優(yōu)化施肥對(duì)樟子松幼苗生長和抗逆生理的影響

韓光榮，趙 琦，邵長城

(泰安市徂徠山林場，山東 泰安 271000)

森林資源是世界上最大的內(nèi)陸生態(tài)系統(tǒng)，在維持生物多樣性、防風(fēng)固沙、水土保持等方面發(fā)揮著重要作用[1]。我國地域廣闊，森林面積達(dá)2.07×108hm2，森林覆蓋率21.66%，但我國森林資源僅占世界平均水平的10%，過度的采伐導(dǎo)致天然林面積大幅降低。人工林是我國林業(yè)資源的重要組成部分，占我國森林面積的50%以上，人工林的發(fā)展在一定程度上緩解了木材資源短缺的問題[2]。施肥是人工林管理的重要營林措施，覃文淵[3]因地制宜地采用“3414”施肥配方，研究了不同施肥配方杉木人工林的材種結(jié)構(gòu)及大徑材出材量、出材率狀況，氮肥和磷肥對(duì)大徑材出材率增長的影響極顯著。朱昌叁等[4]研究表明施肥處理對(duì)樟樹無性系人工林的株高、地上部分鮮重和枝葉鮮重影響極顯著。吉艷芝等[5-6]研究也表明施肥能不同程度地提高落葉松林木生長量和光合能力，同時(shí)，還能促進(jìn)根系對(duì)磷的吸收和利用，增加光合速率和葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高落葉松人工林葉片與根系的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。鄭益興等[7]研究也表明配方施肥對(duì)印楝林分的生長和結(jié)實(shí)產(chǎn)量均產(chǎn)生顯著影響。長期經(jīng)營而不施肥的林地土壤中氮、磷、鉀含量顯著下降，破壞養(yǎng)分收支平衡，引起地力衰退，通過施肥能將相當(dāng)量的營養(yǎng)元素補(bǔ)充到林地土壤，對(duì)提高土壤肥力，促進(jìn)林木生長具有重要意義[8-9]。目前有關(guān)營林施肥的研究多集中于施肥對(duì)林木生長的影響，而有關(guān)對(duì)幼苗生長和抗逆能力的研究相對(duì)較少。因此，試驗(yàn)以烘干雞糞作為有機(jī)肥源，研究了不同有機(jī)肥和化肥配施比例對(duì)樟子松幼苗生長和抗逆生理指標(biāo)的影響，以期為提高樟子松幼苗質(zhì)量，促進(jìn)園林苗木集約化經(jīng)營模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)在泰安市徂徠山林場進(jìn)行，泰安市徂徠山林場經(jīng)營面積9 000 hm2，有林地面積7 267 hm2，活立木蓄積量60.05萬m3，森林覆蓋率87.8%，是山東省第二大國有林場。該地區(qū)屬于溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季。年均溫13℃，年均降水量697 mm。徂徠山林場生長植物多達(dá)1 153種，其中木本植物72科、433種，草本植物72科、556種，藥用植物111科、462種。

1.2 試驗(yàn)材料

化肥為鄂中氮磷鉀復(fù)合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)，有機(jī)肥為烘干雞糞(測定N、P、K含量為1.6%、1.0%、0.8%)，均購自泰安市農(nóng)資市場。試驗(yàn)所用花盆規(guī)格為24 cm×18 cm，購自泰安市花卉市場。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，按照施氮水平相同原則(施氮量為75 g/m3)，設(shè)置6種施肥處理，即CK(不施肥)、T1(復(fù)合肥)、T2(復(fù)合肥∶烘干雞糞為3∶7)、T3(復(fù)合肥∶烘干雞糞為5∶5)、T4(復(fù)合肥∶烘干雞糞為7∶3)、T5(烘干雞糞)。

2020年4月10日對(duì)田園土壤進(jìn)行殺菌處理，每個(gè)處理按照施肥總量的40%作為底肥，與田園土摻混均勻后裝入花盆中，每個(gè)處理30盆，重復(fù)3次。4月15日選擇無病蟲害、生長健壯、規(guī)格基本一致的1年生樟子松幼苗移栽到花盆中，每個(gè)花盆種植1株，澆足定植水。分別于6月和8月各追肥1次，追肥量為施肥總量的30%。采用有機(jī)肥優(yōu)先原則，即底肥和第1次追肥優(yōu)先選擇烘干雞糞。追肥后及時(shí)澆水，其他管理相同。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1苗木形態(tài)指標(biāo)和生物量指標(biāo)測定

2020年10月5日進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)測定，每個(gè)處理選擇10株樟子松幼苗，清洗掉根部土壤。采用直尺測定幼苗株高(樹干基部到生長頂端的高度)，采用游標(biāo)卡尺測量幼苗的地徑(樹干基部的直徑)，利用根系掃描儀(LA-S)對(duì)幼苗根系進(jìn)行掃描，統(tǒng)計(jì)分析根系的直徑、長度、表面積和體積。使用修枝剪將樟子松幼苗按照地上部分和地下部分進(jìn)行分割，迅速稱出地上部分鮮重和根部鮮重，待稱重完畢后進(jìn)行編號(hào)，然后置于烘干箱內(nèi)105℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，分別稱量地上部分和地下部分干重。根據(jù)地徑、株高、地上及地下部分干重?fù)Q算樟子松幼苗的高徑比和根冠比[10]。根冠比指植物地下部分與地上部分干重的比值。高徑比指苗木高度與地徑之比。

1.4.2抗逆指標(biāo)的測定

每個(gè)處理取樟子松幼苗3株，分別采用TTC法測定根系活力，考馬斯亮蘭G-250染色法測定可溶性蛋白含量，蒽酮比色法測定可溶性糖含量，分光光度法測定葉綠素含量，茚三酮法測定脯氨酸含量，氮藍(lán)四唑(NBT)法測定超氧化物酶(SOD)活性，愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶(POD)活性，硫代巴比妥酸法測定過氧化氫酶(CAT)活性[11]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與作圖，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)樟子松幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

不同施肥處理后，統(tǒng)計(jì)樟子松幼苗的形態(tài)指標(biāo)(表1)。

表1 不同處理對(duì)樟子松幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響Tab.1 Effects of different fertilization treatments on morphological indexes of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由表1可知，不同施肥處理對(duì)樟子松幼苗地上部分生長(株高和地徑)的影響差異較大，并以T3處理的株高和地徑達(dá)到最大值。與CK處理相比，T3處理的株高和地徑分別增加15.62%、20.35%，差異顯著。與T1、T5處理相比，T3處理的株高分別增加3.40%、9.19%，差異未達(dá)到顯著水平；地徑分別增加12.99%、7.22%，差異均達(dá)到顯著水平。樟子松幼苗的高徑比隨著有機(jī)肥施入比例的增加呈逐漸降低趨勢，以T5處理最低，較CK處理降低了5.98%，較T1、T2處理分別降低11.24%、4.07%，差異均達(dá)到顯著水平。

不同處理對(duì)樟子松幼苗根系生長影響顯著。與CK處理相比，不同施肥處理的根長、根表面積、粗根直徑、根體積和細(xì)根數(shù)顯著增加，并以T3處理達(dá)到最大值，分別增加28.39%、53.70%、5.60%、20.00%、17.06%，差異顯著。不同施肥處理的根長、根表面積、粗根直徑、根體積和細(xì)根數(shù)均隨著施入有機(jī)肥比例的增加呈先增加后降低趨勢，與單施復(fù)合肥的T1處理相比，T3處理的根長、根表面積、粗根直徑分別增加13.38%、41.05%、19.49%，差異顯著；根系體積和細(xì)根數(shù)分別增加5.88%、0.31%，差異均未達(dá)到顯著水平。與單施烘干雞糞的T5處理相比，根長增加10.41%，差異顯著；根表面積、粗根直徑、根體積和細(xì)根數(shù)的差異均未達(dá)到顯著水平。

由此可見，施肥有助于促進(jìn)樟子松幼苗地上部分和地下部分的生長，而適當(dāng)增加有機(jī)肥比例對(duì)樟子松幼苗株高、地徑和根系生長的促進(jìn)效果更為顯著，試驗(yàn)條件下以T3處理效果最佳。

2.2 不同施肥處理對(duì)樟子松幼苗生物量的影響

不同施肥處理后，統(tǒng)計(jì)樟子松幼苗生物量(表2)。

表2 不同施肥處理對(duì)樟子松幼苗生物量的影響Tab.2 Effects of different fertilization treatments on biomass of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由表2可知，不同施肥處理對(duì)樟子松幼苗鮮重和干重的影響差異較大。與CK處理相比，不同施肥處理樟子松幼苗地上部分和地下部分干重、鮮重均顯著增加，且隨著有機(jī)肥施入比例的增加呈先增加后降低趨勢，并以T3處理達(dá)到最大值，其地上部分鮮重、地下部分鮮重、地上部分干重和地下部分干重分別增加63.91%、45.17%、44.45%、39.55%，差異均達(dá)到顯著水平。與單施復(fù)合肥的T1處理相比，T3處理的地上部分鮮重、地上部分干重和地下部分干重分別增加18.81%、16.42%、26.58%，差異均達(dá)到顯著水平；地下部分鮮重雖增加9.00%，但差異未達(dá)到顯著水平。與單施烘干雞糞的T5處理相比，T3處理的地上部分鮮重增加了15.78%，差異顯著，而地下部分鮮重和干重、地上部分干重均未達(dá)到顯著水平。T5處理相較T1處理而言，雖T5處理的樟子松幼苗干鮮重均有不同程度增加，但差異未達(dá)到顯著水平。

樟子松幼苗根冠比大小順序依次為CK>T2>T4>T3>T5>T1。與CK處理相比，除T2處理根冠比降低未達(dá)到顯著水平外，其余處理的根冠比顯著降低，并以T1處理降低幅度最大，達(dá)到11.36%。與T1處理相比，T2、T3、T4和T5處理的樟子松幼苗根冠比增加12.46%、8.90%、9.25%、7.83%，差異均達(dá)到顯著水平。

由此可見，施肥能夠顯著提高樟子松幼苗的生物量，促進(jìn)地上部分和地下部分干物質(zhì)積累，并隨著烘干雞糞施入比例的增加呈先增加后降低趨勢。試驗(yàn)條件下以T3處理效果最佳。

2.3 不同施肥處理對(duì)樟子松幼苗生理指標(biāo)的影響

不同施肥處理后，統(tǒng)計(jì)樟子松幼苗各項(xiàng)生理指標(biāo)(圖1)。

由圖1可知，不同施肥處理對(duì)樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、可溶性固形物、葉綠素含量的影響顯著，均隨著有機(jī)肥施入量的增加呈先增加后降低趨勢，以T3處理效果最佳。與CK處理相比，T3處理樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、可溶性固形物、葉綠素含量分別增加15.51%、37.29%、13.91%、42.31%，差異均達(dá)到顯著水平。與僅施用復(fù)合肥的T1處理相比，T3處理樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、葉綠素含量分別增加12.50%、16.66%、48.00%，差異均達(dá)到顯著水平。與僅施用烘干雞糞的T5處理相比，T3處理樟子松幼苗根系活力提高9.09%，差異顯著。對(duì)比T1和T5兩種施肥處理，T5處理的根系活力以及可溶性糖、葉綠素含量較T1處理略有增加，可溶性固形物含量略有降低，但差異均未達(dá)到顯著水平。

圖1 不同處理對(duì)樟子松幼苗生理指標(biāo)的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on physiological indexes of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由此可見，追肥能顯著提高樟子松幼苗根系活力，增加可溶性糖、可溶性固形物和葉綠素含量，且復(fù)合肥和烘干雞糞混合使用效果更佳。試驗(yàn)條件下以T3處理效果最佳。

2.4 不同施肥處理對(duì)樟子松幼苗抗逆生理指標(biāo)的影響

不同施肥處理后，統(tǒng)計(jì)樟子松幼苗的抗逆性狀(圖2)。

圖2 不同處理對(duì)樟子松幼苗抗逆性狀的影響Fig.2 Effects of different fertilization treatments on stress resistance of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由圖2可知，與CK處理相比，不同施肥處理的脯氨酸、丙二醛含量以及超氧化物酶、過氧化氫酶活性均明顯增加，并隨著烘干雞糞施入比例的增加呈先增加后降低趨勢，其中以T3處理效果較佳，脯氨酸、丙二醛含量分別增加57.07%、27.72%，超氧化物酶、過氧化氫酶活性分別提高40.83%、35.22%，差異均達(dá)到顯著水平。與僅施用復(fù)合肥的T1處理相比，T3處理的脯氨酸和丙二醛含量分別增加35.40%、9.79%，差異均達(dá)到顯著水平。與僅施用烘干雞糞的T5處理相比，T3處理的丙二醛含量增加11.68%，差異顯著；脯氨酸含量、過氧化物酶活性和過氧化氫酶活性雖有不同程度的增加，但差異均未達(dá)到顯著水平。兩種肥源下的T1與T5處理相比，T5處理的脯氨酸含量、超氧化物酶活性和過氧化氫酶活性雖均明顯提高，分別提高22.99%、7.27%、3.69%，但差異均未達(dá)到顯著水平。

由此可見，施肥能夠顯著增加樟子松幼苗的抗逆能力，且兩種肥源間的差異不顯著，但兩種肥源配施(即復(fù)合肥和烘干雞糞配施)與單一肥源相比，抗逆能力顯著提升。試驗(yàn)條件下以T3處理效果最佳。

3 結(jié)論與討論

施肥能為植物生長提供充足的營養(yǎng)元素，改善土壤理化性質(zhì)和土壤微生物菌落，是培肥地力、促進(jìn)植物生長的重要措施。李俊等[12]對(duì)比分析了不同施肥處理對(duì)紅豆樹幼苗高、徑生長的影響，篩選出最佳復(fù)合肥施用量；陳天宇等[13]采用正交試驗(yàn)L9(34)設(shè)計(jì)9個(gè)施肥處理，研究表明施肥極顯著地促進(jìn)柚木無性系幼林早期生長；羅婷等[14]研究表明合理施肥能促進(jìn)南天竹苗生長，增加生物量。近年來，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，化肥的施用量逐年增加?；实氖┯迷谝欢ǔ潭壬洗龠M(jìn)了我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但過量的化肥投入將造成土壤污染、大氣污染和水污染，引發(fā)土壤板結(jié)問題和次生鹽漬化問題。劉冬碧等[15]針對(duì)施肥中存在的主要問題,提出了重施有機(jī)肥、合理調(diào)控氮、磷、鉀的技術(shù)對(duì)策。本研究結(jié)果表明施肥可顯著促進(jìn)樟子松幼苗的生長和根系發(fā)育，增加了幼苗干物質(zhì)積累，而復(fù)合肥和有機(jī)肥混施效果更佳，這與郭文龍等[16]研究得出的有機(jī)肥部分代替化肥能顯著促進(jìn)作物生長的結(jié)論一致。

生理指標(biāo)是反映植株抗逆能力的重要指標(biāo)，研究表明適當(dāng)施肥可增加植物幼苗生理生化過程，增加葉片葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度、光化學(xué)效率及電子傳遞速率，降低光能的熱耗散，提高幼樹苗的光合能力[17-18]。張擁兵等[19]研究了不同肥料種類和施肥量對(duì)柿幼樹生理特性的影響，結(jié)果表明施用發(fā)酵有機(jī)肥和化肥可顯著提高葉片的光合效果，促進(jìn)可溶性糖和淀粉的積累。本研究結(jié)果也表明，施肥能提高樟子松幼苗根系活力，增加可溶性糖和可溶性蛋白的積累，并提高脯氨酸、丙二醛含量以及過氧化物酶和超氧化物酶活性。這與鄧家欣等[20]的研究結(jié)果基本一致，適量施用化肥、有機(jī)肥能促進(jìn)幼苗生長，增大其葉面積，提高葉片葉綠素含量和凈光合速率，增加根系活力。

綜上所述，合理施肥能顯著促進(jìn)樟子松幼苗的生長，增加植株干物質(zhì)的積累，提高根系活力和可溶性糖、可溶性蛋白、葉綠素的含量，提升脯氨酸、丙二醛含量以及過氧化物酶、超氧化物酶活性，并以T3處理(即復(fù)合肥和烘干雞糞的施肥比例為1∶1)效果最佳。另外，土壤理化性質(zhì)和根際環(huán)境微生物數(shù)量是影響植物根系生長發(fā)育的重要因子，不同施肥模式對(duì)樟子松幼苗根際環(huán)境的影響尚待進(jìn)一步研究。