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指数施肥对杂交新美柳幼苗生长及生物量积累的影响

方芳 洪晓玲 刘玲玲 范正文 朱弘

方芳, 洪晓玲, 刘玲玲, 等. 指数施肥对杂交新美柳幼苗生长及生物量积累的影响[J]. 四川林业科技, 2023, 44(1): 47−51 doi: 10.12172/202203110001
引用本文: 方芳, 洪晓玲, 刘玲玲, 等. 指数施肥对杂交新美柳幼苗生长及生物量积累的影响[J]. 四川林业科技, 2023, 44(1): 47−51 doi: 10.12172/202203110001
FANG F, HONG X L, LIU L L, et al. Effects of exponential fertilization on growth and biomass accumulation of hybrid Salix matsudana × alba seedlings[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2023, 44(1): 47−51 doi: 10.12172/202203110001
Citation: FANG F, HONG X L, LIU L L, et al. Effects of exponential fertilization on growth and biomass accumulation of hybrid Salix matsudana × alba seedlings[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2023, 44(1): 47−51 doi: 10.12172/202203110001

指数施肥对杂交新美柳幼苗生长及生物量积累的影响


doi: 10.12172/202203110001
详细信息
    作者简介:

    方芳(1986—),女,工程师,硕士,ff2303@163.com

    通讯作者: 1107401987@qq.com
  • 基金项目:  浙江省省属科研院所扶持专项(2020F1065-4,2021F1065-6)。

Effects of Exponential Fertilization on Growth and Biomass Accumulation of Hybrid Salix matsudana × alba Seedlings

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    Corresponding author: 1107401987@qq.com
  • 摘要: 探明指数施肥对杂交新美柳(Salix matsudana × alba)幼苗生长及生物量的影响,可为其苗木培育提供基础。以1年生杂交新美柳扦插苗为研究对象,采用盆栽试验法,设置对照(CK)、常规施肥(CF)和指数施肥(EF1、EF2、EF3、EF4)共6个处理,每次施肥间隔时间为30天,共施肥5次,每30天对苗木的苗高、地径进行测量,生长结束后,测定生物量。结果表明:不同施肥处理情况下,杂交新美柳的苗高和地径生长差异表现较大,EF2处理的苗高生长量最大,比CF处理高出36.40%;EF1处理的地径生长量最大,比CF处理高出21.63%。EF处理的生物量显著高于CF和CK,其中EF2处理表现最好,全株生物量、地上部分和地下部分生物量与CK处理相比分别增加了96.86%、84.31%和157.60%。综上,指数施肥3.0 g 株-1施氮量和19.99 g 株-1多元复合肥是杂交新美柳1年生培育的适宜施肥方式。
  • 图  1  不同施肥处理下杂交新美柳1年生苗苗高的比较

    不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。

    Fig.  1  Comparison of seedling height of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

    图  2  不同施肥处理下杂交新美柳1年生苗苗高增长趋势的比较

    Fig.  2  Comparison of seedling height growth trend of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

    图  3  不同施肥处理下杂交新美柳1年生苗地径的比较

    不同小写字母表示不同处理间差异显著(P < 0.05)。

    Fig.  3  Comparison of seedling ground diameter of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

    图  4  不同施肥处理下杂交新美柳地径增长趋势的比较

    Fig.  4  Comparison of seedling growing tend of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

    图  5  不同施肥处理下杂交新美柳1年生苗生物量的比较

    不同小写字母表示同一部位不同处理差异显著(P < 0.05)。

    Fig.  5  Comparison of seedling biomass of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

    表  1  不同施肥处理杂交新美柳N肥施用时间和用量

    Tab.  1  Application time and level of N fertilizer for hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

    施肥处理
    Treatment
    以N肥计各处理单株施肥量
    Weight of Nitrogen per plant/(g·株−1
    6月10日7月10日8月10日9月10日10月10日合计
    CK0.000.000.000.000.000.00
    CF1.001.001.001.001.005.00
    EF10.050.080.150.290.431.00
    EF20.170.270.470.841.253.00
    EF30.270.430.761.352.195.00
    EF40.430.691.222.083.588.00
    下载: 导出CSV
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    出版历程
    • 收稿日期:  2022-03-11
    • 网络出版日期:  2023-01-11
    • 刊出日期:  2023-02-25

    指数施肥对杂交新美柳幼苗生长及生物量积累的影响

    doi: 10.12172/202203110001
      作者简介:

      方芳(1986—),女,工程师,硕士,ff2303@163.com

      通讯作者: 1107401987@qq.com
    基金项目:  浙江省省属科研院所扶持专项(2020F1065-4,2021F1065-6)。

    摘要: 探明指数施肥对杂交新美柳(Salix matsudana × alba)幼苗生长及生物量的影响,可为其苗木培育提供基础。以1年生杂交新美柳扦插苗为研究对象,采用盆栽试验法,设置对照(CK)、常规施肥(CF)和指数施肥(EF1、EF2、EF3、EF4)共6个处理,每次施肥间隔时间为30天,共施肥5次,每30天对苗木的苗高、地径进行测量,生长结束后,测定生物量。结果表明:不同施肥处理情况下,杂交新美柳的苗高和地径生长差异表现较大,EF2处理的苗高生长量最大,比CF处理高出36.40%;EF1处理的地径生长量最大,比CF处理高出21.63%。EF处理的生物量显著高于CF和CK,其中EF2处理表现最好,全株生物量、地上部分和地下部分生物量与CK处理相比分别增加了96.86%、84.31%和157.60%。综上,指数施肥3.0 g 株-1施氮量和19.99 g 株-1多元复合肥是杂交新美柳1年生培育的适宜施肥方式。

    English Abstract

    • 施肥是提高苗木质量的关键技术措施之一,其根本目的在于及时补充苗木生长所需的养分,促进进苗木生长,提升苗木成活率和造林成效[1]。因此,成为苗木培育长期以来的研究热点。目前,林木施肥研究多集中以氮、磷、钾配比施肥试验[2],虽控制精准,但并不适用于树种不同生长阶段的养分供给。指数施肥是由瑞典农业科技大学的Ingestad等于20世纪80年代[3]创立的“指数养分承载理论”发展而来,并经Timmer等一系列西方学者[4,5]的研究带动下,得到了广泛推广。该理论是指采用与相对生长率同步的养分增加率,即指数递增方式逐渐增加施肥量,从而实现苗木对肥料的稳定持续吸收,提高苗木养分承载量和竞争能力[6]。由于指数施肥遵循了苗木年生长发育阶段的需肥规律,不但促进高效积累,还能避免养分毒害等优点,逐渐成为国内外苗木培育的首选施肥技术[7]

      杂交新美柳(Salix matsudana × alba)是2003年从美国引进的柳树新品种,有研究证明该品种在南京地区生长表现良好[8,9],继承了亲本旱柳(S. matsudana)和白柳(S. alba)的许多优良特性,特别是抗风和耐盐碱的特性,且观赏性高,生长迅速,适宜开发为内陆、沿海等盐碱滩涂造林用材[10]。但目前国内对杂交新美柳苗木培育的研究尚处于探索阶段,缺乏完备的理论基础和技术支持,对其指数施肥的相关试验亦鲜见报道。本研究系统比较研究了基于不施肥、常规施肥及指数施肥模式下杂交新美柳在苗高、地茎和生物量上的差异,以期获得最优施肥模式,从而为提高苗木生长质量与肥料利用效率提供基础参考。

      • 试验地点设在浙江省台州市林业技术推广总站天台基地(29°10′N,120°50′E),海拔149 m,属典型亚热带季风气候,温暖湿润,四季分明,其中年均气温17℃,极端最高气温39℃,极端最低气温−9℃,年均降水量1480~1530 mm。

      • 试验选用生长相对一致的1年生杂交新美柳扦插容器苗,平均苗高45.1 ± 0.3 cm,平均地径3.51 ± 0.03 mm,试验前1个月将苗移栽至配有集水托盘的塑料花盆中,每盆1株。盆栽基质采用河沙:珍珠岩 = 1∶1。将定植好的盆栽苗放于苗床,置于80%遮阳网下缓苗1个月,于2021年6月中旬开始指数施肥试验,期间,每隔2周移动盆的位置防止边缘效应。

      • 试验采用随机区组设计,设置对照(CK)、常规恒量施肥(CF)和指数施肥(EF1、EF2、EF3、EF4)共6个处理,采用指数施肥模型[11],获得氮用量分别为0.0、5.0、1.0、3.0、5.0和8.0 g·株−1,对应的多元复合肥(N∶P∶K = 15∶15∶55)用量分别0.00、33.35、6.66、19.99、33.35和53.34 g·株−1。以不施肥为对照CK。每个处理9株苗,3个重复,每个重复3株(见表1)。

        表 1  不同施肥处理杂交新美柳N肥施用时间和用量

        Table 1.  Application time and level of N fertilizer for hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

        施肥处理
        Treatment
        以N肥计各处理单株施肥量
        Weight of Nitrogen per plant/(g·株−1
        6月10日7月10日8月10日9月10日10月10日合计
        CK0.000.000.000.000.000.00
        CF1.001.001.001.001.005.00
        EF10.050.080.150.290.431.00
        EF20.170.270.470.841.253.00
        EF30.270.430.761.352.195.00
        EF40.430.691.222.083.588.00
      • 待杂交新美柳生长季结束后,于2021年10月10日,选取大小均匀的苗木,每个处理各9株,用卷尺和数显游标卡尺测量苗木苗高及地径生长情况。待用去离子水洗净后,按照地上部分(枝叶)和地下部分(根系)分别剪下,盛于托盘中,放入烘箱内,设置条件为:105℃杀青30 min,85 ℃烘干48 h至恒质量,用精度为0.01 g电子天平测其干质量。

        $$\begin{split} &{全株生物量}/({\rm{g}}\cdot{株}^{-1}) = {地上部分生物量} +\\ &{地下部分生物量} \end{split}$$ (1)
      • 采用Microsoft Excel 2013对试验数据进行描述统计及绘图。利用SPSS 18.0 对数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA),选择LSD法进行多重比较分析。

      • 在不同施肥处理情况下,1年生杂交新美柳苗高生长差异表现显著,施肥效果按苗高大小排序为:EF2 > EF1 > EF3 > EF4 > CF > CK,其中处理EF2的苗高生长量最大,收获时苗高为157.64 cm,较CK处理(93.22 cm)高出69.11%,较CF处理(115.57 cm)高出36.40%,差异均达到显著性水平(P < 0.05)。在指数施肥的4个处理中,开始随着施氮水平的提高,苗高相应的呈增加趋势,但随着氮水平继续提高,苗高反而下降,EF2处理(157.67 cm)的施肥效果相较EF4处理(143.03 cm)高出10.24%,但各处理之间差异不显著(P > 0.05)(见图1)。

        图  1  不同施肥处理下杂交新美柳1年生苗苗高的比较

        Figure 1.  Comparison of seedling height of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

        从苗高增长整体趋势来看,在试验开始的60 d内,各处理下苗木获得的高净增长斜率最大,因此,可以将6月份试验开始后的60 d内视为杂交新美柳苗高生长的高峰期。在试验的60 d~90 d间,生长斜率趋于缓和,这可能是由于进入9月份后气温降低,杂交新美柳的生长速度减慢,可以视其为苗高生长的稳定期。指数施肥的4个处理的苗高生长量显著高于常规施肥和对照,均达到显著性差异。在试验的前60 d内,EF2处理的苗高增长量相较CF和CK处理分别提高了44.32%和85.50%(见图2)。

        图  2  不同施肥处理下杂交新美柳1年生苗苗高增长趋势的比较

        Figure 2.  Comparison of seedling height growth trend of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

      • 在不同施肥处理情况下,1年生杂交新美柳的地径生长差异表现较大,施肥效果按地径大小排序为:EF1 > EF2 > EF3 > EF4 > CF > CK,其中EF1处理的地径生长量最大,收获时地径为8.83 cm,比CK处理(6.55 cm)高出34.81%,比CF处理(7.26 cm)高出21.63%,差异均达到显著性水平(P < 0.05)。在指数施肥的4个处理中,开始随着施氮水平的提高,地径相应的呈增加趋势,但随着氮水平继续提高,地径反而下降,EF2处理(8.83 cm)的施肥效果相较EF4处理(8.34 cm)高出5.88%,但是各处理之间差异不显著(P > 0.05)(见图3)。

        图  3  不同施肥处理下杂交新美柳1年生苗地径的比较

        Figure 3.  Comparison of seedling ground diameter of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

        从地茎增长整体趋势来看,在试验开始的60 d内,各处理的地径净增长斜率较大,可以将6月份试验开始后的60 d内视为地径生长的高峰期。在试验的60 d~90 d间,生长斜率趋于缓和,可以视其为苗高生长的稳定期。指数施肥的4个处理的地径生长量显著高于常规施肥和对照,均达到显著性差异。在试验的前90 d内,EF1处理的地径增长量最大,相较CK处理分别提高了22.67%、29.37%和33.50%。试验的第120 d时EF2处理的地径增长量最大,指数施肥各处理之间差异不显著(见图4)。

        图  4  不同施肥处理下杂交新美柳地径增长趋势的比较

        Figure 4.  Comparison of seedling growing tend of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

      • 不同处理条件下杂交新美柳苗木总生物量介于9.23~15.75 g 株−1,指数施肥处理(EF1、EF2、EF3、EF4)显著高于常规施肥CF处理和CK。与CK处理相比,CF处理的全株生物量、地上部分和地下部分生物量分别提高了20.3%、17.78%和32.23%,均差异显著(P < 0.05)。EF2处理全株生物量、地上部分和地下部分生物量与CK处理相比分别增加了96.86%、84.31%和157.60%,且均显著高于其他指数施肥处理(见图5)。

        图  5  不同施肥处理下杂交新美柳1年生苗生物量的比较

        Figure 5.  Comparison of seedling biomass of one-year-old hybrid Salix matsudana × alba under different fertilization treatments

      • 株高与地径是造林实践中衡量和反映苗木生长和质量最直接和最重要的形态指标[12]。施肥对幼苗生长发育与生理代谢均有一定的促进作用,而相较于传统施肥方法,指数施肥更能满足植物不同生长时期所需要的养分,更有利于提高植物养分利用效率和生存竞争力,从而提高了造林成功的可能性。相关学者对青冈(Cyclobalanopsis glauca[13]、紫楠(Phoebe sheareri[14]、杉木(Cunninghamia lanceolata[15]、池杉(Taxodium distichum var. imbricatum[16]等苗木树种的研究结果均发现利用指数施肥能够显著促进苗木生长。从本试验结果来看,虽然不同指数施肥方式(EF1、EF2、EF3、EF4)下的杂交新美柳的苗高和地径的差异不显著,但所有指数施肥处理的苗高和地径均显著高于常规施肥CF处理(P < 0.05),表明指数施肥可有效提高杂交新美柳的苗高和地径的生长量。

        施肥对苗木的影响还可以通过生物量来评价。大量研究表明,苗木体内生物量积累与分配过程中受到施氮的影响最为明显[17]。作为植物生长必需的主要元素,氮素影响着植物的光合效率与生长,是构成各种重要有机化合物不可缺少的组成部分[18]。本实验中指数施肥对杂交新美柳的生物量的积累有明显的促进作用,表现在指数施肥处理的地上部分、地下部分和总生物量均显著高于CK和常规施肥(P < 0.05),这是由于氮肥增强了植物的光合作用,提高了营养物质的利用效率,从而使生物量得到提高[19,20]。同时,指数施肥EF2处理的作用效果优于EF1、EF3和EF4,这说明适量施氮可以促进苗木的生长和生物量的积累。然而,无论是地上、地下还是全株生物量均随施肥浓度的增加而降低,虽然差异不显著,但说明过量的氮肥已经超出杂交新美柳的需求,反而会抑制苗木生长和生物量的积累[21]。此外,未被吸收的氮肥经淋溶残留在土壤中,极易造成硝酸盐污染[22]。因此,根据杂交新美柳的生长和需肥特点,笔者推荐采用“少施多次”的指数施肥方法,从而提高其对氮素吸收利用效率和生物量积累。

        本研究中,指数施肥有效促进了杂交新美柳的生长,提高了苗高、地径和生物量。综合各项指标,EF2处理下的3.0 g·株−1施氮量和19.99 g 株−1多元复合肥是杂交新美柳1年生培育的最适宜施肥方式。植物的生长与养分的关系是一个复杂的生理过程,本试验的试验结果仅能反映1年生杂交新美柳扦插苗盆栽条件下的需肥规律,苗木的光合作用、养分积累、根系形态等对指数施肥的响应机制有待进一步的研究。

    参考文献 (22)

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