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杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.），属于杜仲科杜仲属，又名思仲、玉丝皮、扯丝皮、丝棉皮等，是我国二级保护植物，作为我国特有的名贵中药材，其皮中含有绿原酸、松脂素二糖苷、京尼平苷酸等多种活性物质，在医疗保健方面有十分重要的作用[1, 2]。杜仲根系发达、适应性强，具有涵养水源和保持水土的功能，是生态经济型林业建设的理想树种[3]。
在我国，杜仲多栽植于山地、丘陵、河滩地等土层浅薄、土壤肥力较低的地区，其中山地、丘陵的栽植面积占到总面积的85%以上，这在一定程度上制约了杜仲的生长[4]。此外，与一般林地不同，杜仲在生产过程中剥皮会带走树体的养分，影响林木生长，加之目前我国杜仲林地的经营模式相对粗放，施肥较少的栽培方式导致了杜仲营养元素缺乏的现象较为普遍，随着生产时间的延长，这种只产不投的生产栽培模式将产生地力衰退、树木生长不良甚至树体早衰等问题，降低杜仲林经营效益 [5,6]。施肥能够改善林地的营养水平、促进林木生长、提高林木质量，是提高林木生产力的重要措施，寻求合理的林地施肥方案是杜仲营林措施中亟待解决的问题[7]。配方施肥试验是对作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应的综合考量，并以此为基础来考察最佳肥料施用量和最佳施肥配比，确定适应当地地力情况的施肥方案，对于充分发掘品种、土地潜力，提高林木产量与质量以及提高肥料利用率具有积极的意义[8-10]。
四川省旺苍县杜仲栽培历史悠久，是中国唯一一个杜仲栽培的农业标准化示范区，有“中国名特优经济林杜仲之乡”的美誉[11]。发展旺苍杜仲产业对于我省杜仲资源的保护和利用具有积极的意义。基于此，本研究采用“3414”完全施肥试验方案，以树高、胸径以及树皮产量来表征施肥对杜仲生长的影响，以期为旺苍县杜仲林的合理施肥以及高产栽培提供参考依据。
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试验地位于旺苍县东河镇南峰寺旁，属亚热带湿润季风气候，多年平均气温16.5 ℃，平均年降水量920.9 mm。本研究中杜仲林为中龄林，造林时间为1996年春季，初始造林密度为1.8 m×1.0 m，试验地土壤为紫色土，林分状况及土壤性质见杨勇智[11]等人的研究。
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试验于2016—2017年开展，采用随机区组设计，“3414”完全施肥方案，每个小区种植杜仲3株，每个处理3次重复。根据调查，当地氮磷钾肥施用水平（kg·hm−2）为150:150:100，结合土壤养分状况，氮（N，尿素）、磷（P2O5，过磷酸钙）、钾（K2O，硫酸钾）肥均设置0（不施肥）、1（2水平×0.5）、2（当地施肥水平）、3（2水平×1.5）四个处理，肥料于2016年5月一次性施入，各处理施肥量如表1所示。
编号 处理 施肥量 Fertilizer application rate ( kg·hm−2) No. Treatments N P2O5 K2O 1 N0P0K0 0 0 0 2 N0P2K2 0 150 100 3 N1P2K2 75 150 100 4 N2P0K2 150 0 100 5 N2P1K2 150 75 100 6 N2P2K2 150 150 100 7 N2P3K2 150 225 100 8 N2P2K0 150 150 0 9 N2P2K1 150 150 50 10 N2P2K3 150 150 150 11 N3P2K2 225 150 100 12 N1P1K2 75 75 100 13 N1P2K1 75 150 50 14 N2P1K1 150 75 50 Table 1. Fertilizer application rate of different treatments
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分别于2016年5月（首次施肥时，施肥0年）、2016年12月（施肥1年）和2017年12月（施肥2年）对样地进行每木检尺，测定杜仲的胸径和树高，其中首次施肥和施肥2年同时测定冠幅。
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统计分析在DPS（11.0）软件中进行，多重比较选择LSD法；图表制作采用Origin 8.0和Excel 2013软件。
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施肥是促进林木生长的重要措施，由图1可知，配施氮磷钾肥后，杜仲的胸径和树高均随着施肥年限的延长而增加。与施肥当年相比，施肥1年时胸径的增加量可达0.27 cm，随着施肥年限的延长，增加量有显著提高，在施肥2年时可达0.6 cm以上。对于树高而言，其增加量在施肥后1年更大，可达施肥后2年的1.5倍。可见，随着施肥年限的增加，杜仲的胸径和树高总体呈现出增加的趋势，但在施肥初期肥料对胸径的影响更大，其年均增长率逐年增加，树高的增长量则呈现出逐渐趋于稳定。
Figure 1. Increment of DBH (A) and height (B) of Eucommia ulmoides in different fertilization years
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分别在施肥的第1年和第2年对14种施肥处理下杜仲胸径进行测定并计算其生长量。由图2可知，在不施用肥料时（N0P0K0），杜仲胸径生长量的平均效应为中等水平N、P、K肥配施处理（N2P2K2）的64.72%。施肥后试验区土壤肥力得到改善，杜仲胸径的生长量总体呈现出上升的趋势，与不施肥处理相比生长量可达0.45 cm。除施肥年限外，肥料间配比也是影响植物肥效的重要因素。本研究中，施肥2年时，在中等磷钾肥配施条件下，随着氮肥施用水平的提高杜仲胸径的增加量逐渐增大，在N1P2K2时达到最大，为不施肥处理下的2.09倍，此后随着氮肥用量的增加呈现出降低的趋势，而在施肥第1年氮肥施用水平对胸径增加量的影响不大。对于不同施肥处理来说，不同施肥年限均以N2P2K0增加量最大，施肥第1年和第2年较未施肥处理分别增加了96.88%和143.48%。
Figure 2. DBH growth of Eucommia ulmoides under different treatments
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未施肥条件下（N0P0K0）杜仲树高生长量的平均效应为中等水平N、P、K肥配施处理（N2P2K2）的92.06%，氮磷钾肥配施后，树高的生长量总体呈现出上升的趋势（图3）。本研究中，对于不同养分元素来说，在中等磷钾配施氮肥以及中等氮钾肥配施磷肥条件下两个施肥年限树高增加量在N1和P1的施肥水平下达到峰值，随后随着氮肥和磷肥施用水平的提高有所降低。对于K而言，在中等氮磷肥配施条件下，随着钾肥用量的提高，树高增加量变化不大。对于不同肥料配比而言，在不同施肥年限间仍然有较好的一致性，在14个处理中均以N1P2K2和N2P1K1表现更好，与不施肥处理相比两个年份树高的生长量分别提高了71.00%、86.00%和12.37%、4.12%。可见，施肥能够促进杜仲树高的生长，随着施肥年限的增加，不同施肥处理间树高生长量的变异系数呈现出逐渐降低的趋势，生长趋于稳定。
Figure 3. Height growth of Eucommia ulmoides in different fertilization years under 14 fertilization treatments
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由图4分析可知，施肥促进了杜仲冠幅的生长，配施氮磷钾肥后冠幅生长量的平均值较不施肥有所增加。在未施用肥料的条件下（N0P0K0），杜仲冠幅生长量的平均效应为中等水平N、P、K肥配施处理（N2P2K2）的90.48%。冠幅的增加量在14个处理间差异较大，不同处理间变异系数可达22.51%。
Figure 4. Crown width growth of Eucommia ulmoides in different fertilization years under 14 fertilization treatments
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土壤养分是林木生长的重要营养物质来源，合理施肥能够对土壤养分状况进行调节，提高土壤肥力，从而促进林木生长[12,13]。研究表明，施肥可显著提高檫树幼林的树高、地径和冠幅，而对8~9年生的湿地松林地施肥后，木材产量的提高更为明显[14,15]。可见，对幼林林施肥可促进林木冠幅的生长，有利于林分提早郁闭，而中龄林和成熟林的施肥则对林木生长量的影响更为明显[16-18]。与此相似，本研究中，配施氮磷钾肥后，杜仲胸径、树高和冠幅的生长量总体呈现出上升的趋势，且以胸径和树高的增加更为明显，与不施肥相比，二者的最大增幅均可达80%以上，可见通过施肥能够增加植株生长量，减少抚育成本。有研究表明, 配施氮、磷、钾肥对杨树胸径生长的促进作用优于树高[19,20]。本研究与此相似，与不施肥相比，肥料施用后，杜仲胸径的增加量可达树高的1.1~1.7倍。
施肥作为重要的营林措施，了解肥料效应对于林木高产栽培方案的开发具有重要意义。本研究中，氮磷钾肥配施后杜仲胸径增长量随生长年限的延长呈增加趋势，而树高增长量则在施肥前期更大。这可能是由于胸径的生长受土壤磷含量的影响更大，磷在土壤中的固定导致了其后效较长，而树高的生长则与土壤氮含量相关性更大，氮素的流失导致其后期生长量更低[21]。肥料配施比例也是影响肥效的重要因素，过高的施肥量会导致土水势增加，对植物根系产生胁迫，从而影响对土壤养分的吸收，在众多养分元素中，氮肥被认为是影响林木生长的主要肥料类型[22-24]。在本研究中，施肥初期氮肥对杜仲胸径增加量的影响不大，随着施肥年限的延长，在施肥2年时，中等磷钾配施氮肥条件下胸径增加量随着氮肥施用水平的提高呈现出先增加后降低的趋势。对于树高来说，随着氮肥和磷肥用量的增加，两个施肥年限其增加量均呈现出先增加后降低的趋势，在施肥水平为N1和P1时，树高的增加量最大，而冠幅的增加量受施肥影响相对较小。与氮磷肥相比，本研究中随着钾肥用量的提高，杜仲生长量变化不大，这与罗娅[25]等人研究结果相似。
综上，氮磷钾肥配施在一定程度上改善了土壤肥力，有利于杜仲的生长，施肥后树高和胸径的增加量分别可达0.23~0.52 m和0.23~0.93 cm，而杜仲生长前期冠幅的增加量受施肥的影响较小。随着施肥年限的延长，杜仲胸径的增加量显著增加，而树高的增长却呈现出降低的趋势，总体来说，胸径的生长量受施肥的影响更大。本研究试验周期较短，仅初步探讨了不同水平氮磷钾肥配施对杜仲中龄林生长的影响，下一步有待对杜仲种植区域进行长期监测，对肥料效应开展综合研究，优化杜仲高产栽培施肥方案。
Effects of Combined Application of Nitrogen, Phosphorus and Potassium Fertilizers on the Growth of Middle-aged Eucommia ulmoides Plantation
doi: 10.12172/202305080001
- Received Date: 2023-05-08
- Available Online: 2023-09-12
- Publish Date: 2023-10-25
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Key words:
- Eucommia ulmoides /
- “3414” Fertilization experiment /
- Tree height /
- DBH
Abstract: Using Eucommia ulmoides as the study material, the “3414” complete fertilization experiment was carried out in the field to analyze the effects of different levels of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers application on the height and diameter of Eucommia ulmoides Oliv., and to explore the best fertilization combination for the growth of Eucommia ulmoides. The results showed that the combined application of N, P and K fertilizers could promote the growth of Eucommia ulmoides height and DBH. The growth of DBH increased significantly with the extension of fertilization years, and the increase after 2 years of fertilization could reach 1.7 times of that without fertilization. The growth of tree height was the highest in the first year of fertilization, which could reach 1.4 times of that without fertilization, and then the increase tended to be stable with the extension of fertilization years. Different levels of nitrogen, phosphorus and potassium treatments had different effects on the growth of Eucommia ulmoidest. Medium nitrogen, phosphorus fertilizer combined with potassium fertilizer had the most obvious promotion effect on DBH growth, while medium nitrogen fertilizer combined with phosphorus and potassium fertilizer (N2P1K1) was more beneficial to the increase of tree height.
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