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Effects of Nitrogen Fertilization on the Growth and Nutrient Status in Larix olgensis Seedlings

氮素营养对长白落叶松移植苗生长及养分状况的影响


The aim of this study was to assess effects of supplemental nitrogen (N) on Olga Bay larch (Larix olgensis) seedlings at late stage of growing season in a nursery. From July to September 2009, the seedlings was fertilized with nitrogen during a period of 2 weeks as follows: control (no fertilization), 60 kg N·hm-2, (two applications of urea with each 30 kg N·hm-2), 120 kg N·hm-2 (four applications), and 180 kg N·hm-2 (six applications). By the end of growing season, the seedlings fertilized during fast-growing and hardening period had greater shoot biomass, but no significant differences in height, root collar diameter, shoot to root mass ratio, and root biomass in comparison with the control seedlings. Compared to control seedlings, the seedlings fertilized in August and September increased root and shoot N concentrations by 11.5%-15.9% and 6.0%-8.2%, respectively, and the P concentrations by 5.4%-22.9% and 16.7%-22.7%, respectively. In the mid of October, the N concentration increased sharply, while the P concentration declined substantially. This study suggested that P fertilization would be recommended at the late growth period in L. olgensis seedling cultivation to release the decline of the P concentration.


全 文 :第 !" 卷 第 # 期
$ % & & 年 # 月
林 业 科 学
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/012!"!+02#
’345!$ % & &
氮素营养对长白落叶松移植苗生长及养分状况的影响!
祝<燕<刘<勇<李国雷<林<平<康瑶瑶<孙<宇
"北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室<北京 &%%%H=$
关键词&<长白落叶松# 氮肥# 苗木质量# 养分含量
中图分类号! ’"$=2"<<<文献标识码!-<<<文章编号!&%%& F"!HH"$%&&#%# F%&IH F%C
收稿日期& $%&% F%" F&!# 修回日期& $%&& F%= F$=%
基金项目& 中央高校基本科研业务费专项资金资助"jQ$%&&@=(A.jQ$%%#%C$ !国家*十一五+科技支撑计划课题"$%%IA-Q$!A%&$ %
!刘勇为通讯作者%
!))-7#"’)R$#/’.-(3-/#$B$I&#$’(’(#6-H/’=#6&(1R0#/$-(#C#�"
$(7(+0- %$3,2&0&C--1B$(."
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7M:B0T37 8LBM7T643BM08 0V$ X33k969V010X9& W07:B01"70V3B:M1Mf6:M07$! I% kT+’DEF$ ! ":X06441MW6:M0790VLB36XM:D
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<<尽管少数研究认为造林效果与苗木体内氮含量
无关甚至负相关 "P136907 ./0&5! &##%# A0M7YM7
./0&5! $%%!$!更多的研究表明初始氮含量与造林效
果呈正相关!如蓝桉"(4#0&:C/437&%>4&43$高(低氮处
理的苗木叶片氮含量分别为 &2C=]和 %2H#]!造林
后前者的苗高和新根生长显著提高 " 3^B7s783f./
0&5! $%%"$% /6783B’WD66V等 " $%%! $等研究发现&
高氮处理的火炬松"!+)43/0.10$造林 I 个月后!生
物量和苗高分别增大 &$]和 $!]% 造林后!由于苗
木从土壤获取养分或通过光合作用合成营养物质的
能力较差!其成活和生长主要依赖于苗木体内贮藏的
养分!高氮处理苗木叶片中的氮向茎和根系大量转
移!导致造林成活率和生长量提高!在贫瘠或杂草竞
争的立地上效果更为明显" 0^1k ./0&5! $%%%$% 在苗
木培育过程中!如何通过合理施肥提高苗木体内氮含
量成为当今研究热点之一% 在国内!对苗木施肥的影
响研究更多地注重其光合效应(苗木根系及生物量的
变化!而对施肥与苗木的养分含量变化关系研究报道
很少"刘勇等! $%%%# 杨丽君! $%%#$!苗木养分含量
与苗木质量两者之间的关系有待于研究%
长白落叶松" =0,+E%&7.)3+3$是我国东北地区的
重要造林树种!因其生长迅速!材质优良!苗木的需
求较大!培育技术一直是研究的重点% 长白落叶松
在移栽时通常施用一定量的磷肥!由于追施氮肥对
苗木生长和养分含量的影响不清楚!苗木速生期是
否需要追施氮肥还有一定争议"李国雷! $%%#$% 此
外!一些苗圃追施氮肥的时间主要集中在 " 月!而长
白落叶松移栽苗的苗高和地径速生期持续至 # 月中
旬"徐庆华等! $%%#$!苗木追施氮肥后体内氮含量
的提高是否会持续至生长季末不确定!H!# 月长白
落叶松苗木是否需要追施氮肥尚不清楚% 本文以长
白落叶松移栽苗为对象!以不追施氮肥的苗木为对
<第 # 期 祝<燕等& 氮素营养对长白落叶松移植苗生长及养分状况的影响
照!在 " 月!")H 月!")# 月分别进行施肥!通过整
个生长期苗木养分含量与生长对施肥时间的响应!
研究长白落叶松移栽苗追施氮肥的效应!以期为长
白落叶松苗木的精准培育提供一定参考%
>?材料与方法
&2&<试验地概况<试验地位于吉林省吉林市龙
潭区江密峰苗圃"!=_!"‘+!&$I_C"‘*$ !该地区为
长白山余脉向松嫩平原的过渡地带!平均海拔
&"C E!属于北温带大陆性季风气候!年均气温为
!2! r% 日均温 &% r以上年活动积温 $ !%% G
= %%% r%无霜期 &=% 天%年均降雨量 IH# EE!蒸
发量为& !=$ EE% 试验地土壤的基本理化性质
见表 &% <<
表 >?江密峰苗圃长白落叶松育苗土壤基本性质
5&+@>?8-&(,&B0-")’/"-B-7#-176&/&7#-/$"#$7"’)#6-"’$B0"-1$(#6$"-a9-/$%-(#
深度
Q34:DbWE
砂粒
’678"]$
粉粒
’M1:"]$
粘粒
(16Z"]$
密度
AL1k 8379M:Zb
"T’WEF= $
4R
全碳
,0:61(b
"T’kTF& $
全氮
,0:61+b
"T’ kTF& $
有效磷
-Y6M16[13>b
"ET’kTF& $
速效钾
-Y6M16[13ib
"ET’kTF& $
% G&C "&2& I2I $$2= &2&&# C2&= "2=$ %2HI ="2&& &=%2II
&C G=% I#2C "2% $=2I &2C!% C2$& "2$" %2HI $"2$% &&$2$H
=% G!C I"2# "2$ $!2# &2CI! C2I" C2HC %2"I "2&= H#2=!
<<
图 &<不同氮肥处理对长白落叶松移植苗苗高(地径生长的影响
M^T5&<;367 93381M7TD3MTD:678 8M6E3:3B6V3W:38 [Z:D37M:B0T37 :B36:E37:9
&2$<试验材料和处理方法<试验材料选用江密峰
苗圃 $%%H 年培育的规格均一的长白落叶松播种苗
"种子来源& 吉林市种子站$!于 $%%# 年 C 月移栽!密
度为 $%% 株’EF$% 完全随机区组设计!采用 %!I%!
&$%!&H% kT’DEF$等 ! 种施氮水平!= 个区组% 每个处
理小区面积 & E$!苗床四周埋入 I% WE深塑料布以防
止小区间的养分扩散% 移栽前各小区均补充磷肥"过
磷酸钙$!对应 >$nC为 &C% kT’DE
F$% 从 " 月 & 日)#
月 &I 日!每隔 $ 周水施氮肥 & 次!每次施氮 =% kT’
DEF$% 氮肥为尿素!磷肥为过磷酸钙% 苗木生长季
内!根据天气状况及墒情进行灌溉!人工除草%
&2=<取样和样品处理<苗木形态指标的调查分别
在 C 月初移栽后与 &% 月中旬的起苗前!调查时在苗
床中央区域随机挑选 $% 株苗木测量其苗高(地径%
为分析苗木体内养分变化!分别在施肥前"" 月初$(
施肥 & 月后"H 月初$(施肥 $ 月后"# 月初$(施肥 =
月后"&% 月初$(生长季末 "&% 月中旬$取样 C 次%
取样时!在每个小区小心挖取 &% 株苗木!先用清水
冲洗干净!再以去离子水润洗% 然后按根(茎(叶分
别剪下!放入烘箱在 IC r下烘 !H D 后称量# 各组织
粉碎后!过 %2$C EE筛!采用凯氏定氮法测定氮含
量!紫外分光光度计法测定磷含量% 由于苗木从 #
月中下旬开始落叶!因此在 &% 月 &I 日起苗时!只对
苗木根(茎取样调查%
&2!<数据分析方法<苗高(地径生长量分别为移栽
后当年新生长的苗高(地径增加值!以各小区 $% 株
苗木的平均值计算# 生物量以 &% 株苗木称量后的
平均単株表示% 茎根比为苗木茎和根的干质量比
值% 采用 ’>’’&I2% 软件对试验数据进行方差分析%
由于试验设计为完全随机区组设计!因此将氮肥(区
组分别视为固定和随机因素% 如果处理间差异显
著!用 QL7W67 法在 %2%C 水平上进行多重比较%
J?结果与分析
$2&<不同氮肥处理对长白落叶松移栽苗的苗高#地
径影响<苗木移栽前!各处理间的苗高(地径无显著
#I&
林 业 科 学 !" 卷<
差异"图 &$% 至生长季末!当年苗高生长量随施氮
量的持续增加而增大!= 种施氮处理比对照苗高生
长量分别增加了 $2H]!!2I](&C2%] "!?%2%C$%
与苗高生长表现一致的是!地径生长对施氮量的响
应也呈递增趋势而没有显著差异% 由此表明!该立
地下长白落叶松移栽苗的生长季施氮肥处理对其苗
高(地径生长没有影响%
$2$<不同氮肥处理对长白落叶松移栽苗根#茎生物
量影响<不同施氮处理对长白落叶松移栽苗木茎生
物量有显著影响!而对根生物量无显著影响"表 $$!
说明氮对苗木地上部分的促进作用大于地下部分%
在 &$%!&H% kT’DEF$的施氮量下!茎生物量增加明
显!比对照分别提高了 =I2#]与 =$2%]!而苗高(地
径差异不大!可见在 H!# 月进入硬化期施肥后!苗木
体内可以合成更多的营养物质% 由于苗木的个体大
小相近!且根茎比差异不明显!因此可以认为试验中
的施氮处理对长白落叶松移栽苗地上地下部分的平
衡生长没有影响%
表 J?不同氮肥处理对长白落叶松移栽苗根(
茎生物量的影响!
5&+@J?2$’%&""’)"6’’#&(1/’’#&))-7#-1+<
#6-($#/’.-(#/-&#%-(#"
施氮量
+M:B0T37 B6:39b
" kT’DEF$ $
茎生物量
’:3E[M0E699b
"T’93381M7TF& $
根生物量
J00:[M0E699b
"T’93381M7TF& $
茎根比
’:3E:0
B00:B6:M0
% !2#C#"%2=H$6 =2H%&"%2H"$6 &2=H$"%2%#$6
I% C2&#H"%2H&$6 =2=##"%2$#$6 &2!I""%2&"$6
&$% I2"HH"%2CH$ [ =2!$H"%2I=$6 $2%!H"%2C"$6
&H% I2C!!"%2=H$ [ =2"I$"%2IH$6 &2"H$"%2=I$6
<表示差异不显著!否则表示差异显著" ! ?%2%C$ # 括号中数值为
标准差% (01LE7 Y61L3970:V010X38 [Z:D396E313:3B6B39MT7MVMW67:1Z
8MV3B37:" !?%2%C $ 6WW0B8M7T:0QL7W6749:39:5,D3VMTLB39[3:X337
46B37:D39396B39:6786B8 83YM6:M0795
$2=<不同氮肥处理对长白落叶松移栽苗体内氮$磷
含量的影响< 从图 $ 可以看出!在速生期至硬化期
内"")# 月$!苗木根氮含量先升高后下降!而茎氮
含量呈现相反的趋势# 秋季落叶后"&% 月$!根茎氮
含量则同时上升% 至 &% 月中旬!= 个施氮处理引起
的根氮含量依次比对照高出 &&2C]! &$2!] 和
&C2#]!茎 氮 含 量 比 对 照 高 出 I2=]! I2%] 和
H2$]!处理间差异均不显著%
结合试验观测发现 " 月初苗木针叶数量明显增
加!而茎尖伸长生长缓慢!经过统一切根处理的根系
顶端只有少量新生根出现!因此可以认为移栽苗早
期生长主要靠上一年自身养分的积累!茎端部分养
分转移至针叶!可能还有一部分养分转移至根系!以
加强根系初期对养分吸收的能力% 此时的施氮效果
没有表现出明显差异% H 月 " 日立秋前后!苗木进
入速生中期!地上部分和根系生长旺盛!由根系吸收
的氮向茎端转移明显!所以根氮含量有所下降!而茎
氮含量的提高同时也表明苗木地上部分的生物量快
速增长并未造成其养分含量的稀释% 进入 # 月后!
苗高(地径增长缓慢!但苗木根(茎对氮的积累增加!
并且后期针叶凋落伴随氮的转移!共同表现为体内
氮含量的持续增加%
从图 = 可知!苗木落叶之前体内磷含量的变化
趋势与氮含量相同!落叶后磷含量明显下降% 起苗
时!对照中苗木的根(茎磷含量较 # 月初分别降低
=#2#]和 !!2%]!而施氮肥苗木的磷含量在根(茎
中变化缓和!且在 H!# 月持续施氮肥的苗木根(茎中
的磷含量在起苗时分别比对照高出 C2!] G$$2#]
和 &I2"] G$$2"]% 苗木叶片中的磷在落叶前回
输到体内的极少!大部分随凋落的针叶进入土壤中!
磷含量降低%
图 $<不同氮肥处理对长白落叶松移植苗根(茎内氮含量的影响
M^T5$<(D67T390V+W07W37:B6:M07 M7 :D39:3E678 B00:0V& F&
=0,+E%&7.)3+393381M7T96V3W:38 [Z8MV3B37:+:B36:E37:9
%"&
<第 # 期 祝<燕等& 氮素营养对长白落叶松移植苗生长及养分状况的影响
图 =<不同氮肥处理对长白落叶松移植苗根(茎内磷含量的影响
M^T5=<(D67T390V>W07W37:B6:M07 M7 :D39:3E678 B00:0V=F%&7.)3+393381M7T96V3W:38 [Z8MV3B37:+:B36:E37:9
L?讨论
从施肥对苗木形态的影响来看!"!H!# 月持续
施肥并没有引起长白落叶松移栽苗的苗高(地径
显著提高% 刘勇等"$%%%$在秋季毛白杨 "!%C4&43
/%-.)/430$高生长停止后施肥!发现对苗高(地径
没有影响!这与本研究的结果是一致的% 苗圃培
育中更多地注重以形态指标作为合格苗木的评价
方法!因此本试验结论解释生产单位对该苗木培
育不进行追肥或仅少量追肥% 而 H!# 月持续施肥
能显著促进长白落叶松苗木茎生物量!苗木规格
的增大可能对造林后苗木成活和生长有促进作
用% 有研究表明& 在动物危害(杂草竞争(雪压严
重等立地条件下!生物量大的苗木比小苗更能忍
耐动物的啃食!与杂草的竞争能力更强 ")Y3B907!
&#H!$ % 但 J370L@eM1907 等"$%%H$发现!在整地情
况下栽植的欧洲云杉"!+#.0 0>+.3$裸根苗!苗木初
始生物量对生长速度的影响并不起主导因素% 茎
生物量的增大是否有利于造林效果!有待苗木造
林试验加以验证% <<
在秋季!为避免苗木硬化期生物量的增加引起
的养分稀释效应!人们对硬化期的苗木进行适量施
肥!即称之为秋季施肥% 秋季施肥主要应用于常绿
树种!如黑云杉 "!+#.0 -0,+0)0 $ "A0MYM7 ./0&5!F
$%%$# j0934D ./0&5! $%%! $(湿地松 "!+)43.&+%/+$
"QLBZ36! &##%# )BXM7 ./0&5! &##H $( 脂 松 " !F
,.3+)%30$ " )916E ./0&5! $%%H $( 北 美 黄 松 " !F
C%)1.,%30 $ " P136907 ./ 0&F! &##% $( 花 旗 松
"!3.41%/3470 -.)M+.3+$ " ;6BT01M9 ./ 0&F! &#HI#
AMBWD13B./0&F! $%%&$(蓝桉 " 3^B7s783f./0&F!$%%"$
等% 本研究结果显示&在 &% 月中旬!待叶片全部凋
落后!不施肥苗木的根和茎的氮含量较 &% 月初"针
叶凋落前$分别高 $!2H]和 $!2"]"图 $$!根和茎
的氮含量大大提高!常绿树种在秋季养分稀释现象
并没有在长白落叶松上体现% P0X3B等"&##C$也发
现落叶松在秋季凋落的针叶中至少有 "%]的氮转
移% 因此!长白落叶松苗木在秋季是否施肥尚需深
入研究%
有研究表明&在苗木硬化期内进行持续施肥可
以显著影响其体内氮的含量!这已在欧洲云杉
"JMk616./0&F! $%%!$(火炬松 " ’XM:f3B./0&F! &#I=#
’0L:D ./0&F! $%%$# $(脂松")916E./0&5! $%%#$等树
种上得以广泛验证% 与之不同的是!本研究结果显
示持续增施氮肥对长白落叶松移栽苗体内氮元素影
响不显著!可能与树种对氮敏感性有关"R6XkM79./
0&F! $%%C$% 尽管如此!施肥能提高根和茎中氮含量
"图 $$% 而苗木体内氮元素的提高对苗木生长和抗
逆性有极大的促进作用% 如 j0934D"$%%!$等发现在
北欧立地上!云杉栽植 &= 周后!造林时体内初始养
分大的苗木能显著提高苗木生长和养分含量# 北美
黄松苗木叶片氮含量为 &2CC] 的抗寒性高于
&2!"]的苗木"P136907 ./0&5! &##%$!蓝桉苗木氮含
量为 &2$C]的苗木抗寒性高于 %2H#] 的苗木
" 3^B7s783f./0&5! $%%"$% 可见!初始氮含量的较小
差异在造林效果中可放大若干倍% 根(茎氮含量比
不施肥苗木分别高出 &&2C] G&C2#]( I2%] G
H2$]!长白落叶松初始氮含量与造林效果间的关系
也需要造林试验加以验证%
长白落叶松 & F& 苗在落叶后!氮含量升高!磷
含量则明显减小"图 =$% 磷元素在生长后期得不到
补充且在针叶凋落时转移量少致使苗木体内含量偏
低% 在地中海地区开展造林试验表明磷含量影响苗
木成活率和生长"n1M3:./0&5! $%%#$!n1M3:等"$%%#$
认为根系磷含量与造林成活率最为密切% 由于缺乏
试验结果的支持!长白落叶松根(茎内磷含量差异与
造林效果之间的关系有待论证%
&"&
林 业 科 学 !" 卷<
M?结论
&$ 长白落叶松移栽苗在速生期及硬化期内持
续追施氮肥可以明显促进苗木茎生物量的增加!但
对苗高(地径(根系生物量(茎根比的影响不显著%
$$ 与对照相比!= 种施氮处理引起的苗木根氮
含量比不施肥高出 &&2C] G&C2#]!茎氮含量高出
I2%] GH2$]!根对施肥较茎敏感% 由于试验缺乏
造林数据的支持!施肥对长白落叶松移栽苗的造林
意义还需研究%
=$ 起苗时!不施氮肥苗木的根(茎氮含量较 &%
月初"针叶凋落前$分别高 $H2C]和 $!2H]% 对照
中苗木的根(茎磷含量较 # 月初分别降低 =#2#]和
!!2%]% 建议在长白落叶松移栽苗的中后期培育
中!增施适量磷肥以缓解苗木体内磷含量的降低%
参 考 文 献
李国雷5$%%#2长白落叶松苗木水肥耦合与分级培育技术研究5北
京林业大学博士后出站报告5
刘洲鸿! 刘<勇! 段树生5$%%$2不同水分条件下施肥对侧柏苗木
生长及抗旱性的影响5北京林业大学学报! $!"C bI$ & CI FI%5
刘<勇!陈<艳!张志毅!等5$%%%2不同施肥处理对三倍体毛白杨苗
木生长及抗寒性的影响5北京林业大学学报!$$"&$ & =H F!!5
徐庆华!刘<勇! 马履一5$%%#2长白落叶松苗木生长的数学模型拟
合分析5北方园艺! ""$ & =! F="5
杨丽君5$%%#2环割(施肥对栾树苗木体内碳氮分配的影响5华中农
业大学硕士学位论文5
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A0MYM7 jJ! ;M13BAQ! ,MEE3B/J5$%%$2.6:3@936907 V3B:M1Mf6:M07 0V
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!责任编辑<郭广荣"
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