施用磷肥對馬尾松種源生長和木材基本密度的影響

劉青華，周志春，張開明，蘭永兆，吳吉富，聶國勤

(1.中國林業(yè)科學研究院 亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400；2.福建省武平縣林業(yè)局，福建 武平364300)

隨著短輪伐期工業(yè)用材林的規(guī)模發(fā)展及林木經(jīng)營者集約理念的出現(xiàn)，林木施肥已被廣泛接受并逐漸成為林木培育的一項重要技術措施，也是防止地力衰退，維持長期穩(wěn)定的地力和養(yǎng)分平衡的有效途徑[1]。在中國南方，土壤中的磷多以難溶性閉蓄態(tài)形式存在而被固定，有效磷含量極低[2]，而磷是植物生長發(fā)育必需的大量元素之一，因此，施磷肥已成為營造人工林的重要內(nèi)容。已有研究發(fā)現(xiàn)，增施磷肥可大幅提高林木生長量[3－4]，但對于針葉樹種的施肥措施已有的報道主要集中在幼林期和中齡期追肥上，很少涉及造林時施入的基肥對林木的影響以及肥力的持效性，僅見趙穎等[5]研究了磷基肥對馬尾松Pinus massoniana生長的影響。施基肥是豐產(chǎn)栽培的關鍵技術[6]，因此，研究磷基肥對林木主要經(jīng)濟性狀的影響對林業(yè)生產(chǎn)也顯得尤為必要。由于大多數(shù)林木屬于雜合體，不同基因型對施肥的生長反應差異也較大[7－10]。馬尾松是中國南方的主要造林樹種，廣西岑溪、廣東高州、廣東信宜、江西崇義和福建武平種源是福建地區(qū)生長表現(xiàn)較好的優(yōu)良種源[11]。周志春等[2]對馬尾松幼齡林研究認為，馬尾松種源與磷肥的互作效應雖較小，但不能忽略它的存在。本研究在已有的有關2～10年生馬尾松優(yōu)良種源對磷肥生長反應及肥效持續(xù)性的基礎上，利用設置在福建省武平縣的廣西岑溪、廣東高州、廣東信宜、江西崇義和福建武平等5個馬尾松優(yōu)良種源與3種磷肥互作試驗林的12年生測定材料，繼續(xù)研究磷基肥對各優(yōu)良種源生長、形質和木材基本密度的影響，以期為種源與磷肥的最佳配置提供科學理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來源

試驗材料取自設置在福建省武平縣九進塘林業(yè)科技試驗示范區(qū)的12年生馬尾松優(yōu)良種源與磷肥互作試驗林。該試驗示范區(qū)自然狀況見參考文獻[5]，有廣西岑溪(A1)，廣東高州(A2)，廣東信宜(A3)，江西崇義(A4)和福建武平(A5)等5個優(yōu)良種源參試，設置不施磷(P0)，中磷(P1，100 g°株－1鈣鎂磷肥)和高磷(P2，400 g°株－1鈣鎂磷肥)3種磷肥處理。試驗采用完全隨機區(qū)組設計，4次重復，4列7行28株小區(qū)，株行距為2 m×2 m，各重復土壤養(yǎng)分狀態(tài)見參考文獻[2]。1997年4月1日利用半年生容器苗上山定植，植苗前在穴底均勻施入磷肥，所施用磷肥為福建漳平產(chǎn)，五氧化二磷質量分數(shù)為124.0 g°kg－1。栽植時上述5個種源容器苗的平均高度分別為18.37，18.60，18.60，15.50和16.40 cm。造林后連續(xù)3 a劈草，1次°a－1，但從造林到本次調(diào)查期間內(nèi)未再施肥。

1.2 試驗林調(diào)查和材性測定

2008年12月在每重復的試驗小區(qū)(4列7行28株)內(nèi)選擇中間6～8株樣木，以避免小區(qū)邊緣效應對試驗結果的影響。每木測量其樹高、胸徑和樹干通直度等指標。樹干通直度按通直、較通直、一般、彎曲、嚴重彎曲分級，分別記分為5，4，3，2和1，分數(shù)越高越通直。同時在調(diào)查植株胸高處上坡方位用6 mm直徑的生長錐鉆取一髓心至樹皮的完整無疵木芯，并用最大含水量法[12]測定其木材基本密度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

單株材積(V)按公式 V=0.000 062 341 803× D1.31.8561497× H0.9568492估算[11]。其中，D1.3為胸徑，H 為樹高。以小區(qū)單株測定值為單元，采用SAS/STAT軟件中的GLM程序進行性狀方差分析，以檢驗種源、磷肥量、種源×磷肥量互作等對生長、形質和木材基本密度的影響。方差分析時樹干通直度經(jīng)數(shù)據(jù)轉換。

2 結果與分析

2.1 馬尾松種源生長、形質和木材基本密度對磷肥的遺傳反應

表1結果表明:12年生時，馬尾松不同優(yōu)良種源生長對磷基肥的遺傳反應式樣不同。對于胸徑生長，廣東高州和信宜種源仍對磷基肥較為敏感，皆表現(xiàn)為隨磷基肥施入量的增加，胸徑生長明顯加快。而廣西岑溪、江西崇義和福建武平種源胸徑生長對磷基肥的敏感性則較小，其在3種磷基肥處理下胸徑生長量差異不顯著，屬于耐磷性種源，適合在缺磷地區(qū)經(jīng)營。對于樹高生長，除江西崇義和福建武平種源在3種磷基肥下差異不顯著外，廣西岑溪、廣東高州和信宜種源對磷肥反應較敏感，表現(xiàn)在較高或中等磷肥處理下具有較大的樹高生長，如廣西岑溪和廣東信宜種源在中磷立地下，12年生時平均樹高分別為11.55和11.30 m，分別是缺磷處理下樹高生長量的1.11倍和1.10倍；廣東高州種源在高磷處理下樹高生長量最大，比缺磷處理下高10.77%。

馬尾松種源樹干通直度受磷基肥的影響較小，僅見福建武平種源在缺磷處理下干形要明顯好于中、高磷處理下的干形，平均的得分值為4.2分。其他4個優(yōu)良種源在3種磷基肥處理下樹干通直度差異皆不明顯。造林時磷基肥的施入量對廣東高州、廣東信宜和福建武平種源的木材基本密度影響也較小，但對廣西岑溪和江西崇義種源有明顯的影響，江西崇義種源在中、高磷處理下木材明顯要比缺磷時的木材致密，與之相反，廣西岑溪種源在缺磷處理下木材基本密度為0.408 8 g°cm－3，比中磷處理下的木材基本密度顯著提高了4.47%(P＜0.05)，但廣西岑溪種源在高磷處理下木材基本密度與缺磷、中磷處理下的木材基本密度差異不明顯，未達到5%顯著概率水平。

表1 馬尾松種源生長、干形和木材基本密度在不同磷肥施用量下的比較Table 1 Comparison on growth，stem-form and wood basic density of Pinus massoniana provenances between three phosphorus application levels

2.2 不同磷肥處理下馬尾松生長、形質和材性的種源差異

馬尾松種源效應因性狀而異，且與磷肥投入量有一定關系。參試的5個種源皆為速生高產(chǎn)種源，在3種磷肥處理下，12年生時的胸徑和樹高種源差異皆達到5%顯著水平(圖1)。對于胸徑生長，在缺磷處理下，福建武平種源生長最好，廣西岑溪和廣東高州種源次之，江西崇義種源最差；隨著磷肥投入量的增加，兩廣種源胸徑生長逐漸超過福建種源，尤其是廣東高州種源，在中、高磷處理下胸徑生長量分別為12.75和13.21 cm，顯著(P＜0.05)高于其他4個種源。對于樹高生長，在缺磷處理下，仍為福建種源生長最好；但在中磷處理下，廣西岑溪種源樹高生長明顯超過福建武平種源，廣東信宜、廣東高州種源樹高生長與福建武平種源差異也縮小到小于5%顯著性概率水平；在高磷處理下兩廣種源和福建武平種源高生長差異不顯著，但皆明顯比江西崇義種源高。

相對于生長性狀，樹干通直度的種源差異較小。在3種磷肥處理下，參試的5個種源間差異皆未達到顯著概率水平。不同磷肥處理下，木材基本密度在種源間的差異也因磷肥投入量而異，僅在缺磷處理下種源間木材基本密度差異達到了極顯著水平(P＜0.05)(圖1)。兩廣種源和福建武平種源木材基本密度皆在0.390 0 g°cm－3以上，顯著高于江西崇義種源，其木材基本密度僅為0.369 6 g°cm－3；而在中、高磷處理下，種源間木材基本密度差異不明顯。

圖1 不同磷肥處理下5個馬尾松優(yōu)良種源的生長和木材基本密度Figure 1 Comparison on growth and wood basic density between five Pinus massoniana provenances underdifferent phosphorus application levels

2.3 馬尾松生長、形質和木材基本密度的種源和施磷肥量交互作用

基因型與磷肥互作的研究是實施林木良種和施用磷肥優(yōu)化配置的重要理論基礎。兩因素方差分析表明(表2)，12年生時馬尾松胸徑、樹干通直度的種源×磷肥互作效應不顯著，意味著磷肥施用與否及多少不會影響參試種源這3個性狀的相對表現(xiàn)。但馬尾松樹高和木材基本密度卻受顯著的種源×磷肥交互作用影響，說明只有實現(xiàn)優(yōu)良種源與磷肥的優(yōu)化配置才能實現(xiàn)馬尾松人工林的速生豐產(chǎn)。

2.4 種源和磷肥施入量的合理配置

紙漿材要求單位時間干物質(單株材積與木材基本密度的乘積)收獲量最大。本研究以干物質產(chǎn)量(單株材積與木材基本密度的乘積)為評價指標，按降序列出5個種源和磷肥的組合(表3)，由表3可見，福建武平種源不論是否施磷基肥，干物質量皆高于其它種源在3種磷肥處理下獲得的干物質量，結合生產(chǎn)成本，認為若以紙漿材為培育目標，選用當?shù)胤N源(福建武平種源)在不施磷肥的情況下即可取得最佳效果。若以鋸材為培育目標，要求徑生長量大、木材密度高、干形好。由于樹干通直度種源、施肥量的主效應和互作效應皆不顯著，故不考慮干形，僅以胸徑、木材基本密度都不低于平均值作為約束條件，共選出5個鋸材優(yōu)良組合(表4)。

表2 馬尾松種源和磷肥及其交互作用對各性狀影響的雙因素方差分析Table 2 Analysis of variance descrbing the main and interactive effect of provenance and phosphorus on traits of Pinus massoniana

表3 紙漿材優(yōu)良組合Table 3 Superior combination for pulp wood

表4 鋸材優(yōu)良組合Table 4 Superior combination for saw timber

3 結論與討論

良種和適宜的施肥是實現(xiàn)人工林速生豐產(chǎn)優(yōu)質的兩大技術措施。馬尾松對磷肥的反應因種源和性狀而異。本研究利用12年生材料發(fā)現(xiàn)，福建武平種源屬于生長對磷肥不敏感的種源，其胸徑、樹高在3種磷肥處理下差異不顯著，與苗期、幼齡期的生長表現(xiàn)一致[5]。廣東信宜種源在造林12 a時，胸徑、樹高皆顯現(xiàn)出肥效差異，高磷處理下的生長明顯好于缺磷處理下的生長，相異于廣東信宜種源在苗期和幼齡期生長對磷肥反應不敏感的結論，也相異于周志春等[13]基于馬尾松種源苗期及幼林施磷肥試驗初步發(fā)現(xiàn):福建武平和廣東信宜種源的磷效率較高，在低磷脅迫下具有較大的磷素吸收和利用效率，即能依靠自身潛力，獲得生長所需的有效磷。究其原因，可能是因為廣東信宜種源的磷效率略低于福建武平種源[13]，缺磷狀態(tài)下，在造林早期根系獲得的磷素能完全滿足林木生長需要，但生長到一定程度時根系獲得的磷素就不能完全滿足林木生長需要，施入的磷肥處理就顯示出生長優(yōu)勢。對于廣西岑溪和江西崇義種源肥效分別體現(xiàn)在樹高和胸徑生長上，而廣東高州屬于胸徑和樹高生長對磷肥較敏感的種源，該研究結果符合這3個種源在造林早期生長對肥效的動態(tài)變化趨勢[5]，表明這3個種源具有明顯的肥效，且肥效持續(xù)時間長，初期肥效優(yōu)勢能連續(xù)保持，因此在造林時適當施入磷肥作基肥，有明顯的增產(chǎn)效果。

施肥對木材密度的影響也是營林工作者關心的主要問題。因為木材密度不僅與鋸材的力學強度有關，而且還決定單位體積的干物質產(chǎn)量，影響紙漿和紙張的性能[1，14]。但目前關于施肥對木材密度影響的結論還不完全一致。Choong等[15]提出針葉樹種造林后1～4 a施肥，對木材密度沒有顯著影響。Nicholls和Nelson等[16，17]研究認為施用磷肥可使輻射松Pinus radiata木材密度降低3%～20%。年輪密度會隨降低的趨勢在施肥后 2～5 a 后才會消失[14，18－19]。徐有明等[20]對濕地松 Pinus elliotii幼齡林的研究發(fā)現(xiàn)單施磷肥或氮、磷、鉀配比施肥都能夠明顯提高濕地松的木材基本密度。本研究結果表明，5個馬尾松參試種源木材基本密度對磷肥的反應式樣也不同，廣西岑溪種源在施用磷肥后木材基本密度略有下降，因此，對于廣西岑溪種源在施用磷肥以求促進生長的同時要權衡由此帶來的對木材密度的負面影響；江西崇義種源則在施用磷肥后隨著生長的加快，木材基本密度也明顯升高；廣東信宜、廣東高州和福建武平種源木材基本密度則較少受施肥量影響。除生長和木材基本密度外，干形對施肥的反應也被日漸關注。本研究得出馬尾松種源樹干通直度基本上對磷肥不敏感，這可能與樹干通直度主要受遺傳控制有關[21]，施肥等育林措施對干形的影響較小。

種源與磷肥對馬尾松樹高生長存在顯著的交互作用，即磷肥施用與否及多少會影響參試種源樹高生長的相對表現(xiàn)，因此，施肥措施不能僅依據(jù)單個處理因素的分析結果進行簡單的組合。本研究依據(jù)紙漿材和鋸材不同培育目標，選出最佳施肥方案。對于紙漿材，本研究認為閩西馬尾松這一中心產(chǎn)區(qū)的最佳種源為福建武平種源，因為其為當?shù)胤N源，不僅適應性上優(yōu)于其他種源，而且在不施磷肥的情況下干物質量高于其他種源施肥或不施肥情況下所獲得的干物質量。由于本研究結果僅為中齡林的研究結果，因此，擬對該林分繼續(xù)追蹤調(diào)查，掌握福建武平種源是否在達到輪伐期時仍能保持這種優(yōu)勢，為在缺磷且施肥困難的地區(qū)大力推廣武平種源或為其它種源配置最佳的施肥措施提供科學的理論依據(jù)。

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