馬建忠,文野,葛靜茹,李甜江

(1.云南省林業(yè)科學院,云南 昆明650201;2.江西省林業(yè)科學院,江西 南昌330032;3.保定學院,河北 保定071027)

白花油茶 (Camellia oleifera Abel.)為山茶科(Theaceae)山茶屬 (Camellia)的常綠小喬木或灌木[1],在中國從長江流域到華南各地均有栽培。其嫩枝具有粗毛,葉革質,呈長圓形,橢圓形或倒卵形,先端尖而有鈍頭,有時鈍或漸尖,基部為楔形,邊緣有細鋸齒或鈍齒?；ㄒ干蝽斏?為白色兩性花。白花油茶的繁殖主要有種子、插條或嫁接等方式,采用嫁接育苗或插條可保持其親本的優(yōu)良性狀。油茶苗栽植成活率低一直是油茶規(guī)?；a中普遍存在的重要問題[2],通過觀察近幾年油茶苗木種植的成活率情況,油茶苗木的造林成活率普遍不高,平均成活率不到80%,甚至部分地方不到20%[3]。如何提高油茶幼苗造林成活率并采取行之有效的措施,是目前困擾油茶規(guī)?；l(fā)展中一個急需解決的問題。實踐證明,油茶苗木在遭受凍害后樹木的營養(yǎng)積累狀況和長勢較弱,對于輕微受凍的油茶苗木常發(fā)生卷葉或落葉現(xiàn)象,為了刺激油茶苗木根部對養(yǎng)分和水分的吸收,保住植株葉片并促進芽葉萌發(fā),達到盡快恢復樹勢的目的,在氣溫升高之后或者春芽鱗葉至1葉展開時可使用葉面噴施營養(yǎng)元素溶液來提高苗木的成活率[4]。有關施肥種類和作用的研究[5-11]表明不同種類肥料對油茶生長皆有顯著的促進作用,而其中以葉面噴肥的效果最佳,而且氮肥、磷肥、鉀肥進行配方噴施的效果遠遠強于單施某一種肥料的累加效應;且油茶苗木栽植成活率一直是云南油茶規(guī)?；a中普遍存在的重要問題。在云南高原山地,油茶苗木秋季造林后,每年新植苗木過冬期間大量枯死,不僅給農戶造成巨大的經濟損失;而且由于缺乏油茶良種苗木,其造林成活率低不僅浪費大量苗木,而且降低油茶產業(yè)的發(fā)展速度。

針對云南省油茶產業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和存在的問題,借鑒國內外油茶研究的先進技術與經驗,本研究通過葉面噴肥試驗得出有利于云南高山區(qū)白花油茶苗木營養(yǎng)生長的最佳配方施肥方案。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省建水縣城北部的李浩寨鄉(xiāng),102°44′52″-102°54′57″E,23°46′17″-20°54′11″N, 距縣城27km。屬亞熱帶季風氣候,具有溫和,平濕分明的氣候特征,年平均氣溫18.5°C,無霜期300d,年平均降雨量600mm,平均海拔1 778m[12]。其優(yōu)越的自然條件,十分有利于油茶生長。試驗地點位于李浩寨鄉(xiāng)的建水縣浩野農林產業(yè)有限公司苗圃內。

1.2 試驗材料

選取白花油茶1年生嫁接苗為試驗材料,其砧木來自云南省昆明市晉寧縣白花油茶,穗條為云油茶3號、4號、9號、13號、14號,來自云南文山廣南縣。

試驗材料主要包括分析純尿素CO(NH2)2(含量≥99.0%)、分析純磷酸二氫鉀KH2PO4(含量≥99.5%),溶劑為純水。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

本試驗采用2因素3水平3×3設計,2因素為尿素CO(NH2)2(簡寫C)、磷酸二氫鉀KH2PO4(簡寫K),3水平為低、中、高。噴施水平和試驗方案見表1-表2。該試驗設計是一種均衡的完全實施方案并具有正交性,CO(NH2)2、KH2PO42因素的3個水平各自兩兩相交,共組成9個試驗處理組,每組施肥處理小區(qū)油茶苗木10株,每組處理設3個重復,處理1為對照組 (CK)。共計白花油茶苗木270株。

表1 尿素、磷酸二氫鉀配施試驗方案Tab.1 Trial proposal on mixture of CO(NH2)2 and KH2PO4g/L

1.3.2 田間試驗布設

油茶苗木按照圖1進行布設,中間有間隔。于2013年11月15日、2013年11月30日、2013年12月15日、2013年12月30日、2014年1月14日選擇晴好無風的上午9：00時,采用可調節(jié)手持氣壓式噴霧器對所選苗木進行噴霧,以葉片濕潤但不滴水為宜。苗期共噴葉面肥5次。

圖1 田間試驗排列圖Fig.1 Permutation diagram of field trail

1.4 生長量測定

1.4.1 本底調查

試驗開始前,在李浩寨油茶苗圃里挑選出生長情況基本一致的優(yōu)質白花油茶苗木,并對參試苗木進行每木檢尺,即測定每株油茶苗木的苗高、地徑、冠幅。油茶苗木的苗高和冠幅用卷尺進行測量,地徑用游標卡尺進行測量。各個指標測定標準如下。

(1)苗高 從地面測至主梢頂部,精確到mm。

(2)地徑 嫁接苗:在嫁接接口處往上約1cm處 (避開基部分叉部分)測定,精確到mm;實生苗:從地面往上約1cm處測定,精確到mm。

(3)冠幅 指枝條伸展的最大距離,沿著東西和南北方向測定兩個數據,精確到mm。

1.4.2 生長情況調查

葉面施肥8個月之后,于2014年7月5-16日對苗木的苗高、地徑、冠幅進行調查并記錄。

1.5 數據分析

本文中所用到的數據均為平均值,收集到的基礎數據錄入Excel表格中;然后在SPPS軟件中進行方差分析,并進行多重比較;最后在SAS軟件中做出產量反應曲面圖和等產線圖。

2 結果與分析

2.1 白花油茶苗木生長量對葉面噴肥的產量反應曲面響應

分別對白花油茶苗木在葉面噴肥之后半年的苗高、地徑和冠幅的增量與噴施的尿素、磷酸二氫鉀進行回歸分析,從中優(yōu)選出最優(yōu)回歸方程。由表2可知,各生長量增量與尿素和磷酸二氫鉀間具有顯著的相關關系,且它們之間的關系呈二次產量反應曲面,說明該試驗用二次回歸模型擬合的效果很好,因此方程可以用來分析肥料效應規(guī)律及預測各生長指標的產量。

表2 白花油茶苗木生長量肥料效應方程Tab.2 Fertilizer effect equations of C.oleifera seedling growth

根據表2的回歸方程,以白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅為因變量,對應的C和K用量為自變量作產量反應曲面圖。從圖2可以看出,苗高、地徑、冠幅反應曲面均呈現(xiàn)出鐘形 (單峰曲線)曲面模式,即苗高、地徑、冠幅均存在一個產量峰值(或最大值)。峰值以前,苗高、地徑、冠幅均隨C、K用量的增加而增加;峰值以后,苗高、地徑、冠幅隨C、K用量提高反而下降。根據植物生長的基本規(guī)律,反應曲面的頂點即為白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅的最高產量,對應的C、K施肥量及其配比即為各產量指標的最佳施肥量及其配比。另外,結合曲面的幾何特性可以發(fā)現(xiàn),施肥量越接近產量反應曲面的頂點,斜率越小,即N、P肥的邊際產量越小,因而產量增加的速率越小。

2.2 白花油茶苗木生長對單因素噴肥的響應

將表2的二元二次回歸方程進行降維處理,即令其中1個因子為0,每個方程只涉及1種肥料因子C或K,便可獲得各因素與苗高、地徑、冠幅的一元二次方程。由表3可知,單施C(尿素)時,苗高、地徑、冠幅生長量最高產量分別為4.895cm、0.128cm和2.017cm,分別較對照提高0.859cm、0.043cm和0.719cm。單施K(磷酸二氫鉀)時,苗高、地徑、冠幅生長量最高產量分別為4.411cm、0.116cm和1.330cm,分別較對照提高0.375cm、0.030cm和0.033cm?？梢?單施尿素或單施磷酸二氫鉀對促進云南山區(qū)白花油茶苗木生長均有一定效果,但是單施尿素比單施磷酸二氫鉀的效果好。

圖2 白花油茶苗木苗高 (A)、地徑 (B)、冠幅 (C)的產量反應曲面圖Fig.2 Response surface of C.oleifera seedling growth

此外,各產量指標的單因素效應方程均為拋物線方程,即白花油茶苗木生長量隨著葉面噴肥的量先增大后減小,呈現(xiàn)出鐘形曲線 (單峰曲線)的變化趨勢,進一步說明白花油茶苗木生長有一個單施肥料的最佳用量。即,當單施C的量分別為2.888g/L、2.667g/L和2.593g/L時,白花油茶苗木的苗高、地徑和冠幅分別達到最大產量;當單施K的量分別為 1.797g/L、2.071g/L和 1.015g/L時,白花油茶苗木的苗高、地徑和冠幅分別達到最大產量。

2.3 2種肥料交互效應的最佳用量及配比

通過交互效應分析,可得到苗高、地徑、冠幅的C、K最佳施用量及最佳配比,由C、K最佳施肥量組成的最佳施肥點即為產量反應曲面的頂點,也是等產線圖的中心點,該點所對應的產量值即為配合施肥的最高理論產量,即在該條件下C、K配合施肥理論上能得到的最大產量值 (表4)。由表4可知,C、K交互作用下,即,C用量為2.846g/L、K用量為1.736g/L、兩者配比為1∶0.609時,苗高生長可以達到理論最高增量5.244cm;C用量為2.667g/L、K用量為2.071g/L、兩者配比為1∶0.777時,地徑生長可以達到理論最高增量0.158cm;C用量為2.589g/L、K用量為0.975g/L、兩者配比為1∶0.377時,苗高生長可以達到理論最高增量2.047cm。

表3 白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅在單因素效應下的最高產量Tab.3 The highest C.oleifera seedling growth under single factor

表4 白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅的最佳施肥量、最佳配比及最高理論產量Tab.4 The optimum amount of fertilization,optimum proportion and highest yield of C.oleifera seedling

2.4 模擬全因素試驗效應

C、K兩因素三水平每兩兩組合,分別代入表2中的回歸方程,即可模擬出9個試驗結果 (表5)。從單施情況看,在單施C(處理1、4、7)及單施K(處理1、2、3)。中,樹高、地徑和冠幅隨C及K用量的增加均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢,且單施C的效果較單施K好。從配施情況看,中C中K水平 (處理5)的樹高和冠幅的產量最高,分別比對照提高1.144cm和0.732cm;其次是處理4(低C低K水平)和處理6(中C高K水平),苗高和冠幅分別較對照提高0.858cm、0.702cm和1.102cm、0.600cm。對地徑而言,處理6(中C高K水平)的產量最高,比對照提高0.066cm;其次是處理5(中C中K水平)和處理4(低C低K水平),分別較對照提高0.600cm、0.042cm。

表5 白花油茶苗木苗高、地徑、冠幅的全因素模擬試驗結果Tab.5 The simulated results of C.oleifera seedling growth under all factors

綜合單施和配施情況可知,無論是單施C(處理1、4、7)及單施K(處理1、2、3),還是C、K配施 (處理5、6、8、9),隨著肥料用量的增加,白花油茶苗高、地徑、冠幅生長量均表現(xiàn)為先增后減的趨勢,且單施C比單施K效果更好,C、K配施較單施C肥或單施K肥好,這與之前單因素分析及交互效應分析的結論一致。另外,模擬結果與田間試驗結果比較接近,表明肥料效應方程擬合程度較高。

2.5 等產線及合理施肥區(qū)

若將反應曲面上同一高度 (產量)的點連在一起時,就可以得到像地形圖上等高線一樣的等產線,作這些等產線垂直投影圖即可得反應曲面所對應的等產線圖[13]。由圖3可見,各等產線為一橢圓形的共心圓錐曲線系,其中心或圓心為相應反應曲面的頂點,也是本試驗的最高產量,對應于C、K的最佳施肥量;等產線圖由無數條同心的橢圓形等產線組成,每一條等產線上任意兩點雖然對應著不同的C、K施肥量,卻具有相等的產量。因而,在同一產量的等產線上總能找到一個點,其C、K用量最小或成本最低,此點即為該產量的最經濟施肥量。

圖3 白花油茶苗木苗高 (a)、地徑 (b)、冠幅 (c)葉面噴肥的等產線圖Fig.3 Yield-equality lines of C.oleifera seedling growth

等產線圖中,脊線OA、OB線與坐標軸所包圍的區(qū)域為合理施肥區(qū) (圖3、表6)。由圖3可知,等產線圖由無數條產量相等的同心橢圓等產線組成,所以在脊線OA、OB兩側,C、K肥料用量雖不等,但可以找到產量對應相等的點。因此,在一定的生產水平下,超出該合理施肥區(qū)的C、K施肥量都不能使產量增加,而只是浪費肥料。以苗木的苗高為例,C肥合理施用量為0-1.797g/L,K肥合理施用量為0-2.888g/L,若C、K的施肥量超過上述范圍,不論怎么增加施肥量,苗木苗高產量也不會增加。

表6 合理施肥范圍及最佳配比線方程Tab.6 Equation of reasonable fertilization and optimum mixture

3 結論與討論

白花油茶苗木苗木的苗高、地徑、冠幅對葉面噴肥的響應均符合二元二次回歸方程及產量反應曲面,說明葉面噴施尿素和磷酸二氫鉀對白花油茶苗木生長具有一定的促進作用,這種作用均呈現(xiàn)出鐘形曲面模式,即隨著葉面肥用量的增加,白花油茶苗木生長量也隨之增加,而當葉面肥用量超過某一范圍時,其就會成為苗木生長的限制因子,此后隨著葉面肥用量的增加不但不能促進苗木的生長,反而會抑制其生長。

對白花油茶苗木生長量的二元二次回歸方程進行單因素、雙因素和全因素模擬的結果表明,尿素與磷酸二氫鉀配合噴施的效果比單施尿素或單施磷酸二氫鉀的效果要好。交互試驗中,C用量為2.846g/L、K用量為1.736g/L、兩者配比為1∶0.609時,苗高生長可以達到理論最高增量;C用量為2.667g/L、K用量為2.071g/L、兩者配比為1∶0.777時,地徑生長可以達到理論最高增量;C用量為2.589g/L、K用量為0.975g/L、兩者配比為1∶0.377時,冠幅生長可以達到理論最高增量。

而且二元二次方程所得出的等產線圖表明,對苗木的苗高生長具有促進作用的C肥合理施用量為0-1.797 g/L,K肥合理施用量為0-2.888g/L;對苗木的地徑生長具有促進作用的C肥合理施用量為0-2.071g/L,K肥合理施用量為0-2.666 g/L;對苗木的冠幅生長具有促進作用的C肥合理施用量為0-1.016g/L,K肥合理施用量為0-2.593g/L。