缓释肥及氮和磷肥配施对滇油杉野生移栽苗木生长和生物量的影响

付志高，李莲芳，王 凯，彭思华，高誉衡

（西南林业大学林学院，昆明 650224）

滇油杉（Keteleeria evelyniana）为松科（Pinaceae）油杉属乔木树种，其主要分布于云南，四川西南部和贵州西部，云南以滇中为主，分布海拔1 400～2 500 m，主要集中在1 600～2 200 m垂直范围[1-2]。滇油杉材质优良，树皮耐火性强，可作为分布区的优质用材林和防火隔离带树种。目前，对滇油杉的研究主要在林下凋落物、群落物种构成及其多样性和木材等方面[3-5]，苗木培育方面鲜少查及相关文献。

施肥是提高苗木质量的有效措施之一[6-8]。缓释肥（slow-release fertilizer，SRF）属复合肥的一种，其养分缓慢释放于土壤中并持续地供给被施肥对象[9]。缓释肥在山核桃（Carya illinoinensis）、思茅松（Pinus kesiya var.langbianensis）、杉木（Cunninghamia lanceolata）和华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）等苗木培育中已有应用研究，具有促进苗木生长的共同特性[10-13]。氮和磷是林木生长发育的必需大量元素，在土壤或基质中人为施入，可有效促进苗木生长。苟志辉等[14]开展3 a生油松（P.tabuliformis）的尿素（氮肥）施氮肥试验，指出施尿素12 g/株促进苗木生长的效果最优。祝燕等[15]研究发现，施尿素240 kg/hm2，促进1 a生长白落叶松（L.olgensis）苗木的生长。孙宇等[16]对2 a生长白落叶松移栽苗施磷肥，结果，489 kg/hm2的过磷酸钙显著地促进地径和苗高生长。周玮等[17]的研究发现，施钙镁磷肥200 g/株促进1 a生马尾松（P.massoniana）的苗高生长和生物量累积。施肥不仅促进苗木生长，而且提高其生物量的积累。杜旭等[18]对苗龄2个月的尾巨桉（Eucalyptus urophylla×E.grandis）盆栽苗木开展施肥试验，磷酸一铵300 g/株显著地促进苗木生长。以上文献表明，长效肥料缓释肥和速效肥料氮和磷肥对苗木生长具有明显的促进作用，但二者配施的研究较少。

目前，有关滇油杉苗木培育的研究较少，其苗木施肥的研究更不多见。基于施肥对壮苗培育的有效性，以苗龄约3 a生滇油杉野生移栽苗木为研究对象，开展缓释肥与氮和磷肥配施的施肥试验，了解试验的因素水平及其组合对其生长和生物量积累的影响，为该树种苗木培育提供施肥的科学依据。

1 材料和方法

试验地位于云南省昆明市宜良县禄丰村国有林场的尖山林区，地理位置为东经 102°45′41″、北纬25°04′00″，海拔 1 859～1 945 m，属亚热带季风气候，年平均、绝对最高和最低温分别为17.5、31.5和-5℃，年均降水量995.3 mm，年相对湿度约68%，土壤属风化程度较高的酸性红壤[19-20]，试验地位于滇油杉天然分布区域。

滇油杉苗木于2018年3月于当地的滇油杉林分下带土移栽的2 a生苗木。苗木移栽至底×高为8 cm×11 cm的无纺布苗木培育容器中（基质采用林下表层土，土壤过筛后多菌灵溶液消毒），每个容器移栽一株苗木，培育后约1 a，于2019年2月开展施肥试验。施肥前，苗木的地径和苗高分别为0.88～1.19 cm和 4.35～6.61 cm，苗木长势基本一致。SRF（N∶P∶K 为14∶14∶14）由德国康朴公司生产的巴萨克包膜控释肥，其有效释放期为6个月；氮肥为尿素（氮含量≥25%），由云南根豪农业科技有限公司生产；磷肥为磷酸二铵（N∶P 为 18∶46，总养分≥64%）。

试验包括缓释肥（A）、氮肥（B）和磷肥（C）3个因素，每因素含3水平（表1）。

表1 因素及其水平表Table 1 Factors and levels of the experiment g·seedling-1

根据试验的因素水平，采用L9（34）正交设计开展试验实施（表2），试验增加一个不施肥的对照（CK），共10个处理组合，每处理组合15株苗木，3次重复。

施肥前，清除苗床和容器内的杂草；按照处理组合设计的施肥量，采用塑料瓶制作的度量容器，按处理组合设计的施肥量获取每株苗木所需肥量混合进行施肥。施肥时，用木棍在距离苗木根部约2～3 cm处掘出一条环形沟，把混合的肥料均匀施入沟内，并覆盖土壤至不见肥料。施肥0.5和1.0 a后，测定苗木地径、苗高和生物量（仅施肥1 a后分别测定其根、干和叶的干重）。生物量洗净苗木根系土壤后，分剪根、干和叶后称其鲜重，分单株装入信封，按重复、处理组合和单株标记后烘干至恒重。烘干时，将信封置入105℃的烘箱内杀青20 min，再降至65℃烘箱烘至恒重，称量干重。根据文献[21]，苗木质量指数（quality index，QI）计算公式：QI=TDW/[（H/D）+（SDW/RDW）][其中，TDW 为苗木总烘干重（g），D为地径（mm），H为苗高（cm），SDW为干的烘干重（g），RDW 为根的烘干重（g）]；地径和苗高增长率的计算公式：IR=（Xi-Xj）/Xj×100%（IR 为增长率，Xi为施肥后的值，Xj为施肥前和施肥后0.5 a的值）。

表2 L9（34）正交试验设计Table 2 The L9（34）orthogonal experimental design

采用Excel和SPSS 24.0软件进行数据处理和统计分析，用Duncan’s法进行多重比较[21]。苗木质量指数采用系统聚类进行分类。

2 结果与分析

2.1 施肥对苗木生长的影响

2.1.1 地径对施肥的响应

施肥0.5 a后，9个处理组合的平均地径为1.77～2.13 cm，对照的1.16 cm，较施肥前增长73.75%～104.38%，对照的增长率为41.04%，施肥处理组合的平均地径和增长率均极显著地大于对照的（P平均地径=6.711E-5 和 P地径增长率=1.364E-12＜0.01），且施肥处理组合间，地径增长率亦呈现极显著的差异，其中，处理组合4的增长率极显著地高于除1～3和9以外处理组合的；施肥后1 a期间，处理组合的平均地径为2.41～3.62 cm，对照的仅1.58 cm，施肥处理组合的地径较施肥后0.5 a时增长15.60%～47.76%，对照的仅增长13.7%，处理组合间平均地径的差异与施肥 0.5 a后的相同（P=3.982E-4＜0.01），地径增长率除施肥处理组合的极显著地高于对照的外，施肥处理组合间，处理组合2和6的极显著地高于处理组合 3的（P=6.679E-10＜0.01；表 3）。平均地径及其增长率的统计分析结果，表明缓释肥与氮和磷肥配施，极显著地促进滇油杉苗木生长，同时，不同水平的配施极显著地影响施肥后0.5和1.0 a期间的地径增长率，且前一阶段的增长率高于后一阶段的，主要是后一阶段，6个缓释肥的养分释放逐渐降低导致的。

表3和表4指出，施肥0.5 a后，影响地径生长的主导因子是缓释肥；施肥的水平间，1.00 g/株缓释肥的地径增长率极显著地高于其余水平的（P=6.492E-7＜0.01），0.10 g/株尿素的显著地高于其余两个水平的（P=0.013＜0.05），0.50 g/株磷肥的亦极显著地高于其余 2水平的（P=6.435E-6＜0.01），同时，此期间，地径增长率与缓释肥和尿素施肥量呈反比，也许与此阶段苗木较小，对此2类肥料的需求量较小有关；施肥的理论最优水平组合（A1B1C2）和实际增长率最高的处理组合4（A2B1C2）的不一致，也许与因素的水平间对地径生长具有极显著的差异影响有关（PA×B=5.62E-5＜0.01）。施肥后0.5～1 a期间，影响地径生长的主导因子是缓释肥与磷肥的交互作用；因素水平间，4.00 g/株缓释肥的地径增长率显著地高于1.00 g/株的（P=0.014＜0.05），与前一阶段不同，地径增长率与施肥量呈正相关；尿素的是0.10和0.40 g/株的增长率极显著地高于 0.20 g/株的（P=2.262E-4＜0.01），磷肥的则是0.25和0.50 g/株的极显著地高于0.75 g/株的（P=7.808E-5＜0.01），且随磷肥施肥量增加，地径增长率下降，地径增长率的理论最优水平组合（A3B1C1）和实际增长率最大的处理组合2（A1B2C2）的也不一致，导致以上结果的原因与前一阶段的相同（PA×B=5.90E-9＜0.01）。施肥后0.5和1 a两个阶段，苗木地径增长率间的不同，主要是不同阶段苗木大小、生长季节、养分分解产生含量变化及其苗木对养分需求的动态需求等综合因素导致的。

表3 不同处理组合地径和苗高Table 3 Basal diameters(BDs)and seedling heights(SHs)of different treatment combinations(TCs)

2.1.2 施肥对苗高的影响

施肥后0.5 a时，处理组合的平均苗高为9.78～13.20 cm，对照的6.42 cm，与施肥前相比较增长81.08%～129.26%，对照的增长率仅50.22%，与地径的类似，施肥处理的苗高均极显著地高于对照的（P=3.016E-6＜0.01），苗高增长率亦呈现极显著的差异，其中处理组合1～4和6～8的极显著地高于处理组合9和对照的，且施肥处理组合的极显著高于对照的（P=2.927E-7＜0.01；表 2）；施肥后 0.5～1 a期间，处理组合的平均苗高12.87～19.90 cm，对照的平均值仅为7.55 cm，施肥处理组合的苗高与施肥后0.5 a时相比较，增长14.59%～59.86%，对照的17.19%；施肥后0.5～1 a期间，与其一阶段的不同，处理组合7地径增长率极显著地高于处理组合3和对照的（P=1.162E-7＜0.01；表 3）。两个测定阶段，地径增长率对施肥处理组合的响应不相同，其同时由苗木生长对养分需求的动态变化及施肥效应随时间变化共同导致的。

施肥0.5 a后，与地径不同，影响滇油杉苗高生长的主导因子为磷肥；因素水平间，缓释肥3个水平间的苗高增长率基本相同，0.40 g/株尿素的极显著地高于其余2水平的（P=9.975E-6＜0.01），即苗高生长对氮肥需求相对较高，0.25和0.75 g/株磷肥的苗高增长率极显著地高于0.50 g/株的（P=1.118E-9＜0.01），苗高增长率与施肥量间不呈规律性变化；与地径相同，施肥的理论优水平组合（A1B3C1）和实际增长率最高的（A1B1C1）也不一致（表3和4），其原因与地径的相同，苗高增长率与磷肥间的关系亦相同（PA×B=2.55E-8＜0.01）。施肥后 0.5～1 a期间，影响苗高生长的主导因子与地径相同阶段的一致，为缓释肥和磷肥的交互作用，其对苗高生长具有极显著的差异影响（PA×B=4.91E-11＜0.01）；因素水平间，4.00 g/株缓释肥的苗高增长率极显著地高于2.00 g/株的（P=3.946E-6＜0.01），尿素和磷肥与相同阶段地径和前一阶段的不同，0.10和0.20 g/株的极显著地高于0.40 g/株的（P=2.282E-7＜0.01），且随施肥量增加，苗高增长率呈降低趋势，磷肥则是0.75 g/株的极显著地高于 0.25 g/株的（P=1.230E-8＜0.01）；施肥的理论优水平组合与实际增长率最高的相一致（表3和表4）。两个测定阶段，地径和苗高增长率的施肥效应不同，揭示滇油杉苗木此2指标对施肥种类及其水平的响应不相同，苗木培育中，综合其对地径和苗高生长的影响，需要选择最优施肥组合开展壮苗培育。

表4 地径和苗高增长率随因素水平的变化Table 4 Changes of BDs and SHs increment rate with factor level differences

2.2 施肥对苗木生物量的影响

2.2.1 生物量对施肥的响应

施肥1 a后，处理组合苗木的根、干、叶、地上部分和单株的生物量分别为1.048～2.076、0.214～0.626、0.345～0.901、0.621～1.241 和 1.709～3.317g/株，对照的分别为 1.008、0.236、0.380、0.616 和 1.624 g/株；处理组合间，仅叶、根和单株生物量呈现显著或极显著的差异（P叶=0.007＜0.01；P根=0.036 和 P单株=0.033 和＜0.05），其中，处理组合7的叶生物量极显著地高于组合3、4、6、9和对照的，且施肥处理组合的极显著地高于对照的；根和单株生物量的则是处理组合1和7的显著地高于除处理组合2、5和8（单株的含9）以外其余组合的（表5），即处理组合苗木生物量的差异主要由根和叶构成，同时，亦指出，滇油杉养分首先分配至吸收和合成器官根和叶中，在构建这些器官健壮基础上促进苗木生长。

表5 苗木生物量Table 5 The biomass of seedling g·seedling-1

2.2.2 生物量随因素水平的变化

表6指出，施肥1 a后，影响根、干和叶生物量积累的主导因子分别是尿素、缓释肥与磷肥的交互作用，以及缓释肥，表明不同种类的肥料促进不同的器官生长；因素水平间，仅根和单株生物量的水平间呈现显著的差异（P根=0.018＜0.05和 P单株=0.029＜0.05），其中0.01 g/株尿素的显著地大于0.40 g/株的，即较少施肥料即可实现促进根系发育和生长的效果，从而进一步提高单株生物量；根、叶和单株的理论最优水平组合为A3B1C3，干和地上部分的与此不同（表6），揭示根和叶共同发育和生长，从而共同促进苗木生物量积累，因此，提高滇油杉苗木生物量积累，首先必须以促进根系和叶发育和生长为主。

表6 苗木生物量随因素水平的变化Table 6 Changes of biomass with factor levels

2.2.3 苗木生物量于器官间的分配

施肥后1 a时，滇油杉苗木的根、干和叶的平均烘干重分别为 1.443、0.386、0.544 g/株，分别占单株生物量的60.81%、16.26%和22.92%，其中根系的生物量占全株的6成以上，叶的生物量比例最低（图1），说明滇油杉养分首先分配至根系，构建相对较强壮的根系后，再分配至干和针叶生长，揭示滇油杉苗木在构建地下水分和养分吸收器官（根系）基础上，方进入苗木地上部分的生长，其与分布区为半干旱的自然环境条件下，构建发达根系保障水分供给有关。

图1 滇油杉生物量构成Figure 1 Biomass composition of Keteleeria evelyniana

2.3 苗木质量指数

施肥1 a后，处理组合间苗木质量指数为0.030～0.051，处理组合间未呈现显著差异（P=0.392＞0.05），故对其进行聚类分析。聚类结果，步长5处，处理组合的苗木质量指数聚为3个类群，其中，类群Ⅰ（处理组合1）的质量指数独立为最优的类群，其显著大于类群Ⅲ（处理组合 3、4、5、6、9和 CK）的（P=0.018＜0.05），类群Ⅱ（处理组合 2、7和 8）的则与此 2类无显著差异（图2），表明处理组合1，即施缓释肥、尿素和磷肥分别为1.00 g、0.10 g和0.25 g/株的苗木质量较优，结合地径和苗高的生长和生物量，此处理组合可作为有效施肥组合应用于与试验相同条件的苗木施肥方案。

图2 苗木质量指数Figure 2 The seedling quality index

3 讨论与结论

3.1 讨论

施肥是促进苗木生长发育的重要途径之一[22-25]。王金凤等[26]对3 a生南方红豆杉（Taxus chinensis var.mairei）苗木研究发现，缓施肥极显著地促进苗木地径和苗高生长，杨永洁等[27]指出，缓释肥极显著促进苗龄160 d的云南松苗木地径和苗高生长。本研究缓释肥对滇油杉苗木生长促进效果与已有研究的相类似，揭示缓释肥缓慢的养分释放，肥效长而稳定，有益于林木的苗木生长。

氮和磷肥对苗木生长具有重要的影响[28]。沈秀丽[29]对1 a生山槐（Maachia amurensis）苗木施尿素，显著地提高了地径和苗高的生长及单株生物量积累；黄平升[30]的研究指出，磷肥不仅显著促进桉树（E.grandis）苗木地径和苗高的生长，且提高苗木质量。滇油杉氮和磷肥的施肥效应与以上的研究结果相一致，即此进一步证实此二类养分对林木壮苗培育的重要性。

张青青等[31]的研究指出，缓释肥与其余种类肥料配施，云南松不同阶段的苗木地径和苗高的理论优水平组合与实际最优的不一致，本研究施肥后0.5和1 a时，促进苗木地径和苗高生长的理论最优水平组合呈现动态变化，除施肥1 a后苗高的理论最优水平组合在试验中出现外，其余的未出现，且试验的因素间的交互作用极显著地影响苗木生长，其结果与云南松的类似。因此，需要在已有研究的主要因子及其优水平的基础上，进一步开展试验研究，使滇油杉壮苗培育的施肥技术进一步完善。

苗木质量是衡量苗木生活力强弱的重要指标。研究的缓释肥及氮和磷肥配施可提高滇油杉苗木质量，影响其苗木生物量分配，促进苗木对养分的吸收和转化利用，促进根系的生长，从而提高苗木从土壤中更好地吸收生长所需的营养元素，这与赤皮青冈（Cyclobalanopsis gilva）[32]、青冈栎（C.glauca）[33]、杉木（Cunninghamia lanceolata）[34]和罗汉松（Podocarpus macrophyllus）[35]等的研究结果类似，揭示施肥对壮苗培育重要性和共性。

3.2 结论

采用L9（34）正交试验设计开展缓释肥与氮和磷肥配施对滇油杉约3 a生野生移植苗生长和生物量积累影响的试验研究。施肥0.5后，地径和苗高增长率分别为73.75%～104.38%和81.08%～129.26%，对照为41.04%和50.22%，处理组合间呈现极显著的差异（P＜0.01），施缓释肥、尿素和磷肥分别为2.00、0.10和0.50 g/株对地径生长的促进效果最佳，苗高的则以上3种肥料分别为1.00、0.10和0.25 g/株。施肥1 a后，与施肥后0.5 a时相比较，处理组合以上两项指标的增长率分别为15.60%～47.76%和14.59%～59.86%，对照的则是13.7%和17.19%，施缓释肥、尿素和磷肥分别为1.00、0.20和0.50 g/株的有益于地径生长，苗高的则是3种肥料分别为4.00、0.10和0.75 g/株的最优。施肥0.5 a后对苗木生长的促进效应优于施肥后0.5～1 a期间的。处理组合间苗木的根、干、叶、地上部分和单株的生物量（施肥1 a后）分别为 1.048～2.076、0.214～0.626、0.345～0.901、0.621～1.241和 1.709～3.317 g/株，对照的 1.008、0.236、0.380、0.616和1.624 g/株，根系是构成滇油杉苗木生物量的主要器官；苗木质量指数类群Ⅰ（理组合1）的显著大于类群Ⅲ的（P＜0.05）。缓释肥、尿素和磷肥分别为1.00、0.10和0.25 g/株是培育1 a期间内有益滇油杉苗木生长的最优组合。综合苗木生长、生物量和苗木质量指数，处理组合1可在相同条件下作为滇油杉壮苗培育的施肥参考。