氮素形態(tài)對(duì)樟樹生長及出油影響

摘 要本試驗(yàn)以芳樟醇型樟樹為研究對(duì)象，探討了不同比例（10：0、7：3、3：7、0：10）硝銨態(tài)氮（NO3--N/NH4+-N）對(duì)樟樹苗期及1.5年生幼樹林分生長與出油效果的影響。研究結(jié)果表明：氮素形態(tài)對(duì)樟樹苗高、地徑生長影響顯著。在供試4個(gè)比例氮素形態(tài)處理中，以硝銨比3：7處理下的苗高、地徑生長量最大。樟樹苗期生長具有明顯的節(jié)律性，其中以6～8月為生長高峰期。在硝銨比3：7處理下，樟樹幼林樹高、地徑、枝葉生物量最大，高徑比最小，且枝葉出油率、總醇、芳樟醇含量高，而樟腦含量最低。純硝態(tài)氮、銨態(tài)氮不利于樟樹生長，兩者分別顯著抑制了幼林地徑與樹高生長量，尤其在純硝態(tài)氮處理下，枝葉出油率及出油主成分含量最低。以檢測(cè)的幼林生長及出油方面的8個(gè)指標(biāo)為評(píng)價(jià)指數(shù)，通過主成分分析法對(duì)不同比例氮素形態(tài)處理進(jìn)行綜合評(píng)分，表現(xiàn)為：硝銨比3：7>0：10>7：3>10：0。研究認(rèn)為，相較單一氮素或高硝態(tài)氮混合肥，樟樹施肥應(yīng)以“少硝、銨適量”混合性氮肥為宜。

關(guān)鍵詞樟樹；生長量；芳樟醇；精準(zhǔn)施肥；綜合評(píng)價(jià)

Effects of nitrogen forms on growth and oil yield of Cinnamomum camphora

Jian zhen zhong

（Qingyuan Qingxin District Ecological Public Welfare Forest Management Center Qingyuan Guangdong 511500）

Abstract In this experiment， the effects of different ratios （10：0、7：3、3：7、0：10） of nitrate ammonium nitrogen （NO3--N/NH4+-N） on the growth and oil production of Cinnamomum camphora seedlings and 1.5-year-old saplings were studied. The results showed that nitrogen forms had significant forms tested， the seedling height and ground diameter growth were the largest under the treatment of 3：7 nitrate-ammonium ratio. The growth of C. camphora at seedling stage has obvious rhythm， and the growth peak is from June to August. Under the treatment of 3：7 nitrate-ammonium ratio， the tree height， ground diameter， branch and leaf biomass of camphor young forest were the largest， the ratio of height to diameter was the smallest， and the oil yield， total alcohol and linalool content of branches and leaves were high， while the camphor content was the lowest. Pure nitrate nitrogen and ammonium nitrogen were not conducive to the growth of C. camphora， and they significantly inhibited the growth of ground diameter and tree height of young forest， respectively. Especially under the treatment of pure nitrate nitrogen， the oil yield of branches and leaves and the content of main components of oil were the lowest. Based on the 8 indexes related to the growth and oil production of the young forest， the principal component analysis method was used to comprehensively score the treatment of different proportions of nitrogen forms， which was arranged as 3：7>0：10>7：3>10：0 nitrate nitrogen to ammonium nitrogen. The study suggests that compared with single nitrogen or high nitrate nitrogen mixed fertilizer， fertilization should be 'less nitrate， appropriate amount of ammonium' mixed nitrogen fertilizer is appropriate in C. camphora.

KeywordsCinnamomum camphora; Growth; Linalool; Precision fertilization; Comprehensive evaluation

樟樹（Cinnamomum camphora）又名香樟、芳樟、小葉樟，為我國的特有樹種，是我國亞熱帶地區(qū)常綠闊葉林中重要組成樹種之一。樟樹的自然分布比較廣泛，在我國北緯10°～34°、東經(jīng)88°～120°的熱帶和亞熱帶區(qū)域均有生長，主產(chǎn)地為海南、臺(tái)灣、福建、江西、廣東、廣西、湖北、湖南、四川、重慶、云南、貴州、浙江等省區(qū)，尤以在福建、臺(tái)灣分布最多[1]。樟樹含有芳樟醇、黃樟油素、樟腦等天然香料化合物，是我國重要的香料原料樹種[2-4]。傳統(tǒng)的樟樹香料提取主要是利用枝葉、樹干和樹根為原材料經(jīng)水蒸餾而得，產(chǎn)品質(zhì)量較低，同時(shí)對(duì)樟樹資源無序破壞、掠奪，導(dǎo)致樟樹日益枯竭。自20世紀(jì)70年代末期，我國開始在福建、浙江等地開始人工種植樟樹。但在發(fā)展樟樹原料林過程中，由于人工林管理措施不科學(xué)，導(dǎo)致林分質(zhì)量不高，枝葉出油率不穩(wěn)定，嚴(yán)重地影響了林農(nóng)種植和企業(yè)加工的積極性，樟樹原料林的發(fā)展緩慢[5]。

施肥是提升林分質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)人工林高效科學(xué)集約經(jīng)營最有力的前提與保障。氮素在植物生長發(fā)育過程中，起到核心調(diào)控作用。大量研究表明，通過氮肥施用能有效改善植物生長情況[6-8]。但氮素種類較多，氮素形態(tài)不同，施用效果也不同[9-10]。從氮肥種類來看，分為有機(jī)氮肥和無機(jī)氮肥，其中無機(jī)氮又包括銨態(tài)氮和硝態(tài)氮兩種氮素形態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，樹種不同，對(duì)氮素形態(tài)的偏好性也不同[9]。如硝態(tài)氮能顯著提升茶樹元素吸收及有機(jī)酸含量[11]，而銨態(tài)氮更能促進(jìn)馬尾松苗木的生長[12]。目前，有關(guān)氮素形態(tài)對(duì)樟樹生長影響方面的報(bào)道仍尚鮮少見。為此，本試驗(yàn)通過設(shè)置不同氮素形態(tài)施肥處理，分析樟樹生長及其出油變化，以期為樟樹人工林高效培育提供科學(xué)參考。

1.材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣東省清遠(yuǎn)市清新區(qū)近郊林區(qū)（113° 2' 36″E，23° 42' 35″N），氣候?qū)贃|亞亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和濕潤，年平均氣溫21.6℃，其中1月平均氣溫12.5℃，7月平均氣溫28.8℃，年平均日照1660 h，年均降雨量1900 mm，無霜期314 d。林區(qū)主要分布于中山地貌，土壤為山地紅壤，母巖以砂巖為主。地帶性植被以常綠針闊林類型為主，常見喬木樹種主要包括木荷（Schima superba）、馬尾松（Pinus massoniana）、濕地松（Pinus elliottii）、樟樹、大葉櫟（Quercus griffithii）等50余個(gè)科屬樹種，灌木類有野牡丹（Melastoma candidum）、桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa）、崗松（Baeckea frutescens）、酸藤子（Embelia laeta）等，草本有芒萁（Dicranopteris dichotoma）、鴨咀草（Monochoria vaginalis）、鷓鴣草（Eriachne pallescens）等，森林覆蓋率為96%。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地布置

試驗(yàn)林為新建林。造林采用塊狀整地方式，挖坎規(guī)格40 cm×40 cm×30 cm，造林密度296株/畝（株行距1.5 m×1.5 m），每坎施放鈣鎂磷基肥500 g。2022年3月，以8個(gè)月生芳樟醇型樟樹苗（平均苗高：20 cm，平均地徑：3 mm）為試驗(yàn)苗進(jìn)行種植，面積約25畝，造林后分別于當(dāng)年7月和次年4月、7月進(jìn)行撫育。在種植區(qū)內(nèi)，以硝酸鈣、硫酸銨為NO3--N、NH4+-N供氮來源，選擇立地條件一致的林地分別在造林后每年的4月和7月進(jìn)行根際施氮處理，直至試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)束。每次每株施氮250 g，共4個(gè)處理，即：N1（250 g硝酸鈣/株，NO3--N：NH4+-N=10：0）N2（175 g硝酸鈣/株+75 g硫酸銨/株，NO3--N：NH4+-N=7：3）N3（75 g硝酸鈣/株+175 g硫酸銨/株，NO3--N：NH4+-N=3：7）N4（250 g硫酸銨/株，NO3--N：NH4+-N=0：10），每處理設(shè)4個(gè)10 m×12 m大小的樣地。

1.2.2 生長調(diào)查

在造林當(dāng)年，采用每木檢尺法，以初始種植時(shí)的苗高、地徑大小為參照，從2022年4月開始，每個(gè)月進(jìn)行一次苗期樹高、地徑生長量的調(diào)查。造林1年半后，進(jìn)行幼林樹高、地徑及枝葉生物量鮮重同步分析。

1.2.3 出油分析

參照前人方法[5]，2023年9月，在每個(gè)施氮處理樣地中利用四分法采集枝葉樣品。樣品重約1 kg，用塑料袋保鮮帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試分析。測(cè)試分析采用HP-5890A氣相色譜儀和QP5050A氣質(zhì)聯(lián)用儀。氣相色譜分析條件為：彈性石英毛細(xì)管柱AT-35（60 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為氮?dú)?，程序升溫開始是80℃（1 min），以 5℃/min 升至220℃，進(jìn)樣口250℃，汽化室250℃，分流比1：50，進(jìn)樣量0.2 μL。質(zhì)譜分析條件為：彈性石英毛細(xì)管柱AT-35（60 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為高純氦氣，程序升溫開始是80℃（1 min），以3℃/min升至180℃，再以5℃/min 升至220℃，進(jìn)樣口250℃，接口270℃，手動(dòng)進(jìn)樣，分流比1：50，EI離子源，電離電壓70 ev，柱前壓47 kPa，電子倍增器1.2 kv，掃描范圍33～800 amu，全掃描方式，進(jìn)樣量0.2 μL。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS19.0軟件，圖表制作采用EXCEL。

2.結(jié)果與分析

2.1不同施氮處理下苗期高徑生長變化

通過連續(xù)測(cè)定不同施氮處理下造林當(dāng)年苗高生長量變化可知，氮素形態(tài)對(duì)樟樹苗木高生長量影響顯著（表1）。整體上，在供試4個(gè)施氮處理中，以N3處理（75 g硝酸鈣/株+175 g硫酸銨/株）下苗高生長量最大，而以N4處理（250 g硫酸銨/株）下最小。從不同測(cè)定時(shí)間苗高生長量來看，以6月～8月苗木生長最快，11月～12月生長最慢。這表明，純銨態(tài)氮不利于樟樹幼苗生長，但硝銨態(tài)氮比為3：7時(shí)，最適于樟樹苗期生長，且以夏季（6～8月）為生長高峰期。

從表2可知，氮素形態(tài)對(duì)任一測(cè)定時(shí)間樟樹苗木地徑生長量影響顯著。其中，4個(gè)施氮處理中以硝銨態(tài)氮比為3：7的N3處理下地徑生長量最大，且在純硝態(tài)氮（N1）、7：3硝銨態(tài)氮（N2）和純銨態(tài)氮（N4）處理間地徑生長量無明顯差異。從生長節(jié)律來看，同苗高類似，以6～8月的地徑生長量最大，11～12月最小。這說明，在施氮處理下，樟樹苗木地徑生長量對(duì)氮素形態(tài)與生長季節(jié)的響應(yīng)與苗高一致。

2.2不同施氮處理下幼林生長變化

為進(jìn)一步觀測(cè)氮素形態(tài)對(duì)樟樹生長的影響，以造林18個(gè)月后1.5年生幼林為觀測(cè)對(duì)象，進(jìn)行了樹高、地徑及生物量分析。由表3所示結(jié)果得知，與苗期觀測(cè)結(jié)果一致，在N4處理下的樹高生長量最小，但在N1、N2、N3處理間無明顯差異，而地徑生長量則以N3、N4處理下較高，N1處理下最低。高徑比反映幼樹高度、地徑生長量綜合指標(biāo)，比值越大，植株生長質(zhì)量越弱。供試4個(gè)施氮處理中，以N1處理下高徑比最大，其次N2，在N3、N4處理下高徑比較小。從生物量看，以N3處理下最大，其次N2處理，而N3處理最低。整體上看，在N3處理下樟樹幼林生長快，植株健壯，枝葉產(chǎn)量高。

2.3不同施氮處理下幼林出油變化

從表4分析測(cè)試結(jié)果看，枝葉出油率以N1處理最低（1.24%），但N2、N3、N4處理間無顯著差異（1.31%～1.32%）?？偞己头颊链己恳訬3、N4處理最高，分別達(dá)96.28%～96.32%和93.13%～93.44%，樟腦含量則以N1處理最高（0.70%），N3處理最低（0.11%）。這說明，氮素形態(tài)對(duì)樟樹幼林出油影響顯著，其中以純硝態(tài)氮處理（N1）下出油率低且芳樟醇含量少，而在純銨態(tài)氮（N4）和3：7低硝銨態(tài)氮比（N3）處理下的出油率高且芳樟醇含量多。

2.4 施氮處理綜合評(píng)價(jià)

為直觀分析不同氮素形態(tài)處理下樟樹幼林生長及出油品質(zhì)，以1.5年生幼林樹高、地徑、高徑比、生物量、枝葉出油率及總醇、芳樟醇和樟腦含量8個(gè)指標(biāo)為評(píng)價(jià)指數(shù)，采用主成分分析法對(duì)各氮素形態(tài)處理下樟樹生長及出油進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

由表5分析結(jié)果，成分1和成分2的初始特征值大于1，且其累積貢獻(xiàn)率為97.86%，大于85%。因此，以成分1和成分2作為因子1、因子進(jìn)行主成分分析。利用兩個(gè)因子各自得分與對(duì)應(yīng)成分累積貢獻(xiàn)率相乘，相加后即可得計(jì)算出各施氮處理綜合得分。根據(jù)表6綜合評(píng)分結(jié)果，4個(gè)施氮處理得分排名為：N3>N4>N2>N1。表明，在3：7低硝銨態(tài)氮比施氮處理下樟樹幼林生長及出油效果最佳。

3.結(jié)論與討論

氮素形態(tài)對(duì)樟樹幼苗生長影響顯著。在本試驗(yàn)研究中，以單株施放250 g用量，施用3次后整體上以3：7硝銨態(tài)氮比施氮處理下的苗高、地徑生長量最大。這反映了相較純硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，樟樹對(duì)氮素形態(tài)喜好為銨態(tài)氮比例偏高的混合性氮。這與以往研究結(jié)論是相類似的，混合性氮施氮效果優(yōu)于單一種類氮施用[13]，但樹種不同，比例不同。王立冬等[11]研究發(fā)現(xiàn)，氮素形態(tài)與配比顯著影響杉木、木荷的光合作用和生長，與單一氮素相比，銨硝混合處理效果最好，其中等比例銨硝混合（NO3--N：NH4+-N=5：5）最有利于杉木的光合作用、苗高生長和生物量積累，而較高硝態(tài)氮濃度的混合處理（NO3--N：NH4+-N=7：3）則最有利于木荷的光合作用和生物量積累。目前，有關(guān)樟樹對(duì)氮素形態(tài)偏好性方面研究較少，韓浩章等[13]通過研究認(rèn)為，氮素形態(tài)影響著猴樟幼苗生長發(fā)育，NO3--N：NH4+-N為5：5處理對(duì)猴樟生長發(fā)育最適合，猴樟幼苗莖葉和根系生長量最大，根系活力和葉綠素含量最高，而在NO3--N：NH4+-N為3：7和7：3處理?xiàng)l件下，猴樟幼苗莖葉和根系生長量變小。在本試驗(yàn)中，筆者探究了芳樟醇型樟樹在不同比例氮素形態(tài)施用下的生長效果，并認(rèn)為較低硝銨態(tài)氮比例的混合性氮肥最為適合樟樹苗期、幼樹的生長及其出油，是否等比例硝銨態(tài)氮更為適合樟樹，有待進(jìn)一步完善試驗(yàn)進(jìn)行證實(shí)。此外，筆者還發(fā)現(xiàn)，樟樹幼苗生長具有明顯的節(jié)律性。在4～12月的9次測(cè)定中，以夏季（6～8月）苗高、地徑生長量最大，建議在樟樹高生長期加大氮肥的合理施用。

樟樹生長發(fā)育期不同、器官部位不同，對(duì)氮素形態(tài)的敏感性不同。與純氮相比，對(duì)樟樹進(jìn)行混合性施氮效果更佳。在樟樹幼苗期（9個(gè)月生），在純銨態(tài)氮處理下，苗高生長量最低，但地徑生長量僅次于3：7硝銨態(tài)氮，與純硝態(tài)氮、7：3硝銨態(tài)氮無顯著差異，這反映了樟樹苗高生長對(duì)銨態(tài)氮響應(yīng)靈敏，具有濃度依賴性，高濃度銨態(tài)氮將抑制地上部分苗木高生長，而相對(duì)地，苗木地徑對(duì)氮素形態(tài)不敏感。但在樟樹幼林期（1.5年生），純硝、銨態(tài)氮分別顯著抑制了地徑與樹高的生長，表明硝態(tài)氮利于植株高度生長，而銨態(tài)氮利于植株粗度生長。同時(shí)，相較苗期，幼林期植株對(duì)硝態(tài)氮的敏感性暗示了，樟樹對(duì)硝態(tài)氮吸收利用率較銨態(tài)氮差，存在氮素積累造成的毒害現(xiàn)象。但樟樹作為香料樹種進(jìn)行種植時(shí)，在純銨態(tài)氮處理下的植株枝葉產(chǎn)量是最低的。因此，在樟樹長期施肥管理中，根據(jù)精準(zhǔn)施肥要求，建議遵循“少硝、銨適量”的施氮原則，以達(dá)到促生長、保產(chǎn)量及環(huán)境施肥的效果。

氮素形態(tài)影響樟樹的出油質(zhì)量。在3：7硝銨態(tài)氮處理下，樟樹幼林枝葉出油率、總醇及芳樟醇含量最高，樟腦含量最低。筆者關(guān)注到，相較純硝態(tài)氮，純銨態(tài)氮的各出油指標(biāo)均表現(xiàn)優(yōu)良，甚至除樟腦含量較高外，與3：7硝銨比處理無明顯差異。表明，硝態(tài)氮對(duì)樟樹出油品質(zhì)影響較大，這可能與本試驗(yàn)中觀察到的硝態(tài)氮能顯著促進(jìn)植株地上部分枝葉生長有關(guān)。綜上，硝態(tài)氮施用量較大時(shí)，樟樹植株高生長快，枝葉生物量大，但出油效果降低，這與以往眾多研究中有關(guān)高濃度氮導(dǎo)致植株枝葉內(nèi)含物減少、品質(zhì)降低的結(jié)論是相吻合的[14-17]。在生產(chǎn)實(shí)踐中，營林者多重點(diǎn)關(guān)注樟樹枝葉生物量[18-20]，并以此作為林分生長質(zhì)量的重要依據(jù)，對(duì)出油品質(zhì)往往較為忽略。根據(jù)本試驗(yàn)研究結(jié)果，建議今后在關(guān)注枝葉產(chǎn)量基礎(chǔ)上，還應(yīng)關(guān)注出油率及出油主成分等變化，以達(dá)到科學(xué)集約經(jīng)營的人工林培育目的。

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作者簡(jiǎn)介：姓名：簡(jiǎn)振中，出生年月：1984年8月14日，性別：男，籍貫：廣東清遠(yuǎn)市清新區(qū)，民族：漢，職稱：林業(yè)工程師，畢業(yè)于廣東海洋大學(xué)，農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境（森林資源保護(hù)與游憩方向）專業(yè)，本科學(xué)歷，從事公益林天然林保護(hù)管理工作