氮、锌叶面肥对薄壳山核桃当年生苗生长的影响

周米生，蔡新玲，王陆军，肖正东

（安徽省林业科学研究院，安徽合肥 230031）

薄壳山核桃（Carya illinoinensis）属胡桃科(Jug⁃landaceae)山核桃属落叶乔木，又称美国山核桃、长山核桃，是重要的木本油料树种[1]。薄壳山核桃树形高大挺拔，材质优良，根系发达，果仁味美，是涵养水源和保持水土的优良树种。其寿命长达百年，经济价值高，受益期长，社会效益和生态效益明显[2]。近年来，随着国家对木本油料的重视，薄壳山核桃产业得到迅速发展。

薄壳山核桃幼苗对氮、锌元素响应明显，幼苗缺氮时，叶片变小、叶色失绿、落叶早；缺锌时，幼苗顶端嫩叶卷曲、皱缩，逐渐褪绿，严重时叶片变窄、叶脉坏死、顶端枯死[3]。氮是植物生长发育必需的营养元素，氮元素参与气孔导度调控，提升叶片光合能力[4]；氮是叶绿素的组成成分，缺氮会导致叶绿体降解，加速叶片衰老等[5-6]。锌是植物生长必需的微量元素[7]，参与体内多种酶的合成或酶活性调控，如碳水化合物代谢、蛋白质合成、植物激素活性和花粉的形成[8]。Hu 等[9]研究表明薄壳山核桃缺锌会抑制叶绿素合成，降低叶片的净光合速率；李芳贤等[10]指出适当的锌能显著提高作物的产量和品质。土壤施锌是供给作物锌元素最直接、有效的方法[11]，土壤施锌虽然能维持薄壳山核桃正常的锌水平，但受到土壤酸碱度的影响，在碱性土壤中，锌的转化和吸收都会变慢；叶面施肥是最快的补锌方式，Wood 等[12]认为叶面施锌比土壤施肥效果更好，Swi⁃etlik[13]研究表明叶面施锌有利于锌元素的吸收，能刺激植物生长，是薄壳山核桃补充锌肥常用的措施。

本研究旨在通过叶面施肥试验，研究不同浓度氮、锌肥对薄壳山核桃幼苗生长的影响，得到有助于幼苗生长的最佳施肥配方，为提高苗木生长量、培育健壮的嫁接砧木苗提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在安徽省六安市金安区金地豪农业生态有限公司苗圃地内（116°33'E，31°50'N），属亚热带湿润季风气候，雨量适中；光、热、水配合良好。年均气温16.8 ℃，无霜期215 天，年均降水量815.9 mm，平均海拔76 m，年均湿度74%，有效积温（≥10 ℃）22 550 ℃。

1.2 试验材料

1.2.1 参试材料

参试材料主要包括分析纯尿素（CO(NH2）2，含量≥99.0%）、七水硫酸锌（ZnSO4·7H2O，锌含量≥21.0%），溶剂为纯水。尿素是一种生产上常用的氮肥[14]，为中性速效肥料，有利于植物叶片生长和光合作用的进行，在生产中可与其他元素复合使用；目前，锌肥种类有ZnO、EDTA-Zn、ZnSO4·7H2O、HA-Zn[15]，国内普遍将水溶态锌肥（ZnSO4·7H2O）作为锌源均匀施入土壤[16]，因此，本试验选用ZnSO4·7H2O。

1.2.2 参试对象

2018年11月采集‘波尼’种子，阴干冷藏保存。2019年2月15日开始催芽处理，4月2日将已裂口的种子放入容器袋，袋内基质为草炭和园土（体积比为1∶1，pH 6.5）。试验开始前，挑选生长情况基本一致、长势良好的幼苗，并测量参试苗木的苗高和地径。苗高用钢卷尺进行测量（精确至0.01 cm），地径用游标卡尺进行测量（精确至0.01 mm）。参试苗木的平均苗高为13.1 cm，平均地径为0.41 cm。

1.2.3 试验设计

本试验采用两因素三水平双向随机区组设计[17-18]，两个因素为CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O，每个因素分为低、中、高3 种浓度，处理1 为对照组（表1）。每组处理以30 株为1 小区，重复3 次，共计处理810株。

表1 尿素、七水硫酸锌施肥试验设计Tab.1 Experimental design of fertilizer application of CO(NH2)2 and ZnSO4•7H2O

待幼苗长到6 片复叶后，开始叶面肥试验。共喷施3次，每次间隔1个月，分别为2019年7月1日、7月30日和8月29日，其他管理措施保持一致。上午8:00 时，采用手持喷雾器对所选苗木进行喷施，以叶片湿润有水滴滴下为止。

1.2.4 生长性状指标调查

于2020年1月5—6日对苗木的苗高和地径进行调查，每个处理调查30株，并计算苗高、地径生长量增幅。

式中，G1 表示2020年1月苗高或地径生长量，G2表示2019年7月苗高或地径生长量。

1.3 数据处理

采用Excel 2016 软件进行统计分析，采用Ori⁃gin 8.0软件拟合曲面方程并绘制产量反应曲面图和等产线图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对薄壳山核桃幼苗苗高和地径增幅的影响

苗高增幅为18.34% ～34.11%，地径增幅为31.25%～44.11%（表2）。不同叶面施肥处理对薄壳山核桃幼苗苗高和地径生长量增幅影响显著（P＜0.05）。

表2 不同叶面施肥处理对苗高和地径增幅的影响Tab.2 Effects of different foliar application treatments on seedling height increment and ground diameter increment

2.2 产量反应曲面方程

苗高、地径增幅与CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O 间具有极显著的相关性（P＜0.01）（表3）。说明该试验用三维曲面拟合效果较好，产量反应曲面方程可以用来分析肥料效应以及预测幼苗各生长性状指标的增幅。

各生长指标的增幅对施肥用量的响应规律呈钟形曲面，生长性状指标的增幅随着肥料用量的增大而上升[19]；达最大值后，生长性状指标的增幅随着肥料用量的增大而下降（图1）。根据植物生长的基本规律，反应曲面的顶点即为幼苗苗高和地径的最大增幅，对应的CO(NH2)2、ZnSO4·7H2O 施肥量及配比为最佳施肥量及配比。结合曲面的几何特性发现，施肥量越接近产量反应曲面的顶点，斜率越小，增幅增加的速率就越小，即施肥的边际产量越小。

图1 苗高增幅和地径增幅反应曲面图Fig.1 Response surface plot of seedling height increment and ground diameter increment

2.3 肥料效应规律

2.3.1 单因子效应

将表3的二元二次回归方程进行降维处理，即令其中一个因子为0，每个方程只涉及一种肥料因子，便可获得各因素与苗高、地径增幅的一元二次方程（表4）。单施CO(NH2)2时，苗高和地径最大增幅分别为32.64%和40.46%，分别比CK 高出12.81%和9.21%；单施ZnSO4·7H2O 时，苗高和地径最大增幅分别为24.56%和34.67%，分别比CK 高出4.73%和3.42%；单施CO(NH2)2或者ZnSO4·7H2O 对幼苗生长均有一定的促进效果，单施CO(NH2)2比单施ZnSO4·7H2O效果明显。

表3 生长性状指标肥料效应方程Tab.3 Fertilizer effect equations of growth trait indexes

表4 生长性状指标单因素效应方程Tab.4 Single-factor effect equations of growth trait indexes

单因素效应方程表明各生长性状指标的增幅与单一肥料用量的关系呈抛物线形式，即生长性状指标随着肥料用量的增大先上升后下降，呈现钟形曲线（单峰曲线）的变化趋势，说明单施肥料有最佳用量，在达到最佳用量前，苗高和地径随着施肥量增加而增加，达到之后，苗高和地径随着施肥量增加开始下降。

2.3.2 交互效应

当CO(NH2)2用量为2.667 g/L，ZnSO4·7H2O 用量为0.276 g/L，两者比例为1∶0.103 时，苗高增幅达到最大理论值36.30%；CO(NH2)2用量为3.195 g/L，ZnSO4·7H2O 用量为0.333 g/L，两者比例为1∶0.104时，地径增幅达到最大理论值43.49%（表5）。CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O配合施用的最大生长量增幅均明显高于单施CO(NH2)2或ZnSO4·7H2O 的最大生长量增幅，表明两者有明显的交互效应，且交互效应高于单因子效应。

表5 生长性状指标交互效应分析Tab.5 Interaction effect analysis of growth trait indexes

2.3.3 全因子模拟试验

将9 个处理分别代入产量反应曲面方程中，可模拟出9 个试验结果。单施CO(NH2)2（处理4、7）和单施ZnSO4·7H2O（处理2、3）时，各生长性状指标增幅呈抛物线变化，施用中等用量的CO(NH2)2（处理4）或ZnSO4·7H2O（处理2），生长性状指标增幅较大（表6）。两种肥料配合施用（处理5、6、8、9）时，中等用量（处理5）下生长性状指标增幅最大，苗高、地径增幅分别比CK 高出15.83%、13.00%，比单施CO(NH2)2（处理4）高出3.67%、3.33%，比单施ZnSO4·7H2O（处理2）高出11.67%、8.67%（表6）。

表6 生长性状指标双因素模拟试验结果Tab.6 Simulation test result of growth trait indexes

在薄壳山核桃幼苗生长过程中，无论是单施CO(NH2)2或者ZnSO4·7H2O，还是配合施用，生长性状指标增幅均表现出先增加后减少的趋势，单施CO(NH2)2比单施ZnSO4·7H2O 效果更好，配合施肥比单施效果更明显，与之前的单因素效应分析及交互效应分析结论一致。全因子模拟结果与田间试验较为接近，表明肥料产量反应曲面方程拟合程度较理想。

2.3.4 肥料最佳用量及最佳配比线方程

由等产线图可知，对苗高增幅有促进作用的CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O 用量分别为0 ～2.722 和0 ～0.294 g/L；对地径增幅有促进作用的CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O 用量分别为0 ～3.447 和0 ～0.410 g/L（图2）。同一产量的获得可由CO(NH2)2、ZnSO4·7H2O两种肥料施用量的不同搭配来实现（表7）。反应曲面的顶点就是等产线图的圆心O，即各生长指标的最高生长量，脊线OA、OB与坐标轴所包围的区域为合理肥料用量区域[20]。在该区域内，产量恒定时两种肥料的用量具有相互替代作用，增CO(NH2)2减ZnSO4·7H2O 或增ZnSO4·7H2O 减CO(NH2)2都可以获得同一产量，在一定的生产水平下，超出合理用施用肥料不能使生长量增加。

图2 苗高增幅（a）和地径增幅（b）等产线图Fig.2 Yield-equality lines of seedling height increment(a)and ground diameter increment(b)

根据经济的原则，为获得最高的经济利润，应尽量施用价格低廉的肥料，减少高价肥料的用量，得到成本最低的施肥配比，即最佳配比。按照CO(NH2)22 元/kg、ZnSO4·7H2O 5 元/kg，一株实生苗10元计算，可求得最佳配比方程（表7），依据最佳配比方程可在等产线图上绘出最适配比线（OP）。在最适配比线与等产线的交点上可得到某一产量水平下的CO(NH2)2、ZnSO4·7H2O 的最适配比方案。在薄壳山核桃苗木培育过程中，在资金充足时应按最佳施肥量施肥；当资金不足时，CO(NH2)2、ZnSO4·7H2O用量和配比应满足最适配比线方程。

表7 等产线图的脊线切点和最适配比线方程Tab.7 Cut-off points of ridge line and optimum mating line equations of yield-equality lines plots

3 结论与讨论

植物除了通过根系吸收养分外，叶片也是重要的根外营养器官，可以吸收养分[21]。叶面肥具有简单易行、吸收迅速、利用效率高和用肥量小等优点，已广泛应用在不同植物上，并且有很好的效果[20,22,23-26]。氮和锌是植物生长发育必不可少的元素。本研究结果显示幼苗苗高增幅与地径增幅对叶面施肥的响应均符合二元二次回归方程及产量反应曲面，产量反应曲面呈钟形，表明叶面施肥对幼苗有促进作用，这种促进作用呈钟形曲面，随着叶面肥增加，苗木生长量增幅随之增加，当施肥超过某一范围后，苗木生长量增幅随施肥量增加开始减小，需要根据苗木需求合理施肥。这与文野等[20]对窄叶西南红山茶（Camellia pitardiivar.yunnanica）苗木生长和马建忠等[22]研究叶面肥对白花油茶（Ca⁃mellia oleifera）苗木生长结果相似。

通过对幼苗生长性状指标的二元二次回归方程进行单因素和双因素模拟可知，CO(NH2)2与ZnSO4·7H2O 配施的效果比单施效果好，当CO(NH2)2用量为2.667 g/L、ZnSO4·7H2O用量为0.276 g/L，两者配比为1∶0.103 时，苗高增幅达到最大理论值；CO(NH2)2用量为3.195 g/L、ZnSO4·7H2O用量为0.333 g/L，两者配比为1∶0.104 时，地径增幅达到最大理论值，模拟得出的结果与田间试验结果基本一致。因此，生产上利用二元二次回归方程模型能科学指导苗木早期的叶面施肥管理。

由于各地的气候条件不同，种子大小、播种密度、土壤养分含量及管理水平不一致，叶面施肥对苗木产生的影响并不完全一致，因此，不能套用一种模式，应在不同的施肥条件下，进行科学的肥料配比。