配方施肥对澳洲茶树枝叶产量和产油量的影响

刘海龙+覃子海+张烨+肖玉菲+陈晓明+梁忠云+陈博雯

摘 要 采用“311-A”最优混合设计，研究氮、磷、钾肥对澳洲茶树枝叶总重、侧枝重、含油率和产油量的影响。结果表明：氮有利于提高澳洲茶树枝叶总重、侧枝重和产油量；氮、磷、钾的用量分别为74.3、18.1和23.1g/株，相应的枝叶总重为2.12 kg/株、侧枝重1.36 kg/株、含油率1.71%、产油量0.023 3 kg/株；氮、磷、钾最佳的施肥配方质量比为1∶0. 24∶0.31。

关键词 澳洲茶树 ；混合设计 ；配方施肥 ；含油率 ；产油量

中图分类号 S571.1 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.005

Effects of Different Fertilization Treatments on Stand Growth

and Oil Production of Melaleuca Alternifolia

LIU Hailong QIN Zihai ZHANG Ye XIAO Yufei

CHEN Xiaoming LIANG Zhongyun CHEN Bowen

（Guangxi Forestry Research Institute； Key Laboratory of Central South Fast-growing Timber

Cultivation， Forestry Ministry of China； Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees

Resource Cultivation， Nanning 530002）

Abstract Melaleuca alternifolia was treated with fertilizers by using the "311-A" optimum mixed design to analyze the effects of nitrogen， phosphorus and potassium on the total weight of branches and leaves， weight of lateral branch and leaves， oil content ratio and oil production of M. alternifolia. The results indicated that nitrogen was conducive to an increase in total weight of branches and leaves， weight of lateral branch and leaves and oil production. Treated with pure nitrogen， pure phosphorus and pure potassium at a rate of 74.3， 18.1 and 23.1g per plant， respectively， M. alternifolia produced 2.12 kg/plant of a total weight of branches and leaves， 1.36 kg/plant of weight of lateral branch and leaves， 1.71% of oil content and 0.0233 kg/plant of oil yield. The optimal fertilizer formula was 1.0∶0.24∶0.31 for NPK.

Keywords Melaleuca alternifolia ； compound design； formulated fertilizer dressing ； oil content ； oil production

澳洲茶樹[Melaleuca alternifolia （Maiden & Betche） Cheel]系桃金娘科（Myrtaceae）白千层属（Melateuca）植物，俗称茶树，常绿灌木至小乔木，原产于澳大利亚东部的昆士兰州和新南威尔士北部。由于澳洲茶树枝叶中含有α-松油烯、桉叶素、γ-松油烯、4-松油醇等挥发性成分，长期以来作为香料植物在澳洲广为种植[1]。不同生化类型的澳洲茶树油价格差异大，用途也不同；4-松油醇型澳洲茶树油，就是常说的茶树油，价值最高；桉叶素型澳洲茶树油次之；其他2种类型利用价值不高，属淘汰产品[2]。20 世纪 90 年代初，由于认识到茶树油的重要商业价值，中国开始引进澳洲茶树，陆续在广东、广西、福建、海南、云南、贵州等地大面积种植[3]。

茶树油为无色至淡黄色透明油状液体，具有令人愉快的豆蔻气味，是公认的优良天然芳香剂、抗菌剂、防腐剂[4]，2002年被收入欧洲和英国药典。当前，茶树油在农用杀菌剂、日用卫生制品、皮肤保健品、化妆品、食品香料、药品等行业中已开始广泛试用或应用[5]。目前，国际上对茶树油的需要量极大，价格稳定，国内市场的需求量也在不断增长。种植和加工澳洲茶树已成为一个新兴产业，作为一个短平快的项目可帮助林农脱贫致富。此外，澳洲茶树还可以作为绿化树种，因此其种植集经济效益、社会效益和生态效益于一身。

为满足茶树油市场需求，澳洲茶树的种植面积不断扩大。但澳洲茶树专用肥方面的研究报道不多，导致生产中普遍存在盲目施肥的现象，使得澳洲茶树人工林未能发挥其生长潜力，增产效率较低。因此，探讨澳洲茶树的施肥效应问题对指导生产具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地位于广西南宁市广西壮族自治区林业科学研究院生物技术研究所苗圃，东经108°21′2″，北纬22°55′16″。境域属湿润的亚热带季风气候，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在21.6℃左右，极端最高气温40.4℃，极端最低气温-2.4℃。冬季最冷的1月平均12.8℃，夏季最热的7、8月平均28.2℃。年均降雨量达1 304.2 mm，平均相对湿度为79%，气候特点是炎热潮湿。土壤为第四纪红壤，立地条件中等，质地为轻粘土，土壤有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为11.3、0.14、0.16、6.43 g/kg。endprint

供试植物为广西壮族自治区林业科学研究院培育出的澳洲茶树良种组培苗，苗高8.0～13.0 cm、地径0.2～0.3 cm ，苗木生长健壮，无病虫害。

1.2 方法

试验采用 “311-A” 最优混合设计[6-9]，设氮 （N）、磷（P）、钾（K）3个因素、5个水平，共设11个处理组合，随机排列，试验因素水平及其变化间距见表1，试验处理方案见表2。氮（N）、磷（P）、钾（K）分别由NH4NO3、NaH2PO4、K2SO4提供，其纯度均为99%。其中NH4NO3含氮35.0%，NaH2PO4含磷25.8%，K2SO4含钾44. 8%。

试验于2016年3月开始进行，至2017年1月结束。种植密度：株行距0.8 m×0.8 m。根据表2施肥处理方案，试验共设11 个处理，每个处理重复 5 次，一共165株。表2中的氮、磷和钾肥用量为澳洲茶树1 个采收期每棵树用肥的总量。分5次施入，第1 次在种植前把每种处理总肥料量的50% 与基质混合作为基肥，第2 、3 、4和5次作为追肥施入，施肥量分别为各处理总肥料量的5%、10% 、15%和20%，分别在5月、7月、9月和11月施入。每月月底检测每株地径和树高[10]，2017年1月16日，用割草机在植株离地面 20 cm 处截干收割，称取每株的枝叶总重、侧枝重（除主干外的重量，含叶重，下同），并测定含油率（指侧枝含油率，下同）和化学成分，以及每株产油量。

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾对澳洲茶树枝叶总重、侧枝重、含油率和产油量的回归分析

根据最优混合设计原理和澳洲茶树的试验结果，以枝叶总重（Y1）、侧枝重（Y2）、含油率（Y3）、产油量（Y4）为目标函数，氮（X1）、磷（X2）、钾（X3） 3因子为控制变量，运用 DPS统计分析软件[11]，通过计算机进行回归分析，分别得出澳洲茶树枝叶总重、侧枝重、含油率和产油量的回归模型系数，并建立回归方程如下：

Y1=0.741 1+0.040 1X1-0.032 6X2+0.022 5X3-0.000 285X12-0.000 495X22-0.000 170X32+0.000 440X1×X2-0.000 279X1×X3+0.000 456X2×X3

Y2=0.344 9+0.026 2X1-0.011 0X2+0.013 4X3-0.000 184X12-0.000 41X22-0.000 09X32+0.000 27X1×X2-0.000 17X1×X3+0.000 21X2×X3

Y3=1.950 3-0.005 41X1-0.001 72X2-0.00 231 X3+0.000 018 2X12-0.000 183X22+0.000 122 X1×X2+0.000 010 8X1×X3+0.000 047 4X2×X3

Y4=0.007 2+0.000 42X1-0.000 20X2+0.000 21 X3-0.000 003 0 X12-0.000 008 2X22-0.000 001 6 X32+0.000 005 5X1×X2-0.000 002 8X1×X3+0.000 003 9X2×X3

通过对以上4个方程的回归关系进行显著性检验，4个方程的方差分析F值的显著水平p均小于0.05，达到显著水平，Durbin-Watson统计量d接近2，相关系数R均高于95%，可见以上4个三元二次回归方程对试验结果具有很好的拟合性，可用作为澳洲茶树施肥决策和预报。

2.2 氮、磷、钾对澳洲茶树枝叶总重、侧枝重、含油率和产油量的主效应分析

从回归模型 Y1、Y2和Y4可知，一次項影响大小顺序为X1>X3>X2，说明 3因素对澳洲茶树枝叶总重、侧枝重和产油量起主要作用的是氮，钾、磷起次要作用，氮、钾与枝叶总重、侧枝重和产油量成正相关，磷与枝叶总重、侧枝重和产油量成负相关。从回归模型Y3可知，氮、磷、钾3因素和澳洲茶树含油率均成负相关，影响大小顺序依然是氮>钾>磷。

2.3 氮、磷、钾与澳洲茶树枝叶总重、侧枝重和含油率的关系

由图1可以看出，澳洲茶树枝叶总重随氮、磷、钾水平的提高而提高，但提高到一定水平则又出现降低的现象。氮、磷、钾的产量效应的趋势呈抛物线形，说明本试验设计是合理的。最高水平时各因素组合为：氮（X1）64.4 g、磷（X2）4.8 g、钾（X3）19.8 g，此时枝叶总重为2.17 kg/株。

澳洲茶树侧枝重与枝叶总重的规律大体一致。最高水平时各因素组合为：氮（X1）71 g、磷（X2）17 g、钾（X3）26 g，此时侧枝重为1.37 kg/株。

含油率规律则与前二者有所不同，因氮、磷、钾3因素和澳洲茶树含油率均成负相关，在含油率达到最高水平时，X1、X2、X3的用量均为0或接近于0，此时的含油率可达1.95%。

2.4 澳洲茶树最佳施肥方案的确定

选择回归模型 Y4（产油量）来确定氮（X1）、磷（X2）、钾（X3）的最佳用量。最高水平时各因素组合为：氮（X1）74.3 g、磷（X2）18.1 g、钾（X3）23.1 g，此时产油量为0.023 3 kg/株。

澳洲茶树的产油量还间接与澳洲茶树枝叶总重（Y1）、侧枝重（Y2）以及含油率（Y3）相关。通过将样品的侧枝和主干分开蒸油，发现茶树精油只存在于侧枝中，而主干中提不出油。故将含油率定义为侧枝（含叶）的含油率，产油量（Y4）=侧枝重（Y2）×含油率（Y3），但Y2和Y3哪个指标的权重更大，则要具体分析。通过观察各组数据发现，11个施肥处理的侧枝重为0.313～1.295 kg/株，而含油率为1.55%～1.82%，即施肥处理对侧枝重的影响远大于对含油率的影响，故推测产油量与侧枝重密切相关。因此，澳洲茶树侧枝重最高水平时，各元素用量与澳洲茶树产油量最高水平时各元素用量的数据非常接近。endprint

每株澳洲茶树施氮74.3 g、磷 18.1 g、钾23.1 g，氮、磷、钾质量比为 1∶0.24∶0.31，此时，植株枝叶总重2.12 kg/株、侧枝重1.36 kg/株、含油率1.71%、产油量0.023 3 kg/株。

3 讨论

（1）氮、磷、钾不同用量的施肥组合，对澳洲茶树枝叶总重、侧枝重和产油量有较大的影响，其中影响最大的是氮肥，澳洲茶树是一种速生树种，速生树种的长势好坏依赖于氮肥的施用。而产油量因其与澳洲茶树侧枝重密切相关，故也受氮肥影响较大。影响其次的因素是钾肥，氮、钾元素与澳洲茶树枝叶总重、侧枝重和产油量成正相关，但二者均有最佳的施用量，并不是越多越好。磷元素的一次项系数为负数，说明磷对澳洲茶树枝叶总重、侧枝重和产油量有不利的影响，在它们的最高水平组合中，磷的用量都较少。

（2）氮、磷、钾不同用量的施肥组合，对澳洲茶树含油率影响较小。11个不同施肥处理的含油率为1.55%～1.82%，变化幅度较小。氮、磷、钾3因素和澳洲茶树含油率均成负相关，当X1、X2、X3的用量均为0时，含油率达到最高水平1.95%。影响大小顺序依然是氮>钾>磷，这说明氮肥多，长势快，会降低澳洲茶树枝叶的含油率。但由于不同施肥处理对含油率的影响不及对澳洲茶树侧枝重的影响大，将优先考虑增加侧枝重量来提高產油量。

（3）产油量（Y4）=侧枝重（Y2）×含油率（Y3），其中侧枝重的权重远远大于含油率的权重。在后续的研究工作中，将以增加侧枝重为目标，来增加单位面积的产出。有研究通过增加澳洲茶树种植密度来限制主干的生长，增加侧枝产量。国内普遍采用的种植密度约为15 000株/ hm2[12-14]，最大密度不超过30 000株/hm2，1年收割1次，而国外普遍采用的种植密度为75 000株～90 000株/hm2，1年收割2次，孰优孰劣，有待通过实验来验证。此外，有些澳洲茶树种植户通过打顶促萌来增加侧枝重量，达到增产目的。还有研究表明水分对澳洲茶树生物量有较大影响[15]，这些研究的结论需要通过实验来进行验证，然后再优化，得出综合的最佳种植方案。

（4）每株澳洲茶树的氮、磷和钾的用量分别为74.3、18.1和 23.1 g，质量比为1∶0.24∶0.31，目标植株枝叶总重2.12 kg/株、侧枝重1.36 kg/株、含油率1.71%、产油量0.023 3 kg/株。该肥料配比及用量适用于澳洲茶树新造林，萌芽林的施肥方案须进一步研究确定。

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