红锥幼树配方施肥效应分析

李宝福，朱　炜，李　莹

(福建省林业科学研究院，福建 福州，350012)



红锥幼树配方施肥效应分析

李宝福*，朱炜，李莹

(福建省林业科学研究院，福建 福州，350012)

摘要：采用正交设计，对红锥幼树开展N、P、K、B、Zn肥多元素组合田间施肥试验，结果表明，配方施肥对促进红锥幼树的生长是很有效的，氮肥单施有显著促生长效应，而其它养分单因素效应不显著，但磷与硼、钾与锌互作对产量有极显著的正效应，体现了多元素配方施肥的意义；肥料效应回归分析得出幼树最优养分施用量及配比为：每株N 29.4 g，P2O5 54.0 g，K2O 45.0 g，B 2.25 g，Zn 3.15 g，配比N∶P2O5∶K2O∶B∶Zn=1.0∶1.8∶1.5∶0.1∶0.1。采用该施肥配方，施肥后1年树高生长量可达119 cm以上，通过合理配方施肥能有效促进红锥幼树生长。

关键词：红锥；幼树；配方施肥

林木施肥与养分管理在森林培育中具有不可代替的作用，在社会公益林建设中，合理的施肥可提高幼林成活率、加速林分郁闭、提高森林的功能、质量与覆盖率[1]。配方施肥，是一种平衡施肥的技术措施，它是建立在现代农业科学技术成果的综合运用基础上，通过了解掌握土壤供肥特性，树体需肥特点以及肥效并分析养分间的相互作用规律，提出常规元素与微量元素肥料的最佳施肥量和施肥配比，林木必须通过合理施肥，使树体营养元素浓度保持适当的水平与比例，才能实现稳产、高产目的，这是林木配方施肥的理论基础[2]。大量研究与实践表明[3-4]，配方施肥不仅可以加快林木营养生长、改善木材性质，而且能增强林木的抗逆性及降低水土流失等作用。

红锥(Castanopsis hystrix)是壳斗科常绿阔叶乔木，为我国南亚热带优质用材树种，具有速生成林早、适应性强、材质优、价值高等一系列优良特性，可作为用材和水源涵养林进行纯林种植，亦可作为残次林、生态公益林改造及林下套种的混交造林树种，种质资源极有开发价值，红锥的优良特性，逐步为科研和生产部门所重视，人工造林发展较快[5-7]。红锥造林涉及到施肥与养分管理的主要问题是：施肥的必要性、肥料的用量、配方以及如何预测施肥的效益等。目前，针对红锥施肥相关的研究较少，涉及到的研究有广西林科院的容器苗施肥试验[8-9]，而幼林和中林龄施肥试验[10-11]仅探讨N、P、K3要素的养分配比关系，而开展除NPK三要素外包括其它中微量元素的多元配方施肥试验研究的尚未见报道。本研究在以往红锥营养特性、幼林和中林龄施肥试验的基础上[10-12]，开展多元素配方施肥试验，为推广造林和高效培育红锥速丰林提供技术支持，使之与优良种质材料的应用形成良种良法。

1研究地概况

研究地位于福建仙游溪口国有林场，地处东经118°28′～118°33′之间，北纬25°23′～25°43′之间，该地区属典型的南亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，雨量充沛，冰霜少见，年平均气温21.8℃，极端最低气温-3.5℃，极端最高气温38.7℃，年降水量1 535.5 mm，年平均相对湿度78%，年蒸发量1 342.2 mm，年日照时数1 995.9 h，年无霜期316～341 d[1]。配方施肥试验地设在设在该场的场部管理区林厝后，林班号032-07-040，林地为马尾松采伐迹地，土壤为红壤，土层厚度大于100 cm，立地质量等级为Ⅲ类地。

2材料与方法

2.1试验材料

红锥苗木为福建省华安金山国有林场的母树林混合种子培育的容器苗，1年生平均苗高35 cm。造林地经块状整地后，挖穴规格为40 cm×40 cm×30 cm，株行距为2 m×2.5 m，造林密度为2000株/hm2。2013年4月初造林，造林后当年5、9月分别块状锄草抚育各一次。

2.2试验设计与实施

根据以往幼树营养特点研究以及幼林和中龄林氮磷钾施肥试验结果，开展N、P、K、B、Zn肥多元素组合田间施肥试验，试验采用L16(45)正交设计，施用氮肥、磷肥、钾肥、硼肥和锌肥，共4个水平(表1)，正交设计共16个处理(表2)，重复3次。实施方法：按表2所设计的各肥料施用量进行施肥，每处理30-40株。在幼树树冠滴水处两边挖长20 cm、深15 cm的弯月沟，将肥料均匀撒入并覆土。施肥时间为2014年3月初。

表1　各水平具体肥料施用量

注：各肥料有效养分含量为：尿素含氮46%，过磷酸钙含12% P2O5、氯化钾(硫酸钾)含60% K2O，硼砂含15% B, 硫酸锌含21% Zn。

表2　各试验处理具体施肥量

续表2

处理号处 理正交设计施肥水平具体肥料用量(g/株)N肥P肥K肥B肥Zn肥尿素过磷酸钙硫酸钾(或氯化钾)硼砂硫酸锌7N2P3K4B1Zn2 234125030075058N2P4K3B2Zn1243215045050509 N3P1K3B4Zn2 313427505015510N3P2K4B3Zn132431751507510011N3P3K1B2Zn433124753000101512 N3P4K2B2Zn334213754502501013 N4P1K4B2Zn34142310007551014N4P2K3B1Zn4423141001505001515N4P3K2B4Zn1432411003002515016N4P4K1B3Zn2441321004500105

2.3测定与统计方法

施肥前测定各小区生长量，施肥后于2014年9月底(6个月)和2015年3月底(12个月)野外全面实地测量每小区试验林的地径、树高、冠幅等指标。数据统计分析按正交设计试验统计方法在计算机上完成。

3结果与分析

3.1施肥对幼树生长影响的总体趋势

表3　不同施肥处理的幼树生长调查结果

施肥后6个月、12个月的林木生长情况调查结果见表3，施肥前的1年生幼树地径、树高和冠幅分别为1.0～1.4 cm、110～128 cm、50～60 cm，施肥后1年即2年生时，幼树地径、树高、冠幅分别为2.5～3.7 cm、189～261 cm、98～121 cm，总体上，施肥的幼树生长量基本上都明显优于不施肥的。由于是实生苗造林，施肥时1年生幼树的生长情况不完全一致，即不同施肥处理的林木生长量本底值不同，为此利用施肥后的生长量增量来分析施肥效果。由表4可以看出，施肥6个月和12个月，不同施肥间的幼树地径、树高和冠幅均有较大差别，有施肥的幼树生长量均明显高于对照。限于施肥6个月时，养分的效应尚未完全发挥而难以客观评价施肥效应，因此用施肥后12个月时的生长量来分析不同施肥处理对幼树生长的影响。总体上，施肥后12个月，幼树的地径、树高和冠幅平均增量分别为1.73 cm、116.33 cm和53.69 cm，比对照(不施肥林分)分别提高了36.2%、66.7%和3.4%。其中，相对较好的处理4、处理5的平均地径、树高、冠幅分别比对照提高77.2%～95.3%、74.6%～80.1%、24.5%～34.9%。经方差分析及其显著性检验表明，不同处理间的上述指标均达极显著差异水平，说明配方施肥对促进红锥幼树的生长是很有效的。

表4　不同施肥处理的幼树林分生长效应状况

3.2幼树配方施肥效应分析

要评价施肥的效果通常需要选用一个综合性状指标比照不同施肥的差异并确定最佳施肥量和配比。本研究中的生长量指标有地径、树高和冠幅，假如利用3个指标来衡量施肥效应则很有可能出现不同的施肥方案甚至结果相互矛盾，考虑到树高是地力(或土壤肥力)最敏感的响应指标而且与地径、冠幅存在密切的相关性，再者对幼树来说容易精确测定，为此，本研究利用施肥后12个月的幼树高增量作为评价施肥效应的综合指标。

表5　施肥试验极差分析结果

最小的因素是锌(硫酸锌)，5因素对树高生长量的效应大小依次为：N(尿素)>B(硼砂)>P(过磷酸钙)>K(氯化钾)>Zn(硫酸锌)。因素水平效应大小看，极差分析中的k值大小是反应因素水平效应大小，各因素的4个施肥水平中K值最大的，表明因素的该水平最有利于提高产量的效果。从极差分析的各因素K值大小看， N素(尿素)以N2水平为好，P(过磷酸钙)以P4水平为好，K(氯化钾)以K4水平为好， B(硼砂)以B4水平为好，Zn(硫酸锌)以Z3水平为好，即5个因素的最佳施肥水平组合为N1P4K4B4Zn3，这与试验结果中的处理4组合产量最高比较接近。

3.3施肥配方的初步确定

正交试验方差分析可以得出最优施肥组合，但施用量和配比均为试验设计范围内的固定施肥组合，而施肥设计水平外定量施肥量及配比却无法确定，而且无法探讨因子间的互作效应。为了探讨养分间的互作效应、各肥料养分的具体使用量及其配比，进一步采用数理统计方法建立回归方程来进行分析。

Y= 3.4476877+1.43612036X1-0.01123281X1*X1+0.00455994X2*X4+0.0173665X3*X5

R=0.9353**F=27.2021** (Df=(4,11))，显著水平p=0.0001，剩余标准差 S=6.5035，各主导因素的t值、显著性水平以及相关系数见表6。

表6　肥料效应回归方程的主导因子的

统计结果显示，肥料效应回归方程的相关系数R 、F均达到了极显著的水平，而回归各因子参数的显著性检验表明，入选的各项均在不同程度上达到了极显著的水平[15]。采用最小二乘法算得显著性水平α=0.05时的回归估计精度为1-(t0.05×S)/Y=88.59%。说明所确定的多项式回归方程基本上能反映出相应的树种生长量与其肥料养分间的关系。由表6看出，单因素仅氮素有显著效应，而其它因素的单因素效应均不显著，但磷与硼、钾与锌互作对产量均有极显著的正效应。说明，红锥幼树适当单施氮肥对生长有显著的促进效果，单施P、K以及B、Zn没有效果，但是元素间存在互作效应，这就体现了多元素配方施肥的意义。

表7　理论上最高生长量时各肥料最适组合

由表7看出，每株施尿素63.93 g+过磷酸钙450.0 g+氯化钾75.0 g+硼砂15 g+硫酸锌15 g即最优施肥组合及其配方为：每株N 29.4 g，P2O554.0 g，K2O 45.0 g，B 2.25 g，Zn 3.15 g，配比N∶P2O5∶K2O∶B∶Zn=1.0∶1.8∶1.5∶0.1∶0.1。采用该施肥配方，理论上，施肥后12个月幼树林分树高生长量可达170 cm，假设以理论产量的70%作为目标产量，则采用相应施肥配方，施肥后1年，树高生长量可达119 cm，现实施肥处理的平均生长量达到理论测产量的68.56%，除对照及个别配方施肥外，大部分的配方施肥处理的产量达到预测最高产量值的70%～78.5%，说明通过合理配方施肥可望有效促进红锥幼树生长。

4讨论

(1)配方施肥对促进红锥幼树的生长是很有效的，体现在有施肥的幼树树高、地径、冠幅不同程度上高于不施肥的林分，而且在不同施肥组合处理间存在显著或极显著差异。肥料效应分析表明，氮素有显著促生长效应，而其它养分单因素效应均不显著，但磷与硼、钾与锌互作对产量均有极显著的正效应。说明，红锥幼树适当单施氮肥对生长有显著的促进效果，单施P、K以及B、Zn没有效果，但是元素间存在互作效应，这就体现了多元素配方施肥的意义。

(2)经肥料效应回归分析，幼树最优施用量及组合为：每株施尿素63.93 g+过磷酸钙450.0 g+氯化钾75.0 g+硼砂15 g+硫酸锌15 g即最优施肥养分用量及其配比为：每株N 29.4 g，P2O554.0 g，K2O 45.0 g，B 2.25 g，Zn 3.15 g，配比N∶P2O5∶K2O∶B∶Zn=1.0∶1.8∶1.5∶0.1∶0.1。采用该施肥配方，理论上，施肥后12个月幼树林分树高生长量可增加170 cm，假设以理论产量的70%作为目标产量，则施肥后1年，树高生长量可增加119 cm。本施肥试验中的幼树平均生长量达到理论预测值的68.56%，除对照及个别配方施肥外，大部分的配方施肥处理的生长量达到预测值的70%～78.5%，说明通过合理配方施肥能有效促进红锥幼树生长。

(3)施肥受诸多因素的影响如除了受气候、立地、肥料类型以及经营管理的影响外，关键是树木本身遗传基因决定的，比如本研究的施肥量及配比与以往桉树、杉木、马尾松等其它树种的研究结果不一样[13-17]。本研究得出的最佳施肥量和配比可为高效培育红锥用材林提供参考，其结果可作为红锥养分管理内容的优化和补充，对于指导红锥幼树丰产经营具有一定的实际意义。但本试验研究的结果并非一成不变的施肥模式，尚需在生产上更大范围内进一步中试、完善、矫正。同时，随着林龄的增长，不同生长发育阶段的施肥量及配比可能不一样，也需要进一步研究。

参考文献

[1]吴晓芙,胡曰利. 林木生长与营养动态模型研究——立地养分效应配方施肥模型[J]. 中南林学院学报,2002(3):1-8.

[2]吴立潮,胡曰利.林森计量施肥研究动态[J].中南林学院学报,1998,18(2):56-61.

[3]陈道东,张瑛,纪建书.杉木幼林叶片养分诊断研究[J].林业科学研究, 1996, 16(3):24-27.

[4]朱钟麟,陈一兵,林超文.土壤侵蚀与平衡施肥[J].西南农业学报,1999,12(1):1-6.

[5]蒋家淡. 红锥杉木混交造林效果研究[J]. 福建林学院学报. 2002,22(4):329-333.

[6]朱炜, 李宝福, 潘琼蓉,等. 红锥不同家系苗期变异与初步选择的研究[J]. 山地农业生物学报，2014，33(5):19-24.

[7]严平勇. 红锥不同种源苗期生长与变异研究[J]. 林业调查规划,2014,39(3):155-159.

[8]彭玉华,郝海坤,曹艳云,等. 红锥营养杯苗苗期施肥试验[J]. 广西林业科学,2010(4):214-216.

[9]彭玉华,郝海坤,何琴飞,等. 营养水平对红锥容器苗生长的影响[J]. 西南林业大学学报,2011(3):27-30.

[10]朱炜. 红锥人工幼林施肥试验研究[J]. 河南科技大学学报. 2004，24(2)：25-27.

[11]赵登科.红锥优质用材林间伐整枝与中期施肥试验[J]. 现代农业科技2009,(17):186-188

[12]赵登科. 红锥人工幼林营养特性研究[J]. 林业调查规划2011，36(1):35-38.

[13]潘琼蓉.马尾松一代种子园土壤营养诊断研究[J].山地农业生物学报,2014,33(5):13-18.

[14]李宝福, 俞元春, 卢建, 等.闽南山地桉树人工林叶片最适养分浓度诊断研究[J]. 中南林业科技大学学报.2011,31(11):44-48.

[15]林志鹏. 闽南桉树人工林营养诊断研究[D].福州：福建师范大学,2010.

[16]陈海艳, 李宝福, 甘振栋, 等. 闽北杉木二代种子园土壤营养特性研究[J].山地农业生物学报，2012,31(6):519-524.

[17]李宝福, 俞元春, 林志鹏, 等. 桉树幼林施肥的养分间交互效应及合理施肥方案研究[J]. 中国土壤与肥料,2011(4):38-44.

Effectof formulated fertilizer on the saplings of Castanopsis hystrix [Fagales: Fagaceae]

LIBao-fu*,ZHUWei,LIYing

(FujianAcademyofForestry，Fuzhou,Fujian350012,China)

Abstract：A field fertilization experiment was carried out to study the effect of multi-element combination of N, P, K, B, Zn fertilizer on the saplings of Castanopsis hystrix [Fagales: Fagaceae] based on the orthogonal design. The results showed that the formulated fertilizer was very effective to promote the growth of Castanopsis hystrix saplings. Application of N fertilizer alone could significantly promote the growth, but the effect of individual applications of other nutrients was not significant. The interaction of P and B fertilizer, and that of K and Zn fertilizer had significant positive effect on yield, reflecting the significance of multi-element formula fertilization. The regression analysis of fertilizer effect indicated that the optimal fertilizer nutrient application rate and ratio per plant sapling are: N 29.4 g, P2O5 54.0 g, K2O 45.0 g, B 2.25 g, Zn 3.15 g, and N∶P2O5∶K2O∶B∶Zn = 1.0∶1.8∶1.5∶0.1∶0.1, respectively. Using this formula, the height of the tree could reach more than 119 cm after 1 year of fertilization. The study proved that appropriately formulated fertilizer could effectively promote the growth of Castanopsis hystrix saplings.

Key words:Castanopsis hystrix; saplings; formulated fertilizer

文章编号：1008-0457(2016)01-0023-06国际DOI编码：15958/j.cnki.sdnyswxb.2016.01.006

中图分类号：S725.5；S792.17

文献标识码：A

*通讯作者：李宝福(1968-)，男，教授级高工，主要研究方向：森林培育、林木遗传育种；E-mail：2003libaofu@163.com。

基金项目：福建省发改委农业“五新”项目《红锥壮苗繁育与优质用材林定向培育技术示范推广》(闽财指[2012]951)；福建省林业科技计划项目《红锥壮苗繁育与丰产林培育技术规程 》(闽林科[2015] 1号)。

收稿日期：2016-01-04；修回日期：2016-01-18