水肥耦合效應(yīng)對(duì)栓皮櫟苗木生長(zhǎng)的影響

句 嬌，李迎超，王利兵，李東興，陳夢(mèng)園，何三軍，鄭 磊，于海燕

（1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)研究所 國(guó)家林業(yè)和草原局林業(yè)培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091；2. 石家莊市滹沱河生態(tài)區(qū)管理處，河北 石家莊 050000；3. 石家莊市裕西公園管理處，河北 石家莊 050001）

水分和養(yǎng)分是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的兩大重要因素。水分是植株輸送營(yíng)養(yǎng)的必要條件，養(yǎng)分只有溶解在水中才能被植物吸收，水分狀況在很大程度上決定著肥料的有效性、吸收量和利用率[1?3]。在農(nóng)林生產(chǎn)中，經(jīng)常通過(guò)灌溉或施肥來(lái)改善植物的生長(zhǎng)狀況，但施用過(guò)多會(huì)造成水資源和肥料浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化、土壤鹽漬化等環(huán)境問(wèn)題[4]。水肥耦合可以提高水分和肥料的利用效率，還能調(diào)節(jié)苗木的生理生長(zhǎng)過(guò)程，達(dá)到節(jié)水節(jié)肥、促進(jìn)苗木生長(zhǎng)的目的[5]。對(duì)花椒Zanthoxylum bungeanum[6]和楸樹(shù)Catalpa bungei[7]進(jìn)行水肥研究發(fā)現(xiàn)：適宜的水肥耦合條件能夠促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收利用，能顯著提高苗木生物量。栓皮櫟Quercus variabilis是殼斗科Fagaceae櫟屬Q(mào)uercus落葉喬木，是中國(guó)溫帶、暖溫帶和亞熱帶地區(qū)森林植被的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，是生產(chǎn)木材、軟木、栲膠、薪炭、食用菌等的主要原料，也是發(fā)展燃料乙醇重要的“非糧”原料[8]，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。作為提供大徑級(jí)無(wú)節(jié)良材的珍貴鄉(xiāng)土樹(shù)種，栓皮櫟在中國(guó)水源涵養(yǎng)、水土保持、改善生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮重要的作用[9?10]。栓皮櫟在天然林中種群更新困難，育苗成活率低，苗木質(zhì)量不高，因此深入開(kāi)展栓皮櫟水肥需求規(guī)律的研究，對(duì)于提高出圃栓皮櫟苗木質(zhì)量具有重要意義。目前，關(guān)于栓皮櫟苗期水肥需求的研究，主要涉及水分和氮肥單因素及交互效應(yīng)對(duì)苗木生長(zhǎng)和養(yǎng)分狀況的影響[11?13]。磷、鉀肥對(duì)植物的生長(zhǎng)同樣具有重要作用，是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一[7]，但磷、鉀元素如何影響栓皮櫟苗木生長(zhǎng)的研究尚未有相關(guān)報(bào)道，且有關(guān)水肥交互效應(yīng)如何影響苗高、地徑、根系生物量等重要苗木質(zhì)量指標(biāo)的研究較少，無(wú)法制定精準(zhǔn)的灌溉施肥制度。本研究以栓皮櫟當(dāng)年生幼苗為研究對(duì)象，采用4因素5水平二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，通過(guò)水肥耦合處理對(duì)苗木生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定，建立其與土壤水分、施氮量、施磷量、施鉀量的回歸模型，探討栓皮櫟生長(zhǎng)對(duì)水肥耦合的響應(yīng)規(guī)律，重點(diǎn)探究各生長(zhǎng)指標(biāo)的水肥耦合交互效應(yīng)，確立最佳水肥組合，以期為栓皮櫟苗期的水分管理和合理施肥提供理論依據(jù)。

1 樣地概況及研究材料

1.1 樣地概況

于 2018 年 4?11 月在中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院科研溫室 (40°00′10″N，116°14′38″E)中進(jìn)行試驗(yàn)。海拔61 m，研究期間平均氣溫為24.0 ℃，夜間氣溫不低于10.0 ℃，白天氣溫不高于30.0 ℃，光合光子照度為 200～1 000 μmol·m?2·s?1，濕度為 60%～70%。

1.2 研究材料

2017年9?10月，于河南林州隨機(jī)選取50株健康栓皮櫟母樹(shù)，母樹(shù)間距不小于20 m，采集到的種子用60 ℃溫水持續(xù)浸泡2 h殺蟲(chóng)處理后置于陰涼處陰干。對(duì)種子進(jìn)行篩選、消毒，將成熟種子進(jìn)行沙藏儲(chǔ)存。2018年4月挑選已發(fā)芽的栓皮櫟種子斷根并播種，種子播在花盆(內(nèi)徑10 cm，高20 cm)內(nèi)，培養(yǎng)基質(zhì)為V(泥炭土)∶V(珍珠巖)=5∶3，基質(zhì)容重為0.28 g·cm?3，田間持水量18.5%，pH 6.05，速效氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為74.67、27.17、11.63 mg·kg?1。

種子播種后到幼苗出苗整齊，統(tǒng)一采用上方噴灌，每天噴水1次，使基質(zhì)保持濕潤(rùn)。出苗后每隔1周噴灑質(zhì)量濃度為0.1%的50%多菌靈可濕性粉劑。在培育過(guò)程中，采用自然光，所有苗木每周進(jìn)行1次位置輪換，以減少邊緣效應(yīng)。待5月中旬出苗整齊后開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)處理前測(cè)定苗木平均高度和地徑分別為16.8 cm和2.09 mm。肥料選用氮肥(尿素，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%的氮)、磷肥(磷酸二氫鈉，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%磷)、鉀肥(硫酸鉀，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%鉀)。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用4因素5水平二次回歸通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)(RCCD)，共30個(gè)處理。各試驗(yàn)因素和水平編碼值見(jiàn)表1，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)矩陣見(jiàn)表2。土壤含水率上限設(shè)為田間持水量。采用FOM/mts便攜式土壤濕度、溫度和鹽度計(jì)測(cè)量土壤水分，同時(shí)結(jié)合稱量法進(jìn)行校正。3 d測(cè)定1次土壤含水率，測(cè)定時(shí)將傳感器的探針插入基質(zhì)中進(jìn)行測(cè)定，得到體積含水量，根據(jù)土壤容重，經(jīng)換算得到質(zhì)量含水率，測(cè)得土壤含水率(占田間持水量的比例)低于下限則灌水。灌水量(mL)=[(田間持水量?土壤含水率)/容重]×盆土質(zhì)量/水的密度。于5月底到7月底，7 d施氮肥1次，共10次，15 d施1次磷肥和鉀肥，共5次[13]。每次施肥量固定，對(duì)苗木進(jìn)行水分補(bǔ)充時(shí)將肥料溶于水中施入。此期間為栓皮櫟苗木的速生期，水溶肥少量多施，符合植物根系不間斷吸收養(yǎng)分的特點(diǎn)，以減少一次性大量施肥造成肥料損失。

表1 試驗(yàn)因素和水平編碼值Table 1 Coded and physical values of experimental factors

2.2 指標(biāo)測(cè)定與數(shù)據(jù)分析

2018年10月測(cè)量每處理苗木的苗高、地徑，并對(duì)苗木進(jìn)行破壞性取樣。使用LI-3000(LI-COR Inc.，美國(guó))測(cè)定葉面積，每處理測(cè)15株。隨后將待測(cè)植株分成根、莖、葉，置于烘箱105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒量，稱量。用Excel 365和SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用Design Expert 8.0.6與Matlab 2018建立模型并進(jìn)行回歸分析和回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)。各指標(biāo)與土壤含水率和施肥量的回歸分析采用如下模型：

式(1)中：y表示響應(yīng)變量，x1、x2、x3、x4分別表示土壤含水率、施氮量、施磷量和施鉀量的水平編碼值，b表示回歸系數(shù)[14]。

3 結(jié)果與分析

3.1 栓皮櫟苗木生長(zhǎng)情況分析

3.1.1 水肥耦合對(duì)栓皮櫟苗木苗高、地徑的影響 如表2所示：各處理苗木的苗高、地徑的趨勢(shì)總體一致，且存在顯著差異(P＜0.05)。低水、低肥處理生長(zhǎng)量相對(duì)較低，其中處理17苗高、地徑、單株葉面積數(shù)值最低。高水、高氮處理生長(zhǎng)量較大，其中處理8、處理16、處理18苗高為40.20～44.57 cm，處理4、處理8、處理18地徑為4.15～4.34 mm。處理8、處理16、處理18的葉面積為426.75～445.03 cm2?？偟膩?lái)說(shuō)，不同水肥配比對(duì)各指標(biāo)的影響有一定差異，適宜的水肥配比可以促進(jìn)苗木生長(zhǎng)。

3.1.2 水肥耦合對(duì)栓皮櫟苗木生物量的影響 如表2所示：各處理苗木總生物量間存在顯著差異，低水、低氮肥的處理生物量較低，其中處理17生物量最低。高水、高氮肥處理生物量較大，其中處理12、處理8、處理16、處理18生物量為9.95～10.99 g，處理8、處理16、處理18的根系生物量為5.72～5.81 g。適宜的灌溉和施肥量對(duì)苗木生物量有促進(jìn)作用，土壤水分含量過(guò)低，施肥水平過(guò)高或過(guò)低都可能抑制苗木生長(zhǎng)。

表2 結(jié)構(gòu)矩陣和各處理栓皮櫟苗木生長(zhǎng)情況Table 2 Experimental design matrix and growth of Q. variabilis seedlings under different treatments

3.2 回歸分析

以栓皮櫟苗木苗高、地徑、葉面積、根干質(zhì)量、總生物量為目標(biāo)函數(shù)，土壤含水率、施氮量、施磷量和施鉀量為自變量，運(yùn)用方差分析和F-test對(duì)方程的可靠性和匹配程度進(jìn)行檢驗(yàn)，回歸方程均為顯著(P＜0.05)，R2為0.950 1～0.981 7，因此，模擬結(jié)果與實(shí)際情況擬合較好。剔除不顯著的回歸系數(shù)后，模型表達(dá)如下：

式(2)～(6)中，y表示響應(yīng)變量，x1、x2、x3、x4分別表示土壤含水率、施氮量、施磷量和施鉀量的水平編碼值。

3.2.1 主效應(yīng)分析 土壤含水率、施氮量、施磷量對(duì)苗高、單株葉面積、根干質(zhì)量、生物量有顯著正效應(yīng)，效應(yīng)從高到低依次為土壤含水率、施氮量、施磷量；土壤含水率、施氮量對(duì)地徑有顯著正效應(yīng)，且土壤含水率效應(yīng)高于施氮量。施鉀量對(duì)所有指標(biāo)的效應(yīng)不顯著，施磷對(duì)地徑無(wú)顯著效應(yīng)。此外，土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量對(duì)苗高有顯著正交互效應(yīng)，且后者大于前者；土壤含水率×施磷量對(duì)地徑有顯著正交互效應(yīng)，施氮量×施鉀量有顯著負(fù)交互效應(yīng)，且施氮量×施鉀量的負(fù)效應(yīng)大于土壤含水率×施磷量的正效應(yīng)；土壤含水率×施氮量、施氮量×施磷量對(duì)單株葉面積有顯著正交互效應(yīng)，且后者大于前者；土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量、施氮量×施磷量、土壤含水率×施鉀量對(duì)生物量有顯著正交互效應(yīng)，且從高到低依次為土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量、施氮量×施磷量、土壤含水率×施鉀量；土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量、施氮量×施磷量根系生物量有顯著正交互效應(yīng)，且從高到低依次為土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量、施氮量×施磷量。土壤含水率和施氮量的交互效應(yīng)對(duì)植物的生長(zhǎng)影響更大。

3.2.2 單因素效應(yīng)分析 為了更直觀地分析水肥因素對(duì)生長(zhǎng)的影響效應(yīng)，對(duì)回歸模型進(jìn)行降維處理，分析各個(gè)因素對(duì)苗高、地徑、單株葉面積、根干質(zhì)量、生物量的單獨(dú)效應(yīng)。如圖1所示：氮、磷和鉀效應(yīng)對(duì)各指標(biāo)的影響均為拋物線形狀，呈現(xiàn)出先增加后減小的變化趨勢(shì)，符合“報(bào)酬遞減”的規(guī)律，但各指標(biāo)達(dá)到峰值時(shí)對(duì)應(yīng)的土壤水分、施肥量因子不同。當(dāng)土壤含水率達(dá)到一定程度(x1=1.0)時(shí)，增長(zhǎng)速率減緩。5個(gè)指標(biāo)均隨著施氮量的增加而顯著增加，當(dāng)施氮量達(dá)到一定水平(x2=1.0)時(shí)，苗木的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，開(kāi)始出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。磷肥對(duì)各指標(biāo)的影響趨勢(shì)為先促進(jìn)后抑制，x3=0.5時(shí)，開(kāi)始對(duì)根系生長(zhǎng)和總生物量產(chǎn)生抑制作用。在較低水平(x4=?0.5)的鉀肥下5個(gè)指標(biāo)均可達(dá)到最高值，且x4=2.0時(shí)比不施鉀肥的苗木生長(zhǎng)量和生物量更小。土壤水分對(duì)幼苗的生長(zhǎng)影響更大，其次為氮肥。增加土壤水分和施肥量可以顯著促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)和生物量的積累，但過(guò)度灌溉和施肥會(huì)限制幼苗生長(zhǎng)。

3.2.3 水肥耦合效應(yīng)分析 根據(jù)各指標(biāo)的回歸方程，對(duì)其中效應(yīng)顯著的交互項(xiàng)做耦合效應(yīng)分析。如圖2所示：土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量對(duì)苗高有顯著正效應(yīng)。苗高隨著土壤含水率和施氮量的增加而顯著增加，當(dāng)x1=?2.0、x2=1.5時(shí)，苗高達(dá)到最大，為45.79 cm。低水分條件下，低磷肥和高磷肥均不利于苗高生長(zhǎng)，苗高隨著水分和磷肥同時(shí)增加而增大，達(dá)到一定程度時(shí)增加速率減緩，當(dāng)x1=2.0、x3=0.7時(shí)，苗高最大可達(dá)44.84 cm。土壤含水率×施磷量對(duì)地徑有顯著正效應(yīng)。水分較低時(shí)，磷肥過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)抑制地徑生長(zhǎng)。水分較高時(shí)，添加適量磷肥有利于地徑生長(zhǎng)，當(dāng)x1=2.0、x3=1.6，地徑可達(dá)4.40 mm。施氮量×施鉀量對(duì)地徑有顯著負(fù)效應(yīng)，氮肥和鉀肥都較低時(shí)地徑生長(zhǎng)受到抑制，但隨著氮肥的增加，添加少量鉀肥可以促進(jìn)地徑的增加，隨后繼續(xù)添加鉀肥會(huì)對(duì)地徑產(chǎn)生顯著的抑制作用。

圖1 土壤含水率、施氮量、施磷量、施鉀量對(duì)栓皮櫟苗高、地徑、單株葉面積、根干質(zhì)量、生物量單因素效應(yīng)Figure 1 Monofactor effects of soil water content, N, P and K fertilizers on stem height, ground diameter, root weight, biomass, leaf area of Q.variabilis seedlings

圖2 水肥耦合對(duì)栓皮櫟苗木苗高、地徑、葉面積、根干質(zhì)量的影響Figure 2 Coupling effects of water and fertilizeron stem height, ground diameter, leaf area, root weight of Q. variabilis seedlings

如圖2所示：土壤含水率×施氮量、施氮量×施磷量對(duì)葉面積有顯著正效應(yīng)。單株葉面積隨著水分和氮肥的增加而逐漸增大，當(dāng)x1=2.0、x2=0.9時(shí)，單株葉面積達(dá)到最大為467.00 cm2。氮肥和磷肥的交互效應(yīng)相比水氮交互效應(yīng)小，且隨著氮肥和磷肥的增加，單株葉面積先增加后降低，當(dāng)x2=0.5、x3=0.4時(shí)，單株葉面積最大達(dá)到390.00 cm2。

如圖2所示：土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量、施氮量×施磷量對(duì)根干質(zhì)量有顯著正效應(yīng)。隨著水分和氮肥的同時(shí)增加，根干質(zhì)量逐漸增大，水分較氮肥的影響更大，當(dāng)x1=2.0、x2=2.0時(shí)，根干質(zhì)量達(dá)到最大為6.40 g。水磷交互作用較水氮交互作用小，隨著磷肥和水分的增加，根干質(zhì)量逐漸增大，當(dāng)x1=2.0、x3=1.2時(shí)，根干質(zhì)量可達(dá)最大，為5.80 g。肥料之間的交互作用較水分和肥料的交互作用小，氮肥和磷肥均處于較低水平時(shí)根干質(zhì)量較小，隨著施肥量的增加，根干質(zhì)量呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)x2=1.3、x3=1.0時(shí)，根干質(zhì)量可達(dá)最大為5.10 g。

如圖3所示：土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量、土壤含水率×施鉀量、施氮量×施磷量對(duì)苗木生物量有顯著正效應(yīng)。低水分和氮肥苗木的生物量較小，隨著水分和氮肥的增加，生物量逐漸增大，當(dāng)x1=2.0、x2=2.0時(shí)，植株生物量可達(dá)到11.95 g。低磷肥和高磷肥均能抑制苗木生長(zhǎng)，隨著水分和磷肥的增加，生物量呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢(shì)，直到x1=1.9、x3=1.4，生物量可以達(dá)到11.20 g。低鉀肥和高鉀肥均會(huì)抑制苗木生長(zhǎng)，且在低水和高鉀肥的條件下生物量較小，當(dāng)x1=2.0、x4=0.5時(shí)，生物量最高可達(dá)10.88 g。氮和磷肥的交互作用相對(duì)水肥交互作用的影響小，且生物量隨施氮量和施磷量的增加先增大后減??；在低水分條件下，過(guò)高的磷、鉀肥比低磷、鉀肥更易對(duì)生物量產(chǎn)生抑制作用，當(dāng)x2=1.7、x3=1.0時(shí)，生物量達(dá)到最大為9.43 g。適宜的水肥比有利于苗木生長(zhǎng)和生物量的積累。

圖3 水肥耦合對(duì)栓皮櫟苗木生物量的影響Figure 3 Coupling effects of water and fertilizer on biomass of Q. variabilis seedlings

3.2.4 模型尋優(yōu) 綜合各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行多目標(biāo)決策模型分析，在各因素取?2.0≤x≤2.0時(shí)，用計(jì)算機(jī)對(duì)模型進(jìn)行模擬尋優(yōu)，以尋求可促進(jìn)栓皮櫟生長(zhǎng)量最大化的最佳水肥條件組合。得出當(dāng)x1=1.9，x2=1.3，x3=0.8，x4=?0.9，即土壤含水率為79%，施氮量為215.3 mg·株?1，施磷量46.0 mg·株?1，施鉀量為18.1 mg·株?1，苗木生長(zhǎng)可達(dá)最優(yōu)，苗高可達(dá)45.14 cm，地徑達(dá)4.40 mm，根干質(zhì)量達(dá)6.30 g，生物量達(dá)11.70 g，單株葉面積可達(dá)460.83 cm2。

4 討論

4.1 水分和施肥單因素效應(yīng)對(duì)栓皮櫟苗木生長(zhǎng)和生物量的影響

土壤水分和養(yǎng)分(氮、磷、鉀)是影響植物生長(zhǎng)的重要因素且發(fā)揮著不同的作用[15?16]，并與植物生理生長(zhǎng)緊密相關(guān)，對(duì)植物的生物量積累、光合作用、營(yíng)養(yǎng)分配和根系生長(zhǎng)有著顯著影響[17]。本研究中水分、氮肥和磷肥對(duì)苗木生長(zhǎng)有著顯著影響，并且水分大于施氮量和施磷量的影響，這與之前研究結(jié)論類似[18?20]。本研究中測(cè)定的5個(gè)指標(biāo)均隨著土壤含水率的增加而快速增長(zhǎng)，當(dāng)土壤含水率達(dá)到一定程度(70%)時(shí)，增長(zhǎng)速率減緩。5個(gè)指標(biāo)均隨著施氮量的增加而顯著增加，當(dāng)施氮量達(dá)到一定水平時(shí)(大于225.0 mg·株?1)，苗木生長(zhǎng)減緩，各指標(biāo)開(kāi)始出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。磷肥大于45.0 mg·株?1，開(kāi)始對(duì)苗木生物量產(chǎn)生抑制作用。5個(gè)指標(biāo)均在較低水平的鉀肥(22.5 mg·株?1)下達(dá)到最高值，但鉀肥單因素影響較其他3個(gè)因素的影響不顯著。這說(shuō)明合理增施肥料可促進(jìn)栓皮櫟苗木生長(zhǎng)發(fā)育，施肥量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致土壤水分虧缺，此時(shí)再施加肥料會(huì)產(chǎn)生拮抗效應(yīng)，引起水分脅迫，進(jìn)而使苗木生長(zhǎng)受阻。

4.2 水肥交互效應(yīng)對(duì)栓皮櫟苗木生長(zhǎng)的影響

水分與肥料之間的互作效應(yīng)對(duì)栓皮櫟苗木的生長(zhǎng)影響顯著。在一定范圍內(nèi)，土壤含水率×施氮量、土壤含水率×施磷量能產(chǎn)生正向協(xié)同效應(yīng)。高水分和高氮肥有利于栓皮櫟的生長(zhǎng)，這與楊自立[13]的研究結(jié)果不同，可能是因?yàn)闃拥貤l件和種源地不同而導(dǎo)致的苗木間的差異。然而，水氮交互能夠顯著影響其他樹(shù)種的生長(zhǎng)狀況，如土壤含水率×施氮量對(duì)楸樹(shù)苗高、地徑、葉面積、生物量有顯著正效應(yīng)，土壤含水率×施磷量對(duì)楸樹(shù)苗高有顯著正效應(yīng)[7]；土壤含水率×施氮量對(duì)尾巨桉Eucalyptus urophylla×E.grandis生物量具有顯著正效應(yīng)[21]。干旱環(huán)境中土壤養(yǎng)分會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生互作影響，在水分虧缺的條件下，施肥可以提高植物的耐旱能力[22]，如通過(guò)氮磷等養(yǎng)分的施入可以補(bǔ)償小麥Triticum aestivum水分虧缺產(chǎn)生的不良反應(yīng)，使生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象得到一定緩解[23]。但也有研究表明，施肥會(huì)加劇植物生長(zhǎng)后期的水分脅迫[24]。本研究中，土壤含水率×施磷量除葉面積外，對(duì)其他4個(gè)指標(biāo)均有顯著交互正效應(yīng)，且在低水分條件下，添加高磷肥比低磷肥更能抑制苗木生長(zhǎng)。土壤含水率×施鉀量對(duì)生物量有正向協(xié)同效應(yīng)，低水分條件下施加氮肥可促進(jìn)生物量積累，過(guò)量施加鉀肥會(huì)明顯產(chǎn)生拮抗作用。較高水分條件下，施加高氮肥、磷肥可促進(jìn)苗木生長(zhǎng)、根生物量和總生物量增加，低鉀肥可促進(jìn)地徑增加和生物量的積累。原因是土壤水分增加時(shí)，土壤中的有機(jī)氮會(huì)礦化為更利于植物吸收的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，讓有機(jī)態(tài)磷礦化為植物可以吸收的無(wú)機(jī)態(tài)磷，并增強(qiáng)鉀元素的移動(dòng)性。而土壤水分缺乏時(shí)，各營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)入根部會(huì)受到影響，各組織中的元素比例會(huì)失調(diào)，進(jìn)而植物生長(zhǎng)受到抑制[25]。隨著水分的增加，適宜的施肥量能夠很快促進(jìn)苗木生長(zhǎng)，而養(yǎng)分過(guò)量和虧缺都會(huì)對(duì)植株生長(zhǎng)造成傷害。MARIS等[26]研究表明：土壤水分能促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，且在很大程度上決定著養(yǎng)分的吸收，土壤中的養(yǎng)分只有溶解在水中才能被植物吸收，充足的灌溉能顯著提高養(yǎng)分吸收的有效性。

4.3 不同元素交互效應(yīng)對(duì)栓皮櫟苗木生長(zhǎng)的影響

除不同肥料與水分之間存在交互效應(yīng)外，不同肥料之間也存在交互效應(yīng)。水曲柳Fraxinus mandschurica苗木在氮、磷供給失衡的情況下，不能調(diào)整氮磷營(yíng)養(yǎng)資源，單株總生物量顯著下降[27]。棗樹(shù)Ziziphus jujuba施肥試驗(yàn)也表明：鉀肥可促進(jìn)氮肥的增產(chǎn)，但兩者之間存在拮抗效應(yīng)[28]。此外，在低氮肥條件下，少量的磷肥可使葉面積、根干質(zhì)量和總生物量達(dá)到最大，再繼續(xù)添加磷肥會(huì)對(duì)苗木生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，這與徐有明等[29]對(duì)濕地松Pinus elliottii幼林研究的結(jié)論類似。在較高水平的氮肥下，適當(dāng)添加磷肥可促進(jìn)葉面積、根干質(zhì)量和總生物量的增加。鉀肥與氮肥交互對(duì)地徑有負(fù)效應(yīng)，即隨著氮肥的增加，繼續(xù)添加鉀肥會(huì)對(duì)地徑產(chǎn)生顯著抑制效應(yīng)。原因可能是栓皮櫟幼苗對(duì)鉀肥需求量較小，栓皮櫟種子中所含的營(yíng)養(yǎng)元素已經(jīng)能夠滿足其當(dāng)年生長(zhǎng)過(guò)程對(duì)鉀的需求，因此再施用鉀肥不會(huì)對(duì)地徑生長(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用。有研究發(fā)現(xiàn)：鉀肥能緩解氮肥過(guò)量所引起的有害作用[30]，這也可能是鉀肥產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)的原因，但具體原因還有待進(jìn)一步研究。由此可見(jiàn)，在栓皮櫟苗期，應(yīng)當(dāng)給予苗木充足的水分，適宜的氮肥和磷肥，在此基礎(chǔ)上施加少量鉀肥即可滿足苗木生長(zhǎng)的需求。單一種類的肥料并不能滿足苗木生長(zhǎng)的需求，需要各種肥料混合以適當(dāng)?shù)呐浔冗M(jìn)行使用，并供給苗期充足的水分，從而促進(jìn)植物更好地吸收養(yǎng)分，提高苗木的生長(zhǎng)量。

5 結(jié)論

土壤水分和氮肥是影響栓皮櫟苗木的主要因子，而土壤水分是限制苗木生長(zhǎng)的最主要因素。高水和高氮肥可以促進(jìn)苗木吸收磷和鉀，總體而言鉀肥對(duì)苗木的增產(chǎn)效應(yīng)較小。因此，本研究綜合考慮單因素以及因素之間的耦合效應(yīng)，對(duì)模型進(jìn)行多目標(biāo)決策分析得到：栓皮櫟苗木苗高、地徑、單株葉面積、根干質(zhì)量和生物量的最大值出現(xiàn)在高水(田間最大持水量的79%)，高氮肥(215.3 mg·株?1)，高磷肥(46.0 mg·株?1)，低鉀肥 (18.1 mg·株?1)的條件下。