全 文 ：第 18 卷 第 2 期
Vol. 18 No. 2
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2010 年 3 月
Mar . 2010
氮肥对挖沙废弃地能源草生长特性与生物质产量的影响
侯新村1 , 范希峰1 , 左海涛1* , 武菊英1 , 李召虎2
( 1.北京市农林科学院草业与环境研究发展中心, 北京 100097; 2.中国农业大学农学与生物技术学院, 北京 100193)
摘要: 能源草是目前最具发展潜力的生物质资源之一,为获得能源草在华北地区边际土地种植过程中肥料效应方
面的基础数据, 在京郊挖沙废弃地上开展了能源草柳枝稷( Panicum v irg atum L. )、荻 ( T r iar rhena sacchar if l ora
( Max im. ) Nakai)和芦竹( A rundo donax L . )的氮肥效应试验。结果表明: 氮肥对边际土地上种植的 3 种能源草的
株高、分蘖数量、叶片 SPAD值和生物质产量均具有显著的促进作用 (P < 0. 05) ;生物质产量与土壤氮素浓度之间
的回归分析表明,在挖沙废弃地上获得柳枝稷、荻和芦竹最高生物质产量的适宜土壤氮素浓度分别为 115. 1 mg
kg - 1、131. 0 mg kg- 1、125. 1 mg kg- 1。
关键词:边际土地; 柳枝稷;荻; 芦竹;氮肥
中图分类号: S216. 2 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2010) 02-0268-07
Effect of Nitrogen Fertilizer on the Growth Characteristics and Biomass Yield
of Bioenergy Grasses on Abandoned Sand Excavation Lands
HOU Xin-cun
1
, FAN X-i feng
1
, ZU O Ha-i tao
1*
, WU Ju- ying
1
, LI Zhao-hu
2
( 1. Beijing Research and Development C enter for Grass and E nvironment , Bei jing Academy of Agricul tu re an d Forest ry S cien ces ,
Bei jing 100097, China; 2. Col leg e of Agronomy and Biotech nology, Ch ina Agricu ltural U nivers ity, Bei jing 100193, China)
Abstract: Bioenerg y g rass is one of the biomass resources w ith great development potent ial. In o rder to ob-
tain the basic data about the fert ilizer ef fect on bioenerg y g rasses on marginal lands of Nor th China, a f ield
experiment w as conducted to study the ef fect of nit rog en fert ilizer on gr ow th characteristics and biomass
yield of sw itchgr ass ( Panicum vir gatum L. ) , silverreed ( T riar rhena sacchar if lor ( Max im. ) Nakai) , and
giant reed ( Ar undo donax L. ) on abandoned sand excavat ion lands in Beijing suburban areas. The r esults
show that nit rog en fer tilizer had signif icant promot ing ef fects on the plant height , t iller number, leaf
SPAD value, and biomass y ield of the above thr ee bio ener gy g rass species ( P< 0. 05) . Accor ding to the re-
g ression analysis betw een biomass yield and soil nit rogen content, the feasible target o f so il nit rogen con-
tent w as 115. 1, 131. 0, and 125. 1 mg kg- 1 fo r the maximal biomass yield of sw itchg rass, silverreed and
giant reed, respectiv ely , on abandoned sand excavation lands.
Key words: Mar ginal land; Sw itchgr ass; Silverreed; Giant reed; Nitr ogen fer tilizer
柳枝稷( Panicum vir gatum L. )是禾本科黍属
多年生C4 草本植物,是典型的纤维素类草本能源植
物(以下简称能源草) , 已被列入美国生物质能源发
展计划的模型植物 [ 1~ 4] ; 荻 ( T riar rhena sacchari-
f lor ( M axim. ) Nakai)是禾本科荻属多年生 C4 草
本植物,是理想的能源草种之一[ 5~ 9] ;芦竹( A rundo
donax L. )是禾本科芦竹属多年生 C3 草本植物, 也
是极具发展潜力的能源草 [ 10~ 13]。
在能源植物开发与利用的过程中, 我国鼓励利
用荒山、荒地等边际土地资源发展生物质原料作物
的种植,生物质能产业的发展要做到不与民争粮,
不与粮争地。由于柳枝稷、荻和芦竹均属于非粮能
源植物,在边际土地上进行规模化种植与开发利用,
可以有效地克服利用谷物生产燃料乙醇所造成的粮
食饲料短缺等问题,开发应用前景非常广阔。近年
来,国内着眼于边际土地开展能源草柳枝稷、荻和芦
竹的规模化种植及其生长特性的系统研究 [ 2, 3] , 但
关于柳枝稷、荻和芦竹在边际土地上对氮肥响应的
系统试验研究却未见报道。
本研究在京郊选择挖沙废弃地这一典型边际土
地开展柳枝稷、荻和芦竹氮肥效应试验,通过分析其
株高、分蘖数量、叶片叶绿素含量 ( SPAD) 和生物质
收稿日期: 2009-12-14;修回日期: 2010- 02-24
基金项目:北京市科技计划项目 Z09050600630901、欧盟 F6框架 HYVOLUT ION 项目子课题
作者简介:侯新村( 1977- ) ,男,山东省阳信县人,博士,研究方向为能源草品质调控, E-m ail: h ou xincun@ yahoo. com. cn; * 通讯作者 Au-
thor for correspondence, E-mail: zuohait@ 126. com
第 2期 侯新村等:氮肥对挖沙废弃地能源草生长特性与生物质产量的影响
产量对氮素的响应, 推算出获得柳枝稷、荻和芦竹最
高生物质产量的适宜土壤氮素浓度,为能源草在华
北地区边际土地上的规模化种植与开发利用提供肥
料效应方面的基础数据。
1 材料与方法
试验于 2009年 6- 10月在北京市昌平区马池
口镇土楼村的一个挖沙废弃地内进行, 该区属典型
暖温带大陆性季风气候, 年平均气温 11. 7 , 1 月
平均气温- 4. 1 , 7月平均气温 25. 8 ,年平均降
水量 569. 8 mm ,年平均日照时数 2641. 4 h,无霜期
约 198 d。
试验地土壤理化性质: 粒径大于 5 mm 的石砾
占 33. 24%, 其余部分土壤 1. 00- 0. 05 mm 粒径的
砂粒占 84. 87%, 属于多砾质粗砂土[ 14] ; 有机质
0. 72%,全氮0. 01% ,全磷0. 47% ,全钾 1. 72%, pH
值 7. 81,碱解氮 10. 5 mg kg- 1 ,速效磷 1. 7 mg
kg - 1 ,速效钾 38. 0 mg kg- 1。
1. 1 试验材料
柳枝稷品种 A lamo 是北京草业与环境研究发
展中心于 2005年自美国引进, 2008年春在日光温
室内育苗,于 2008年 6 月挖穴种植, 株行距 0. 5 m
0. 5 m。
荻与芦竹的根茎采集于北京草业与环境研究发
展中心的小汤山能源草圃基地, 于 2008 年 5 月种
植:荻开沟埋土种植, 行距 0. 75 m; 芦竹挖穴种植,
株行距 0. 9 m 0. 9 m。
供试氮肥为尿素 CO ( NH 2 ) 2 , 含氮量为
46. 67%。
1. 2 试验设计
采用随机区组设计, 3次重复, 各试验小区之间
设保护行。共 7个氮肥处理, 分别施用氮素( N)浓
度为 N 1 ( 0. 0 mg kg- 1 , 对照)、N 2 ( 30. 0 mg
kg- 1 )、N 3 ( 60. 0 mg kg - 1 )、N 4 ( 90. 0 mg kg - 1 )、
N 5 ( 120. 0 mg kg- 1 )、N 6 ( 150. 0 mg kg- 1 )、N 7
( 180. 0 mg kg- 1 )。施肥处理前, 采用五点取样法
测定试验地 0- 20 cm 土层的平均容重为 1. 15 g
cm
- 3
,试验处理中参照该土壤容重和设计施肥浓度
计算试验小区的施肥量(表 1) , 于 2009 年 6月 29
日作为追肥一次性施入。试验处理前全部试验小区
施磷钾肥,使试验地土壤中磷( P 2O 5 )和钾( K 2O)的
浓度分别达到 20. 0 mg kg - 1、120. 0 mg kg- 1。
全生育期自然降水。2009年 5- 10 月试验地区总
降水量为 365. 6 mm , 各月降水量分别: 5月 34. 2
mm, 6月 60. 7 mm, 7月 146. 0 mm, 8月 64. 8 mm,
9月 49. 2 mm, 10月 10. 7 mm。
表 1 能源草氮肥效应试验设计
Table 1 Exper imental design of nitr og en fer tilizer effect on bio ener gy gr asses
能源草种
Bioenergy g ras s species
处理 T reatm ent
N 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7
试验小区
Experimental plot
柳枝稷 Sw itchgrass + + + + + + + 5. 0 m 5. 0 m
荻 Silverreed + + + + 5. 5 m 4. 5 m
芦竹 Giant reed + + + + 5. 4 m 4. 5 m
施肥处理后第 7 周( 2009年 8月 17日)、第 14
周( 2009年 10月 5日) 2次测定能源草的株高、分蘖
数量、叶片 SPAD值,第 14周测定能源草的生物质
产量。
1. 3 测定项目与方法
1. 3. 1 株高、分蘖数量 每个小区随机选取 5株柳
枝稷与芦竹,测量每株株高并统计每株的分蘖数, 分
别取平均值作为该小区的株高( m )、分蘖数量( No.
plant - 1 ) ; 每个小区随机选取荻的 5个分蘖, 测量
每个分蘖的株高,取平均值作为该小区的株高( m ) ;
每个小区随机选取 5 个 1. 0 m 0. 75 m 的样方作
为观测点,统计分蘖数量, 计算单位面积的分蘖数
量,取平均值作为该小区的分蘖数量( No. m- 2 )。
1. 3. 2 叶片 SPA D值 利用日本美能达公司生产
的叶绿素测定仪 ( SPAD-502 )测定叶片的 SPAD
值。测定部位为代表性分蘖顶端第 3 片叶片的中
部,注意避开叶脉部位。
每个小区随机选取 10 株柳枝稷与芦竹, 10个
荻分蘖。
1. 3. 3 生物质产量 收获能源草地上部茎叶, 立即
用水冲洗干净, 于烘箱内 105 下杀青 15 min 后在
80 下烘干至恒重,称量,计算能源草的生物质产量
( t ha- 1 )。取样方法:每个小区随机选取 1. 0 m
1. 0 m 的柳枝稷样方; 每个小区随机选取 2. 0 m
1. 5 m 荻样方; 每个小区随机选取 2. 7 m 2. 7 m 的
芦竹样方。
269
草 地 学 报 第 18卷
1. 4 数据分析
为了更加准确地分析柳能源草株高、分蘖数量、
叶片 SPAD值、生物质产量与土壤氮素浓度之间的
关系,在进行数据分析时,取施用氮素浓度与试验地
施肥处理前土壤中的碱解氮浓度之和作为每个处理
的土壤氮素浓度。
试验数据采用 SAS 8. 2 软件进行方差显著性
和回归分析,差异显著水平为 = 0. 05。
2 结果与分析
2. 1 氮肥对能源草生长特性的影响
施肥处理后第 7 周、第 14 周对能源草柳枝稷、
荻和芦竹株高的测定分析结果如图 1所示。
对于柳枝稷,第 7周 N 2、N 3、N 4、N 5、N 6、N 7 等
各施肥处理与 N 1 之间的差异均达到显著水平( P<
0. 05) , 第 14周除 N 2 外, N 3、N 4、N 5、N 6、N 7 与 N 1
之间的差异都达到显著水平( P< 0. 05) , 施用氮肥
总体上对柳枝稷的株高具有明显的促进作用。在施
肥处理范围内, 随着施用氮素浓度的提高, 从 N 1 到
N 4 ,柳枝稷的株高逐渐增加, 第 7周、第 14 周均以
N 4 的株高值最大, 分别为 1. 71 m、1. 93 m, 且与
N 2、N 3 之间的差异均达到显著水平( P< 0. 05) , 氮
素浓度的增加对株高的促进作用明显。从 N 4 到
N 7 , 柳枝稷的株高有所降低,第 7周 N 7 比 N 4 显著
降低( P< 0. 05) ,而 N 5、N 6 与 N 4 之间差异不显著,
第 14周N 5、N 6、N 7 与 N4 之间差异均不显著。氮素
浓度达到一定水平之后, 柳枝稷的株高已经趋于稳
定;在施肥前期,过量施氮肥甚至对柳枝稷的株高具
有一定负作用,到施肥后期这种负作用却已不显著。
对于荻,第 7 周以 N 4 的株高值最大, 为 2. 12
m, N 4 与 N 1 之间的差异达到显著水平( P< 0. 05) ,
而 N 2、N 6 与 N 1之间, N 4 与 N 2 之间的差异却不显
著,而 N 6 比 N 4 却有显著下降( P< 0. 05) ; 第 14周
以 N 2 的株高值最大,为 2. 55 m , N 2、N 4、N6 各施肥
处理与 N 1之间差异均达到显著水平( P< 0. 05) , N 4
与 N 2 之间的差异不显著, 而 N 6 比 N 2 却有显著下
降( P< 0. 05)。适量施用氮肥对荻的株高具有明显
促进作用,施氮肥不足或过量施氮肥均达不到理想
效果,过量施氮肥甚至对荻的株高具有一定负作用。
对于芦竹, 第 7周、第 14 周 N 2、N 4、N 6 各施肥
处理与 N 1 之间的差异均达到显著水平( P< 0. 05) ,
施用氮肥总体上对芦竹株高具有明显促进作用。第
7周以 N 6的株高值最大,为 2. 57 m,第 14周以 N 4
的株高值最大, 为 3. 50 m, N 2、N 4、N 6 各施肥处理
之间的差异均不显著。
图 1 氮肥对柳枝稷、荻和芦竹株高的影响
Fig. 1 Effect of nitr og en fer tilizer on plant height o f sw itchg rass, silver reed, and g iant reed
注:同一种能源草同一取样时间内,肩标字母不同者差异显著( P < 0. 05) ;下同
Note: For the sam e species , bars w ith diff er ent let ters at th e same samplin g t ime are sign ificant ly dif feren t at the 0. 05 level; same as b elow
施肥处理后第 7周、第 14周对能源草柳枝稷、
荻和芦竹分蘖数量的测定分析结果如图 2所示。
对于柳枝稷,第 7周、第 14 周 N2、N 3、N 4、N 5、
N 6、N 7 等各施肥处理与 N 1 之间的差异均达到显著
水平( P< 0. 05) ,施用氮肥对柳枝稷的分蘖数量具
有明显的促进作用。在施肥处理范围内, 随着施用
氮素浓度的提高,从 N 1 到N 5 ,柳枝稷的分蘖数量逐
渐增加,第 7周、第 14 周均以 N 5 的分蘖数量最大,
分别为 40. 5 No . plant - 1、52. 3 N o. plant - 1 ; 第
7周 N 5 与 N 2、N 3、N 4 之间的差异均达到了显著水
平( P< 0. 05) , 施肥前期氮素浓度的增加对分蘖数
量的促进作用明显; 第 14周 N 5 与 N 2 之间的差异
显著( P< 0. 05) , 而 N 5 与 N 3、N 4 之间的差异不显
著,施肥后期氮素浓度的增加对分蘖数量的促进作
用不太明显。从 N 5 到 N 7 , 第 7周、第 14周 N 6、N 7
与 N 5 之间的差异均不显著, 氮素浓度达到一定水
平之后,柳枝稷的分蘖数量趋于稳定。
270
第 2期 侯新村等:氮肥对挖沙废弃地能源草生长特性与生物质产量的影响
图 2 氮肥对柳枝稷、荻和芦竹分蘖数量的影响
Fig. 2 Effect of nitr og en fer tilizer on tiller number o f sw itchg rass, silverr eed, and g iant reed
对于荻,第 7周以 N 4 的分蘖数量最多, 为 18. 0
No. m- 2 , N 2、N 4 与 N 1 之间的差异均达到显著水
平( P< 0. 05) ,而 N 6 比 N 4 显著下降( P< 0. 05) ; 第
14周以 N 4 的分蘖数量最多, 为 21. 8 No. m - 2 ,
N 2、N 4、N6 与 N 1 之间的差异均达到显著水平( P<
0. 05) ,但 N 2、N 4、N 6 各施肥处理之间的差异均不显
著。适量施用氮肥对荻的分蘖数量具有明显促进作
用,施氮肥不足或过量施氮肥均达不到理想的效果,
施肥前期,过量施氮肥对荻的分蘖数量具有一定负
作用,到施肥后期已不显著。
对于芦竹,第 7周 N 4、N 6 与 N 1 之间的差异均
达到显著水平( P< 0. 05) ,而 N 2 与 N 1 之间的差异
均不显著, 以 N 4 的分蘖数量最大, 为 22. 8 No.
plant - 1 , N6 与 N 4 之间差异不显著; 第 14 周 N 2、
N 4、N 6 与 N 1 之间的差异均达到显著水平 ( P <
0. 05) , 以 N 4 的分蘖数量最大, 为 23. 7 No.
plant
- 1
, N 2、N 4、N 6 各施肥处理之间的差异均不显
著。施用氮肥总体上对芦竹的分蘖数量具有明显的
促进作用。
施肥处理后第 7周、第 14周对能源草柳枝稷、
荻和芦竹叶片 SPAD值的分析结果如图 3所示。
图 3 氮肥对柳枝稷、荻和芦竹叶片 SPAD值的影响
Fig . 3 Effect o f nitro gen fertilizer on leaf SPAD value of switchg rass, silver reed, and g iantreed
对于柳枝稷, 第 7周、第 14 周 N2、N 3、N 4、N 5、
N 6、N 7 等各施肥处理与 N 1 之间的差异均达到显著
水平( P< 0. 05) , 施用氮肥对柳枝稷的叶片 SPAD
值具有明显的促进作用。在施肥处理范围内, 随着
施用氮素浓度的提高, 叶片 SPAD 值总体上呈现先
增加后降低的趋势, 第 7周以 N 5 的 SPAD值最大,
为 40. 7,第 14 周以 N 4 的 SPAD值最大, 为 39. 8,
但是,第 7周、第 14周 N 2、N 3、N 4、N 5、N6、N 7 各施
肥处理之间的差异均不显著。当氮素浓度达到一定
水平后,柳枝稷的 SPAD值已经趋于稳定。
对于荻,第7周 N 2、N 4、N 6与 N 1 之间的差异均
达到显著水平( P< 0. 05) , 以 N 4 的 SPAD值最大,
为 43. 5, N 2、N 4、N 6 各施肥处理之间的差异均不显
著;第 14周以 N 4 的 SPAD值最大, 为 43. 7, N 6 与
N 4 之间差异不显著,但 N 4、N 6 与 N 1 之间的差异达
到显著水平( P< 0. 05) ,而 N 2 与 N 1 之间的差异不
显著。施用氮肥总体上对荻的 SPAD 值具有明显
的促进作用。
271
草 地 学 报 第 18卷
对于芦竹, 第7周 N 2、N 4、N6 与 N 1 之间的差异
均达到显著水平( P< 0. 05) , 以 N 4 的 SPAD 值最
大, 为 41. 6, N 4、N 6 与 N 2 之间差异显著 ( P <
0. 05) ,而 N 4 与 N 6 之间差异不显著; 第 14周以 N 4
的 SPAD值最大, 为 41. 8, N 6 与 N 4 之间差异不显
著,但 N 4、N 6 与 N 1 之间的差异达到显著水平( P<
0. 05) , 而 N 2 与 N 1 之间的差异不显著。施用氮肥
总体上对芦竹的 SPAD值具有明显的促进作用。
因此,从柳枝稷、荻和芦竹株高、分蘖数量、叶片
SPAD值对氮素浓度的响应来看,在边际土地上种植能
源草时,适量施用氮肥才能对柳枝稷、荻和芦竹的生长
特性发挥最佳效用,提高肥料的经济效益,施氮肥不足
或者过量施氮肥都达不到理想的效果,过量施氮肥甚
至会给能源草的生长特性带来一定的负面影响。
2. 2 氮肥对能源草生物质产量的影响
施肥处理后第 14周对能源草柳枝稷、荻和芦竹
生物质产量的测定分析结果如图 4所示。
图 4 氮肥对柳枝稷、荻和芦竹生物质产量的影响
F ig . 4 Effect of nit rog en fertilizer on biomass y ield of sw itchgr ass, silv err eed, and giantr eed
对于柳枝稷, N 2、N 3、N 4、N 5、N 6、N 7 等各施肥
处理与 N 1之间的差异均达到显著水平( P< 0. 05) ,
施用氮肥对柳枝稷的生物质产量具有明显的促进作
用。在施肥处理范围内, 随着施用氮素浓度的提高,
从 N 1 到 N 4 ,柳枝稷的生物质产量呈现显著增加的
趋势,以 N4的生物质产量最高, 为 5. 90 t ha- 1 ,
N 4与 N2、N 3 之间的差异均达到了显著水平 ( P <
0. 05) ,氮素浓度的增加对生物质产量的促进作用明
显。从 N 4到 N 7 , 柳枝稷的生物质产量有所降低,
N 5为 5. 70 t ha- 1 ,与 N 4 之间的差异不显著, N 6、
N 7分别为 5. 29 t ha- 1、5. 04 t ha- 1 ,与 N 4 之间
的差异达到显著水平( P < 0. 05) ,氮素浓度达到一
定水平之后,柳枝稷的生物质产量达到最高值,过量
施氮肥反而使柳枝稷的生物质产量有所降低。
对于荻, N 2、N 4、N 6 与 N 1 之间的差异均达到显
著水平 ( P< 0. 05) , 以 N 4 的生物质产量最大, 为
4. 33 t ha- 1 , N 4、N 6 与 N 2 之间差异显著 ( P <
0. 05) ,而 N 4 与 N 6 之间差异不显著, 施用氮肥总体
上对荻的生物质产量具有明显的促进作用。
对于芦竹, N 2、N 4、N 6与 N 1 之间的差异均达到
显著水平( P< 0. 05) ,以 N 6 的生物质产量最大, 为
15. 16 t ha- 1 , N 4、N 6 与 N 2 之间差异显著( P <
0. 05) ,而 N 4 与 N 6 之间差异不显著, 施用氮肥总体
对芦竹的生物质产量具有明显的促进作用。
与氮素浓度对柳枝稷、荻和芦竹的株高、分蘖数
量、叶片 SPAD值的影响类似, 施氮肥不足或者过
量都达不到理想的生物质产量, 过量施氮肥甚至会
使柳枝稷的生物质产量下降。因此, 在边际土地上
种植能源草柳枝稷、荻和芦竹时,应当适当控制氮肥
的用量,以达到最理想的预期效益。
2. 3 能源草生物质产量与氮素之间的回归分析
能源草柳枝稷、荻和芦竹生物质产量与土壤氮
素浓度之间的一元二次回归方程如下:
Y 1= 3. 89846+ 0. 03214X- 0. 00014X
2
R= 0. 9782 ( 1)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
Y 2= 2. 30613+ 0. 03162X- 0. 00012X2
R= 0. 9956 ( 2)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
Y 3= 11. 92911+ 0. 05545X- 0. 00022X
2
R= 0. 9944 ( 3)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
其中, Y 1、Y 2、Y 3 分别为能源草柳枝稷、荻和芦
竹的生物质产量( t ha- 1 ) , X为土壤氮素( N )浓度
( mg kg - 1 )。
方程 ( 1 )、( 2 )、( 3 ) 的相关系数 R 分别为
0. 9782、0. 9956、0. 9944,说明能源草柳枝稷、荻和芦
竹的生物质产量 Y1、Y 2、Y 3 与土壤氮素浓度 X 高
度相关。对回归方程进行 F 检验, F 值分别为
44. 3272、56. 2677、44. 3429,分别大于 F(= 0. 05)
272
第 2期 侯新村等:氮肥对挖沙废弃地能源草生长特性与生物质产量的影响
0. 0019、0. 0939、0. 1056, 均达到显著水平。因此, 可
以认为能源草柳枝稷、荻和芦竹生物质产量与土壤
氮素浓度之间都存在着显著的一元二次回归关系。
回归方程( 1)、( 2)、( 3)即为在挖沙废弃地上种
植的能源草柳枝稷、荻和芦竹的氮素效应模型,可以
用于计算获得柳枝稷、荻和芦竹最高生物质产量的
适宜土壤氮素浓度。
根据方程( 1)、( 2)、( 3) ,用偏导数方法配置获得
能源草柳枝稷、荻和芦竹最高生物质产量的方程
如下:
Y1 / X= 0. 03214- 0. 00028X ( 4)⋯⋯⋯⋯
Y2 / X= 0. 03162- 0. 00024X ( 5)⋯⋯⋯⋯
Y3/ X= 0. 05545- 0. 00044X ( 6)⋯⋯⋯⋯
分别令 Y1 / X= 0、Y 2 / X= 0、Y 3 / X= 0,
解方程( 4)、( 5)、( 6) ,计算出在挖沙废弃地这一典型
边际土地上种植能源草柳枝稷、荻和芦竹获得最高
生物质产量所需的适宜土壤氮素( N) 浓度分别为
115. 1 mg kg- 1、131. 0 mg kg- 1、125. 1 mg kg- 1。
总之,该适宜土壤氮素浓度为施用氮素浓度与
试验地施肥处理前土壤中的碱解氮浓度之和。在华
北地区能源草柳枝稷、荻和芦竹的种植与推广过程
中,应该事先测定种植地土壤中的碱解氮浓度,然后
再参考该适宜土壤氮素浓度确定生产中的适宜氮素
用量。在本试验地所在的挖沙废弃地, 试验地施肥
处理前土壤中的碱解氮浓度为 10. 5 mg kg - 1。因
此,在该挖沙废弃地种植能源草柳枝稷、荻和芦竹
时,为获得最高生物质产量所需要的适宜氮素用量
分别为 104. 6 mg kg- 1、120. 5 mg kg - 1、114. 6
mg kg- 1。
3 讨论
相关研究表明,氮肥对柳枝稷的增产效果极显
著[ 4, 15] , 并对荻[ 8, 9] 和芦竹 [ 11~ 13] 的生长发育十分重
要。本研究结果也表明适量施用氮肥对于挖沙废弃
地种植的能源草柳枝稷、荻和芦竹的株高、分蘖数
量、叶片 SPAD值和生物质产量的促进作用均达到
了显著水平。
柳枝稷、荻和芦竹均为多年生草本植物, 生物质
产量一般在种植后的第 2、3个生长季达到高峰并保
持稳定。本试验只研究了氮肥对 3种能源草第 2个
生长季的生长特性和生物质产量的影响, 进一步的
研究应该连续多年观测分析 3种能源草对氮肥的响
应,以更加科学地说明氮肥对柳枝稷、荻和芦竹生长
特性和生物质产量的作用。
能源草肥料效应方面的进一步试验研究可以参
考测土配方施肥的方法[ 16, 17] , 开展柳枝稷、荻和芦
竹氮、磷、钾肥料效应田间试验, 系统探索氮、磷、钾
3种肥料对 3种能源草生长特性和生物质产量的作
用以及氮、磷、钾 3种肥料之间的交互效应,研究提
出获得能源草柳枝稷、荻和芦竹最高生物质产量的
氮、磷、钾肥料配方, 为研制适合在边际土地上使用
的能源草专用复合肥料奠定科学基础。
在肥料效应研究中,将肥料与产量的市场价格
因素引入后,就可以分析推算最佳经济产量所需的
最佳肥料用量。如果将尿素 CO( NH 2 ) 2 与能源草
柳枝稷、荻和芦竹生物质的市场价格因素引进, 就可
以分析获得柳枝稷、荻和芦竹最佳经济产量所需的
最佳氮素用量。与最高生物质产量的适宜氮素用量
相比,获得最佳经济产量的最佳氮素用量更适合在
生产中推广使用, 进一步研究可以根据我国当前能
源草与生物质产业的发展情况, 调研能源草柳枝稷、
荻和芦竹生物质的市场价格, 以分析确定 3种能源
草最佳经济产量所需的最佳氮素用量。目前,我国
以能源草为原料的生物质能源产业尚未形成,不同
的生物质能企业与相关政府部门对能源草生物质的
市场定价相差很大。因此,本研究暂时未对获得能
源草最佳经济产量的最佳氮素用量进行分析。
4 结论
对于挖沙废弃地为代表的边际土地上种植的能
源草柳枝稷、荻和芦竹的株高、分蘖数量、叶片
SPAD值和生物质产量, 适量施用氮肥均具有明显
促进作用;在挖沙废弃地上种植柳枝稷、荻和芦竹获
得最高生物质产量所需的适宜土壤氮素( N)浓度分
别为 115. 1 mg kg- 1、131. 0 mg kg- 1、125. 1 mg
kg - 1 ;能源草生物质产量与土壤氮素浓度之间存
在着显著的一元二次回归关系; 在边际土地种植能
源草过程中,应事先测定种植地土壤中的碱解氮浓
度,而后根据土壤氮素的目标值,计算生产中的氮肥
施用量。
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