施侃侃，梁 棟，賈忠奎

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

紅花玉蘭Magnolia wufengensisL.Y.Ma et L. R.Wang，木蘭科玉蘭亞屬，是2004年由馬履一、王羅榮等人首次發(fā)現(xiàn)的木蘭科木蘭屬玉蘭亞屬新種[1]，主要分布于湖北省五峰土家族自治縣，具有極高的觀賞價(jià)值和科研價(jià)值[2]。紅花玉蘭發(fā)現(xiàn)至今，栽植培育多采用播種育苗[3]，并已基本形成了培育模式，但是在后期管理中肥料應(yīng)用粗放，投入量大，利用率低，沒(méi)有形成相對(duì)精細(xì)的施肥制度，缺乏科學(xué)性。

施肥是植物營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的重要手段[4]，合理的肥料管理有助于苗木發(fā)揮更大的生長(zhǎng)潛力[5-6]。N、P、K 3種元素是植物生長(zhǎng)大量需要、且生產(chǎn)上需要經(jīng)常大量補(bǔ)充的營(yíng)養(yǎng)元素[7]，合理的施肥能夠使植株內(nèi)3種元素的濃度保持在適當(dāng)?shù)乃?，從而?shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的目的[8]。通過(guò)對(duì)土壤、植物組織分析和田間試驗(yàn)等科學(xué)方法開(kāi)展研究，結(jié)果表明混合施肥比單一施肥效果更加顯著[10-13]。目前對(duì)木蘭科植物的施肥效應(yīng)研究多數(shù)只是在繁育技術(shù)中簡(jiǎn)單提到。田曉明等[14]、胡小龍等[15]分別對(duì)木蘭科的墨紫含笑Michelia crassipes‘MOZI’、雜交鵝掌楸Liriodendron chinense(Hemsl.) Sarg. ×L. tulipiferaL.和厚樸Magnolia of ficinalisRehd. Et Wils.進(jìn)行了施肥研究，結(jié)果表明，合理的施肥對(duì)植株的生物量有顯著促進(jìn)作用，也能夠促進(jìn)植株的高生長(zhǎng)和胸徑生長(zhǎng)。綜上，木蘭科植物的施肥研究多以苗高、地徑、生物量等的影響來(lái)說(shuō)明施肥效果，而對(duì)能直接評(píng)價(jià)施肥效果的養(yǎng)分積累和肥料轉(zhuǎn)運(yùn)的探索較少。

紅花玉蘭作為2004年發(fā)現(xiàn)的新種，在施肥研究上只是進(jìn)行了初探。郝躍等人[16-17]對(duì)紅花玉蘭的施肥進(jìn)行了初步研究，砂培試驗(yàn)條件下，分別對(duì)其單施氮肥、磷肥、鉀肥，研究發(fā)現(xiàn)，氮肥只有在適合的濃度范圍下才會(huì)對(duì)苗高生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用；磷肥對(duì)紅花玉蘭1年生植株的影響主要體現(xiàn)在根系生長(zhǎng)上，高磷對(duì)根系生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用；而鉀肥對(duì)紅花玉蘭生長(zhǎng)的影響并不明顯。為了探討紅花玉蘭當(dāng)年生幼苗的苗期綜合施肥效果，本研究根據(jù)現(xiàn)有的施肥試驗(yàn)結(jié)果，將氮磷鉀3種肥料通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)了9種不同的配比整體施入，分析不同氮磷鉀配比對(duì)紅花玉蘭當(dāng)年生幼苗生長(zhǎng)的影響，并深入研究不同處理間苗木各器官養(yǎng)分含量積累和轉(zhuǎn)運(yùn)效率的差異，為紅花玉蘭的苗期施肥提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于北京市鷲峰北京林業(yè)大學(xué)森林培育野外試驗(yàn)站溫室進(jìn)行，溫室內(nèi)設(shè)備齊全，能夠提供充足的光照，灌溉澆水設(shè)施便捷。供試苗木為2015年5月播種的當(dāng)年生紅花玉蘭幼苗，苗木規(guī)格基本一致，平均苗高為7.6 cm，平均地徑為2.64 mm，由湖北五峰博翎有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

施肥試驗(yàn)采用3因素、3水平L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[18]，詳見(jiàn)表1。氮肥設(shè)3個(gè)水平：160 mg/株（A1）、320 mg/株（A2）、480 mg/株（A3）。磷肥設(shè)3個(gè)水平：80 mg/株（B1）、160 mg/株（B2）、320 mg/株（B3）。鉀肥設(shè)3個(gè)水平：80 mg/株（C1）、160 mg/株（C2）、320 mg/株（C3）。以不施肥作為對(duì)照CK，共10個(gè)處理。每個(gè)處理15盆。施用的藥劑為：CO(NH4)2、NH4H2PO4、KCl，每次施用劑量詳見(jiàn)表2。由于幼苗于當(dāng)年5月種植，考慮到苗木生長(zhǎng)周期為5月至10月，所以將肥料分4次于2015年6、7、8、9月等量澆施。澆施時(shí)將配好的肥料溶解于水中，用50 mL注射器直接注入容器。

表1 施肥方案Table1 Fertilization plan mg·株-1

1.3 測(cè)定方法

6月初整體取5株幼苗，冷藏保鮮帶回試驗(yàn)室進(jìn)行生物量和各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。9月下旬進(jìn)行最后1次施肥后，待幼苗落葉植株內(nèi)養(yǎng)分不再流轉(zhuǎn)時(shí)，于11月中旬，每個(gè)處理分別取5株植株，進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。樣品采用濃硫酸-過(guò)氧化氫消煮法進(jìn)行消煮后，應(yīng)用AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定全氮、全磷含量，應(yīng)用火焰光度法測(cè)定全鉀含量。各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次，取平均值分析。

試驗(yàn)結(jié)果采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)為轉(zhuǎn)運(yùn)效率和養(yǎng)分利用率[19]，其計(jì)算方法如下：

表2 肥料配置Table2 Fertilization combinations of each treatment mg·次-1

式（1）中：T為轉(zhuǎn)運(yùn)效率（%）；N1為施肥前養(yǎng)分積累量（mg）；N2為施肥后養(yǎng)分積累量（mg）。式（2）中：A為養(yǎng)分利用效率（%）；U0為對(duì)照植株養(yǎng)分吸收量（mg）；U1為施肥處理植株養(yǎng)分吸收量（mg）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用SPSS22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以單株植株的苗高、地徑、生物量和氮磷鉀含量等的測(cè)定值為基礎(chǔ)，進(jìn)行方差分析。當(dāng)固定變量達(dá)到顯著（P＜ 0.05）時(shí)，采用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮磷鉀配比下苗高、地徑和生物量的差異

由表3可知，除A1B2C2處理的地徑與對(duì)照組無(wú)顯著差異外，其他處理均與對(duì)照組存在顯著差異。在A3B1C3處理下，地徑達(dá)到最大（10.786 mm），比對(duì)照增大了40.6%。在高生長(zhǎng)上，A1B2C2處理與對(duì)照無(wú)顯著差異，其他處理均顯著高于對(duì)照，處理間差異也較顯著，A2B1C2處理的苗高最高，為68.42 cm，比對(duì)照提高了99.8%。

從表4可看出，不同處理間根生物量、莖生物量、葉生物量和整株生物量均高于對(duì)照組。各處理的根生物量比CK提高了28.6% ～131.7%，A2B3C1、A3B1C3、A3B2C1、A3B3C2處理顯著高于對(duì)照組，A3B2C1的根生物量最高，達(dá)到15.692 g·株-1。施肥處理后的莖生物量比CK提高了75.5% ～206.6%，9個(gè)施肥處理均顯著高于對(duì)照組，A3B3C2處理的莖生物量最高，為9.474 g·株-1。處理后的葉生物量比CK提高了47.1% ～158.5%，A2B3C1、A3B1C3、A3B3C2處理顯著高于對(duì)照，A3B3C2處理葉生物量最高，達(dá)到6.808 g·株-1。施肥處理后的整株生物量比CK提高了47.2% ～138.2%，除了A1B2C2處理與CK沒(méi)有顯著差異外，其余施肥處理的整株生物量均顯著高于對(duì)照組，A3B3C2處理的整株生物量最大，為29.766 g·株-1。從生物量來(lái)看， A3B3C2處理最有利于幼苗生物量的積累。

表3 不同施肥處理下植株的苗高、地徑?Table3 Height and ground diameter of each treatment

2.2 不同氮磷鉀配比與植株各器官營(yíng)養(yǎng)積累的關(guān)系

2.2.1 氮在植株各器官中的分配

氮養(yǎng)分含量在植株內(nèi)不同營(yíng)養(yǎng)器官的積累直接關(guān)系到苗木的生長(zhǎng)。由圖1可知，不同施肥處理下幼苗各個(gè)器官的氮養(yǎng)分分配不同，氮分配率的總體規(guī)律為根＞葉＞莖。A2B3C1處理的整株含氮量顯著高于對(duì)照，在各處理間含量最多，為19.839 mg·g-1。各處理根部氮積累量均顯著高于對(duì)照組，提高了19.4% ～58.3%，A2B2C3、A2B3C1兩個(gè)處理的根部氮養(yǎng)分含量最高，分別達(dá)到了 8.43 mg·g-1和 8.24 mg·g-1。各處理莖部氮積累量比CK提高了0.2% ～10.8%，A2B3C1處理的含氮量最高，為5.19 mg·g-1。各處理葉部的氮含量比CK提高了7.1% ～63.9%，A1B1C1、A3B2C1兩個(gè)處理的氮素在葉片部分的積累是最大的，為 7.04 、6.54 mg·g-1。綜合來(lái)看，A2B3C1 處理可顯著影響整株、根部、莖部的氮含量，在這個(gè)水平下的氮磷鉀配比和用量更有利于紅花玉蘭幼苗氮素的積累。

2.2.2 磷在植株各器官中的分配

磷在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中以多種方式參與到植物體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)中，對(duì)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝有著非常重要的作用。由圖2可知，磷在植株內(nèi)分配的總體規(guī)律為根＞莖＞葉，A1B3C3、A2B1C2處理的磷含量要高于對(duì)照，達(dá)到了3.271、3.120 mg·g-1，其他處理的整株磷含量均低于對(duì)照。不同處理的根部磷養(yǎng)分含量為CK的75.6% ～110.7%，含磷量較高的處理為A2B2C3、A1B3B3、A2B1C2， 分 別 達(dá) 到 了 1.71、1.69、1.55 mg·g-1。不同處理的莖部磷養(yǎng)分含量為CK的90.0% ～114.4%，含量較高的處理為A3B3C2、A3B2C1， 分 別 為 1.10、1.09 mg·g-1。 不 同 處 理下葉部的磷積累達(dá)到CK的66.7% ～125.0%，A2B1C2、A1B3C3處理的磷積累最多，為0.69 、0.67 mg·g-1。

表4 不同施肥處理下植株的生物量?Table4 Biomass of different treatments g·株-1

圖1 氮在植株各器官中的分配Fig.1 The nitrogen distribution in different vegetative organs

圖2 磷在植株各器官中的分配Fig.2 The phosphorus distribution in different vegetative organs

綜上所述， A2B1C2、A1B3C3處理更有利于磷素在紅花玉蘭幼苗體內(nèi)的積累。

2.2.3 鉀在植株各器官中的分配

植株體內(nèi)鉀的主要作用為活化呼吸作用和光合作用中的酶活性，當(dāng)鉀供應(yīng)充足時(shí)，纖維素和木質(zhì)素含量提高，使莖堅(jiān)韌、抗倒伏。由圖3可知，植株內(nèi)鉀養(yǎng)分分配的總體規(guī)律為根＞葉＞莖，A3B2C1、A2B3C1、A2B1C2處理整株鉀含量要顯著高于對(duì)照組，分別達(dá)到了36.205、34.595、32.789 mg·g-1。各處理的鉀在根部的積累量達(dá)到CK的87.5% ～120.7%，其中含量最高的是A3B3C2處理，為15.369 mg·g-1。不同處理莖部的鉀積累量為對(duì)照的63.1% ～123.4%，A3B2C1、A2B1C2處理的含量較高，為4.976 、4.450 mg·g-1。不同處理葉的鉀含量均顯著高于CK，提高了24.9% ～103.0%，其中最高的處理為A2B3C1、A3B2C1，分別達(dá)到了 16.742、15.860 mg·g-1。 綜合考慮，A2B3C1、A3B2C1處理更有利于幼苗體內(nèi)的鉀素積累。

圖3 鉀在植株各器官中的分配Fig.3 The potassium distribution in different vegetative organs

2.3 不同氮磷鉀配比對(duì)根莖養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)效率的影響

根的養(yǎng)分吸收和莖的養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)在幼苗的生長(zhǎng)中十分重要，直接影響了幼苗的發(fā)育狀況。根據(jù)表5可看出，只有在適合的氮磷鉀配比下養(yǎng)分的積累才會(huì)高于對(duì)照，才會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用，而且從整體來(lái)看氮的轉(zhuǎn)運(yùn)效率（91% ～134%）要高于磷（42% ～63%）和鉀（38% ～77%），其中磷的轉(zhuǎn)運(yùn)效率最低。各處理的氮轉(zhuǎn)運(yùn)效率均顯著高于對(duì)照，處理間差異也十分顯著，A2B2C3處理下，氮的轉(zhuǎn)運(yùn)效率最高，比對(duì)照組提高了61%，達(dá)到134%；在磷的轉(zhuǎn)運(yùn)效率上，只有A1B3C3、A2B2C3兩個(gè)處理超過(guò)了對(duì)照組，轉(zhuǎn)運(yùn)效率達(dá)到64%、63%，分別提高了6%、5%；各處理的鉀轉(zhuǎn)運(yùn)效率也出現(xiàn)了低于對(duì)照組的現(xiàn)象，而A3B2C1處理下的鉀轉(zhuǎn)運(yùn)效率要顯著高于其他處理，比對(duì)照組提高了32%。

2.4 不同氮磷鉀配比對(duì)氮磷鉀利用率的影響

由表6可知，不同的施肥處理下，氮的利用率在10.4% ～38.7%之間，利用率較高的處理有 A2B3C1（38.7%）、A2B2C3（36.3%）； 磷的利用率在18.5% ～44.8%之間，其中較高的有A1B3C3（44.8%）、A2B1C2（38.1%）、A2B2C3（35.4%）；鉀的利用率在6.1% ～44.4%之間，最高的處理為A2B3C1（38.0%）。分析養(yǎng)分利用率，A2B3C1處理下最有利于植株生長(zhǎng)。

表5 不同施肥處理對(duì)養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)效率的影響?Table5 Effects of different treatments on the translocation%

表6 不同施肥處理的養(yǎng)分利用率Table6 Application rates of different treatments %

2.5 綜合分析

采用主成分分析法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，綜合得分越高表明越有利于植株生長(zhǎng)。分析結(jié)果顯示前3個(gè)綜合指標(biāo)的特征值超過(guò)1（2.438、1.711、1.353），貢獻(xiàn)率分別為40.63%、28.52%、22.55%，累積達(dá)到91.70%，即這3個(gè)綜合指標(biāo)代表了原來(lái)單項(xiàng)指標(biāo)91.70%的信息。從表7可看出，A2B3C1處理的綜合得分最高，在9個(gè)施肥處理中排名第一，即A2B3C1處理的表現(xiàn)最優(yōu)，最有利于紅花玉蘭幼苗的生長(zhǎng)。

表7 不同氮磷鉀處理綜合得分Table7 Scores of different treatments

3 結(jié)論與討論

3.1 氮磷鉀配比與苗木生長(zhǎng)量的關(guān)系

本研究發(fā)現(xiàn)，幼苗期施肥對(duì)紅花玉蘭的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。施肥對(duì)植株苗高有顯著促進(jìn)作用，即對(duì)地上部分影響較大，但是對(duì)地徑生長(zhǎng)影響不大。在生物量上，施肥處理后的莖生物量均顯著高于對(duì)照，提高了75.5% ～206.6%，但根生物量只 有 4個(gè) 處 理（A2B3C1、A3B1C3、A3B2C1、A3B3C2）顯著高于對(duì)照。綜合高生長(zhǎng)、地徑變化和生物量，幼苗期施肥對(duì)苗木地上部分影響較大，這與一般的植物生長(zhǎng)規(guī)律是一致的[20]。

3.2 氮磷鉀配比與各器官養(yǎng)分積累的關(guān)系

不同的氮磷鉀配比也會(huì)改變紅花玉蘭幼苗各營(yíng)養(yǎng)器官內(nèi)養(yǎng)分的積累情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，氮在各器官中的分配規(guī)律為根＞葉＞莖，磷的分配規(guī)律為根＞莖＞葉，鉀的分配規(guī)律為根＞葉＞莖。在其他樹(shù)種的施肥試驗(yàn)中，也發(fā)現(xiàn)了如上所述的規(guī)律[21]。

在本試驗(yàn)條件下，A2B3C1處理可顯著提高植株氮含量，比CK提高了38.7%；A2B1C2、A1B3C3處理能夠提高植株體內(nèi)的磷含量，比CK提高了2.0%、6.9%；A2B3C1、A3B2C1處理能夠顯著提高植株體內(nèi)的鉀含量，比CK提高了37.8%、44.2%。研究結(jié)果顯示，氮磷鉀的積累規(guī)律并不是十分一致的，這可能與3種元素的交互作用有關(guān)。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)采取的是正交試驗(yàn)，是一種不完全試驗(yàn)，可以通過(guò)擬合肥效響應(yīng)曲線尋求拐點(diǎn)來(lái)確定最佳施肥量[22-23]，因此后期還可以進(jìn)行更加細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，從而得到更精細(xì)的結(jié)果。

3.3 氮磷鉀配比與轉(zhuǎn)運(yùn)效率、利用率的關(guān)系

本研究表明，并不是所有處理都能夠正向促進(jìn)植株內(nèi)的養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)效率。不同的氮磷鉀配比對(duì)紅花玉蘭根、莖中的養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)效率有顯著影響，氮的轉(zhuǎn)運(yùn)效率（91% ～134%）要高于磷（42% ～63%）和鉀（38% ～77%）。植物體內(nèi)的養(yǎng)分來(lái)源為根部對(duì)養(yǎng)分的吸收，試驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)轉(zhuǎn)效率與根部養(yǎng)分的積累量基本呈正相關(guān)，根部養(yǎng)分積累大的處理，轉(zhuǎn)運(yùn)效率也較高。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，氮的利用率最高值為38.7%，施肥量并不是最高值而是A2水平。磷的最高利用率為44.8%，施肥水平為B3，即在高磷施用情況下出現(xiàn)。鉀的最高利用率為44.4%，施肥水平為C1，即最低施用量。這個(gè)結(jié)果與營(yíng)養(yǎng)元素的積累規(guī)律一致，氮積累最高的處理下，氮的施肥量處于A2水平；磷積累最高的處理下，磷的施肥量處于B3水平；鉀積累最高的處理下，鉀的施肥量處于C1水平。苗木對(duì)養(yǎng)分的吸收存在一個(gè)閾值，當(dāng)?shù)陀诨蛘叱^(guò)時(shí)，都不能促進(jìn)苗木生長(zhǎng)，因此適量施肥提高養(yǎng)分利用率是十分必要的。試驗(yàn)中，利用率達(dá)到最高時(shí)，磷的施用量為設(shè)計(jì)施肥量的最大值（320 mg·株-1），而鉀的施用量為設(shè)計(jì)施肥量的最小值（80 mg·株-1），因此在后期試驗(yàn)中有必要進(jìn)一步研究磷和鉀的施用量。

3.4 小 結(jié)

養(yǎng)分的合理控制在苗木培育中是十分重要的[24]，植株在不同的生長(zhǎng)時(shí)期有不同的養(yǎng)分需求，因此針對(duì)紅花玉蘭的施肥研究仍然十分重要。本研究綜合分析了紅花玉蘭容器苗的生長(zhǎng)、生物量、養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)效率、利用率等因素，認(rèn)為當(dāng)施肥處理為A2B3C1，即施氮量320 mg·株-1、施磷量320 mg·株-1、施鉀量 80 mg·株-1、氮磷鉀配比為4∶4∶1時(shí)，幼苗的生長(zhǎng)狀況最好。但是在實(shí)際的大田生產(chǎn)中，苗木的生長(zhǎng)還會(huì)受到各種因素的影響。比如施肥時(shí)間的控制，苗木施肥通常選擇在春季或初夏進(jìn)行，此時(shí)為苗木生長(zhǎng)的旺盛時(shí)期，最有利于根系從土壤中吸收利用養(yǎng)分[25]。參考其他木蘭科植物的施肥時(shí)間，廣玉蘭的施肥時(shí)間大致為每年的5月下旬和7月下旬[26]，黃玉蘭的施肥時(shí)間則為開(kāi)花后1次、落葉后1次[27]，紅運(yùn)玉蘭5月每隔10 d噴施1次、7月、9月各施1次等[28]。因此本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的4次施肥制度還有待推敲，需要進(jìn)一步根據(jù)紅花玉蘭的需肥規(guī)律來(lái)進(jìn)一步討論。溫度、濕度、光照等也都是生產(chǎn)中必須要考慮的環(huán)境因素。此外，利用一些數(shù)學(xué)方法擬合肥效模型，或者采用諸如DRIS營(yíng)養(yǎng)診斷[29]的方法進(jìn)行研究，都能夠提升紅花玉蘭的培育技術(shù)。因此，以盆栽試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)為參考，還應(yīng)該持續(xù)開(kāi)展田間驗(yàn)證試驗(yàn)，為大規(guī)模生產(chǎn)提供依據(jù)。