配方施肥对澳洲茶树幼林生长性状的影响研究*

张烨，覃子海，肖玉菲，陈博雯，韦铄星，覃玉凤，刘海龙

(广西壮族自治区林业科学研究院，国家林业局中南速生材繁育实验室，广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002)

澳洲茶树〔Melaleucaalternifolia(Maiden & Betche)Cheel〕系桃金娘科( Myrtaceae)白千层属(Melateuca)植物，俗称茶树，常绿灌木至小乔木，原产于澳大利亚。澳洲茶树四季常绿，生长快速，萌芽能力强，可进行多次收割。从澳洲茶树新鲜枝叶提取的精油(俗称茶树油)，应用广泛，具有很高的经济价值[1-6]。我国20世纪90年代初引进澳洲茶树，目前陆续在广东、福建、广西、重庆等地广为种植并进行产业开发[7]。茶树油为无色至淡黄色透明油状液体，具有令人愉快的豆蔻气味，是公认的优良天然芳香剂、抗菌剂、防腐剂[8]，2002年被收入欧洲和英国药典。当前，茶树油在农用杀菌剂、日用卫生制品、皮肤保健品、化妆品、食品香料、药品等行业中已开始广泛试用或应用[9]。但配方施肥对澳洲茶树幼苗生长性状的研究未见报道，导致生产中普遍存在盲目施肥的现象，使得澳洲茶树人工林未能发挥其生长潜力，增产效率较低。本文主要针对澳洲茶树幼林进行不同配比的施肥实验，研究澳洲茶树地径、株高、枝叶总重、侧枝重、侧枝占比的最佳施肥配比方案，探寻澳洲茶树幼林期科学施肥技术，为培育优质澳洲茶树提供科学依据。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区概况

试验地位于南宁市广西壮族自治区林业科学研究院生物技术研究所苗圃，108°21′2″E，22°55′16″N。境域属湿润的亚热带季风气候，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在21.6℃左右，极端最高气温40.4℃，极端最低气温-2.4℃。冬季最冷的1月平均12.8℃，夏季最热的7-8月平均28.2℃。年均降雨量达1 304.2mm，平均相对湿度为79%，气候特点是炎热潮湿。土壤为第四纪红壤，立地条件中等，质地为轻粘土，土壤有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为11.3g/kg、0.14g/kg、0.16g/kg、6.43g/kg。

1.2 试验设计

供试植物为广西壮族自治区林业科学研究院培育出的澳洲茶树良种组培苗，苗高8.0-13.0cm、地径0.20-0.30cm,苗木生长健壮，无病虫害。

试验采用“311-A”最优混合设计[10]，设纯氮(N)、纯磷(P)、纯钾(K)3个因素、5个水平，共设11个处理组合，随机排列，试验因素水平及其变化间距见表1，试验处理方案见表2。纯氮(N)、纯磷(P)、纯钾(K)分别由NH4NO3、NaH2PO4、K2SO4提供，其纯度均为99%。其中NH4NO3含纯氮35.0%，NaH2PO4含纯磷25.8%，K2SO4含纯钾44.8%。

表1 供试因素水平编码

表2 试验处理方案

试验于2016年3月开始进行，至2017年1月结束。种植株行距0.8m×0.8m。根据表2施肥处理方案，试验共设11个处理，每个处理5株澳洲茶树幼苗，每个处理重复5次。表2中的氮、磷和钾肥用量为澳洲茶树1个采收期每棵树用肥的总量。分5次施入，第1次在种植前把每种处理总肥料量的50%与基质混合作为基肥，第2次、第3次、第4次和第5次作为追肥施入，施肥量分别为各处理总肥料量的5%、10%、15%和20%，分别在5月、7月、9月和11月施入。每月月底检测每株地径和株高[11-13]，2017年1月16日，用割草机在植株离地面 20cm处截干收割，称取每株的枝叶总重、侧枝重(除主干外的重量，含叶重，下同)。

2 结果与分析

具体实验结果详见表3。

表3 不同N、P、K配比下澳洲茶树幼林地径、株高、侧枝重、枝叶总重及侧枝占比

从表3得知，11种不同N、P、K配施处理中，澳洲茶树幼林地径、株高均有增加，各处理之间的差异比较显著。第11个处理的效果最好，其地径、株高分别是3.33cm和290.50cm；总体上较差的处理有第1个和第3个，因此不同的N、P、K配比对澳洲茶树幼林地径、株高有一定的影响。施肥能提高澳洲茶树幼林生物量，但不同的施肥处理效果不同，各个处理间存在极显著差异。11种不同N、P、K配施处理中，澳洲茶树幼林生物量均有增加，第11个处理的效果最好，其枝叶总重、侧枝重及侧枝占比分别为2.070kg/株、1.295kg/株和62.560%；较差的处理有第1个、第4个和第8个。因此，正确的N、P、K施肥配比是提高澳洲茶树幼林生物量的关键。

2.1 氮、磷、钾对澳洲茶树幼林地径、株高、枝叶总重、侧枝重、侧枝占比的回归分析

根据最优混合设计原理和澳洲茶树幼林的试验结果，以地径(Y1)、株高(Y2)、枝叶总重(Y3)、侧枝重(Y4)、侧枝占比(Y5)为目标函数，纯氮(X1)、纯磷(X2)、纯钾(X3)3 因子为控制变量，运用DPS统计分析软件[13]，通过计算机进行回归分析，分别得出澳洲茶树幼林地径、株高、枝叶总重、侧枝重、侧枝占比的回归模型系数，并建立回归方程如下。

Y1=6.48+0.51X1+0.49X2+0.3032X3-0.003X1X1-0.018X2X2-0.003X3X3-0.002 4X1X2-0.001 3X1X3+0.005X2X3①

Y2=165.9+2.7X1+0.27X2+1.88X3-0.023X1X1-0.067X2X2-0.025X3X3-0.012X1X2+0.000 8X1X3+0.044X2X3②

Y3=0.741+0.04X1-0.033X2+0.023X3-0.000 3X1X1-0.000 5X2X2-0.000 2X3X3+0.000 4X1X2-0.000 3X1X3+0.000 5X2X3③

Y4=0.345+0.026X1-0.011X2+0.013X3-0.000 2X1X1-0.000 4X2X2-0.000 1X3X3+0.000 3X1X2-0.000 2X1X3+0.000 2X2X3④

Y5=52.3+0.161 7X1+0.490 6X2-0.016 8X3-0.000 9X1X1-0.003 5X2X2+0.000 8X3X3-0.000 7X1X2-0.004 6X2X3⑤

通过对以上5个方程的回归关系进行显著性检验，5个方程的方差分析F值的显著水平p均小于0.05，达到显著水平，Durbin-Watson统计量d接近2，相关系数R均高于99%，可见以上5个三元二次回归方程对试验结果具有很好的拟合性，可作为澳洲茶树幼林施肥决策和预报。

2.2 氮、磷、钾对澳洲茶树地径、株高、枝叶总重、侧枝重、侧枝占比的主效应分析

从回归模型Y1、Y2、Y3和Y4可知，一次项影响大小顺序为X1>X3>X2，说明3因素对澳洲茶树幼林地径、株高、枝叶总重、侧枝重起主要作用的是氮，钾、磷起次要作用。氮、磷、钾与地径、株高、枝叶总重、侧枝重呈正相关。从回归模型Y5可知，一次项影响大小顺序为X1>X2>X3，说明3因素对澳洲茶树幼林侧枝占比起主要作用的是氮，磷、钾起次要作用。氮、磷与侧枝占比呈正相关，钾与侧枝占比呈负相关。

2.3 氮、磷、钾与澳洲茶树地径、株高、枝叶总重、侧枝重、侧枝占比的关系

澳洲茶树幼林地径、株高、枝叶总重、侧枝重都随着随氮、磷、钾含量的增加而增大，但增大到一定程度又呈现下降趋势，呈抛物线的变化形式。澳洲茶树幼林地径达到最大值时各因素组合为：纯氮(X1)61.2g、纯磷(X2)16.7g、纯钾(X3)50.8g，此时地径为3.42cm；株高达到最大值时各因素组合为纯氮(X1)57.3g、纯磷(X2)13.3g、纯钾(X3)50.9g，此时株高为293.5cm；枝叶总重达到最大值时各因素组合为，纯氮(X1)64.4g、纯磷(X2)4.8g、纯钾(X3)19.8g，此时枝叶总重为2.17kg/株；侧枝重达到最大值时各因素组合为：纯氮(X1)71.4g、纯磷(X2)17.2g、纯钾(X3)26.7g，此时侧枝重为1.36kg/株。

澳洲茶树幼林侧枝占比随氮、磷含量的增加而增大，但增大到一定水平则又呈现下降趋势，随钾含量的增加而呈现下降趋势。澳洲茶树幼林侧枝占比达到最大值时各因素组合为纯氮(X1)81.2g、纯磷(X2)40g、纯钾(X3)0g，此时侧枝占比为71.7%。氮、磷含量与澳洲茶树幼林侧枝占比呈正相关，钾含量与侧枝占比呈现负相关，因此在侧枝占比达到最大值时，纯钾的用量接近于0。

2.4 澳洲茶树幼林N、P、K配比施肥方案的确定

侧枝重X(Y4)=枝叶总重(Y3)×侧枝占比(Y5)，根据我们的研究可以看出侧枝占比受N、P、K肥的影响相对较小，枝叶总重和侧枝重受N、P、K肥的影响相对较大，澳洲茶树主要是用来提取茶树精油，因此，枝叶总重与侧枝重是衡量澳洲茶树生长质量的最主要因素，据相关研究，大部分的精油主要来源于侧枝[6]，故选择回归模型Y4(侧枝重)来确定侧枝重最大时氮(X1)、磷(X2)、钾(X3)的最佳用量。澳洲茶树幼林侧枝重达到最大值时各因素组合为纯氮(X1)71.4g、纯磷(X2)17.2g、纯钾(X3)26.7g，此时侧枝重达到最大为1.36kg/株。纯氮(X1)、纯磷(X2)、纯钾(X3)与侧枝重(Y)的关系图见图1。

图1纯氮(X1)、纯磷(X2)、纯钾(X3)3个因素与侧枝重(Y)的关系图

Fig.1 The influence of N,P,K on weight of lateral branch and leaves

由图1可知，随着纯氮(X1)、纯磷(X2)、纯钾(X3)含量的增加侧枝重呈现先增加后减小的趋势，在图上表现为抛物线形。由纯氮(X1)、纯磷(X2)、纯钾(X3)3个因素与侧枝重(Y)的关系图可以得出侧枝重(Y)最大时，纯氮(X1)、纯磷(X2)、纯钾(X3)的含量，即当纯氮、纯磷和纯钾的用量分别为71.4g/株、17.2g/株和26.7g/株，比例为1︰0.24︰0.37时，澳洲茶树幼林的植株侧枝重达到最大为1.36kg/株，此时地径为3.30cm、株高为268.3cm、枝叶总重为1.97kg/株，侧枝占比为63.2%。纯氮、纯磷和纯钾的比例为1︰0.24︰0.37即为侧枝重最大时澳洲茶树幼林的最优氮、磷、钾肥配比。

3 结论与讨论

(1)N、P、K产量效应的变化趋势呈抛物线形，说明本试验设计是合理的。11个氮、磷、钾不同配比施肥处理的地径变化区间为1.80-3.30cm，株高变化区间为190.25-290.50cm，变化幅度较大。这说明氮、磷、钾不同配比的施肥组合，对澳洲茶树幼林地径、株高的影响较大。其中影响最大的是氮肥，其次是钾肥、磷肥，但是3种元素的施用量并不是越多越好，均有一个临界值，即最佳值。

(2)11个氮、磷、钾不同配比施肥处理的枝叶总重变化区间为0.537-2.07kg/株，侧枝重的变化区间为0.313-1.295kg/株，变化幅度较大。这说明氮、磷、钾不同配比的施肥组合，对澳洲茶树幼林枝叶总重、侧枝重有较大的影响。氮、磷、钾3因素和澳洲茶树幼林枝叶总重、侧枝重均呈正相关，影响大小顺序依然是氮>钾>磷，因此，适当增加氮肥，可以增加其枝叶总重和侧枝重，钾肥对澳洲茶树幼林枝叶总重有一定的影响，磷肥对其影响则很小。澳洲茶树是以提取精油为最终目标，在对澳洲茶树进行枝叶测产时，将产油量与不同N、P、K施肥配比作回归方程，或许会比侧枝重与不同N、P、K施肥配比的回归方程更加准确。

(3)11个氮、磷、钾不同配比施肥处理的侧枝占比变化区间为58.15%-65.83%，变化幅度不大。这说明氮、磷、钾不同配比的施肥组合，对澳洲茶树幼林侧枝占比的影响不是很大，其中影响相对比较大的是氮肥，其次是磷肥、钾肥，氮肥、磷肥与侧枝占比呈正相关，钾肥与侧枝占比呈负相关，因此，适当增加氮肥和磷肥有利于增加澳洲茶树幼林侧枝占比。

(4)当纯氮、纯磷和纯钾的用量分别为71.4g/株、17.2g/株和26.7g/株，纯氮、纯磷和纯钾的比例为1︰0.24︰0.37时，澳洲茶树幼林的植株侧枝重达到最大值为1.36kg/株，此时的地径为3.30cm、株高为268.3cm、枝叶总重为1.97kg/株，侧枝占比为63.2%，此时的氮、磷、钾肥配比(1︰0.24︰0.37)即为澳洲茶树幼林侧枝重最大时的最优氮、磷、钾肥配比。

(5)施肥只是影响澳洲茶树幼林生长性状的一个方面，影响澳洲茶树幼林生长性状的还有种植密度、水分等指标，怎样确定种植密度与水分等指标的最优组合，有待进一步研究。

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