不同施肥方式对榉树容器苗根系形态的影响

崔子佳 魏钦钦 喻方圆

摘要：  以榉树容器苗为试验材料，运用传统施肥与指数施肥方式，探究不同施氮量对榉树容器苗根系形态（根长、根表面积、根体积）的影响。结果表明：两种施肥方式均显著促进了榉树容器苗根系根长的生长， MF1500处理的根长达到最大，为450.53 cm，是CK的2.01倍。指数施肥显著促进了榉树容器苗根系根表面积以及根体积的生长，并呈现出先增后减的趋势，且都以EF1500处理为最高，根表面积和根体积的最大值分别为320.07 cm2和38.8 cm3，分别是CK的1.6和3.91倍。综合各指标得出经指数施肥方法施氮1 500 mg·株-1最有利于榉树容器苗根系生长。

关键词：  榉树容器苗;  根系形态;  指数施肥;  施氮量

中图分类号：   S 725. 5， S 792. 99               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2021）05 - 0020 - 04

榉树（Zelkova schneideriana）属于榆科榉属落叶乔木，主要分布于我国淮河及秦岭以南、长江中下游各省。榉树树姿端庄优美，叶片在秋季变为褐红色，具有不错的观赏价值，且侧根发达，固土抗风能力强。此外，榉树还是供造船、桥梁、车辆，以及生产各种高档家具和工艺品等的上等木材，是一种珍贵的用材树种 [ 1 - 2 ]。由于该树经济价值高，市场需求大，野生资源已被过度采伐利用，储量不容乐观，现已被列为国家二级保护植物。因此，不仅要杜绝和防止人为肆意的砍伐森林，还要大力的发展其人工林来丰富资源储量，保证其产业发展。

施肥是一种最直接且普遍的林木增产方式，林木施肥方式的差异会造成各土壤养分浓度的不同，从而导致苗木吸收养分的效率也跟着改变，所以施肥方式会对养分的吸收及利用效率造成很大的影响[ 3 ]。传统施肥方式已广泛应用与生产中，但自Ingestad等[ 4 ]研究并创立了“养分指数承载理论”（exponential nutrient loading theory）以来，发现指数施肥较传统施肥具有明显的优势，因而受到许多学者的追捧，目前该施肥方式在国外已成为容器苗培育首选施肥技术[ 5 - 6 ]。如今国内外关于指数施肥对榉树根系形态的的影响尚未报道，因此本试验设置传统施肥与指数施肥两种施肥方式作比较，探究不同施肥方式、不同施肥量对榉树容器苗根系形态的影响，为榉树容器苗高效育苗与精准施肥提供理论依据。

1 试验地概况

试验地设在上海市宝山区森林种质资源基地内（31°23′N， 121°19′E），海拔4 m，属亚热带季风性气候，年平均气温17.6 ℃，7月平均气温27.9 ℃，年平均降雨量1 173.4 mm，全年60%以上的雨量集中在5～9月的汛期。

2 试验材料与方法

2. 1 试验设计

2018年3月中旬，将充足的榉树种子播种于苗床上，至5月下旬时，选取生长状况相对一致的实生苗移栽于规格为15 cm×20 cm（上口径×高）的无纺布袋中，基质配比为70%菜园土、20%泥炭、10%珍珠岩。待缓苗至6月初时，露天环境下开始进行施肥试验。试验采用完全随机区组设计，包括2种施肥方式（传统施肥MF、指数施肥EF）和4种施肥水平（1 000 mg/株、1 500 mg/株、2 000 mg/株、4 000 mg/株），以不施肥处理作为对照（CK），共设置9个处理（以下用施肥方式字母缩写+施肥水平数字表示），每个处理3个重复，每个重复30株苗，一共810株。施肥间隔为1周，共进行15次施肥，采用水溶性的施肥方式，每次施肥时将20 mL尿素水溶液用注射器施入每株幼苗的基质周围（表1）。

2. 2 测定方法

施肥结束后（第15周），分别从每处理3个重复中随机选取2株苗木带回实验室进行根系形态的测定。首先将各株苗木用枝剪剪成根、茎、叶3部分，随后将根系放在尼龙网筛上用水冲去泥土，再用去离子水润洗一遍，之后迅速将根系带入有空调控温的室内晾干，用ESPON根系扫描仪扫描各处理根系图片，并用专业根系扫描分析系统对不同的处理图像进行分析，获得根系形态指标（根长、根表面积、根体积）。

2. 3 数據处理

用Excel 2013对试验数据进行图表处理，用SPSS22.0进行方差分析及LSD多重比较。

3 结果与分析

3. 1 不同施肥处理对榉树容器苗根长的影响

由不同施肥处理对榉树容器苗根长的影响（图1）可知：经传统施肥的榉树容器苗，根长随着施氮量的增加呈先增后减的趋势，并在MF1 500处达到最大值450.53 cm，为CK的2.01倍，说明适量的施氮能增加根长，而过量则会对其造成抑制作用;经指数施肥的榉树容器苗根长随着施氮量的增加呈持续减小的趋势，最大值为EF1 000的409.43 cm，是CK的1.83倍。各处理根长由大到小的顺序排列依次为：MF1 500>EF1 000>MF2 000>MF4 000> EF1 500>EF2 000>MF1 000>EF4 000>CK。多重比较结果显示：各施肥处理均与CK差异显著，MF1 500与MF1 000、EF1 500、EF2 000、EF4 000之间差异显著，EF1 000只与EF4 000差异显著，其他各施肥处理均不显著，说明不同施肥方法和施氮量都能促进根长的生长，其中以MF1 500最好，其次为EF1 000。

3. 2 不同施肥处理对榉树容器苗根表面积的影响

由不同施肥处理对榉树容器苗根表面积的影响（图2）可知：经传统施肥与指数施肥后的榉树容器苗根表面积均随施氮量的增加呈先增后减的趋势，并且都是在施氮量为1 500 mg/株时达到最大值，分别为267.31 cm2和320.07 cm2，是CK的1.33和1.60倍;在施氮量为4 000 mg/株时，两种施肥方式下的榉树根表面积都最小，分别只有204.91 cm2和256.18 cm2，是CK的1.02和1.27倍，说明施氮量过高抑制了榉树根表面积的生长。施肥结束后各施肥处理榉树根表面积由大到小的顺序排列为：EF1 500>EF2 000>MF1 500>EF1 000>EF4 000> MF2 000>MF1 000>MF4 000>CK。多重比较结果表明，各施肥处理中除了MF4 000外都与CK差异显著，且 EF1 500顯著高于其他处理，说明施肥对榉树根系表面积产生了明显影响，但其中MF4 000影响几乎为零，而EF1 500处理效果最好，其次为EF2 000。

3. 3 不同施肥处理对榉树容器苗根体积的影响

由不同施肥处理对榉树容器苗根体积的影响（图3）可知：经传统施肥后的榉树根系体积在施氮量为1 000～2 000 mg/株范围内比较稳定，只有稍许减少，而当施氮量达到4 000 mg/株时减小幅度较大，并达到最小值8.96 cm3，是CK的0.90倍，说明传统施肥过量会对榉树根系体积生长造成抑制;经指数施肥后的榉树根体积随着含量的增加呈现出先增后减的趋势，在EF1 500处达到最大值38.8 cm3，是CK的3.91倍，当施氮量大于1 500 mg/株时，根系体积减小，说明过量的指数施肥也会抑制榉树根系体积的生长。施肥结束时各处理根体积由大到小的顺序为：EF1 500>EF2 000>EF4 000>  MF1 000>MF1 500>MF2 000>EF1 000>CK>MF4 000多重比较表明：只有指数施肥中EF1 500、EF2 000、EF4 000 3个处理显著大于CK，其中EF1 500显著大于所有施肥处理，说明指数施肥能明显提高榉树根系体积，其中以EF1 500效果最好，其次是EF2 000。

4 结论与讨论

4. 1 经传统和指数施肥的榉树，根系形态都发生了很明显的变化。传统施肥中，当施氮量为1 500 mg/株时，苗木根系根长达到最大，说明适宜的施氮量能促进榉树根系根长的生长，过量施氮则抑制了其生长，但都显著大于CK;指数施肥中，榉树根系根长随着施氮量的增加而逐渐减小，说明低氮处理对榉树根系根长有显著增加，这与王力鹏[ 9 ]等对楸树无性系的研究结果类似，适量的施肥对榉树根系根长的发育有促进作用，过量的指数施肥也会对其根系根长造成不同程度的抑制，这很可能是以为指数施肥后期施氮量过大造成的，对根系造成了轻微毒害，降低了根长生长速度。

4. 2 经传统施肥后的榉树根表面积变化规律与根长完全一致，都是在施氮量为1 500mg/株时达到最大，根体积规律变化也不大，在施氮量为1 000 mg/株时达到最大，之后逐渐平稳，至施氮量为4 000 mg/株时，根体积突然减小，这是由于施氮量过高引起的;经指数施肥过后的榉树根表面积与根体积变化规律完全相同，都是在施氮量为1 500 mg/ 株时达到最大值，之后又由于施氮过高逐渐减小，说明适量的指数施肥能显著促进榉树根表面积和根体积的增长，太少或太多都将减慢其生长速度，甚至产生毒害。

4. 3 本研究中榉树根系根长在传统施肥1 500 mg/株时达到最大值450.53 cm，是CK的2.01倍;而根系根表面积与体积均在指数施肥1 500 mg/株时达到最大值，分别为320.07 cm2、38.8 cm3，为CK的1.59、3.91倍。说明在指数施肥方式下施氮量为1 500 mg/株时最有利于榉树容器苗根系生长。

参考文献

[1] 赵旺兔.  榉树生物学特性及园林应用研究[D].  南京林业大学，  2003.

[2] 姚方.  榉树繁育和秋季叶色变化及应用前景的研究进展[J].中国园艺文摘，  2017，  33（01）：  70 - 72.

[3] 任丽娜，  高广磊，  王海燕，  等.  我国林木营养诊断及人工施肥研究进展[J].  辽宁农业科学，  2011（04）：  43 - 47.

[4] Ingestad T. New concepts in soil fertility and plant nutrition as illustrated by research on forest trees and stands[J].Geoderma，1987， 40： 237 - 252.

[5] 刘雪梅，  金晓玲，  伍江波，  等.  苗木氮素指数施肥的研究现状及应用前景[J].  中国土壤与肥料，  2014（5）：  22 - 26.

[6] 魏红旭，  徐程扬，  马履一，  等.  苗木指数施肥技术研究进展[J].林业科学，  2010，  46（07）：  140 - 146.

[7] 米亚梅.  护岸柳树表层根系生长的影响因素分析[J].  现代园艺，  2020，  43（16）：  221 - 222.

[8] 王益明，  万福绪，  胡菲，  等.  指数施肥对美国山核桃幼苗根系形态的影响[J].  东北林业大学学报，  2018，  46（03）：  29 - 32.

[9] 王力朋，  晏紫伊，  李吉跃，  等.  数施肥对楸树无性系生物量分配和根系形态的影响[J].  生态学报，  2012，  32（23）：  7 452 - 7 462.

[10] 何茜，  丁晓纲，  王冉，  等.  指数施肥下黑木相思根系特征值的动态变化[J].  广东林业科技，  2011，  27（05）：  1 - 6.

第1作者简介：  崔子佳（1996-），  男，  硕士，  主要从事林木遗传育种与种苗研究工作。

通讯作者：  喻方圆（1965-），  教授，  博士生导师，主要从事林木种苗研究工作。

收稿日期： 2021 - 04 -  22

（责任编辑：   李 丹）