不同施肥量对降香黄檀苗木生长和叶片养分状况的影响

李毓琦 刘小金 徐大平 杨曾奖 张宁南 崔之益

摘  要：以半年生降香黄檀苗木为研究对象，利用普罗丹水溶性复合肥（N-P2O5-K2O：20-20-20），按照施肥量（按N用量计算）0、400、800、1200、1600 mg/株设置5个施肥量处理开展指数施肥盆栽试验，探讨施肥量对降香黄檀苗木生长以及叶片养分含量的影响，运用临界浓度法确定降香黄檀苗木的适宜施肥量，为规模化培育降香黄檀壮苗提供科学依据。结果表明：降香黄檀苗高、地径以及总生物量、地上部分生物量均随施肥量的增加呈现先升高后降低的变化趋势，在施肥量（按N用量计算）为1200 mg/株时达到最大值，其苗高、地径、总生物量和地上部分生物量依次为（64.31±6.84）cm、（6.34±0.68）mm、（14.49±1.69）g/株、（11.78±0.63）g/株，比对照显著提高50.70%、26.55%、52.69%、73.49%（P<0.05）;地下部分生物量变化规律不明显，处理间差异不显著（P>0.05）;根冠比则随施肥量的增加呈下降趋势，且均显著低于对照（P<0.05）。苗木叶片的氮（N）、钾（K）含量随施肥量的增加而增大，而磷（P）含量则趋于稳定;降香黄檀苗木叶片N、K含量以及N/P含量比的最適范围分别为26.53～41.16 g/kg、25.86～39.18 g/kg、13.79～21.42，据此推断出采用N、P、K复合肥，半年生降香黄檀苗木的适宜施肥量（按N用量计算）为800～1200 mg/株。

关键词：降香黄檀;指数施肥;生长表现;叶片养分

Abstract： In order to study the effects of fertilization on the growth and foliar nutrition of Dalbergia odorifera seedlings， and then determine the optimal fertilizer amount of D. odorifera seedlings for large-scale cultivation and afforestation， five dosages （0， 400， 800， 1200， 1600 mg Nitrogen （N） per seeding） of Prod compound fertilizer （N-P2O5-K2O： 20-20-20） were applied on 6-month old D. odorifera seedlings through an exponential fertilization pot trail. The results showed that the height， ground diameter， total biomass and above-ground biomass of D. odorifera seedlings increased with the addition of fertilizer up to 1200 mg N per seedling， where the maximum values were achieved， with an average height of （64.316.84） cm， an average ground diameter of （6.340.68） mm， an average total biomass of （14.491.69） g and an average above-ground biomass of （11.780.63） g， which increased by 50.70%， 26.55%， 52.69% and 73.49% compared to the control treatment （P<0.05）， respectively. After then the growth performance and biomass accumulation were inhibited slightly. No statistical differences （P>0.05） were observed on the below-ground biomass among different fertilizer supply. The ratio of root and shoot biomass decreased with the increase of fertilizer supply， while foliar content of N and potassium （K） increased. However， phosphorus （P） tended to be stable with the addition of fertilizer. According to the critical level approach， the optimum range of N， K content and N/P ratio for D. odorifera leaves was 26.53-41.16 g/kg， 25.86-39.18 g/kg and 13.79-21.42， respectively. Based on these data， it could infer that when using N， P， K compound fertilizer， 800-1200 mg N per seeding would be the optimal fertilizer amount for 6-month old D. odorifera seedlings.

Keywords： Dalbergia odorifera; exponential fertilization; growth performance; leaf nutrient

施肥是促进苗木生长发育的重要措施，亦是实现林分速生丰产的重要途径[1]。林木对施肥的响应常因树种、生长阶段、施肥量、肥料配方、施肥方法以及土壤肥力条件而异[2-4]，有关施肥量的研究以氮（N）、磷（P）和钾（K）等大量元素居多。如贾瑞丰等[5]通过观测不同施肥量处理下红厚壳（Calophyllum inophyllum）苗木生长及光合特性发现，施肥可以显著促进苗木生长，其生长量随施肥量的增加呈现先增加后降低的趋势;膏桐[6]（Jatropha curcas）、水杉[7]（Metasequoia glyptostroboides）、格木[8]（Erythrophleum fordii）等苗木对施肥量的响应也有类似规律;陈琳等[9]研究表明，西南桦（Betula alnoides）苗木生长量随施肥量的增加表现出先增加后趋于稳定的变化趋势。由此可见，在适宜范围内提高肥料供应水平，可有效提高苗木生长速率，但施用过量会产生肥害[7]。因此，确定苗木适宜施肥量是实现其壮苗高效培育的关键环节之一。

降香黄檀（Dalbergia odorifera），又名海南黄花梨，是蝶形花科黄檀属的一种半落叶乔木，为国家二级重点保护植物，亦是我国较常见的高档红木树种。其木材质地坚硬，花纹美观且具独特芳香气味，常用于制作各种高档家具、名贵工艺品和饰品等，经济价值极高[10]。随着人们消费水平的不断提高，降香黄檀木材市场需求日益增大，从而推动其种植业的规模化发展。我国南方地区早期降香黄檀人工林的营建多采用半年生实生苗木造林（苗高约20～25 cm），然而造林后普遍存在苗木与幼树分枝多、干形不良和抗逆性差等问题，需要频繁采取除草追肥、整形固杆等抚育措施[11-12]方能成林成材，往往导致早期抚育成本过高，不利于人工林的规模化发展。近几年的生产实践表明，在苗圃阶段直接培育1年生壮苗上山造林，能显著提升人工林生长量，有助于培育优良干形，还可大大减少抚育成本，提高造林成效。

降香黄檀施肥研究已为我国学者所重视。王丽云等[13]研究发现，根外追施尿素400 g/株能显著促进10年生降香黄檀营养生长;温小莹等[8]采用黄心土和泥炭混合基质（10∶1，体积比）开展指数施肥盆栽试验，提出1年生降香黄檀苗木的最佳总施肥量（以N用量计算）为5 g/株;吴国欣等[14]以砂土为基质开展盆栽试验，通过N、P、K配方施肥试验研究发现，2年生降香黄檀苗木的合理养分元素施用量依次为N 1.74～2.15 g/株、P2O5 2.40～2.60 g/株和K2O 0.35～0.75 g/株;王楠等[15]以林地土壤为基质开展盆栽试验，提出N 1.8 g/株+P 0.6 g/株+K 0.3 g/株为2年生降香黄檀苗木的最佳施肥配方，可见降香黄檀适宜施肥量因苗龄、土壤（基质）肥力而异。本研究以半年生降香黄檀苗木为对象，采用指数施肥方法，系统研究系列施肥处理下苗木生长和叶片养分积累的变化，从而确定适宜施肥量，为规模化高效培育降香黄檀壮苗提供科学依据。

1  材料与方法

1.1  材料

选取生长状况良好、无病虫害、长势一致的6个月生降香黄檀苗木[种源为海南尖峰岭，平均苗高（21.500.72）cm，平均地径为（4.20.2）mm]，于中国林业科学研究院热带林业研究所温室开展盆栽实验。盆栽采用黄心土和泥炭土混合基质（1∶1， 体积比），基质主要化学性质为：pH4.76，有机质含量24.63%，全N、全P、全K含量分别为3.71、0.47、20.26 g/kg。盆栽花盆规格为21 cm（上口直径）19 cm（下口直径） 15.6 cm（深度），每盆装约500 g上述基质。为了防止水肥流失，装填基质前在花盆内套双层透明塑料袋。试验所用肥料为普罗丹水溶性复合肥（加拿大安大略省宾顿市植物产品有限公司生产），其主要养分含量为N 20%、P2O5 20%、K2O 20%、EDTA螯合体1.00%、螯合锌（Zn）0.05%、螯合铁（Fe）0.10%、螯合铜（Cu）0.05、螯合锰（Mn）0.05%、硼（B）0.02%和钼（Mo）0.0005%。该肥料是一种可满足植物各生长阶段养分需求的通用性肥料，广泛应用于指数施肥试验研究[5，9，16]。

1.2  方法

1.2.1  浇水量的确定  采用Timmer等[17]的方法测定基质田间最大持水量，以田间最大持水量的60%作为移苗时的起始浇水量。移苗时，先用去离子水将苗木冲洗干净后移栽到花盆中。试验期间视苗木生长和天气情况称重浇水，以确保苗木生长过程中不受水分胁迫影响。

1.2.2  施肥方案  施肥处理开始前，测定降香黄檀苗木的N、P、K初始含量，根据Timmer等[17-18]指数施肥模型计算每次的施肥量（表1）。试验采用完全随机区组设计，应用普罗丹水溶性复合肥，按照N用量计算共设置0（对照）、400、800、1200、1600 mg/株5个施肥处理，3次重复，每个小区20株，于移苗后第3周即苗木生长稳定后开始施肥，每周施肥1次，各处理按照表1中的施肥量用去離子水配制成溶液，每盆浇50 mL，共12次。试验期间温室内日平均气温为25～32 ℃，平均相对湿度为42%～70%。每3周移动1次花盆位置以减少边际效应。

1.2.3  生长测定  试验结束时（最后一次施肥结束后2周），测定所有苗木的高和地径，每个小区内随机选取3株苗木分别测定地上和地下生物量。

1.2.4  养分浓度测定  每小区内随机选取5株苗木，每株苗木摘取5片发育完满叶混合后作为1个混合样，用去离子水洗净叶片后晾干，于105 ℃下杀青15 min，置于65 ℃烘干48 h至恒重，测定生物量。将称重后的烘干叶样充分研磨，采用浓硫酸消煮，凯氏定氮法测定全N含量（LY/T 1269—1999）;硝酸-高氯酸消煮，钼锑抗比色法测定全P含量，火焰光度计法测定全K含量（LY/T 1270—1999）。

1.3  數据处理

运用SPSS 24.0软件进行数据分析和处理。应用方差分析（α=0.05）和Duncans多重比较揭示各施N量处理间降香黄檀苗木生长和叶片养分差异。根据苗木生物量和叶片N、P、K含量及其比值拟合一元二次回归方程，并进行显著性检验。选择达到显著性水平的方程，计算90%最大生物量对应的叶片养分含量，应用临界浓度法确定降香黄檀苗木养分临界含量和最适范围[19-20]。

2  结果与分析

2.1  施肥量对降香黄檀苗木生长的影响

降香黄檀苗高、地径随施肥量的增加呈现先增加后降低的趋势，在施肥量（按N用量计算，下同）为1200 mg/株（处理Ⅳ）时达到最大值（表2）。方差分析结果显示：各处理间降香黄檀苗木高和地径均差异显著（P<0.05）。而进一步多重比较发现，处理Ⅳ苗高与处理Ⅴ差异不显著，但显著高于其他处理，比对照高50.79%;4个施肥处理间地径差异不显著，但均显著高于对照，比对照高约25%。由此可见，适宜的肥料供应可显著提高降香黄檀苗木生长。

降香黄檀苗木总生物量和地上部分生物量随肥料供应水平的增加亦呈现先增加后降低的趋势，而根冠比则呈下降趋势，地下部分生物量规律不明显（表2）。各施肥处理间地下部分生物量差异不显著;在施肥量为1200 mg/株（处理Ⅳ）时总生物量和地上部分生物量达最大值，与处理Ⅲ、处理Ⅴ差异不显著，但分别比处理Ⅰ（对照）显著提高52.69%和73.00%;根冠比以处理Ⅰ（对照）最大（0.40），比各施肥处理显著高43%～73%，说明本研究中施肥量的增加能使养分更多地向地上部分分配，使地上部分生物量增加，但并未引起地下部分生物量（根系发育）发生显著变化，从而导致根冠比下降。

2.2  施肥量对降香黄檀苗木叶片养分含量的影响

由图1可知，降香黄檀苗木叶片N、P、K含量随着施肥量的增大而升高。方差分析结果表明：

各施肥处理间叶片P含量差异不显著（P>0.05）;各施肥量处理的叶片N、K含量均显著高于对照，处理Ⅴ的叶片N、K含量分别比对照高75%和64%;4个施肥量处理间叶片N、K含量亦差异显著（处理Ⅱ和处理Ⅲ叶片K含量差异不显著除外），处理Ⅴ叶片N、K平均含量分别比处理Ⅱ高40.8%和57.6%。

图中字母表示多重比较结果，处理间不同小写字母表示差异显著（P<0.05）;误差线根据标准差绘制。

2.3  适宜施肥量的确定

根据降香黄檀苗木叶片N、P、K含量及其比值与生物量绘制散点图，进而拟合这些养分指标与生物量的一元二次抛物线方程（图2），并进行显著性检验（表3）。从图2和表3可见，降香黄檀叶片P含量、N/K含量比与生物量的曲线关系不显著;叶片P/K含量比与生物量的曲线关系虽然显著，但从散点图可知抛物线所示生物量未达到最大值;这些指标均不适合作为确定最适施肥量的依据。叶片N、K含量和N/P含量比与生物量的抛物线关系极显著（P<0.01），根据这3条曲线上最大生物量的90%对应的叶片养分含量作为临界值和最适含量范围，得出降香黄檀苗木叶片N、K含量和N/P含量比的临界值分别为26.53 g/kg、25.86 g/kg和13.79，其最适含量和比值范围依次为26.53～41.16 g/kg、25.86～39.18 g/kg和13.79～21.42。根据叶片N、K含量和N/P含量比的最适含量范围推断降香黄檀苗木的最适施肥量分别为800～1200、800～1200和800～1600 mg/株，综合以上结果可以得出：采用N、P、K复合肥（N-P2O5-K2O：20-20-20）时，降香黄檀苗木的最适施肥量（按N用量计算）为800～1200 mg/株。

3  讨论

本研究中，施肥能显著促进降香黄檀苗木生长，采用N、P、K复合肥（N-P2O5-K2O：20-20-20）进行施肥，以1200 mg/株（按N用量计算）施肥量效果最佳，施肥量继续增加，苗木生长速度反而开始下降，表明1200 mg/株施肥量很可能是满足半年生降香黄檀苗木生长的临界点，这与应用临界浓度法揭示的最佳施肥量为800～1200 mg/株的结论相符。究其原因，可能是由于过多的养分供应会导致参与光合作用碳同化过程的RuBP羧化酶活性受到抑制、酶含量降低，进而使得苗木光合速率降低，呼吸作用增强，光合同化物减少，最终导致苗木的生长明显减缓甚至降低[21-23]。

施肥会影响植物对碳同化物质的分配格局[24]。本研究中，施用不同用量的N、P、K复合肥均能显著提高地上部分生物量，而对地下部分生物量的影响则不显著，导致根冠比随施肥量的增加显著降低，说明施肥有利于降香黄檀苗木光合产物向地上部分分配。适宜的施肥量能促进植物地上和地下部分的生长，但对地上部分的作用要大于地下部分[25-27]。

叶片养分是分析林木营养状态的重要依据，与林木生长量密切相关[28]。本研究中，叶片N、K含量随着施肥量的提高显著增大，表明N、K在降香黄檀苗木体内逐步积累;而叶片P含量变化幅度较小，各施肥量处理与对照之间的差异均不显著，说明降香黄檀苗木对P的需求较低，基质中的P很可能已能满足其生长需要[29]。叶片N、K含量和N/P含量比与苗木生物量之间的关系显著符合一元二次方程，根据其抛物线顶点的对应值，采用临界浓度法确定半年生降香黄檀苗木叶片全N、全K最适含量范围分别为26.53～ 41.16 g/kg、25.86～39.18 g/kg，与陈琳等[9]对于西南桦幼苗的研究结果相近，但明显高于王益明等[30]对于美国山核桃（Carya illinoinensis）苗木的研究结果，这种差异可能与树种的生长速度、养分需求以及试验基质等差异有关。

苗木的最适施肥量往往因树种而异，如陈琳等[9]通过指数施肥发现西南桦幼苗的最适施肥量分别为200～400 mg/株（按N用量计算），王益明等[30]通过指数施肥发现1年生美国山核桃实生苗的最适宜施肥量为600 mg/株（按N用量计算），本研究中半年生降香黄檀苗木的最适施肥量为800～1200 mg/株，远高于前2个树种，说明降香黄檀苗木的需肥性较强，尽管其为固N树种，仍需通过合理施肥，提高肥料的供应以促进其苗木生长，提高苗木质量。在以往有关降香黄檀苗木施肥的试验研究中，吴国欣等[14]通过配方施肥试验发现2年生降香黄檀苗木需肥量范围为N 1.74～2.15 g/株、P2O5 2.40～2.60 g/株和K2O 0.35～ 0.75 g/株;王楠等[15]通过N、P、K 3因素4水平正交试验提出2年生降香黄檀苗木的最适需肥量为N 1.8 g/株+P 0.6 g/株+K 0.3 g/株;而温小莹等[8]通过指数施肥试验发现1年生降香黄檀苗木的最佳总施肥量为5 g/株（按N用量计算）。这些研究表明降香黄檀苗木的最适需肥量可能还与种苗来源、苗龄、肥料配比以及施肥方法等有关。

综上所述，不同施肥量对降香黄檀苗木生长具有显著影响，苗高、地径和生物量随施肥量的增加大多呈现先升高后降低的趋势，在施肥量为1200 mg/株（按N用量计算）时达最大值。苗木叶片N、K含量随着施肥量的增加显著增大，而P含量保持相对稳定。结合苗木生长状况和叶片养分的最适含量范围确定，施用N、P、K复合肥（N-P2O5-K2O：20-20-20），半年生降香黄檀苗木的适宜施肥量为800～1200 mg/株（按N用量计算）。研究结果可为规模化高效培育1年生实生降香黄檀壮苗提供科学依据。

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责任编辑：沈德发