不同施肥对杉木容器苗生长及生物量的影响研究

刘际梅，杨 斌，袁莲珍，史富强，许林红

(1. 云南省林业和草原科学院 热带林业研究所，云南 景洪 666102；2. 云南省林业和草原科学院，云南 昆明 650201； 3. 普洱市林业科学研究所，云南 普洱 665000)

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.)，又名沙木、沙树等，属杉科(Taxodiaceae)杉木属(Cunninghamia)高大乔木，树高可达30 m，胸径可达2.5～3 m。具有生产快、材质好、产量高等特点，为华南地区主要造林树种，也是我国速生用材树种之一，遍布我国整个亚热带南方17个省[1-4]。

近年来，随着国际贸易的发展，市场对木材的需求不断增加，杉木人工林的种植面积不断增大，对优质苗木的需求也在不断增加。施肥是培育优质苗木关键技术措施之一，合理的施肥能有效地促进苗木生长，改善苗木质量，提高苗木竞争力[5-6]。目前，对于杉木施肥的研究已有许多，但这些研究主要集中在施肥对杉木林生长的影响[7-11]及指数施肥对杉木苗木的影响[12-15]。本试验就是采用传统的施肥和指数施肥方法，研究不同氮素处理下杉木容器苗的生长及生物量，比较两种方法，从而得出最适合杉木容器苗生长的氮浓度，为杉木苗木壮苗、速生丰产提供理论依据。

1 试验方法

1.1 试验地概况

试验地位于景洪市普文镇的云南省林业和草原科学院热带林业研究所中心苗圃内，处于赤道北缘。地理位置为东经101°04′～06′，北纬22°24′～26′。该区属热带北缘季风气候类型，一年之中受湿润的西南季风和干暖的西风南支急流交替控制，半年为雨季，月平均降水量可达140～356 mm，半年(11月至次年4月)为干季，降水量仅占全年的14%，但最少月降水量均在20 mm以上。土壤为赤红壤，pH值4.3～6.3，有机质含量低，缺氮，少磷，而钾丰富。以山地雨林和沟谷雨林植被为主，例如西南桦(BetulaalnoidesBuch Ham)、山桂花(Paramicheliabaillonii(Pierre) Hu)、普文楠(PhoebepuwenensisW. C. Cheng)等树种[16]。

1.2 试验材料

试验用种子来源于广西融安县西山林场，是2018年12月种子成熟季采于优良母树上。在2019年3月撒播于已处理好的苗床中(对杉木种子用50 ℃的温水浸泡24 h，苗床播种3 d前已用0.5%的高锰酸钾消毒)。采用常规的田间方法管理苗木，当苗木长到2个月后，移入有50个5 cm × 5 cm × 7 cm(长 × 宽 × 高)塑料容器穴的容器盘中。每个容器穴中装有基质(基质原料体积比为堆沤熟后的咖啡壳∶蛭石∶珍珠岩=1∶1∶1)，其pH值为5.89，有机质含量为205.42 g/kg，容重为0.32 g/cm3，总孔隙度度57.78%，全氮为9.38 g/kg，水解氮为0.48 g/kg，有效磷为0.67 g/kg，速效钾为9.95 g/kg。每个容器穴中移入2棵杉木苗，待到苗木生长稳定后，拔除一株长势较差的，用留下的幼苗进行施肥试验。施肥试验前杉木幼苗高为(5.3 ± 0.4)cm，地径为(0.8 ± 0.1)mm。

1.3 试验设计

本试验采用2种施肥方式，3种施氮量，采用完全随机区组设计，一个容器盘为1个处理(50株杉木幼苗)，共设置7个处理，3次重复。其中对照(CK=0 mg/株)，常规施肥(CF1=20 mg/株、CF2=40 mg/株、CF3=60 mg/株)，指数施肥(EF1=20 mg/株、EF2=40 mg/株、EF3=60 mg/株)。指数施肥则以指数施肥模型[17]来确定每次的施氮量：

Nt=Ns·(ert-1)-Nt-1，NT=Ns(ert-1)

式中：Nt表示相对添加率r下的第t次施肥量；Ns表示施肥前苗木含氮量；Nt-1表示包括第t-1次施肥的施肥总量；NT表示t次施氮后苗木最终的氮含量；t为施肥次数；r为相对添加率。

杉木幼苗初始施氮量为35.21 mg/株，氮素为质量分数46%的尿素，具体施氮肥进度如表1所示。10月8日进行第1次施肥，每周1次，共施9次。

表1 杉木幼苗施氮进程及施肥量Tab.1 Nitrogen application progress for Cunninghamia lanceolata seedlings mg/株

1.4 指标测定

1)生长量测定：用直尺测量杉木幼苗的苗高，用游标卡尺测量其地径。

2)生物量测定：分别取不同处理苗木各5株作为一个样本，重复3次，用清水洗净，待水干后，地上部分与地下部分剪开，用电子天平称量其质量，分别装入信封中，然后置于烘箱中，105 ℃杀青30 min后，70 ℃烘48 h至恒量，再用电子天平测量其干质量，即为生物量。每个处理总生物量(g/株)=地上部分生物量+地下部分生物量。

1.5 数据处理

本试验采用WPS 2019表格及DPS 18.10高级版软件对试验数据进行统计分析。采用单因素方差分析和Duncan多重比较，图、表中数据均为平均数。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对杉木幼苗生长的影响

不同施肥处理对杉木幼苗苗高、地径的影响分别如图1，图2，表2所示。

由图1、图2、表2 可以看出，不同施肥处理对杉木幼苗的苗高、地径都有促进作用，且各个施肥间存在极显著差异。与CK相比，6个施肥处理杉木幼苗苗高显著增长22.7%～48.6%，地径增粗7.1%～24.8%；与常规施肥相比，指数施肥处理杉木幼苗苗高显著增长3.2%～9.5%，地径增粗3.3%～12.8%。无论是常规施肥还是指数施肥，随着施氮量的增加，杉木幼苗苗高、地径都增加。常规施肥中，CF3杉木幼苗苗高比CF1高10.6%，比CF2高2.7%，地径粗3.1%和1.6%；指数施肥中，EF3杉木幼苗苗高、地径为最大，苗高为9.94 cm、地径为1.41 mm，苗高比EF1高出17.4%、比EF2高出6.3%，地径粗12.8%和6.0%。

图1 不同施肥处理对杉木幼苗苗高的影响Fig.1 Effects of different fertilization treatments on the height of C.lanceolata seedlings

图2 不同施肥处理对杉木幼苗地径的影响Fig.2 Effects of different fertilization treatments on the ground diameter of C.lanceolata seedlings

表2 不同施肥处理对杉木幼苗生长影响的方差分析Tab.2 Variance analysis of the growth of C.lanceolata seedlings under different fertilization treatments

2.2 不同施肥处理对杉木幼苗生物量的影响

不同施肥处理对杉木幼苗地上部分生物量、地下部分生物量及总生物量增长都有促进作用(表3)。地上部分生物量大小顺序为EF3>CF3>EF2>EF1>CF2>CF1>CK，地下部分生物量大小顺序为EF3>CF3>EF2>EF1>CF1>CF2>CK，总生物量的大小顺序为EF3>CF3>EF2>EF1>CF2>CF1>CK。与CK相比，6个施肥处理中杉木幼苗地上部分生物量增重25.1%～134.7%，地下部分生物量增重41.3%～133.9%，总生物量增加了28.6%～134.5%；除CF2外，其它5个施肥处理地上部分生物量比例略低于对照，地下部分生物量比例略高于对照。不同施肥处理杉木幼苗地上部分生物量、地下部分生物量及总生物量存在极显著差异(表4)。Duncan多重比较发现：施肥处理EF3中地上部分生物量、地下部分生物量及总生物量显著高于其它施肥处理；施肥处理EF2、EF1、CF2中，地上部分生物量无显著差异；施肥处理CF2、CF1中，地下部分生物量也无显著差异。

表3 不同施肥处理对杉木幼苗生物量的影响Tab.3 Effects of different fertilization treatments on of the biomass of C.lanceolata seedlings

表4 不同施肥处理对杉木幼苗生物量影响的方差分析Tab.4 Variance analysis of the biomass of C.lanceolata seedlings under different fertilization treatments

3 结论与讨论

施肥是促进幼苗生长、提高苗木质量的措施之一，不同的施肥方式对幼苗的生长影响也不相同。本研究得出以下结论：(1)与对照相比，施氮肥能有效地促进杉木幼苗的生长，在施氮总量相同时，指数施肥方式对杉木幼苗苗高、地径的促进作用均优于常规施肥，且杉木幼苗苗高、地径在各个施肥处理间存在极显著差异。原因可能是常规施肥仅在幼苗生长早期及中期施肥，但幼苗生长早期植株根系发育尚未完全，根系对养分的吸收能力有限。而在生长后期，幼苗需要大量的养分供给其生长时，养分供给不足，从而使幼苗生长受到限制。指数施肥则不同，在幼苗生长早期，指数施肥量较少，这种低浓度氮能有效地促进植株根系的生长，增加根系表面积，从而获取更多的养分[18]。在幼苗生长中后期，随着植株生长对养分的吸收加大，指数施肥养分供给量较多，基本能满足植株生长所需，从而促进幼苗的生长。(2)与对照相比，施氮肥能有效地促进杉木幼苗生物量的增加。在施氮总量相同时，指数施肥方式对杉木幼苗地上部分生物量、地下部分生物量及总生物量的促进作用均优于常规施肥，且杉木幼苗地上部分生物量、地下部分生物量及总生物量在施肥处理间存在极显著差异。原因可能是杉木幼苗在指数施肥中植株生长优于常规施肥，植株对养分的吸收更充分，所以产生的生物量更多。综上所述，指数施肥方式中EF3(60 mg/株)最适合半年生实生杉木幼苗的生长。