不同土壤及氮肥对1年生台湾桤木生长的影响*

鲁莹莹，姜英，刘秀，申文辉，谭长强

(1.广西大学林学院，广西　南宁530002；2.广西壮族自治区林业科学研究院，广西　南宁530002)



不同土壤及氮肥对1年生台湾桤木生长的影响*

鲁莹莹1,2，姜英2，刘秀2，申文辉2，谭长强2

(1.广西大学林学院，广西南宁530002；2.广西壮族自治区林业科学研究院，广西南宁530002)

以1年生桤木实生苗为研究对象，探讨台湾桤木幼苗在不同土壤条件下，施用不等量的氮肥对其生长指标、生物量以及对植株叶绿素(a、b)含量的影响。结果表明，随着氮肥量的增加，幼苗苗高、地径、生物量随之减少，不施加氮肥效果最好，高浓度氮肥在初施时有促进作用，其后导致死亡；叶绿素含量为低氮肥较优于无氮和高氮肥；生长及生理质量表现最优的土壤条件为T2的酸性黄心土。通过简单研究土壤条件及氮肥料对台湾桤木小苗的影响差异，为台湾桤木在广西引种苗期栽培养护提供建议。

台湾桤木；氮肥；叶绿素；生物量

台湾桤木(Alnusformosana)为桦木科(Betulaceae)桤木属落叶大乔木，为引进台湾树种，其干形高大通直，材质柔韧细密，在多种复杂地貌地形上皆能生存生长，是当地的造林先锋树种[1]。台湾桤木因耐瘠薄不专生的高强适应性，且兼具速生和固氮功能，已在福建、四川、湖南等地大范围引种造林且表现出良好的适应性[2～3]。台湾桤木可为一种弗兰克氏固氮菌内生形成根瘤，在幼龄期速生且固氮量大，使林木具有培肥土壤、保持地力的作用[4～5]。本文对外源氮肥以及不同土壤类型对台湾桤木苗期生长的影响展开研究，初步得出土壤类型、养分条件及氮肥量高低对苗期生长的影响规律和相关性，为广西地区进行台湾桤木苗木培育和引种造林提供基础理论参考。

1　材料与方法

1.1研究地概况

研究地设在南宁市北郊的广西林业科学研究院试验苗圃内(108°28′E，22°55′N)，海拔约为85m，年平均气温21.5℃，年平均降水量1 304mm以上，年蒸发量达1 397mm，为典型的的南亚热带季风气候，气候温和湿润，平均相对湿度达79%，阳光充足，日照时数约1 550h。极端最高温(7～8月)为40.4℃，最冷月(1月)平均气温12.8℃，极端最低温-1.5℃，干湿季分明，降雨量大，集中在4～9月。

1.2材料与方法

2014年11月选择生长情况相对一致的1年生台湾桤木实生幼苗(平均高52cm，地径5.7mm)，用4种不同理化性质的土壤，分别为T1(酸性黑壤土)、T2(酸性黄心土)、T3(酸性红壤土)、T4(碱性红壤土)(表1)。装盆栽植(盆规格直径×高为23cm×20cm)，常规培养2个月后开始施肥处理，氮肥(尿素)设3个浓度梯度(N1为0g/株、N2为6g/株、N3为12g/株)，磷钾肥(过磷酸钙10g/株、氧化钾5g/株)，双因素完全随机区组设计，共12个处理，每个处理样本为30盆，共360盆，统一管理，每天视情况浇水，肥料平均分4次施完，每月1次。每月定期进行株高、地径测量，处理4个月后，选择标准株进行地上部分鲜重、地上部分干重、地下部分鲜重、地下部分干重的测量及叶片叶绿素含量测定。

土壤pH值采用电位法pH计测量；全氮测定用凯氏定氮蒸馏法；水解氮用碱解扩散法；全磷用浓硫酸-高氯酸消煮-钼锑抗比色法；有效磷用0.5mol/L碳酸氢钠浸提-钼酸氨抗比色法，用分光光度计进行测定；全钾用氢氧化钠碱熔-原子光度吸收法；速效钾用1mol/L乙酸铵浸提p原子光度吸收法；有机质用重铬酸钾氧化p外加热法；叶绿素用分光光度计测量[6～7]。

表1　试验用土的pH及营养条件Tab.1　pH and nutritional conditions of the tested soil

1.3数据处理

运用MicrosoftExcel 2003、Origin7.0和DPSV3．01软件进行作图和分析。

2　结果与分析

2.1不同土壤氮肥条件下台湾桤木1年生幼苗生

长情况比较

由图1可知，不同土壤条件及不同的氮肥处理使台湾桤木幼苗生长出现了不同的结果，从土壤性质的差别和氮肥的需求量两方面对生长综合影响。由表2测量结果可知，N1即无氮肥添加处理的苗木苗高、地径保持在一定正常生长水平，施加不同氮肥量处理后对生长造成相反趋势的影响，少氮处理前期增长缓慢，后期明显促进，高氮处理前期增势明显，后期抑制作用增强，整体形势为随着氮浓度的增大各土壤处理苗木生长增量呈先增强后降低趋势；N2处理的苗高、地径增长量最大，相比N1有促进作用；N3处理对苗高有一定促进作用，但浓度太高导致部分苗木死亡，相比N1抑制幼苗生长；N1处理下，苗木高生长增量在不同土壤条件下表现为T2>T1>T3>T4，地径生长增量为T1>T3>T2>T4；N2水平下，苗高增量表现为T2>T1>T3>T4，地径增量表现为T2>T1>T3>T4；N3水平下苗高增长量则为T4>T2>T1>T3，地径增长量为T4>T1>T3>T2；整体肥料效果表现，无氮肥添加有利于地径生长，少量氮肥则对苗高有明显促进作用，T1、T3在N1或N2都有较好生长增势，T2最优为N2，T4最优为N3，增长量最大的为5号处理即T2N2水平。

图1不同土壤氮肥台湾桤木1年生幼苗总生长量

Fig.1Total growth ofAlnusformosanaunder different soil and nitrogen fertilizer

方差分析表明，不同土壤条件及不同氮肥条件对苗木生长具有不同影响，3种氮肥水平下，N2与其他水平间有极显著差异性，N1与N3无显著差异；4种土壤条件下，T1和T4间差异不显著，T2与T3均与其他有极显著的差异。

表2　不同土壤氮肥条件下幼苗每月株高与地径测量值Tab.2　Height and diameter growth by month under different soil nitrogen fertilizers

2.2不同土壤氮肥条件下台湾桤木1年生幼苗生

物量分配情况比较

方差分析表明，不同土壤条件和不同氮肥处理对苗木根、茎、叶及根瘤生物量的积累有显著差异性的影响。整体水平上施氮量越高越不利于植株的生物量积累，相较之下，不施氮情况下苗木生长的最好，单株总体生物量积累值最大；4种土壤的平均单株总生物量表现，N2水平时的植株比不施氮水平减少了48%，N3水平下降了59%；3种氮肥水平整体均在T2的地上部分生物量表现最大值。在同一氮水平内，不同土壤条件下的苗木生长情况也差异显著，N1为T2>T3>T4>T1，T2单株平均生物量达到53.84g，分别比T3、T4、T1高出37%、45%、61%；N2及N3水平上明显具有优势的T2，其单株平均生物量比T3高出45%，其他3种土壤则无明显差异，N3浓度时表现出的整体水平都为最低，但T2仍明显优于其他3种土壤，可见T2状况适应于各种施氮肥情况，最有利于植株的生长和吸收养分。

土壤的含氮量以及肥料的供应程度不仅影响着植株的生长表现，对植株最后生物量的积累在各部位的分配比例也有着支配和调控的作用，由根冠比率可以看出植株生长在地上部分和地下部分的比重及关系，可以反映植株对土壤氮素的吸收利用情况[8～9]。从表3中可以发现，各处理下植株根冠比都差异不明显，但总体表现出无氮水平下比值最大，N2水平的比值略小于N3水平，不施加氮肥会增加植株根部的生长以充分吸收氮素，但是施氮浓度太大又不利于对氮的吸收率，从而阻碍了植株在地上部分的生物量积累；土壤方面，富含营养的T2根冠比在相同氮浓度下整体都处于最小状态，且其地上生物量又保持在最高水平，利于植株的合理生长；T1的营养程度也较高，但植株根冠比较大，对营养成分的吸收率不高。

表3　不同土壤氮肥条件下台湾桤木1年生幼苗生物量积累值Tab.3　Biomass allocation of Alnus formosana under different soil nitrogen fertilizers

注:表中同一列不同小写字母表示不同处理下各台湾桤木幼苗生物量的差异显著(P<0.05，Tukey) 。

2.3不同土壤氮肥条件下台湾桤木1年生幼苗叶

片叶绿素含量比较

由表4可知，不同施氮水平下台湾桤木幼苗的叶片叶绿素含量差异显著，不同土壤间也有不同的含量差别，叶绿素a和叶绿素b的含量在不同处理间结果差异复杂，总体规律不明显。T1条件下，叶绿素a含量表现为随氮含量的增加而增加，说明T1条件增施氮肥可促进叶绿素a的形成。T2条件下，表现为N1和N2水平叶绿素含量变化不明显，过量氮反而降低了叶绿素的形成。T3条件下，表现为3种氮水平的施用对植株叶绿素含量的多少无明显影响。T4条件下，N2水平的叶绿素a含量和叶绿素b含量都表现为较高于不施氮和施过量氮的情况。

不施氮情况下，土壤条件对苗木叶片叶绿素的含量影响是主要因素，其结果表现为叶绿素a含量大小排序为：T2>T3>T4>T1，叶绿素b含量：T1>T2>T3>T4；施少量氮情况对各土壤条件的叶绿素a含量变化无明显影响，但过量氮促进了T1苗木叶绿素a的形成，抑制了T2的苗木叶绿素a含量；少量氮在4个土壤条件下叶绿素b含量间差别不明显，过量氮对其含量影响不大，都表现为T1和T2显著高于T3，T4叶绿素b含量始终处于较低状态。4种土壤条件下，不同施氮浓度对叶片叶绿素(a+b)含量总和的影响在T3和T4有一致规律，表现为施氮相较不施氮有利于叶绿素含量的提高，且少量氮浓度为适宜水平；T1则表现多施氮显著利于叶绿素总含量的增加，T2表现为过量氮会减少叶绿素总含量。

表4　不同土壤氮肥条件下台湾桤木1年生 幼苗叶绿素含量值Tab.4　Chlorophyll content of Alnus formosana under different soil nitrogen fertilizers

2.4各指标间相关性分析

相关性分析可以看出土壤指标对苗木生长的主要影响因素及对其产生的具体作用。对苗木各生长指标进行相关性分析(表5)，结果显示，土壤pH与各指标呈负相关，与苗高增量呈显著负相关，与叶绿素总量呈极显著负相关；有机质与根瘤干重呈不显著负相关，除与地径增量和总生物量呈显著正相关外，与其它呈不显著正相关；土壤全氮除与地径增量呈显著正相关外，与其它指标呈不显著正相关，与根瘤干重呈不显著负相关；水解氮含量与地径增量呈极显著正相关，与苗高增量呈显著正相关，与根瘤干重呈不显著负相关；土壤全磷含量与苗木生物量总量及叶、茎干质量均呈极显著的正相关，与根干重呈显著正相关；有效磷含量除与根瘤干重呈负相关外，与其它指标呈正相关；全钾含量与各指标呈正相关，与叶绿素总量及根瘤干重呈显著正相关，速效钾与根瘤干重呈正相关，与其它则为负相关关系。

表5　土壤养分与各生长指标的相关性分析Tab.5　Correlation analysis of soil nutrient and growth indicators

注：* 表示在p<0.05水平上有显著差异,**表示在p<0.01水平上有显著差异。

3　讨论与结论

3.1讨论

台湾桤木为广西新引进树种，其对土壤的适应性较广泛，并兼具可结根瘤固定氮的特性，对土壤氮元素敏感[10～11]，对氮肥的需要量相对较少，适量氮肥结合土壤自身物化特质，平衡营养可显著提高台湾桤木幼苗生长质量、叶绿素含量及生物量的积累。冯岑探讨对台湾桤木的施肥配比认为，不同的氮磷钾肥配比方案对植株有不同的促进功效，但总体氮肥量均表现不高[12]；潘燕研究施肥与根系关系时发现氮肥在台湾桤木生长初期对根系生长有促进作用，其后则表现抑制作用[13]。本试验所用的4种土壤分别是：T1酸性黑壤土、T2酸性黄心土、T3酸性红壤土、T4碱性红壤土。幼苗试验对土壤的适应性结果表明，台湾桤木幼苗在4种土壤上均能正常生长，在酸性的黄心土中都有较大的苗高、地径值，生长良好。其次，无氮肥水平生长量表现正常，增加氮肥处理后，苗木生长高峰出现在前2个月，之后在同等土壤环境中少氮促进作用增强，随着外施氮肥量持续增加，生长开始受到抑制性影响：在少氮水平，植株高而细，促进苗高生长，但不利于地径生长；在高氮水平，苗木表现为前期生长良好且迅速，在第4个月就开始出现黄叶，之后苗木死亡加剧。可见，氮肥用量过高会损害台湾桤木幼苗的生长，高氮对苗木生长有一定促进作用，但不适宜长期施用。

植物生物量分配格局和土壤的性质密切相关，反映了植物适应程度，土壤化学性质及物理结构的不同，施肥后人工改变了土壤养分环境，植物可通过调节其生物量的不同比例分配来适应环境[14～15]。而营养元素缺乏和过量都会导致植物养分分配不均或不生长，通常植物在受到胁迫时会增加根在整体生长的比重[16]。另外土壤养分条件的改变会对固氮树种根系结瘤情况有调控作用，植物无法有效地利用土壤中的氮元素，会结大量根瘤通过固氮作用的方式来维持营养，当土壤中有足够的无机氮供给，则苗木根瘤减少。试验中根冠比较大的黑壤土，强度生长根系来促进吸收营养，其土壤氮及有效磷含量并不低，可能由于土壤持水性差，植物通过根系的延伸增大吸收面积；而分配较大茎叶生物量的黄心土，根生长受限制，后期追加养分会缓解。氮、磷、速效钾含量较高的黄心土处理，苗木有较高生物量积累，其他处理地上部分的生物量与之差异明显，酸性黄心土处理，苗木不仅有发达的根系，枝叶的生长量也远大于其他试验苗，其无氮肥处理单株生物量达53.84g，是无氮肥中最小的黑壤土的2.1倍。

土壤的酸碱度会通过影响元素的溶解度，来改变其有效性，从而直接影响着植物对养分的吸收利用[17～18]，台湾桤木在原产地多生长于酸性山地土壤。本试验中，T1、T2、T3均为酸性，T4为碱性，从苗木总生物量对比结果可看出，在碱性环境下的试验苗生物量值最低，叶绿素a和b的含量也相对较低。研究表明，叶片叶绿素含量高低可以反映植物体内营养程度，且与植物吸收氮素营养能力成正比[19]。叶绿素含量最高的为土壤T1增施高氮肥情况，则表明其对氮素的利用率得到增高，其他土壤条件下增施氮肥反而会抑制氮素的吸收、利用效果。

3.2结论

通过台湾桤木对土壤以及氮肥的适应性生长研究，初步得出在酸性T2(黄心土)基础上，施加少量或微量氮肥苗木生长情况较好，其次为酸性红壤土；根冠比随氮肥浓度增加而呈现一定程度的降低；氮肥在一定范围内对植株叶绿体的形成有促进作用，表现为N2>N3>N1。试验中存在肥料梯度较少，氮肥对台湾桤木最适宜影响浓度的小范围不确定，观测期不长导致结果规律不统一，另处，土壤与肥料的交互作用产生的影响也是致复杂结果的重要因素之一[20]，土壤碱性无持续控制等问题，以及和磷钾肥的调配比例还有待进一步细化研究。

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Effects of Different Soil Conditions and Nitrogen Fertilizer on Growth of one-year-old Alnus formosana

LU Ying-ying1,2,JIANG Ying2,LIU Xiu2,SHEN Wen-hui2,TAN Zhang-qiang2

(1.Forestry College of Guangxi University,Nanning Guangxi 530002,P.R.China;2.Guangxi Forestry Research Institute,Nanning Guangxi 530002,P.R.China)

1-year-oldAlnusformosanaseedlings as the research material,the effects of different soil conditions and nitrogen fertilizer on its growth indictors,biomass,and the content of chlorophyll (a,b)were investigated and analyzed.The results showed that the seedling height,diameter,and biomass reduced with the increase in the amount of nitrogen fertilizer,while non-nitrogen-fertilizer treatment worked best.The nitrogen fertilizer with high concentration facilitated the growth ofAlnusformosanaseedlings at the early stage,while it led to death with concentration increasing.The content of chlorophyll under low nitrogen was more than high nitrogen fertilizer or non-nitrogenous fertilizer.The optimal soil conditions for the best performance of growth indictors and physiological quality was the acidity red loam T2.

Alnusformosana;nitrogen fertilizer;chlorophyll;biomass

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.05.014

2015-11-27

广西优良用材林资源培育重点实验室自主课题(13-A-02-02；14-A-02-02；15-A-02-02)。

鲁莹莹(1989-)，女，研究生，主要从事森林培育研究。E-mail:399597426@qq.com

简介：姜英(1985-)，女，工程师，硕士，主要从事森林培育及植物生理研究。E-mail:271805294@qq.com

S 792.14

A

1672-8246(2016)05-0073-06