優化施肥對樟子松幼苗生長和抗逆生理的影響

韓光榮，趙 琦，邵長城

(泰安市徂徠山林場，山東 泰安 271000)

森林資源是世界上最大的內陸生態系統，在維持生物多樣性、防風固沙、水土保持等方面發揮著重要作用[1]。我國地域廣闊，森林面積達2.07×108hm2，森林覆蓋率21.66%，但我國森林資源僅占世界平均水平的10%，過度的采伐導致天然林面積大幅降低。人工林是我國林業資源的重要組成部分，占我國森林面積的50%以上，人工林的發展在一定程度上緩解了木材資源短缺的問題[2]。施肥是人工林管理的重要營林措施，覃文淵[3]因地制宜地采用“3414”施肥配方，研究了不同施肥配方杉木人工林的材種結構及大徑材出材量、出材率狀況，氮肥和磷肥對大徑材出材率增長的影響極顯著。朱昌叁等[4]研究表明施肥處理對樟樹無性系人工林的株高、地上部分鮮重和枝葉鮮重影響極顯著。吉艷芝等[5-6]研究也表明施肥能不同程度地提高落葉松林木生長量和光合能力，同時，還能促進根系對磷的吸收和利用，增加光合速率和葉綠素質量分數，提高落葉松人工林葉片與根系的養分質量分數。鄭益興等[7]研究也表明配方施肥對印楝林分的生長和結實產量均產生顯著影響。長期經營而不施肥的林地土壤中氮、磷、鉀含量顯著下降，破壞養分收支平衡，引起地力衰退，通過施肥能將相當量的營養元素補充到林地土壤，對提高土壤肥力，促進林木生長具有重要意義[8-9]。目前有關營林施肥的研究多集中于施肥對林木生長的影響，而有關對幼苗生長和抗逆能力的研究相對較少。因此，試驗以烘干雞糞作為有機肥源，研究了不同有機肥和化肥配施比例對樟子松幼苗生長和抗逆生理指標的影響，以期為提高樟子松幼苗質量，促進園林苗木集約化經營模式提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗在泰安市徂徠山林場進行，泰安市徂徠山林場經營面積9 000 hm2，有林地面積7 267 hm2，活立木蓄積量60.05萬m3，森林覆蓋率87.8%，是山東省第二大國有林場。該地區屬于溫帶大陸性半濕潤季風氣候，四季分明，雨熱同季。年均溫13℃，年均降水量697 mm。徂徠山林場生長植物多達1 153種，其中木本植物72科、433種，草本植物72科、556種，藥用植物111科、462種。

1.2 試驗材料

化肥為鄂中氮磷鉀復合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)，有機肥為烘干雞糞(測定N、P、K含量為1.6%、1.0%、0.8%)，均購自泰安市農資市場。試驗所用花盆規格為24 cm×18 cm，購自泰安市花卉市場。

1.3 試驗設計

試驗采用完全隨機設計，按照施氮水平相同原則(施氮量為75 g/m3)，設置6種施肥處理，即CK(不施肥)、T1(復合肥)、T2(復合肥∶烘干雞糞為3∶7)、T3(復合肥∶烘干雞糞為5∶5)、T4(復合肥∶烘干雞糞為7∶3)、T5(烘干雞糞)。

2020年4月10日對田園土壤進行殺菌處理，每個處理按照施肥總量的40%作為底肥，與田園土摻混均勻后裝入花盆中，每個處理30盆，重復3次。4月15日選擇無病蟲害、生長健壯、規格基本一致的1年生樟子松幼苗移栽到花盆中，每個花盆種植1株，澆足定植水。分別于6月和8月各追肥1次，追肥量為施肥總量的30%。采用有機肥優先原則，即底肥和第1次追肥優先選擇烘干雞糞。追肥后及時澆水，其他管理相同。

1.4 測定項目與方法

1.4.1苗木形態指標和生物量指標測定

2020年10月5日進行形態指標測定，每個處理選擇10株樟子松幼苗，清洗掉根部土壤。采用直尺測定幼苗株高(樹干基部到生長頂端的高度)，采用游標卡尺測量幼苗的地徑(樹干基部的直徑)，利用根系掃描儀(LA-S)對幼苗根系進行掃描，統計分析根系的直徑、長度、表面積和體積。使用修枝剪將樟子松幼苗按照地上部分和地下部分進行分割，迅速稱出地上部分鮮重和根部鮮重，待稱重完畢后進行編號，然后置于烘干箱內105℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，分別稱量地上部分和地下部分干重。根據地徑、株高、地上及地下部分干重換算樟子松幼苗的高徑比和根冠比[10]。根冠比指植物地下部分與地上部分干重的比值。高徑比指苗木高度與地徑之比。

1.4.2抗逆指標的測定

每個處理取樟子松幼苗3株，分別采用TTC法測定根系活力，考馬斯亮蘭G-250染色法測定可溶性蛋白含量，蒽酮比色法測定可溶性糖含量，分光光度法測定葉綠素含量，茚三酮法測定脯氨酸含量，氮藍四唑(NBT)法測定超氧化物酶(SOD)活性，愈創木酚法測定過氧化物酶(POD)活性，硫代巴比妥酸法測定過氧化氫酶(CAT)活性[11]。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2010軟件進行數據統計與作圖，采用SPSS 19.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對樟子松幼苗形態指標的影響

不同施肥處理后，統計樟子松幼苗的形態指標(表1)。

表1 不同處理對樟子松幼苗形態指標的影響Tab.1 Effects of different fertilization treatments on morphological indexes of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由表1可知，不同施肥處理對樟子松幼苗地上部分生長(株高和地徑)的影響差異較大，并以T3處理的株高和地徑達到最大值。與CK處理相比，T3處理的株高和地徑分別增加15.62%、20.35%，差異顯著。與T1、T5處理相比，T3處理的株高分別增加3.40%、9.19%，差異未達到顯著水平；地徑分別增加12.99%、7.22%，差異均達到顯著水平。樟子松幼苗的高徑比隨著有機肥施入比例的增加呈逐漸降低趨勢，以T5處理最低，較CK處理降低了5.98%，較T1、T2處理分別降低11.24%、4.07%，差異均達到顯著水平。

不同處理對樟子松幼苗根系生長影響顯著。與CK處理相比，不同施肥處理的根長、根表面積、粗根直徑、根體積和細根數顯著增加，并以T3處理達到最大值，分別增加28.39%、53.70%、5.60%、20.00%、17.06%，差異顯著。不同施肥處理的根長、根表面積、粗根直徑、根體積和細根數均隨著施入有機肥比例的增加呈先增加后降低趨勢，與單施復合肥的T1處理相比，T3處理的根長、根表面積、粗根直徑分別增加13.38%、41.05%、19.49%，差異顯著；根系體積和細根數分別增加5.88%、0.31%，差異均未達到顯著水平。與單施烘干雞糞的T5處理相比，根長增加10.41%，差異顯著；根表面積、粗根直徑、根體積和細根數的差異均未達到顯著水平。

由此可見，施肥有助于促進樟子松幼苗地上部分和地下部分的生長，而適當增加有機肥比例對樟子松幼苗株高、地徑和根系生長的促進效果更為顯著，試驗條件下以T3處理效果最佳。

2.2 不同施肥處理對樟子松幼苗生物量的影響

不同施肥處理后，統計樟子松幼苗生物量(表2)。

表2 不同施肥處理對樟子松幼苗生物量的影響Tab.2 Effects of different fertilization treatments on biomass of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由表2可知，不同施肥處理對樟子松幼苗鮮重和干重的影響差異較大。與CK處理相比，不同施肥處理樟子松幼苗地上部分和地下部分干重、鮮重均顯著增加，且隨著有機肥施入比例的增加呈先增加后降低趨勢，并以T3處理達到最大值，其地上部分鮮重、地下部分鮮重、地上部分干重和地下部分干重分別增加63.91%、45.17%、44.45%、39.55%，差異均達到顯著水平。與單施復合肥的T1處理相比，T3處理的地上部分鮮重、地上部分干重和地下部分干重分別增加18.81%、16.42%、26.58%，差異均達到顯著水平；地下部分鮮重雖增加9.00%，但差異未達到顯著水平。與單施烘干雞糞的T5處理相比，T3處理的地上部分鮮重增加了15.78%，差異顯著，而地下部分鮮重和干重、地上部分干重均未達到顯著水平。T5處理相較T1處理而言，雖T5處理的樟子松幼苗干鮮重均有不同程度增加，但差異未達到顯著水平。

樟子松幼苗根冠比大小順序依次為CK>T2>T4>T3>T5>T1。與CK處理相比，除T2處理根冠比降低未達到顯著水平外，其余處理的根冠比顯著降低，并以T1處理降低幅度最大，達到11.36%。與T1處理相比，T2、T3、T4和T5處理的樟子松幼苗根冠比增加12.46%、8.90%、9.25%、7.83%，差異均達到顯著水平。

由此可見，施肥能夠顯著提高樟子松幼苗的生物量，促進地上部分和地下部分干物質積累，并隨著烘干雞糞施入比例的增加呈先增加后降低趨勢。試驗條件下以T3處理效果最佳。

2.3 不同施肥處理對樟子松幼苗生理指標的影響

不同施肥處理后，統計樟子松幼苗各項生理指標(圖1)。

由圖1可知，不同施肥處理對樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、可溶性固形物、葉綠素含量的影響顯著，均隨著有機肥施入量的增加呈先增加后降低趨勢，以T3處理效果最佳。與CK處理相比，T3處理樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、可溶性固形物、葉綠素含量分別增加15.51%、37.29%、13.91%、42.31%，差異均達到顯著水平。與僅施用復合肥的T1處理相比，T3處理樟子松幼苗根系活力以及可溶性糖、葉綠素含量分別增加12.50%、16.66%、48.00%，差異均達到顯著水平。與僅施用烘干雞糞的T5處理相比，T3處理樟子松幼苗根系活力提高9.09%，差異顯著。對比T1和T5兩種施肥處理，T5處理的根系活力以及可溶性糖、葉綠素含量較T1處理略有增加，可溶性固形物含量略有降低，但差異均未達到顯著水平。

圖1 不同處理對樟子松幼苗生理指標的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on physiological indexes of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由此可見，追肥能顯著提高樟子松幼苗根系活力，增加可溶性糖、可溶性固形物和葉綠素含量，且復合肥和烘干雞糞混合使用效果更佳。試驗條件下以T3處理效果最佳。

2.4 不同施肥處理對樟子松幼苗抗逆生理指標的影響

不同施肥處理后，統計樟子松幼苗的抗逆性狀(圖2)。

圖2 不同處理對樟子松幼苗抗逆性狀的影響Fig.2 Effects of different fertilization treatments on stress resistance of Pinus sylvestris var. mongolica seedlings

由圖2可知，與CK處理相比，不同施肥處理的脯氨酸、丙二醛含量以及超氧化物酶、過氧化氫酶活性均明顯增加，并隨著烘干雞糞施入比例的增加呈先增加后降低趨勢，其中以T3處理效果較佳，脯氨酸、丙二醛含量分別增加57.07%、27.72%，超氧化物酶、過氧化氫酶活性分別提高40.83%、35.22%，差異均達到顯著水平。與僅施用復合肥的T1處理相比，T3處理的脯氨酸和丙二醛含量分別增加35.40%、9.79%，差異均達到顯著水平。與僅施用烘干雞糞的T5處理相比，T3處理的丙二醛含量增加11.68%，差異顯著；脯氨酸含量、過氧化物酶活性和過氧化氫酶活性雖有不同程度的增加，但差異均未達到顯著水平。兩種肥源下的T1與T5處理相比，T5處理的脯氨酸含量、超氧化物酶活性和過氧化氫酶活性雖均明顯提高，分別提高22.99%、7.27%、3.69%，但差異均未達到顯著水平。

由此可見，施肥能夠顯著增加樟子松幼苗的抗逆能力，且兩種肥源間的差異不顯著，但兩種肥源配施(即復合肥和烘干雞糞配施)與單一肥源相比，抗逆能力顯著提升。試驗條件下以T3處理效果最佳。

3 結論與討論

施肥能為植物生長提供充足的營養元素，改善土壤理化性質和土壤微生物菌落，是培肥地力、促進植物生長的重要措施。李俊等[12]對比分析了不同施肥處理對紅豆樹幼苗高、徑生長的影響，篩選出最佳復合肥施用量；陳天宇等[13]采用正交試驗L9(34)設計9個施肥處理，研究表明施肥極顯著地促進柚木無性系幼林早期生長；羅婷等[14]研究表明合理施肥能促進南天竹苗生長，增加生物量。近年來，隨著現代農業的發展，化肥的施用量逐年增加?；实氖┯迷谝欢ǔ潭壬洗龠M了我國國民經濟的發展，但過量的化肥投入將造成土壤污染、大氣污染和水污染，引發土壤板結問題和次生鹽漬化問題。劉冬碧等[15]針對施肥中存在的主要問題,提出了重施有機肥、合理調控氮、磷、鉀的技術對策。本研究結果表明施肥可顯著促進樟子松幼苗的生長和根系發育，增加了幼苗干物質積累，而復合肥和有機肥混施效果更佳，這與郭文龍等[16]研究得出的有機肥部分代替化肥能顯著促進作物生長的結論一致。

生理指標是反映植株抗逆能力的重要指標，研究表明適當施肥可增加植物幼苗生理生化過程，增加葉片葉綠素含量、氣孔導度、光化學效率及電子傳遞速率，降低光能的熱耗散，提高幼樹苗的光合能力[17-18]。張擁兵等[19]研究了不同肥料種類和施肥量對柿幼樹生理特性的影響，結果表明施用發酵有機肥和化肥可顯著提高葉片的光合效果，促進可溶性糖和淀粉的積累。本研究結果也表明，施肥能提高樟子松幼苗根系活力，增加可溶性糖和可溶性蛋白的積累，并提高脯氨酸、丙二醛含量以及過氧化物酶和超氧化物酶活性。這與鄧家欣等[20]的研究結果基本一致，適量施用化肥、有機肥能促進幼苗生長，增大其葉面積，提高葉片葉綠素含量和凈光合速率，增加根系活力。

綜上所述，合理施肥能顯著促進樟子松幼苗的生長，增加植株干物質的積累，提高根系活力和可溶性糖、可溶性蛋白、葉綠素的含量，提升脯氨酸、丙二醛含量以及過氧化物酶、超氧化物酶活性，并以T3處理(即復合肥和烘干雞糞的施肥比例為1∶1)效果最佳。另外，土壤理化性質和根際環境微生物數量是影響植物根系生長發育的重要因子，不同施肥模式對樟子松幼苗根際環境的影響尚待進一步研究。