配方施肥改善米老排容器苗生长指标

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　　摘  要：为筛选米老排容器苗最佳施肥组合，采用L16 （45）正交试验设计和等量施肥法，研究N、P和K肥3因素对米老排容器苗苗高、地径、生物量以及养分利用的影响。研究结果表明：不同施肥组合处理对米老排容器苗苗高、地径、总生物量等指标均有着显著影响，配方施肥对米老排容器苗的生长发育具有明显促进作用;3种肥料对米老排容器苗苗高生长的影响效应均是N>P>K，其施肥最优组合是N1P3K2（每株施N、P和K分别为50、50、60 mg），对地径生长和生物量积累影响效应均为N>K>P，施肥最优组合分别是N1P4K2（每株施N、P和K分别为50、60、60 mg）和N1P4K1（每株施N、P和K分别为50、60、45 mg）;合理的配方施肥能有效提高米老排苗木的养分利用效率。综合苗木各指标看，米老排容器苗最优施肥配方是：N1P4K1（每株施N、P和K分别为50、60、45 mg）。
　　关键词：米老排;容器苗;正交试验;配方施肥;生长指标
　　中图分类号：S723.7      文献标识码：A
　　Abstract： In order to screen out the optimal fertilizer combination of nitrogen， phosphorus and potassium for Mytilaria laosensis container seedling， an orthogonal experiment design with five factors and four levels was established on height， ground diameter， biomass and nutrient utilization. Different fertilizer combination had significant effects on the height， ground diameter， total biomass of container seedlings， indicating the promoting effects of fertilization formula on the growth of container seedlings. The effects of N， P， K on the height of container seedlings were N>P>K with the optimal combination of N1P3K2 （50 mg N+50 mg P+60 mg K per plant） while the effects of those on the ground diameter growth and biomass accumulation were N>K>P， and the best combination for the ground diameter growth and biomass accumulation was N1P4K2 （50 mg N+60 mg P+60 mg K per plant） and N1P4K1 （50 mg N+60 mg P+45 mg K per plant） correspondingly. Rational formula fertilization effectively improved the efficiency of nutrient exploitation of the seedlings. Conclusively， the optimal fertilizer formula for the seedlings growth of M. laosensis was N1P4K1 （50 mg N+60 mg P+45 mg K per plant） based on the comprehensive growth indices.
　　Keywords： Mytilaria laosensis; container seedling; orthogonal experiment design; formula fertilization; growth indices
　　米老排（Mytilaria laosensis Lecomte）別名壳菜果、三角枫、山桐油，是金缕梅科（Hama?me?lidaceae）壳菜果属（Mytilaria）常绿阔叶树种，天然分布在我国广东、广西和云南3个省区以及东南亚的越南、老挝等国，是优良的速生用材树种[1]，同时也是混交造林、水土保持、土壤改良以及生物防火的优良树种，具有良好的经济价值和生态效益[2]。近年来，随着米老排逐步在生产上得到推广应用，有关米老排的研究也不断深入，主要集中在苗木繁育、人工纯林和混交林的生长效应和生态效益[1， 3-5]、材性特征[6]等。鉴于苗木是林业生产的基本材料，加强苗木质量控制以及培育优质苗木一直是林业科研的热点问题[7-8]。
　　在苗木培育过程中，施肥能有效促进苗木营养生长，提高苗木产量和质量[9]。大量研究也表明，混合配方施肥比单一施肥效果显著[10]，氮、磷、钾肥的施入能够促进林木生长，但超出一定范围的施肥也会对树木的生长造成毒害[11-12]。近年来，配方施肥的相关研究已见大量报道。例如，白晶晶等[13]研究表明，适宜比例的氮、磷、钾配方施肥能有效提高楸树（Catalpa bungei）苗木的生物量和氮、磷、钾养分含量以及氮肥利用效率;王楠等[14]也发现，氮、磷、钾配比施肥可以显著提高苗木的生长以及其光合能力。目前有关配方施肥对米老排苗期生长影响的研究尚未见报道，现有的苗期施肥研究集中于氮或磷的单一施肥方面[15-16]。因此，本研究采用正交试验设计，在前期单一施肥试验最佳施氮和施磷水平的基础上，探讨氮肥、磷肥和钾肥对米老排容器苗生长的影响，旨在找出其生长最佳的施肥组合，从而为培育米老排优质苗木提供科学的施肥依据。 　　1  材料与方法
　　1.1  材料
　　在中国林业科学研究院热带林业研究所（113°17′E，23°8′N）内温室大棚中进行试验。选择红色塑料杯为育苗容器，其尺寸为13 cm× 10 cm×12 cm（上径×下径×高），并在其内套2层透明塑料袋，以防水肥流失;以泥炭、蛭石和珍珠岩（体积比为3∶2∶2）为混合基质，经高压灭菌后装入育苗容器中，混合基质的基础理化性质为：pH 5.93、有机质305.64 g/kg、全氮4.76 g/kg、碱解氮338.56 mg/kg、速效磷18.03 mg/kg、速效钾80.48 mg/kg;然后选取健壮、大小一致（高约3.5 cm）的沙床牙苗，于2017年7月16日移植于育苗容器中。供试肥料为：尿素（江苏晋煤恒盛化工股份有限公司），含有效N 46%;过磷酸钙（江苏美乐肥料有限公司），含P2O5 12%;氯化钾（中国农资），含K2O 60%。
　　1.2  方法
　　1.2.1  试验设计  在前期单一施肥试验[9， 16]的基础上，开展N、P和K肥最佳配比施肥试验。试验采用L16 （45）正交试验设计（表1，表2），以施N、P和K为3个因素，每个因素设4个施肥水平，其中N素水平为50、100、150、200 mg/株，P素水平为30、40、50、60 mg/株，K素水平为45、60、75、90 mg/株，以不施肥为对照（CK），试验重复3次，51个小区，每小区15株苗，共765株苗木。移苗定植第3个星期后开始施肥处理，采用等量施肥法，每2周施肥1次，按6次平均施入。
　　1.2.2  测定指标与方法  （1）苗高、地径。于2017年11月30日试验结束时，测定所有参试米老排苗木苗高、地径等指标，并计算高径比（株高/地径）。其中，苗高用钢尺测定，精度0.1 cm;地径采用数显卡尺测定，精度0.01 mm。
　　（2）生物量。试验结束时在每小区选取3株平均标准苗木，将苗木用去离子水洗净、晾干，按地上部分和地下部分分别称其鲜重，置于105 ℃烘箱中杀青20 min，然后在75 ℃下烘干至恒重，用电子天平称量干重（精度为0.01 g）。
　　（3）苗木质量指数。根据以下公式[17]计算苗木质量指数（QI）：
　　QI =
　　（4）养分利用参数。按以下公式[18]计算：
　　生物量收获指数=施肥结束后的生物量（g）/施肥总量（g）×100%;
　　养分利用效率（NPK）=施肥结束后的生物量/施肥结束后的养分含量×100%。
　　1.3  数据处理
　　采用Excel 2010软件对实验数据进行处理分析，并制作图表;利用SPSS 18.0软件对数据进行极差分析和方差分析，采用Duncan法进行多重比较。
　　2  结果与分析
　　2.1  施肥对米老排苗高和地径的影响
　　2.1.1  苗高、地径  从表3可看出，不同施肥组合处理的米老排苗高差异显著（P<0.05），各处理苗高均显著大于对照（14.4 cm）;其中，处理4的苗高生长量最大（28.5 cm），其次是处理3和处理1，分别是对照的2.03、2.00、1.98倍;各处理中苗高最小的是处理13（21.1 cm），其次是处理16和处理10，两者苗高均为21.8 cm。不同施肥处理的米老排苗地径差异显著（P<0.05），各处理地径均显著大于对照（2.60 mm）;其中，处理2的地径生长量最大（4.16 mm），其次是处理1（4.01 mm），分别是对照的1.60、1.54倍;各处理中地径最小的是处理13，为3.62 mm，除了处理13和处理10，处理2与其他处理的差异均未达到显著水平（P>0.05）。
　　直观分析结果（表4）显示，根据极差R值大小可以得出3个因素对米老排苗高影响程度的顺序为：N>P>K;而对地径影响程度的顺序为N>K>P。促进米老排苗高生长的最優施肥组合是：N1P3K2（每株施N、P和K分别为50、50、60 mg）;促进米老排苗地径生长的最优施肥组合是：N1P4K2（每株施N、P和K分别为50、60、60 mg）。方差分析结果表明，不同氮肥水平对米老排苗高生长的影响存在极显著差异（P<0.01），而不同磷肥和钾肥水平对苗高生长影响差异不显著，3种肥料水平对地径生长的影响均未达到显著水平（表5）。
　　2.1.2  高径比  苗木高径比是反映苗木质量的重要指标之一，高径比相对越低，则苗木质量越高。由表3可知，不同施肥组合处理的米老排苗高径比差异显著（P<0.05）。对于长势较好的处理而言，处理12的苗木高径比（6.30）最小，苗木质量最高，其次是处理15（6.48），而苗木高径比最大的是处理4（7.47），说明处理4苗高生长较快，苗木质量相对较低，但3者间未达到显著差异水平（P>0.05）。直观分析结果表明，3个因素对米老排苗高径比影响程度的顺序为：N>P>K（表4）。方差分析结果表明，不同氮肥水平对米老排苗高径比的影响存在极显著差异，而不同磷肥和钾肥水平对苗木高径比影响差异不显著（表5）。
　　2.2  施肥对米老排苗生物量的影响
　　生物量是反映苗木物质积累的重要指标之一。对不同施肥组合处理的米老排苗生物量进行测定，结果见表6。与对照相比，施肥显著提高了米老排苗木生物量的积累。所有施肥组合中处理1的总生物量最大（3.74 g），是对照（1.42 g）的2.63倍，其次为处理3（3.45 g），两者与处理2、4、5和16差异不显著（P>0.05）。处理13的总生物量最小，为1.79 g，与对照差异不显著（P> 0.05），其他各处理的总生物量均显著大于对照（P<0.05）。其中，处理1的地上生物量和地下生物量均最大，分别是3.01、0.72 g，处理13的地上和地下生物量均最小，分别是1.56、0.23 g。 　　直观分析结果（表7）表明，根据极差R值大小可以得出3因素对米老排苗地上、地下以及总生物量影响程度的顺序均为：N>K>P。有利于米老排苗地上、地下以及总生物量积累的最优施肥组合均是：N1P4K1（每株施N、P和K分别为50、60、45 mg）。方差分析结果表明，不同氮肥水平对米老排苗地上、地下以及总生物量积累的影响存在显著差异，而不同磷肥和钾肥水平对苗木生物量积累的影响差异不显著（表8）。
　　2.3  不同施肥组合的米老排苗木质量指数
　　根据苗木质量指数评价不同施肥处理组合对米老排苗木质量的影响。苗木质量指数值越大，苗木质量越高。由表6可知，不同施肥处理的米老排苗木质量指数差异显著（P<0.05）;其中，处理13的苗木质量指数值最低（0.143）但与对照的差异未达到显著水平;其次是处理9，其质量指数值与对照相同;其余各处理苗木质量均高于对照，其中只有处理1、2、3的质量指数显著大于对照（P<0.05），以处理1的最高。根据极差R值大小可以得出3因素对米老排苗木质量指数影响程度的顺序均为：N>K>P（表7）。米老排苗木质量指数最高的施肥组合是：N1P4K1（每株施N、P和K分别为50、60、45 mg）。
　　2.4  施肥对米老排苗养分利用的影响
　　生物量收获指数和养分利用效率可以反映苗木的养分利用情况。由表9可知，不同施肥组合处理的米老排苗木生物量收获指数以及NPK养分利用效率均差异显著（P<0.05）。其中，处理1（每株施N、P和K分别为50、30、45 mg）的生物收获指数和N利用效率最高，其生物量最大;而处理13（每株施N、P和K分别为200、30、90 mg）
　　的生物量收获指数和N利用效率最低，P素收获指数最高，其生物量最小。这表明合理施肥配方能够提高苗木养分利用效率，不仅促进苗木生物量的积累，同时节约肥料。此外，对照的苗木N、P养分利用效率均显著高于各处理（P<0.05）。
　　3  讨论
　　合理的配方施肥，能为植物生长提供所需的矿质元素，同时对茎叶的生长发育也有重要促进作用[19]。各施肥组合处理中，各处理米老排容器苗苗高、地径、生长量均显著大于对照（P<0.05）;除了处理13外，各处理总生物量均显著大于对照（P<0.05）。因此，本研究表明，配方施肥对米老排容器苗苗高、地径以及总生物量均有显著的促进作用，这和蔡雅桥等[20]、王希刚等[21]的研究结果类似，再次验证了施肥对米老排苗木生长的促进作用。16个施肥处理的米老排容器苗苗高、地径、总生物量均存在显著差异（P<0.05），直观分析结果显示，苗高、地径以及总生物量随着施氮量的增加而逐渐变小，而施氮水平为50 mg/株的处理，其苗木生长状况较佳。此外，不同施肥组合的米老排苗木养分利用情况表明，合理施肥配方能提高苗木养分利用效率，不仅促进苗木生物量的积累，同时节约肥料。因此，施肥量并不是越多越好，合理的氮、磷、钾配比有助于米老排苗木的生长，有效提高苗木质量，过多的施肥不但加大育苗成本，而且不利于苗木的生长发育[22]。
　　不同肥料因素对苗木生长指标的影响效应不同。试验直观分析结果表明，3种因素对米老排苗高影响程度的顺序为：N>P>K;而对地径以及生物量影响程度的顺序均为：N>K>P。因此，对米老排苗高、地径生长以及生物量积累影响效应最大的因素是氮肥，可能原因是氮素是构成蛋白质的主要成分，对苗木生长发育有着重要作用[20]。对苗高而言，磷肥的影响效应大于钾肥，对于地径以及生物量而言，钾肥的影响效应大于磷肥，这可能原因是多施磷肥能够促进苗高生长，施钾肥能让苗木更粗壮。而王希刚等[21]对水曲柳（Fraxinus mandschurica）嫁接苗的施肥研究表明，3种肥料对苗木生长的影响顺序是：N>P>K，邝雷等[22]对任豆（Zenia insignis）容器苗的施肥研究表明，3因素对苗高和地径生长的影响大小为P>N>K，对叶生物量的影响大小是N>P>K，这表明不同营养元素对不同树种的各生长指标影响效应不同。
　　目前已有较多米老排苗木单一施肥的研究报道，如Chen等[15]研究发现，施氮量为100 mg/株的等量施肥法能有效增加米老排苗木生物量和养分质量分数;闫彩霞等[8]指出米老排苗期的最佳供氮方式是等量施肥法，其最佳供氮水平为200 mg/株。而本研究结果表明，开展米老排苗木氮、磷、钾混合施肥，其苗高、地径生长以及生物量积累的最佳施氮水平均为50 mg/株，这可能是氮、磷、钾混合施肥有效提高了苗木对氮的利用效率所致。同时，方差分析结果表明，不同氮肥水平对米老排苗高生长、生物量积累的影响存在显著差异，而不同磷肥和钾肥水平的影响差异不显著，3种肥料水平对地径生长的影响均未达到显著差异，这一结果可能的原因是本试驗3种肥料水平是在前期单一施肥试验最佳施氮和施磷水平的基础上设定的，磷肥和钾肥水平梯度差异较小，具体原因有待进一步探究。研究还发现，促进米老排苗高生长的最优施肥组合是：N1P3K2（每株施N、P和K分别为50、50、45 mg）;促进地径生长的最优施肥组合是：N1P4K2（每株施N、P和K分别为50、60、60 mg）;有利于米老排苗地上、地下以及总生物量积累的最优施肥组合均是：N1P4K1（每株施N、P和K分别为50、60、45 mg），这表明米老排容器苗不同生长指标的最佳施肥组合不同，与蔡雅桥等[20]的研究结果相同。因此，仅从单一指标来判断不易确定不同施肥组合的优劣，需由几个指标来共同确定。本研究通过计算米老排苗木质量指数，综合各生长指标来看，最有利于米老排容器苗生长的施肥配方是：N1P4K1（每株施N、P和K分别为50、60、45 mg）。 　　本研究只探究了温室大棚中不同施肥组合的米老排苗木生长情况，对其造林后的生长表现未进行跟踪研究，今后需要加强不同规格苗木在造林后生长表现的研究，同时开展温室大棚与大田苗木生长表现对比试验，以便更好地指导苗期养分管理。
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