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Effects of Fertilization on Growth of Archidendron clypearia Seedlings

施肥对猴耳环幼苗生长的影响



全 文 :林业科学研究 2015,28(6):906 909
ForestResearch
  文章编号:10011498(2015)06090604
施肥对猴耳环幼苗生长的影响
张 迪,陈祖旭,黄世能
(中国林业科学研究院热带林业研究所,广东 广州 510520)
收稿日期:20150402
基金项目:广东省林业科技创新专项资金项目“珍贵木本药材猴耳环种质资源评价及其培育技术研究”(2011KJCX023)
作者简介:张 迪(1989—),女,硕士生.主要研究方向:森林培育.Email:1026984414@qq.com
 通讯作者:研究员.主要研究方向:森林培育与森林生态.Email:hsn@ritf.an.cn
关键词:猴耳环;施肥;幼苗生长;化学计量
中图分类号:S792.99 文献标识码:A
EfectsofFertilizationonGrowthofArchidendronclypeariaSeedlings
ZHANGDi,CHENZuxu,HUANGShineng
(ResearchInstituteofTropicalForestry,ChineseAcademyofForestry,Guangzhou 510520,Guangdong,China)
Abstract:TheefectsofapplyingN(urea,46% N),P(phosphate,12% P2O5)andK(potassiumsulphate,
54% K2O)fertilizersonthegrowthperformanceandbiomassyieldof8montholdArchidendronclypeariaseedlings
wereexaminedbyL9orthogonalaraywith3replicatesinthenurseryofZengchengForestFarmofGuangzhou,
GuangdongProvince.ThetestseedlingswerepotedwiththesubsoiloftotalN0.0484%,totalP0.1518% and
totalK1.2629%,andfertilizedatthe2ndand6thmonthswiththeapplicationratesof0,10and20mgofN,0,
20and50mgofPand0,10and20mgofKperseedling.Theresultsshowedthatthediameteratgroundlevel
(DGL),theheightandtheovendriedweightbiomassof8montholdseedlingsdiferedsignificantlyatP=0.05.
Thecombinedapplicationdoseof20mgN,20mgPand0mgKperseedlingresultedinthebestseedlinggrowth
andbiomassyield.NfertilizerwasasignificantfactorinthegrowthofDGLandheightofA.clypeariaseedlings.P
fertilizerhadnosignificantefectsonbothDGLandheight,whileKfertilizeronlyafectedDGLsignificantly.Anal
ysisoftheleafandrootstoichiometrysuggestedthatNmaybethemostsinglelimitingnutrient,A.clypeariaseed
lingsusedNmoreeficientlythantheyusedP.
Keywords:Archidendronclypearia;fertilization;seedlinggrowth;stoichiometry
猴耳环(Archidendronclypearia(Jack)Nielsen)
为含羞草科(Mimosaceae)猴耳环属植物[1-2],乔木,
高达10m,生长于海拔200 1800m的溪边、林内
或灌丛中,是我国西南部和东南部地区的一个乡土
树种,具有很高的药用价值(叶有凉血、消炎功能)。
近几年,笔者在广东、广西和海南等省(区)进行的
资源调查发现,猴耳环虽分布广泛,但其种群密度极
低(远低于低密度种群[3-4]的标准),且天然更新难
以成林。因长期掠夺式采伐以获取药材(叶和嫩
枝),已导致其野生资源几近枯竭。因此,建立专门
的猴耳环采收基地是其制药业可持续发展的必由之
路,而壮苗培育是猴耳环种植业的一个重要技术环
节。许多树种的相关研究表明,施肥在加速幼苗生
长、提高幼苗质量等方面效果良好[5-6],但猴耳环的
相关研究尚未见报道。因此,本研究设置大量营养
元素肥(N、P、K)不同水平及其配比,应用正交设计
开展猴耳环幼苗施肥试验,分析各营养元素对猴耳
环幼苗生长的影响,旨在为猴耳环幼苗培育筛选出
适宜的施肥方案,为培育壮苗、提高造林质量提供
参考。
第6期 张 迪,等:施肥对猴耳环幼苗生长的影响
1 材料与方法
1.1 试验材料
参试种子于2014年7月采自广州市大岭山林
场内的一株母树,经消毒后播种,8月待幼苗长出2
片复叶后移至黑色育苗袋(口径12cm×10cm),在
广州市增城林场苗圃进行培育。育苗基质为圃地内
的黄心土,其主要化学指标为:pH值5.7,有机质含
量8.301g·kg-1,全氮 0.484g·kg-1,碱解氮
37912mg·kg-1,全磷 1.518g·kg-1,有效磷
204.978mg·kg-1,全钾 12.629g·kg-1,有效钾
63.032mg·kg-1。按常规育苗措施进行日常管理。
1.2 试验设计
采用正交 L9(3
3)设计进行不同配比的施肥试
验(表 1),N(尿素,含 N46%)、P(过磷酸钙,含
P2O512%)和K(硫酸钾,含 K2O54%)肥分别设3
个水平,共9个处理,重复3次,每小区10株幼苗。
表1 各处理组合及肥料施用量
处理 处理组合 N/(mg·株 -1)P/(mg·株 -1) K/(mg·株 -1)
1 N1P1K1 0 0 0
2 N1P2K2 0 20 10
3 N1P3K3 0 50 20
4 N2P1K2 10 0 10
5 N2P2K3 10 20 20
6 N2P3K1 10 50 0
7 N3P1K3 20 0 20
8 N3P2K1 20 20 0
9 N3P3K2 20 50 10
1.3 施肥与生长、养分测定
选取长势良好、大小均一的幼苗(平均苗高
132cm),于2014年10月15日进行第1次施肥。
由于冬季温度偏低,幼苗对养分需求较少,因此,第
2次施肥于2015年2月6日进行,每次施肥量均为
表1所示,试验于2015年4月结束。期间每2个月
调查1次幼苗的高、地径、复叶数(下称叶片数)。试
验结束时,每个处理选取5棵标准苗(地径、苗高近
似等于各处理平均值的幼苗),用自来水冲洗干净,
摘除根瘤单独计数并称质量后,于根茎部位剪开分
成地上和地下部分,地上部分又分为茎和叶两部分,
置于60℃烘箱内烘干至恒质量,用电子天平测定其
生物量,精确到0.001g。
将上述烘干样品在研磨仪(SPEX/8000D-230,
美国)上磨碎,测定养分含量。C、N、S元素在元素
分析仪 Elementar(varioMACROcube,德国)上进行
测定,全磷使用钼锑抗比色法测定,全钾使用火焰光
度计法测定[7]。
1.4 数据分析
采用 SPSS17.0统计软件对数据进行方差分析
和LSD多重比较。
2 结果与分析
2.1 施肥对幼苗生长的影响
方差分析结果(表2)表明:参试的9个处理间
地径、苗高、叶片数均差异显著(P<0.05)。处理8
(N3P2K1)的施肥效果最好,其地径、苗高均表现最
优;处理7、6、5、4的地径、苗高生长均较好,且这些
处理间基本上差异不显著;处理9的幼苗生长表现
最差,其地径和苗高生长量甚至不如处理 1(不施
肥)。处理 1的叶片数最高,显著高于其他施肥
处理。
表2 不同施肥处理猴耳环幼苗的生长差异
处理 地径/mm 苗高/cm 叶片数/片
1 3.86±0.11bcde 15.47±0.52cd 7.67±0.35a
2 3.60±0.09de 15.54±0.41cd 6.10±0.29b
3 3.70±0.12cde 15.75±0.26cd 5.45±0.29bc
4 4.30±0.06ab 20.27±0.35a 5.86±0.32b
5 4.07±0.10abcd 17.86±0.43bc 5.63±0.03bc
6 4.31±0.07ab 20.17±0.43ab 5.72±0.20bc
7 4.05±0.37abc 19.71±1.77ab 5.70±0.47bc
8 4.42±0.11a 21.45±0.99a 6.23±0.03b
9 3.46±0.20e 14.44±1.02d 5.00±0.30c
  注:表中数据为平均值±标准误;同列相同字母表示差异不显著
(P>0.05),同列不同字母表示差异显著(P<0.05),下同。
2.2 施肥对猴耳环幼苗结瘤量和生物量的影响
猴耳环是固氮树种,试验中发现,所有处理的幼
苗根部均产生根瘤。各处理幼苗的结瘤量(根瘤数
和鲜质量)和生物量的测定结果见表3。方差分析
表明:不同施肥处理间幼苗结瘤数量差异不显著,但
施肥对根瘤鲜质量影响显著(P<0.05),处理8的
根瘤鲜质量显著高于处理1、2、3、5、6、7的,但与处
理4、9差异不显著;各处理间根、茎、叶和总生物量
的差异均显著(P<0.05),处理8的总生物量最大,
是处理5(总生物量最小)的2.06倍,其各组分生物
量也最大,可见,处理8的育苗效果显著。进一步对
幼苗根瘤鲜质量和总生物量进行相关分析表明,二
者间存在显著正相关(P<0.05,n=45)。
709
林 业 科 学 研 究 第28卷
表3 不同施肥处理猴耳环幼苗的结瘤量、生物量及其分配
处理
结瘤量
个数/个 鲜质量/g
生物量干质量/g
根 茎 叶 总生物量
1 24.4±5.8a 0.22±0.09b 0.60±0.06bc 0.61±0.05bc 1.11±0.20bc 2.32±0.27bcd
2 17.2±4.9a 0.21±0.10b 0.57±0.09bc 0.59±0.05bc 1.08±0.07bc 2.24±0.15bcd
3 25.2±7.5a 0.29±0.11b 0.49±0.05c 0.54±0.06c 1.03±0.09bc 2.06±0.18cd
4 19.6±4.4a 0.36±0.15ab 0.73±0.16ab 0.75±0.09b 1.23±0.07bc 2.71±0.31b
5 16.2±0.5a 0.17±0.13b 0.51±0.04bc 0.55±0.06c 0.90±0.10c 1.97±0.18d
6 19.4±5.7a 0.27±0.10b 0.69±0.07abc 0.67±0.08bc 1.30±0.17b 2.66±0.31bc
7 17.0±3.7a 0.22±0.06b 0.62±0.05bc 0.62±0.05bc 1.15±0.10bc 2.39±0.13bcd
8 25.8±5.0a 0.55±0.20a 0.89±0.07a 1.05±0.07a 2.12±0.22a 4.05±0.21a
9 14.4±2.8a 0.34±0.07ab 0.60±0.06bc 0.61±0.06bc 0.90±0.11c 2.11±0.18bcd
2.3 不同肥料及水平对幼苗地径、高生长的影响
从表4可看出:不同肥料对猴耳环幼苗地径和
高生长的影响均为N>K>P,其中,N对地径和苗高
的生长都有显著影响,K只对地径生长影响显著,P
对地径和苗高生长的影响均不显著。进一步对每个
因素的各水平进行对比分析(表5),N肥第2水平
的苗高和地径生长表现显著优于第 1水平(P<
005),但与第3水平间差异不显著;P肥水平1(不
施P肥)幼苗的地径和苗高生长表现略优于水平2
和3,但三者间差异不显著;K肥水平1(不施 K肥)
幼苗的生长表现显著优于水平2,但与水平3差异不
显著。综上所述,就幼苗地径和高生长而言,施肥的
最优组合应为N2P1K1。
2.4 幼苗化学计量特征
对幼苗根系和叶片进行元素测定分析,结果(表
6)表明:叶片C、N、K的含量比根系的高,而 P的含
量比根系的低。植物叶片的碳氮比(C∶N)和碳磷比
(C∶P)在一定程度上可以反映植物的营养利用效
率[8],同时也代表了不同植物的固 C效率[9]。猴耳
环幼苗根系的 C∶N高于叶片;而叶片 C∶P高于根
系。氮磷比(N∶P)可作为植物生长限制因子判断的
依据和土壤养分供应的指标[10],猴耳环根部和叶片
的N∶P比均低于14,说明猴耳环生长受到N的限制
比P的大。
表4 猴耳环幼苗生长指标的方差分析结果
测定指标 变异来源 平方和 均方 F值 P值
地径 模型 429.333 61.333 609.936 <0.001
N 1.156 0.578 5.748 0.011
P 0.362 0.181 1.798 0.191
K 0.761 0.381 3.786 0.040
误差 2.011 0.101
总计 431.344
苗高 模型 8744.208 1249.173 274.235 <0.001
N 72.916 36.458 8.004 0.003
P 17.407 8.703 1.911 0.174
K 24.282 12.141 2.665 0.094
误差 91.102 4.555
总计 8835.31
表5 各施肥因子水平间比较
因子 水平 地径/mm 苗高/cm
N 1 3.72±0.07b 15.59±0.21b
2 4.22±0.06a 19.41±0.45a
3 4.00±0.19ab 18.58±1.27a
P 1 4.06±0.13a 18.37±0.94a
2 4.03±0.13a 18.29±0.93a
3 3.84±0.15a 16.84±0.94a
K 1 4.19±0.10a 19.06±0.97a
2 3.79±0.15b 16.75±0.97b
3 3.93±0.13ab 17.63±0.80ab
表6 猴耳环幼苗营养元素含量及比例
项目 C/(mg·g-1) N/(mg·g-1) P/(mg·g-1) K/(mg·g-1) C∶N C∶P N∶P
根 422.51±2.28 13.14±0.27 2.85±0.17 9.32±0.25 32.33±0.63 154.81±8.71 4.81±0.29
叶 476.81±0.84 20.84±0.52 2.61±0.12 10.51±0.31 23.06±0.57 188.03±9.01 8.20±0.43
3 结论与讨论
在参试的9个施肥处理中,生长指标和生物量
积累均差异显著(P<0.05)。处理8的生长效果最
好,生物量积累也最多,其N、P、K施肥量分别为20、
20、0mg。不同肥料对幼苗地径和苗高生长的影响
为N>K>P,最优的施肥组合为 N2P1K1,由于该组
合未在本实验的9个正交处理中出现,有必要考虑
按此组合进行施肥,以确定更适合的施肥配比。
本试验P肥施用量较大,是基于我国南方地区
809
第6期 张 迪,等:施肥对猴耳环幼苗生长的影响
土壤普遍缺磷[11]及适当施用磷肥可促进固氮植物
的固氮作用[12]等的经验进行设计的;然而,研究结
果显示,施用 P肥对猴耳环幼苗的地径和高生长的
影响不显著,且所有参试处理(含不施 P肥)的幼苗
均结瘤,且在数量上差异不显著;而施用K肥也仅显
著影响地径生长,这一结果可以部分地从育苗基质
大量元素的含量特征得到解释。相对于 N含量而
言,本试验所用的黄心土P、K含量相当丰富(N∶P∶
K=0.32∶1∶8.32),以至于猴耳环幼苗在不施 P、K
肥时也能较好地生长发育,积累较高的干物质(如处
理1),而N、P、K肥施用总量最大的处理9幼苗的生
长表现反而逊于不施肥的处理1,导致这种结果的
原因尚不清楚,需通过采用不同的育苗基质及设置
更多的施肥水平开展进一步的研究。
C是植物体内的结构性物质,受环境影响较小,
相对较稳定;N、P是功能性物质,受环境影响较
大[13]。植物叶片的碳氮比和碳磷比表示的是生物
量与养分的比值关系,也反映植物对养分利用效率
的高低[8]。据报道[14],全球水平叶片C∶N为22.5,
C∶P为232。常云妮等[15]对天然米槠林调查显示,
其叶片C∶N和C∶P分别为22.52 61.21和69664
2589.72;柯立等[16]对亚热带常绿阔叶林中植物
叶片的化学计量特征进行调查发现,其 C∶N为
2999 92.25,C∶P为467.01 1443.81。猴耳环
幼苗叶片的C∶N与上述水平相当,而C∶P远低于上
述水平,说明猴耳环幼苗对N的吸收效率相对较高,
对P的吸收效率较低。本试验采用的黄心土基质中
氮、磷的含量分别为0.484、1.518g·kg-1,而刘兴
诏等[17]测得南亚热带森林土壤的 N含量为0440
1.023g·kg-1,P含量为0.190 0.337g·kg-1,
Han等[18]测得全国土壤 P的平均含量为056g·
kg-1,而本次试验基质的 P含量为前者 798.9%
450.4%、后者的271.1%,可见基质中 P含量相当
丰富,可以满足幼苗的生长需求,这可能是导致施用
磷肥对生长影响不显著的原因之一。根据 Ko
erselman等[19]的陆地植物N∶P阈值理论,当 N∶P<
14时,植物生长受N限制。猴耳环幼苗叶片和根系
的N∶P均低于14,说明土壤提供的养分中N的限制
高于P,与土壤养分中氮的含量偏低有关,而这也反
映出猴耳环幼苗养分含量与土壤养分含量的一
致性。
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