施肥对水曲柳生长及开花结实的影响

王希刚 詹亚光,2 张桂琴 闫朝福 李 想 曾凡锁,2*

(1.东北林业大学生命科学学院，哈尔滨 150040； 2.东北林业大学林木遗传育种与生物技术国家重点实验室，哈尔滨 150040； 3.黑龙江省带岭林业科学研究所，伊春 153106； 4.黑龙江省苇河林业局青山林木种子园，尚志 150628； 5.北京美康基因科学股份有限公司，丰台 100070)

施肥对水曲柳生长及开花结实的影响

王希刚1詹亚光1,2张桂琴3闫朝福4李 想5曾凡锁1,2*

(1.东北林业大学生命科学学院，哈尔滨 150040； 2.东北林业大学林木遗传育种与生物技术国家重点实验室，哈尔滨 150040； 3.黑龙江省带岭林业科学研究所，伊春 153106； 4.黑龙江省苇河林业局青山林木种子园，尚志 150628； 5.北京美康基因科学股份有限公司，丰台 100070)

为了研究施肥对水曲柳生长及开花结实的影响，以2年生水曲柳嫁接苗、13年生水曲柳幼树、29年生已开花水曲柳大树为材料，采用氮、磷、钾3因素3水平正交试验设计，连续三年进行施肥处理。通过测量嫁接苗的树高、地径；幼树的树高、胸径；已开花大树的开花率、结实率等生长发育指标研究不同配方施肥对水曲柳生长发育状态的影响，得出促进水曲柳生长发育的施肥最优组合。结果显示：施肥处理对水曲柳的生长发育具有促进作用。3种肥料对2年生水曲柳嫁接苗生长的影响顺序为氮肥>磷肥>钾肥，施肥最优组合为氮肥每株0.006 kg、磷肥每株0.012 kg、钾肥每株0.008 kg；对13年生水曲柳幼树生长的影响顺序为氮肥>磷肥>钾肥，施肥最优组合为氮肥每株0.15 kg、磷肥每株0.3 kg、钾肥每株0.2 kg；对已开花水曲柳大树开花率及结实率的影响顺序为氮肥>钾肥>磷肥，施肥最优组合为氮肥每株0.3 kg、磷肥每株0.6 kg、钾肥每株0.4 kg。结果表明合理施肥可以促进水曲柳的生长和开花结实，本试验结果也为水曲柳合理施肥提供了技术依据。

水曲柳(Fraxinusmandshurica)；施肥；正交试验；生长指标；开花结实

水曲柳(Fraxinusmandshurica)为木犀科(Oleaceae)梣属(Fraxinus)植物，与黄菠萝、胡桃楸合称为“东北三大硬阔”，是东北地区和华北地区名贵的商品材，重要的造林树种[1～2]。水曲柳雌雄异株，异花授粉，每年4月份开花，8～9月份果实成熟。由于受到自身因素和外界环境因素的影响，与其他树种相比开花率和结实率都比较低[3]。所以，促进水曲柳开花结实是培育水曲柳丰产人工林，加快水曲柳育种进程的关键。

目前水曲柳施肥方面的研究比较少，没有系统的施肥试验，也不具有完善的施肥体系。有人对水曲柳施加氮肥做过基础研究，但是促进效果并不显著[4]。为了加速水曲柳的营养生长，促进水曲柳开花结实，建立水曲柳施肥参考体系。本研究以2年生嫁接苗、13年生幼树、29年生已开花成年大树3个不同年龄阶段的水曲柳为材料，采用3因素、3水平的正交试验设计[5～7]，研究施肥对水曲柳生长及开花结实的影响，筛选出最优施肥组合，建立适合不同林龄水曲柳的高效施肥技术。

1 试验地概况

带岭区位于黑龙江省伊春市南部，小兴安岭南麓，汤旺河水系中。地理位置为北纬46°50′～47°20′，处中温带，属大陆性湿润季风气候。年气温变化较大，全年平均气温1.4℃左右；月平均最低气温-19.4℃；年最低气温在1月份，最低可达-40℃。月平均最高气温为20.9℃，年最高气温在7月份，最高可达37℃。无霜期120 d左右，全年平均降雨量为661 mm[8]。

黑龙江省苇河林业局青山林木种子园，属长白山脉与小兴安岭的中间地带。地理位置为128°03′～128°30′E，44°40′～44°55′N。海拔高300 m，平均坡度10°以下，无霜期130 d，年积温2 700～3 000℃，年平均气温3℃，年降水量600～800 mm。主风向:冬季多西北风，夏季多东南风[9]。

东北林业大学白桦强化育种温室位于黑龙江省哈尔滨市，地理位置为北纬45°43′，东经126°37′。处于北温带，属于大陆性季风气候，特征是夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。无霜期140 d左右，一般在10～11月时温度降到0度以下。温室内无霜期平均气温为21.2℃，相对湿度均值为70%。

2 材料与方法

2.1 试验材料及其设计

试验材料为2年生水曲柳花期优树嫁接苗(位于东北林业大学实验林场白桦强化育种温室大棚)，13年生水曲柳幼树(位于伊春市带岭区东山种子园)，29年生已开花成年水曲柳大树(位于苇河林业局青山林木种子园)。参照杨树丰产配方的施肥量[10]，设计3因素3水平的水曲柳大树施肥正交试验表(表1)。每个处理重复3次，每次处理1株，共处理27株。

表1水曲柳大树施肥因素与水平正交表(kg·株-1)

Table1TheorthogonaltableoffertilizationofadultF.mandshurica

处理编号Treatment因素Factors氮肥Urea磷肥Phosphate钾肥Potassium1000200.30.2300.60.440.300.250.30.30.460.30.6070.600.480.60.3090.60.60.2

注：氮肥是尿素，磷肥是磷酸氢二铵，钾肥是氯化钾。幼树施肥量是大树的1/2，嫁接苗施肥量是大树的1/50。

Note:Fertilizers were urea,Ammonium phosphate and Potassium Chloride.The application amount of juvenile is 1/2 of adults,the application amount of grafting seedlings is 1/50 of adults.

2.2 施肥处理方法

2.2.1 大树施肥处理方法

2013～2015年，每年5月初进行施肥，7月初进行追肥。大树试验地点是苇河林业局青山林木种子园，该地区土壤为森林暗棕壤，土层厚度40～80 cm，pH值在5.5～6.5，为微酸性和中性土壤。速效氮、速效磷和速效钾的质量比分别为126.50，4.80和114.45 mg·kg-1。按照正交设计表(表1)，分别称取氮、磷、钾三种肥料，将其混合。以试验大树为圆心，以50 cm为半径，用铁锹挖环形沟，沟宽为20 cm左右,深度为20 cm左右。把复合肥均匀撒入沟内并用土覆盖。

2.2.2 幼树施肥处理方法

幼树试验地点为伊春市带岭区东山种子园，该地区土壤为山地暗棕色森林土，土壤全剖面呈暗棕色。速效氮、速效磷和速效钾的质量比分别为135.30、58.97和132.37 mg·kg-1。幼树施肥方法与大树相同，施肥量是大树的1/2。

2.2.3 嫁接苗施肥处理方法

嫁接苗试验地点位于东北林业大学实验林场白桦强化育种温室大棚。试验中的所有2年生水曲柳嫁接苗均定植在圆锥体型容器中。苗木培育基质均为草炭土∶河沙∶黑土(体积比)为2∶1∶1，速效氮、速效磷和速效钾的质量比分别为193.60、37.92和164.97 mg·kg-1，混合土壤的pH值为6.25。2013～2015年，每年的5月初进行施肥，7月初进行追肥。按照正交设计表(表1)，嫁接苗施肥量是大树的1/50，分别称取三种肥料，将其混合。把称好的复合肥撒入树苗定值的容器中，然后向容器中浇水使其溶解，促进吸收。

2.3 试验数据调查

石化加工领域多使用易燃易爆等化学品作为原料。诸如氨水、天然气、强酸等危险品的存储和管道运输等方面，一旦发生泄漏或爆炸事故，由于消防人员无法进入现场关闭阀门和检查管道泄漏点，只能停产进行人工修补，给企业带来巨大的经济损失。据统计设备出现裂纹是造成石油化工领域泄漏的主要原因之一，为了适应石化产业精细化发展以及业内对环保和生产安全的需求，设计了一款五自由度移动机械手，并对移动机械手的动力学特性进行了分析与研究。

2.3.1 嫁接苗生长指标的测定

在2015年10月初，在水曲柳停止生长后，使用塔尺和游标卡尺分别测定不同施肥处理组合水曲柳嫁接苗的树高和地径并做记录。

2.3.2 幼树生长指标的测定

以位于伊春市带岭区东山种子园的13年生水曲柳幼树为材料，于2015年10月初，在水曲柳幼树停止生长后，使用塔尺和游标卡尺分别测定不同施肥处理组合水曲柳幼树的树高和胸径并做记录。

2.3.3 已开花大树开花结实指标的测定

2015年10月初，采用标准枝法[11～14]估测水曲柳大树的结实量。2016年5月初，采用估测法估测不同施肥处理组合水曲柳大树的开花量。

2.4 统计分析方法

使用Microsoft Office Excel 2007整理调查数据，计算结实率的公式为：

结实率=结实数/开花数×100%

(1)

开花率=开花侧枝数/总侧枝数×100%

(2)

使用SPSS19.0软件对获得的数据进行方差分析[15～17]，并在P<0.05水平上进行多重比较(Duncan)[18～22]。

3 结果与分析

3.1 施肥对水曲柳生长的影响

对不同施肥组合处理的2年生水曲柳嫁接苗树高、地径，13年生水曲柳幼树树高胸径进行测定，结果见表2。施肥对水曲柳的树高、胸径、地径有了不同程度的影响，与对照组相比，施肥组显著促进了水曲柳的树高、胸径、地径生长量。对于水曲柳嫁接苗树高和地径，6号施肥组合促进效果最明显，与对照组相比树高和地径分别提高了65%和49%。对于水曲柳幼树树高和胸径，5号施肥组合促进效果最明显，与对照组相比树高和地径分别提高了61%和92%。

表2施肥对水曲柳营养生长的影响

Table2EffectofFertilizationonthegrowthofF.mandschurica

处理Treatment嫁接苗生长指标Growthindexofgraftingseedlings幼树生长指标Growthindexofjuvenile树高Height(m)地径Grounddiameter(mm)树高Height(m)胸径DBH(mm)11.20±0.06a19.46±0.91a3.45±0.52a33.82±5.76a21.81±0.07bcd26.61±2.19b5.01±0.32bc55.99±7.49bc31.70±0.55bc25.64±1.87b4.76±1.07bc52.33±20.36b41.76±0.13bcd26.92±5.19b4.81±0.52bc56.99±11.68bc51.94±0.16d28.49±2.54b5.55±0.48c65.06±10.26bc61.98±0.15cd29.12±3.33b5.51±0.35c64.86±7.73bc71.75±0.03bcd25.02±0.67b4.80±1.03bc50.06±8.16ab81.54±0.10b24.69±8.29b4.21±0.54ab47.17±8.85ab91.78±0.14bcd25.84±3.20b4.93±1.04bc53.49±13.09b

注:不同小写字母代表P<0.05差异显著。下同。

Note:Different small letters in the same column indicate significant differences among different provenances atP<0.05 level.The same as below.

用直观分析法[23～24]分析施肥正交试验数据，结果见表3。其中极差R值的大小反映因素对实验结果的影响程度。对于水曲柳嫁接苗树高，根据极差R值大小可以的得出3种因素对水曲柳嫁接苗树高和地径影响程度的顺序均为N肥>P肥>K肥。促进2年生水曲柳嫁接苗营养生长的最优施肥组合为：氮肥每株0.006 kg、磷肥每株0.012 kg、钾肥每株0.008 kg。根据极差R值大小可以得出3种因素对水曲柳幼树树高和胸径影响程度的顺序均为N肥>P肥>K肥。促进13年生水曲柳幼树营养生长的最优施肥组合为：氮肥每株0.15 kg、磷肥每株0.3 kg、钾肥每株0.2 kg。

3.2 施肥对水曲柳开花结实的影响

对不同施肥处理的29年生已开花水曲柳大树进行开花率和结实率进行测定，结果见表4。与对照组相比，施肥显著提高了水曲柳的开花率和结实率。在不同施肥组合中5号施肥组合对水曲柳开花率和结实率促进效果最明显，其开花率是对照组的2.9倍，与对照组相比结实率提高了20.6%。

表3施肥对水曲柳营养生长影响的直观分析

Table3ResultofvisualanalysisofeffectofFertilizationonthegrowthofF.mandschurica

性状Traits水平Levels均值MeanN肥UreaP肥PhosphateK肥Potassium嫁接苗树高Heightofgraftingseedlings(m)K11.57±0.33a1.57±0.32a1.57±0.39aK21.89±0.12b1.76±0.20b1.78±0.25bK31.69±0.13a1.82±0.14b1.79±0.13bR0.320.250.22嫁接苗地径Grounddiameterofgraftingseedlings(mm)K123.90±3.88a23.80±3.88a24.21±4.53aK228.18±1.13b26.81±2.22b26.46±0.56bK325.18±0.59b26.66±1.59b26.59±2.21bR4.273.002.38幼树树高Heightofjuvenile(m)K14.41±0.84a4.35±0.78a4.39±1.04aK25.29±0.42b4.92±0.67b4.92±0.10bK34.65±0.38a5.07±0.39b5.04±0.45bR0.880.710.65幼树胸径DBHofjuvenile(mm)K147.38±11.89a46.95±11.89a48.62±15.57aK262.30±4.60b56.07±8.95b55.49±1.80bK350.24±3.16a56.89±6.92b55.82±8.08bR14.929.947.2

注:K1、K2、K3分别为各因素水平1、水平2、水平3的均值，±为标准差，R为极差。下同。

Note:K1,K2,K3 indicate the means of different levels;± is Standard Deviation. R indicates Range;Different small letters in the same column indicate significant differences among different provenances atP<0.05 level.The same as bellow.

表4施肥对水曲柳开花结实的影响

Table4EffectoffertilizationonfloweringandfruitingofF.mandshurica

处理Treatment开花率(♀+♂)Abloomrate(%)结实率(♀)Fructificationrate(%)130±4a63±3c240±3b71±3e365±5d75±2f475±5e71±3e588±2f76±1f685±4f66±5d787±7f60±6b856±6c55±9a982±4ef61±7bc

直观分析法分析已开花大树正交试验数据，结果见表5。根据极差R值大小可以的得出3种因素对水曲柳大树开花率影响程度的顺序为N肥>K肥>P肥；3种因素对水曲柳大树结实率的影响程度的顺序为N肥>K肥>P肥。促进29年生已开花水曲柳大树开花结实的最优施肥组合为：氮肥每株0.3 kg、磷肥每株0.6 kg和钾肥每株0.4 kg。

表5施肥对水曲柳开花结实影响的直观分析

Table5ResultofvisualanalysisofeffectoffertilizationonthefloweringandfruitingofF.mandschurica

性状Traits水平Levels均值Mean氮肥Urea磷肥Phosphate钾肥Potassium开花率AbloomrateK145±18a64±30a57±28aK283±7b61±24a66±23aK375±17ab77±11a80±13aR381624结实率FructificationrateK169±7a65±6a61±6aK271±5a67±11a68±6aK359±3b68±7a71±9aR12310

3.3 最优施肥组合的筛选

促进2年生水曲柳嫁接苗生长的最优施肥组合为：氮肥每株0.006 kg、磷肥每株0.012 kg、钾肥每株0.008 kg。促进13年生水曲柳幼树生长的最优施肥组合为：氮肥每株0.15 kg、磷肥每株0.3 kg、钾肥每株0.2 kg。促进29年生已开花水曲柳大树开花结实的最优施肥组合为：氮肥每株0.3 kg、磷肥每株0.6 kg、钾肥每株0.4 kg。施肥正交试验结果表明：幼树施肥的9个处理中5号组合(氮肥0.15 kg磷肥0.3 kg钾肥0.2 kg)长势最好；大树的9个处理中5号组合(氮肥0.3 kg磷肥0.6 kg钾肥0.4 kg)开花结实率最高。该试验结果确定了不同生长阶段的水曲柳最优施肥组合，建立了水曲柳开花结实的促进技术。

4 讨论

研究表明，配方施肥对杨树苗高、根系及各组织生物量均有显著的促进作用[25]。根据正交试验结果可以看出，3种肥料中氮肥对水曲柳营养生长和开花结实的促进效果最明显。有研究表明，氮素是构成蛋白质的主要成分，为花和花序发育所必需，对茎叶的生长和果实的发育有重要作用，是与果实产量最密切的营养元素[26]。白桦施肥试验表明，氮肥是促进白桦营养生长和生殖生长的关键因素，但必须与磷、钾肥合理搭配，才会有更好的效果[27]。

另有研究表明，植物体内糖类物质的含量与植物的年龄成正相关，并且糖类物质能够促进植物开花[28]。水曲柳、核桃楸、山杨和大青杨在发芽(展叶)期间产生了大量花絮，其老枝非结构性碳水化合物浓度明显下降[29]。树木结实期间消耗了大量的内部碳水化合物、矿质养分等，需要多年才能恢复，造成单株个体不能连续多年结实的“大小年”现象。因此，碳水化合物和矿质养分是树木结实主要的内部限制资源。以上所述碳水化合物主要是可溶性糖和淀粉等非结构性碳水化合物[30]。因此，施肥处理可能为水曲柳提供了充足的生长所必需的营养元素，加速其体内碳水化合物的合成与积累，进而促进了水曲柳的生长和开花结实。

为了加快水曲柳的营养生长，促进其开花结实，以不同年龄的水曲柳作为试验材料，采用氮、磷、钾3因素3水平的正交设计，研究施肥对水曲柳生长和开花结实的影响。结果表明，施肥对水曲柳的生长和开花结实都具有促进作用。3种肥料对水曲柳营养生长影响的顺序为氮肥>磷肥>钾肥；对已开花水曲柳大树结实率影响的顺序为氮肥>钾肥>磷肥。促进2年生水曲柳嫁接苗营养生长的最优施肥组合为：氮肥每株0.006 kg、磷肥每株0.012 kg、钾肥每株0.008 kg。促进13年生水曲柳幼树营养生长的最优施肥组合为：氮肥每株0.15 kg、磷肥每株0.3 kg、钾肥每株0.2 kg。促进29年生已开花水曲柳大树开花结实的最优施肥组合为：氮肥每株0.3 kg、磷肥每株0.6 kg、钾肥每株0.4 kg。

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National “12th Five-year” Science and Technology supported Program(2012BAD21B0201-7)

introduction：WANG Xi-Gang(1990—)，male，master student，engaged in the research of Plant Gene Engineering.

date:2016-10-27

InfluencesofFertilizationonGrowthandFruitingofFraxinusmandschurica

WANG Xi-Gang1ZHAN Ya-Guang1,2ZHANG Gui-Qin3YAN Chao-Fu4LI Xiang5ZENG Fan-Suo1,2*

(1.College of Life Science,Northeast Forestry University,Harbin 150040；2.State Key Laboratory of Forest Genetics and Tree Breeding,Northeast Forestry University,Harbin 150040；3.DaiLing forestry science institute of Heilongjiang Province,Yichun 153106；4.QingShan tree seed orchard of WeiHe forestry Bureau of Heilongjiang Province,Shangzhi 150628；5.Mokobio Life Science,Fengtai 100070)

The experiment was conducted to study the effect of fertilization on growth and flowering ofFraxinusmandschurica. Fertilizers with the orthogonal test containing 3 factors and 3 levels of N, P and K were formulated. The study materials included 2-year-old grafting seedlings ofF.mandschurica, 13-year-old juvenileF.mandschuricaand 29-year-old adultF.mandschurica. Height and ground diameter of grafting seedlings, height and DBH(diameter at breast height) of juvenile, flowering rate and seed setting rate of adult were measured. The results showed that fertilization promoted the growth ofF.mandschurica. For grafting seedlings, the order of effect of 3 fertilizers on height growth and ground diameter growth is N>P>K, and the optimal combination is with N of 0.006 kg, P of 0.012 kg and K of 0.008 kg. For the juvenile, the order of effect of 3 fertilizers on height growth and diameter growth is N>P>K, and the optimal combination is with N of 0.15 kg, P of 0.3 kg and K of 0.2 kg. For adult trees, the order of effect of 3 fertilizers on flowering rate and seed setting rate is N>K>P, and the optimal combination is with N of 0.3 kg, P of 0.6 kg, and K of 0.4 kg. Therefore, the fertilization could improve the growth ofF.mandschurica.

Fraxinusmandschurica；fertilization；orthogonal test；growth indexes；flowering and fruiting

“十二五”国家科技支撑计划课题(2012BAD21B0201-7)

王希刚(1990—)，男，硕士研究生，主要从事植物基因工程方面的研究。

* 通信作者：E-mail:zengfansuo@126.com

2016-10-27

* Corresponding author：E-mail:zengfansuo@126.com

Q949.776.2

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2017.02.019