供充足的营养元素。随着施肥水平的提高,茎、叶的N含量呈不断上升趋势,浙江楠和闽楠分别于3.5,3.0 kg·m-3施肥水平时实现N的养分加载。经换算,浙江楠和闽楠的氮肥施用量分别达到420,360 mg·株-1时即可使其1年生容器苗达最大N吸收量,工厂化育苗生产时还可通过追施有机肥等措施来实现N素养分加载(Ahmad et al.,2008)。
积极构建磷养分库可保证各项生理活动的能量供应(Vance,2004)。试验结果显示,提高缓释肥加载量对2种楠木整株P含量的影响并不显著,但仔细分析却发现,根系P含量变化趋势与N含量基本一致,据此判断N,P 2种养分的吸收是同步的。然而,施肥量的提高并未促进容器苗整株P含量的提高,反而降低了其浓度。可见1.5 kg·m-3的施肥水平时已实现P素养分加载,即60 mg·株-1的有效磷成分即可满足1年生浙江楠和闽楠容器苗的P素需求,该浓度远小于裸根苗所施基肥浓度及追施所采用的磷肥浓度(孙宇等,2011),显然以基肥的形式施入缓释肥可有效提高容器苗的P利用效率。为避免资源浪费及过量施肥带来的负面效应,可改用高氮低磷缓释肥或采用控释氮肥,同时追施磷肥的方式来实现养分加载,避免磷素供给过量的现象发生。
在容器苗培育过程中,分析苗木体内的养分状况不仅为后期管理提供依据,同时对施肥量的调整有着重要指示作用。然而不同养分间的相互作用对容器苗的生长及养分的吸收利用有着重要影响(魏红旭等,2013),有关苗木整体的养分平衡及养分加载对容器苗造林后的生长表现还需进一步深入研究。
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