馬尾松優(yōu)良種源對(duì)N肥的響應(yīng)

曾嬿冰　周運(yùn)超　張　偉　羅　康

(貴州大學(xué)林學(xué)院　貴陽(yáng)　550025)

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馬尾松優(yōu)良種源對(duì)N肥的響應(yīng)

曾嬿冰周運(yùn)超*張偉羅康

(貴州大學(xué)林學(xué)院貴陽(yáng)550025)

摘要：選擇6個(gè)馬尾松優(yōu)良種源的幼苗，設(shè)計(jì)5種氮素水平的盆栽試驗(yàn)對(duì)馬尾松優(yōu)良種源的氮肥肥效進(jìn)行研究，結(jié)果表明：都勻、上杭和崇義種源更耐貧瘠，苗木最粗壯，施氮能夠很好的促進(jìn)其苗高地徑的生長(zhǎng)；桐棉種源的高速生長(zhǎng)特性明顯，尤其是在高氮環(huán)境(87g/m2)下更能促進(jìn)其苗高生長(zhǎng)；施氮對(duì)古蓬種源的苗高增長(zhǎng)促進(jìn)作用大于地徑生長(zhǎng)，其最適的施氮水平為44g/m2；而韶關(guān)種源相較其他優(yōu)良種源在各生長(zhǎng)指標(biāo)中表現(xiàn)不突出，但其地徑增長(zhǎng)快速，在44g/m2水平下地徑增量最大，高徑比值最小，苗木最粗壯；都勻、韶關(guān)和崇義種源的地上部分和地下部分生物量積累對(duì)五個(gè)氮水平的響應(yīng)一致，上杭種源在44g/m2水平下促進(jìn)地上部分生長(zhǎng)卻抑制根系生物量的積累，桐棉和古蓬種源分別在22g/m2和87g/m2水平促進(jìn)地下部分生長(zhǎng)但抑制地上部分生物量的積累。由于各優(yōu)良種源對(duì)氮肥的需求不同，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中應(yīng)根據(jù)造林目的和立地條件來(lái)選擇適宜的良種以及確定其施氮量，以此來(lái)提高馬尾松的生長(zhǎng)效率，達(dá)到利用效率最大化。

關(guān)鍵詞：馬尾松；優(yōu)良種源；氮肥；生長(zhǎng)性狀

馬尾松是我國(guó)松屬樹(shù)種中分布最廣的鄉(xiāng)土樹(shù)種，具有對(duì)土壤、氣候適應(yīng)性強(qiáng)、速生、豐產(chǎn)、全樹(shù)綜合利用程度高、纖維優(yōu)良等特性，是我國(guó)南方主要工業(yè)用材和造林綠化樹(shù)種。目前人工施肥已成為用材林培育中不可少的營(yíng)林措施，學(xué)者們也對(duì)林木的施肥技術(shù)做了大量研究[1～3]，尤其是馬尾松施肥技術(shù)的研究。馬尾松苗木施肥效果研究表明，苗木對(duì)氮需求較高，氮肥對(duì)其地徑和葉片生長(zhǎng)有較大的促進(jìn)作用，尤其是在生長(zhǎng)后期，充足均施氮的處理苗木高、徑生長(zhǎng)較好，質(zhì)量?jī)?yōu)，I級(jí)苗比例達(dá)2/3，均衡施氮能夠顯著提高苗木生物量，減少追施氮肥量可顯著降低直徑生長(zhǎng)和葉、莖、根的干物質(zhì)及苗木質(zhì)量[4～5]。然而近年來(lái)也有不少研究表明，施氮抑制馬尾松的生長(zhǎng)，在其幼苗及根系生長(zhǎng)的研究中發(fā)現(xiàn)，施N肥及N-P肥不利于苗木高、徑的生長(zhǎng)，根表面積和生物量小，側(cè)須根較少，苗木對(duì)水養(yǎng)分的吸收能力相對(duì)較弱[6]。在馬尾松幼齡林的研究中也表明施N肥對(duì)其生長(zhǎng)無(wú)促進(jìn)作用，不利馬尾松生長(zhǎng)且影響成活率[7～10]?？磥?lái)現(xiàn)今馬尾松對(duì)施肥的響應(yīng)機(jī)理仍然不夠清晰，N肥究竟是主導(dǎo)促進(jìn)馬尾松生長(zhǎng)的因素還是抑制其發(fā)育的主要原因現(xiàn)在仍沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)則，因此研究馬尾松的N肥肥效是迫切及必要的。

與此同時(shí)，馬尾松優(yōu)良種源的選擇及生長(zhǎng)越來(lái)越受到重視，并對(duì)此也做了大量的研究[11～16]，結(jié)果表明，馬尾松不同種源間的生長(zhǎng)量差異較大，優(yōu)良種源具有生長(zhǎng)的高速性。同樣的，馬尾松優(yōu)良種源的肥效研究也受到了學(xué)者們的重視。研究表明種源與磷肥對(duì)馬尾松樹(shù)高生長(zhǎng)存在顯著的交互作用，各馬尾松種源的肥效大小有異，但都較為明顯且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，且施用磷肥能顯著降低各種源林分內(nèi)個(gè)體生長(zhǎng)的異質(zhì)性[17～18]。現(xiàn)今已知馬尾松優(yōu)良種源具有高速生長(zhǎng)的特性，那么這是否意味著其更需要大量的營(yíng)養(yǎng)元素，即施肥是否能夠提高其生長(zhǎng)速率仍是一個(gè)未解決的問(wèn)題。在對(duì)馬尾松的種源肥效研究中，大多學(xué)者研究了馬尾松不同種源的磷效應(yīng)，然而氮素作為植物生長(zhǎng)的必要元素，不同優(yōu)良種源馬尾松對(duì)不同N濃度的生長(zhǎng)響應(yīng)如何至今仍不清楚。本研究致力于解決馬尾松各優(yōu)良種源對(duì)N肥的生長(zhǎng)響應(yīng)以及對(duì)不同N濃度的施用效率等問(wèn)題，以期為馬尾松施肥研究更好的應(yīng)用于生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料

苗木來(lái)源為2013年在貴州大學(xué)林學(xué)院苗圃內(nèi)培育的一年生苗木，6個(gè)優(yōu)良種源是根據(jù)全國(guó)馬尾松種源的前期試驗(yàn)結(jié)果選擇而來(lái)，分別來(lái)自貴州都勻、福建上杭、廣西桐棉、廣東韶關(guān)、廣西古蓬和江西崇義，其中都勻、崇義和上杭屬于中亞熱帶種源，其余三個(gè)屬于南亞熱帶種源(表1)。

表1 各種源地理位置與氣候條件

栽培土壤為第四紀(jì)黃色粘土(表2)，肥力特點(diǎn)是缺P低N低K[19]。用0.5%高錳酸鉀消毒，用塑料薄膜覆蓋密封曝曬一周左右后將土壤過(guò)篩(1cm×1cm)并分別裝入直徑30cm的聚乙烯盆，每盆裝土8kg。

表2 　栽培土壤的基本理化性質(zhì)

1.2試驗(yàn)方法

取一年生苗高、根徑等長(zhǎng)勢(shì)一致的6個(gè)馬尾松優(yōu)良種源苗木移至盆中栽培，每種源設(shè)置5個(gè)施氮處理(即CK，11g/m2，22g/m2，44g/m2，87g/m2)。于4月底進(jìn)行一次施肥(尿素)，定期進(jìn)行苗高地徑的測(cè)量并于12月底采集苗木進(jìn)行生物量的測(cè)定。

測(cè)量數(shù)據(jù)用 Excel、SPSS 等軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同N肥水平下馬尾松的生長(zhǎng)差異

如圖1所示，在桐棉種源中苗高凈增量最大的是87g/m2水平，達(dá)24cm，最小的是44g/m2水平，僅為CK的11%，其不同N肥水平間苗高增量排序?yàn)?7g/m2> 22g/m2> 11g/m2> 44g/m2> CK；古蓬種源的苗高增長(zhǎng)量最大是44g/m2水平，最小的是22g/m2水平，其不同N肥水平間苗高增量排序?yàn)?4g/m2>11g/m2> CK> 87g/m2>22g/m2；而都勻種源苗高增量最大的是22g/m2水平，比CK增加了45.5%，最小的是44g/m2水平，與CK相近, 其不同N肥水平間苗高增量排序?yàn)?2g/m2>11g/m2>87g/m2> CK >44g/m2；上杭種源苗高增量最大的是22g/m2的施肥水平，是CK的56.8%，最小的是87g/m2水平，僅為CK的15.9%，其不同N肥水平間苗高增量排序?yàn)?2g/m2> 44g/m2> 11g/m2>87g/m2>CK；在韶關(guān)種源中，苗高增量最大的是11g/m2水平，是CK的32.6%，最小的是22g/m2水平，與CK相近，其不同N肥水平間苗高增量排序?yàn)?1g/m2> 44g/m2> CK > 22g/m2>87g/m2；崇義種源的苗高增量最大值在22g/m2水平，達(dá)到16.1，是對(duì)照增量的一倍，而增量最小的是87g/m2水平，僅為CK的2.5%，其不同N肥水平間苗高增量排序?yàn)?2g/m2> 44g/m2> 11g/m2> 87g/m2> CK。

圖1　不同施肥水平的苗高生長(zhǎng)差異

圖2　不同施肥水平的地徑生長(zhǎng)差異

如圖2所示，除都勻及崇義種源地徑增長(zhǎng)量最大值在22g/m2水平外，其余四個(gè)種源均在44g/m2水平。其中都勻種源的地徑增量最大值與CK相比增加了64.1%，最小出現(xiàn)在87g/m2水平，僅為3.48mm，是CK的16.8%；崇義種源的地徑增長(zhǎng)量最大為4.55mm，是CK的88.0%，最小為11g/m2水平，增長(zhǎng)量?jī)H為CK的36.0%；在上杭種源中，44g/m2水平的地徑增長(zhǎng)量達(dá)到最大，與對(duì)照相比增加了60.5%，最小的施肥水平是22g/m2，僅為CK的16.4%；桐棉種源的最大地徑凈增長(zhǎng)量為4.58mm，比CK增長(zhǎng)了30.1%，最小增量是87g/m2的施肥水平，低于CK水平；在韶關(guān)種源中，最大地徑增長(zhǎng)量達(dá)到4.81mm，最小增量出現(xiàn)在87g/m2水平，為CK的35.2%；古蓬種源間地徑增量相差不明顯，最大增量為3.90mm，與對(duì)照相比增長(zhǎng)了23.8%，最小為22g/m2水平，與對(duì)照相近。

圖3　不同氮肥水平苗木高徑比

苗木高徑比是評(píng)價(jià)苗木質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)，高徑比值越小說(shuō)明苗木質(zhì)量越好。由圖3可知，在都勻、上杭、桐棉、韶關(guān)等四個(gè)種源中，44g/m2水平的高徑比值最小，而古蓬種源在22g/m2水平高徑比值最小，崇義種源在11g/m2水平苗木最粗壯。馬尾松不同種源對(duì)不同的施氮水平響應(yīng)不同，在進(jìn)行施肥時(shí)應(yīng)按照各種源特性進(jìn)行施肥水平的確定。

2.2不同種源馬尾松的生長(zhǎng)差異

在未施肥的對(duì)照中，古蓬種源苗高生長(zhǎng)最好，達(dá)到18.1cm，其次是桐棉種源，為15.4cm，最差的是崇義種源，僅8.0cm；在11g/m2和87g/m2施肥水平下，桐棉種源的苗高增量最大，其次是古蓬種源，最小的是崇義種源；在22g/m2水平，桐棉種源苗高生長(zhǎng)最好，苗高增量達(dá)到21.2cm，而韶關(guān)種源生長(zhǎng)最差，苗高凈增量為12.3cm；在44g/m2水平生長(zhǎng)最好的是古蓬種源，苗高增量是19.9cm，苗高增量最小的是都勻種源，僅10.7cm。在不同的施肥處理中，古蓬和桐棉種源的苗高生長(zhǎng)是最好的，其余種源高生長(zhǎng)不明顯。

6個(gè)優(yōu)良種源地徑增長(zhǎng)的排序?yàn)椋憾紕?桐棉>上杭=崇義>古蓬>韻關(guān)，由圖5可知，6個(gè)馬尾松種源地徑總體在44g/m2水平下生長(zhǎng)最好，均值達(dá)4.36mm，其次是22g/m2水平，均值為3.82mm。在CK水平下，桐棉和古蓬種源的地徑生長(zhǎng)最好，地徑增量最小的是韶關(guān)種源，在22g/m2水平下種源間差異最明顯，都勻和崇義種源地徑增量最大，分別是4.88mm和4.55mm，地徑生長(zhǎng)最差的是韶關(guān)種源，僅3.17mm。在不同的施肥水平中，各馬尾松種源間地徑生長(zhǎng)響應(yīng)不同，其中都勻和崇義種源的地徑生長(zhǎng)差異最顯著。

在未施肥的CK和11g/m2水平下，崇義種源的苗木高徑比值最低，在22g/m2和44g/m2水平下，高徑比值最小的是韶關(guān)種源，在87g/m2水平上杭種源的高徑比值最小。在五個(gè)施氮水平中，桐棉和古蓬種源的高徑比值都較大，其地上部分的高生長(zhǎng)較快，而地徑生長(zhǎng)相對(duì)比較緩慢，而韶關(guān)、上杭和崇義種源的高徑比都較小，苗木粗壯，質(zhì)量較好。

圖4　不同種源馬尾松的苗高生長(zhǎng)差異

圖5　不同種源馬尾松的地徑生長(zhǎng)差異

圖6　不同優(yōu)良種源馬尾松苗木高徑比

3馬尾松幼苗的生物量差異

3.1生物量分配

由不同施肥水平下各個(gè)馬尾松優(yōu)良種源的生物量分配圖(圖7和圖8)可知，氮肥處理對(duì)都勻和崇義種源的地上部分和地下部分生長(zhǎng)都有促進(jìn)作用，其中22g/m2水平對(duì)地上部分和地下部分的生物量積累促進(jìn)作用明顯；在上杭種源中，施氮不利于其地下部分的生長(zhǎng)，各氮肥水平的生物量積累皆低于CK，但44g/m2水平促進(jìn)其地上部分的生物量積累；桐棉種源的地上部分生物量積累在各施氮水平皆低于CK，而在22g/m2水平促進(jìn)地下部分生長(zhǎng)；韶關(guān)種源在11g/m2水平時(shí)，地上部分和地下部分生物量積累皆高于CK；古蓬種源的地上部分生物量積累在44g/m2水平達(dá)最大，地下部分在87g/m2水平生長(zhǎng)最好。

圖7　地上部分生物量

圖8　地下部分生物量

3.2生物量積累

在不同施肥水平下，6個(gè)優(yōu)良種源的生物量響應(yīng)不同。在都勻種源中，總生物量最高的是22g/m2水平，44.94g，最低的是CK水平，僅23.69g；在上杭和古蓬種源中，44g/m2水平的生物量最多，分別為34.45g和36.08g，與CK相差不大，其余處理水平的總生物量皆低于CK水平；桐棉種源的總生物量在CK水平下達(dá)到最高，在22g/m2水平最低；韶關(guān)種源中，生物量最大的是11g/m2施肥水平，其余水平下的生物量均低于CK水平；崇義種源的總生物量最大值出現(xiàn)在22g/m2水平，為32.09g，最小的是87g/m2水平，僅21.47g，低于CK水平。

未施肥時(shí)，古蓬種源的總生物量最高，達(dá)到33.57g，其次是桐棉種源，生物量是30.94g，最小的是崇義種源，僅14.23g，種源間生物量積累排序?yàn)楣排?桐棉>上杭>韶關(guān)>都勻>崇義；在11g/m2水平下，種源間差異不顯著，其中生物量最大的是韶關(guān)種源，達(dá)36.59g，最小的是崇義種源，僅16.20g，生物量積累排序?yàn)樯仃P(guān)>古蓬>都勻>桐棉>上杭>崇義；當(dāng)施肥環(huán)境為中氮(22g/m2)水平時(shí)，馬尾松種源間總生物量差異顯著，其中尤以都勻種源的生物量積累最多，達(dá)到44.94g，是6個(gè)種源5個(gè)施肥水平中生物量積累最多的種源，而該水平下總生物量最低的是韶關(guān)種源，僅為都勻種源的36.6%，生物量積累排序?yàn)槎紕?崇義>桐棉>上杭>古蓬>韶關(guān)；在44g/m2水平下，生物量積累排序?yàn)楣排?上杭>桐棉>都勻>韶關(guān)>崇義；在高氮(87g/m2)環(huán)境下，生物量積累排序?yàn)楣排?都勻>桐棉>上杭>韶關(guān)>崇義。

圖9　不同N肥水平馬尾松幼苗的總生物量

圖10　不同種源馬尾松幼苗的總生物量

4討論

在5個(gè)不同氮肥水平中，馬尾松各種源的生長(zhǎng)表現(xiàn)不一，有抑制也有促進(jìn)生長(zhǎng)的氮水平，但在適宜氮水平下能有效提高其生長(zhǎng)速率及苗木質(zhì)量，這與楊石清[4]等人的研究結(jié)果相同。大量研究表明，氮磷鉀之間存在互作效應(yīng)[20～23]，低磷環(huán)境會(huì)顯著降低馬尾松的氮素吸收效率，缺磷條件下應(yīng)適當(dāng)提高氮肥比例，從而保持氮鉀的相對(duì)平衡[24]。本試驗(yàn)供試土壤的養(yǎng)分基本狀況為缺P低N低K，在低P環(huán)境下增施適量氮肥能夠有效促進(jìn)馬尾松的生長(zhǎng)。在前人的研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)馬尾松施氮有良好肥效的研究，供試土壤皆因土壤養(yǎng)分不平衡(缺N富含K)導(dǎo)致馬尾松生長(zhǎng)受阻[4～5]，而在中等或富含氮含量的供試土壤中，單施氮的肥效差[6～10,25]，故在本試驗(yàn)中施氮能夠明顯的促進(jìn)馬尾松苗高、地徑的增長(zhǎng)，這符合缺素施肥的規(guī)律。黃壤普遍存在養(yǎng)分虧缺狀況，因此在實(shí)際營(yíng)林生產(chǎn)中，應(yīng)結(jié)合適宜良種來(lái)達(dá)到相應(yīng)的營(yíng)林目的。

研究發(fā)現(xiàn)氮可促進(jìn)植物枝干高大、生長(zhǎng)茂盛[23]，在一定范圍內(nèi)，植物隨著氮肥濃度的增加，苗高和地徑均有明顯的提高，能促進(jìn)生物量的增加，濃度過(guò)高則對(duì)苗高和地徑生長(zhǎng)起到抑制作用并導(dǎo)致生物量下降，苗木生長(zhǎng)不良[26]。Ballard 通過(guò)在火炬松種植園開(kāi)展的4～5年施肥試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，火炬松在生物學(xué)意義上的最佳施氮量平均為224kg/hm2[27]。據(jù)秦國(guó)峰的研究表明，單施氮在75Kg/hm2和150Kg/hm2水平對(duì)馬尾松樹(shù)高、胸莖和材積均有促進(jìn)作用[7]。在馬尾松6個(gè)優(yōu)良種源中，各種源都有其最適生長(zhǎng)的氮濃度，因此在采用都勻種源的馬尾松苗進(jìn)行人工林培育的過(guò)程中，可施用22g/m2氮水平使其達(dá)到速生豐產(chǎn)的效用；古蓬種源具有速生豐產(chǎn)的優(yōu)良特性，在苗期管護(hù)中可配合44g/m2的氮肥施用，促進(jìn)其生長(zhǎng)；上杭種源可施用44g/m2水平使其生長(zhǎng)最好；韶關(guān)種源施肥后苗高生長(zhǎng)不明顯，但地徑增長(zhǎng)快速，苗木粗壯；對(duì)崇義種源在22g/m2水平的苗高地徑生長(zhǎng)和生物量積累最好，但在11g/m2水平下高徑比值最小，苗木生長(zhǎng)粗壯。氮肥對(duì)桐棉種源苗高生長(zhǎng)促進(jìn)作用明顯，大濃度的N能夠很好的促進(jìn)桐棉種源馬尾松抽梢，這與前人的研究結(jié)果相同，桐棉馬尾松樹(shù)高有春季和秋季兩個(gè)速生期，胸徑幾乎全年都在生長(zhǎng)，呈單峰型增長(zhǎng)，生長(zhǎng)量到10月下旬后逐漸下降直至停止[28]。在實(shí)際營(yíng)林中，可根據(jù)營(yíng)林目的選擇良種和相應(yīng)的施肥濃度。

5結(jié)論

對(duì)不同優(yōu)良種源馬尾松進(jìn)行不同氮肥梯度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：在5個(gè)不同氮肥水平中，馬尾松各種源的生長(zhǎng)表現(xiàn)不一，有抑制生長(zhǎng)也有促進(jìn)生長(zhǎng)的氮水平，各優(yōu)良種源在適宜氮水平下能有效提高其生長(zhǎng)速率及苗木質(zhì)量，但過(guò)高濃度氮仍不利于大多良種的生長(zhǎng)，試驗(yàn)供試土壤養(yǎng)分狀況為缺磷低氮低鉀，適量施氮有利于馬尾松的生長(zhǎng)，但過(guò)量則會(huì)破壞土壤養(yǎng)分平衡從而抑制植物生長(zhǎng)，因此在林地施肥中應(yīng)遵照缺素施肥原則。由于各優(yōu)良種源對(duì)氮肥的需求不同，在實(shí)際運(yùn)用生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)造林目的和立地條件來(lái)選擇適宜的良種以及確定其施氮量，以此來(lái)提高馬尾松的生長(zhǎng)效率，達(dá)到利用效率最大化。

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Rosponse of superior provenance ofPinusmassonianato N fertilizer

ZENG Yan-bingZHOU Yun-chaoZHANG WeiLUO Kang

(Forestry College of Guizhou University, Guiyang , Guizhou 550025)

Abstract:Pot experiment at 5 nitrogen levels were conducted to study the response of 6 masson pine superior provenances seedlings to nitrogen fertilizer. The results showed that: Duyun, Shanghang and Chongyi provenances were more barren-tolerant ,seedlings were most robust, nitrogen can very well promote the seedling heights and ground diameter;The fast growing characteristics of Tongmian provenances were obviously,especially in the high nitrogen environment (87g/m2), it could promote the growth of the seedling; Gupeng provenance seedlings height growth effect was higher than stem growth, its optimal nitrogen level was 44g/m2; And Shaoguan provenances compared to other kind of excellent source in each growth index of performance was not very prominent, but the stem rapid growth, in 44g/m2 level to stem increment maximum height to diameter ratio was the smallest, seedlings were the most robust.Duyun, Shaoguan and Chongyi provenances of aboveground and underground biomass accumulation in response to 5 nitrogen levels consistent, Shanghang provenances were at the level of 44g/m2 to promote the growth of the ground but inhibition of root biomass accumulation, Tongmian and Gu Peng provenances were at the level of 22g/m2 and 87g/m2 promoting underground part growth but inhibition aboveground biomass accumulation.

Key words :Pinus massoniana; superior provenance; N fertilizer; growth traits

收稿日期：2016-01-30

基金項(xiàng)目：貴州省重大專項(xiàng)(黔科合重大專項(xiàng)字〔2012〕6001 號(hào))

作者簡(jiǎn)介：曾嬿冰(1991～)，女，貴州貴陽(yáng)人，貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)碩士，從事人工林培育及森林經(jīng)營(yíng)研究；*通訊作者。

中圖分類號(hào)：S723.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B