不同氮素水平對米老排苗期生長節(jié)律的影響

劉福妹，韋菊玲，龐圣江，勞慶祥，陳建全，諶紅輝

(1.中國林科院熱帶林業(yè)實驗中心，廣西 憑祥 532600;2.廣西友誼關國家森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站,廣西 憑祥532600)

米老排(MytilarialaosensisLec.)為金縷梅科(Hamamelidaceae)、殼菜果屬(Mytilaria)常綠喬木，具有生長迅速、干形通直、材質(zhì)優(yōu)良、木材結(jié)構(gòu)細致、經(jīng)久耐用等特性，是營建水源涵養(yǎng)生態(tài)公益林的首選，也是我國南亞熱帶地區(qū)重點發(fā)展的珍優(yōu)速生鄉(xiāng)土樹種之一，具有廣闊的發(fā)展空間[1]。氮元素是植物體內(nèi)許多重要有機化合物的構(gòu)成成分，被稱為生態(tài)系統(tǒng)中最為限制植物生長發(fā)育的營養(yǎng)元素[2-4]，也是世界農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中消耗量和浪費量最大的元素之一，提高氮肥的有效性、降低成本一直是研究工作的熱點。因此，本研究觀測了1年米老排苗期的生長節(jié)律，并擬合獲得Logistic生長方程；同時，通過分析5個氮素營養(yǎng)水平對米老排苗木5-10月份生長節(jié)律的影響，以明確適合米老排苗期生長的最佳施氮量，為米老排苗期施肥和選擇合理施肥時期提供理論依據(jù)；進一步完善米老排的高效培育技術(shù)，充分發(fā)揮米老排的經(jīng)濟和社會效益。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及設計

試驗地位于中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)實驗中心的中國——東盟東南亞珍貴樹種種苗繁育基地(廣西憑祥，22.125°N，106.742°E)。該地屬于南亞熱帶地區(qū)(為南亞熱帶季風氣候)，海拔約為246m，年平均溫度為22.12℃，7月最高氣溫37.04℃，1月最低氣溫-0.36℃，月均相對濕度81.15%，年平均降水量為1 267mm，年平均日照時數(shù)為1 657.37h，無霜期為335d(由廣西友誼關國家森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站提供)。

參試的米老排苗木均為實生苗，種子于2013年11月份采于中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)實驗中心白云實驗場白云小試區(qū)36a生米老排母樹林中，米老排種子凈度是97%，平均千粒重是146.78g，種子平均長、寬、高依次為11.04mm、5.23mm和5.14mm。于2014年5月份育苗，基質(zhì)為苗圃熟土(消毒)，速效氮、速效磷和速效鉀含量分別是169.90mg/kg、0.45mg/kg和37.26mg/kg，全氮、全磷和全鉀含量分別是1.08g/kg、0.29g/kg和6.04g/kg，土壤pH為5.3。

生長規(guī)律試驗用到的實生苗是直接點播到規(guī)格為15cm高×15cm底徑的圓柱形花盆容器中；不同氮素處理的苗木則是種子先撒播在沙床，在出苗后選取生長狀態(tài)良好的幼苗，移植到相同規(guī)格花盆中(外裹一層透明塑料袋)。所有苗木在非處理期間均由工作人員按基地管理方法統(tǒng)一管護。

苗期生長規(guī)律試驗設計：在播種后，等到米老排幼苗出土開始，選定30株作為1個大樣本，每隔10d定期測定1次苗高和地徑，持續(xù)到12月中旬(苗木基本停止生長)。

氮素營養(yǎng)對苗期生長節(jié)律影響試驗：設有施氮總量依次為100mg/株、200mg/株、400mg/株、600mg/株和800mg/株 5個營養(yǎng)水平處理和1個非施肥對照處理，每個處理30株幼苗，共180株苗；于2014年5月15日開始，每15d進行1次根部施肥，共10次，至2014年10月14日結(jié)束(不影響米老排的正常越冬)。具體施氮情況見表1。

表1 氮素水平用量

注：表中施肥日期為每月15日和30日。采用等量施肥方式，但為避免過高濃度的氮素液體脅迫米老排幼苗生長，因此在試驗的第一個月內(nèi)，施氮量減半。氮肥為尿素[CO(NH2)2]，氮素有效成份比例為46%。

1.2 測定方法

生長規(guī)律試驗設計 從2014年5月20日到11月30日，每10d測1次苗高，共測定20次；因幼苗莖較細嫩，易受傷，因此地徑每30d測定1次，共測定7次。

氮素營養(yǎng)對苗期生長節(jié)律影響試驗 從2014年5月到10月，每月30號測定各處理苗木的苗高和地徑，共6次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010和SPSS 16.0軟件進行相應數(shù)據(jù)的整理和作圖；方差分析和多重比較(Dancun方法)均在P<0.05水平下進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 米老排苗高、地徑的生長節(jié)律

利用 Logistic 方程對1a苗木生長節(jié)律進行擬合，獲得的擬合方程為：YH=16.296/(1+15.533e-0.03t)和YD=4.149/(1+8.162e-0.023t)；在P<0.05水平下RH2和RD2分別達到0.990和0.978，說明利用Logistic 方程對米老排苗木苗高和地徑生長情況的擬合效果非常好。

從米老排苗期生長節(jié)律圖可發(fā)現(xiàn)米老排生長的節(jié)律與“S”型曲線非常相符(圖1)，即：苗期高和地徑的生長均呈現(xiàn)出明顯階段性的“慢-快-慢”節(jié)律。因此，根據(jù)擬合及計算結(jié)果可將米老排苗木的整個生長時期大致劃分生長前期、速生期和生長后期3個階段。由表2可知：苗木苗高和地徑速生期的起止時間不一樣，但持續(xù)的時間都非常長，分別為87d和113d，增長了9.34cm(苗高)和2.37mm(地徑)，達到整個苗期苗高和地徑生長量的58.11%和59.25%；米老排苗高和地徑的生長拐點均出現(xiàn)在91d，說明盡管速生期開始的時間不同，但是91d后苗木的生長速率就會逐漸下降。

圖1 米老排苗期生長節(jié)律

指標t1/dt2/dD/d生長前期持續(xù)時間/d累積生長量/cm累積百分率/%速生期持續(xù)時間/d累積生長量/cm累積百分率/%生長后期持續(xù)時間/d累積生長量/cm累積百分率/%苗高4813591483.4821.65879.3458.111003.2520.24地徑3514891350.8922.301132.3759.25870.7418.46

注：t1、t2分別為速生期的起止時間，D為生長拐點。

2.2 不同氮素水平對米老排苗高生長節(jié)律的影響

對不同月份獲得的處理米老排的苗高數(shù)據(jù)進行方差分析，發(fā)現(xiàn)除5月份外，各氮素水平下苗木苗高生長的差異均達到顯著水平(表3)。說明不同濃度的氮素營養(yǎng)從6月開始對米老排的生長產(chǎn)生顯著影響。

表3 不同氮素水平下米老排苗木苗高生長節(jié)律方差分析

注：表中*表示在P<0.05水平下差異達到顯著水平，下同。

從不同氮素水平下米老排苗期苗高生長節(jié)律圖可以看出，不同處理的米老排苗木苗高生長均呈現(xiàn)出“S”型。進一步通過多重比較分析(圖2)發(fā)現(xiàn)：6月，除N1處理外，其他施肥處理的苗高顯著高于對照，即：苗高生長分化差異出現(xiàn)在施肥早期，說明氮素營養(yǎng)對米老排苗木苗高生長的促進作用見效非?？欤坏?月，只有N8處理與對照處理苗木苗高差異不顯著，說明高濃度的氮素營養(yǎng)對促進米老排的生長無效；從8月到10月3個月的生長期內(nèi)，N8處理始終與對照差異不顯著，而其他處理的苗高均顯著優(yōu)于對照處理，尤其是N2處理的苗木，從7月開始，苗高生長就一直顯著高于其他4個處理，說明200mg/株的氮素營養(yǎng)對米老排苗高生長的促進作用最顯著。

縱觀5個氮素水平下米老排苗期苗高生長節(jié)律圖發(fā)現(xiàn)100mg/株的氮素營養(yǎng)(N1)對苗高生長有促進作用，但是效果緩慢，直到7月與對照處理的差異才達到顯著水平。200mg/株、400mg/株和600mg/株3個水平氮素營養(yǎng)對米老排均有促進作用。其中，200mg/株的氮素營養(yǎng)效果最佳，使10月N2處理的苗高達到40.5cm，較對照提高了145.72%；隨后，隨著氮素營養(yǎng)水平的升高促進效果逐漸減弱。當?shù)貭I養(yǎng)提升到800mg/株時，雖施肥初期會對苗高生長有促進作用，使6月份米老排苗高較對照處理的苗木提高了30.3%，但10月份時N8處理的苗高生長最差，僅為15.63cm，甚至比對照還矮了0.87cm，說明800mg/株的氮素營養(yǎng)對米老排生長產(chǎn)生脅迫作用。

圖2 不同氮素水平下米老排苗期苗高生長節(jié)律

注：圖中不同字母的處理表示在P<0.05時差異性顯著(Duncan’s)，相同字母的處理之間差異不顯著,下同。

Fig.2 The height rhythm ofMytilarialaosensisseedlings under different nitrogen fertilizer treatments

2.3 不同氮素水平對米老排地徑生長節(jié)律的影響

從不同氮素水平下米老排苗木地徑方差分析(表4)可知，米老排苗木地徑生長差異在8-10月達到顯著水平，說明不同氮素營養(yǎng)水平對米老排苗木初期地徑生長的影響并不顯著，肥效需要慢慢地積累，直到8月才開始產(chǎn)生顯著的影響。

通過多重比較分析(圖3)發(fā)現(xiàn),N1處理、N2處理及N4處理的苗木地徑生長均顯著優(yōu)于對照處理，說明100mg/株、200mg/株和400mg/株的氮素營養(yǎng)對地徑生長有明顯的促進作用，其中生長最佳的仍是N2處理。從8-10月，其地徑分別是對照處理的1.53-1.65倍，說明200mg/株的氮素營養(yǎng)仍然是促進米老排苗期地徑生長的最佳施用量。在所有施肥處理中，只有N8處理的苗木地徑與對照處理在8月和9月差異不顯著，甚至10月時，地徑生長量較對照處理(3.26mm)顯著降低了17.79%，僅為2.68mm，說明800mg/株的氮素營養(yǎng)已經(jīng)嚴重影響了米老排苗木的正常生長。

表4 不同氮素水平下米老排苗木地徑方差分析(P<0.05)

從不同氮素水平下米老排苗期地徑生長節(jié)律(圖3)可以看出，不同處理的米老排苗木地徑生長趨勢也呈現(xiàn)“S”型。在8月、9月和10月中，N1、N2、N4、N6和N8共5個處理苗木地徑生長會隨著氮素水平的增加呈現(xiàn)先增加，在N2處理達到峰值然后再降低的現(xiàn)象，說明適宜的氮素營養(yǎng)能夠促進米老排的生長，當?shù)剡^量時(介于200mg/株到800mg/株)，促進效用會逐漸被削弱，嚴重過量時(800mg/株)，則會抑制苗木的生長。

圖3 不同氮素水平下米老排苗期地徑生長節(jié)律

3 結(jié)論與討論

(1)大量研究表明Logistic 方程能夠較好地描述植物的生長過程[6-9]，本研究也采用該方法對1a米老排實生苗苗高和地徑生長規(guī)律進行了擬合，發(fā)現(xiàn)擬合的效果達到顯著水平(RH2=0.990，RD2=0.978，P<0.005)。米老排苗期生長節(jié)律具有明顯“慢-快-慢”的階段性，這與覃敏等[9]的研究結(jié)果一致。

根據(jù)擬合獲得的苗高和地徑logistic生長方程將整個生長期大致劃分為生長前期、速生期和生長后期3個階段。在生長前期米老排苗木積累了全年生長量的22%，與鐘榮[10]等研究結(jié)果相似；米老排的速生期始于6月中旬，在速生期米老排積累60%全年生長量，但苗高生長與地徑生長持續(xù)的時間不同，分別為87d和113d，明顯短于覃敏等擬合的不同種源米老排速生期128-160d的持續(xù)時間，這與logistic方程的精度相關，用來擬合的數(shù)據(jù)頻率越高則精度越高，本研究中用來擬合苗高logistic生長方程的數(shù)據(jù)記錄有20次，要顯著多于后者(6次)。

(2)大量研究表明氮肥可以顯著促進植物的生長[1,11-13]，本研究也有同樣的結(jié)論；并且發(fā)現(xiàn)200mg/株是促進米老排幼苗快速增長的最佳施氮水平，也與前人[1,14-15]的研究結(jié)果一致。5個氮素營養(yǎng)水平對米老排苗期生長的促進作用隨著施用濃度的增加呈現(xiàn)先增加再下降的趨勢，是由于氮素營養(yǎng)的過度施用會影響苗木的生長：當施用量輕度過量時(介于200mg/株到800mg/株)，會先逐漸削弱對生長的促進效用，嚴重過量時(≥800mg/株)，則會抑制苗木的生長，甚至在試驗結(jié)束后N8處理的苗木出現(xiàn)大量的死亡。氮素營養(yǎng)對米老排苗高產(chǎn)生生長分化的影響始于6月份，與logistic生長方程擬合結(jié)果一致，因此在實際生產(chǎn)中在此階段宜增加適量外源氮肥的供給，以促進米老排的壯苗生長。