江业根，陆俊锟，康丽华，王胜坤，杨富成

（中国林业科学研究院 热带林业研究所，广东 广州 510520）

菌剂与化肥对降香黄檀苗期生长、结瘤的影响

江业根，陆俊锟，康丽华，王胜坤，杨富成

（中国林业科学研究院 热带林业研究所，广东 广州 510520）

筛选出能促进降香黄檀苗期生长与结瘤的最佳施肥组合，探究菌剂在肥料中的作用。采用L9(34)正交设计，设立菌剂（根瘤菌＋溶磷菌混合液，简称M）、N、P、K等施肥因素，以不施肥为对照，研究不同施肥处理对11个月生降香黄檀的生长与结瘤影响。结果表明：不同施肥处理间降香黄檀的生物量、根瘤数、瘤质量等指标差异极显著，施肥对降香黄檀的早期生长极为重要；降香黄檀的苗高、地上干质量、地下干质量、根瘤数和瘤质量在最佳施肥处理中，相关的指标分别是不施肥对照处理的1.98、4.86、4.34、78、400倍；影响降香黄檀生物量的4种因素从主到次排序为K＞M=P＞N，影响根瘤数的4种肥料因素从主到次的排序为K＞M＞P＞N，表明K是降香黄檀苗期生长与结瘤最为重要元素；按极差分析法，最佳肥料组合中，处理6 (M2N3P1K2）适宜苗高生长，处理3 (M1N3P3K3) 适宜全株生长，处理2 (M1N2P2K2) 适宜单株结瘤个数，处理7 (M3N1P3K2) 适宜单株结瘤质量；菌剂与化肥在降香黄檀苗期的生长过程中尤为重要，且K在降香黄檀的生长与结瘤过程中影响最大，其次为菌剂；综合分析各施肥处理在促生能力、化肥的使用量少等条件，处理2的施肥组合有利于降香黄檀苗期的生长与结瘤，且减少化肥施用量，即每株降香黄檀幼苗施入10 mL菌剂、0.54 g 尿素、11.56 g磷酸氢二钠以及1.91 g氯化钾。研究结果将进一步了解降香黄檀苗期对菌剂、化肥的真实需求，并促进降香黄檀微生物肥料的开发。

降香黄檀；苗期；菌剂；促生；结瘤

降香黄檀Dalbergia odoriferaT. Chen又称海南黄花梨，为我国海南省特有的国家二级保护植物，属蝶形花科落叶乔木，其心材珍贵，含有的芳香油具有极高的药用价值[1-2]。近年来，降香黄檀的成年植株几被砍伐殆尽，天然资源急剧减少。与多数蝶形花科植物一样，降香黄檀能与慢生根瘤菌属Bradyrhizobium、根瘤菌属Rhizobium、中华根瘤菌属Sinorhizobium、伯德霍尔菌属Burkholderia等多种根瘤菌形成稳定的共生关系，通过固氮作用为自身提供充足的氮源[3-5]。因此，降香黄檀以其根系发达、能形成根瘤固氮、耐干旱瘠薄等生物学特点，已被列为重要的植被恢复和生态重建树种[6]。

随着我国珍贵树种产业的发展，华南地区目前已大面积种植降香黄檀，培育与生产大量的降香黄檀苗木，在此过程中不免消耗大量的化肥。微生物肥料（下称“菌肥”）以减少化肥使用量、保护生态环境、活化土壤有机质、提高农林产品质量和品质等特点逐步被人们所认识。目前菌肥的使用范围和使用面积在不断扩大，特别是在我国农业生产方面其年用量超过400万t[7]，而这一数据仍在逐年上升。国内外关于豆科植物接种根瘤菌菌肥的研究已报道很多，表明合适的根瘤菌能与宿主结瘤共生，形成高效的固氮作用。此外，以往的研究证实磷是植物体内产生能量传递和转化的重要元素，还能直接或间接地影响植物与细菌形成的固氮作用[8]。有研究发现，对豆科植物苜蓿同时接种溶磷菌和根瘤菌可以改善土壤的肥力，且显著提高苜蓿的产量[9]。因此，为了更好地发挥菌肥在农林业的优势，选择多菌种、多功能的菌肥才能满足现代农林业发展的需求，从以往的单一菌种肥料转向复合菌种肥料的转变势在必行。

为豆科的苗木施入根瘤菌菌肥已成为我国苗木生产的重要措施[10-12]。本研究选取了根瘤菌 RITF1103Bradyrhizobiumspp.、RITF1022Bradyrhizobiumspp.[13]、溶磷菌SZ7-1Klebsiella oxytoca[14]和巨大芽孢杆菌217Bacillus megaterium等菌液进行混合，作为菌剂；尿素、磷酸氢二钠和氯化钾分别作为化肥中的N、P、K肥，对降香黄檀苗期的各种施肥因素和不同因素的施肥水平进行了研究，探讨降香黄檀苗期施肥的最佳施肥配比，以期为降香黄檀的壮苗培育、广泛栽培和推广种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

降香黄檀苗期施肥试验的因素及水平设计见表1，N、P、K的施肥量按照化合物中的有效元素含量计算。采用L9(34)正交设计[15]，不施肥作为对照，共10个处理（见表2）。施肥以实验级药品添加，N为尿素（CH4N2O含量99.8%），P为磷酸氢二钠（Na2HPO4·12H2O含量99.0%），K为氯化钾（KCl含量99.5%），菌剂由上述的4种细菌等体积混合而成，每种细菌培养浓度约为108cfu/mL。本试验在中国林业科学研究院热带林业研究所温室进行。

表1 4种施肥因素的水平Table 1 Level of four fertilization factors

表2 各施肥组合施用量Table 2 The actual quantity of four fertilizer in different fertilization associations

1.2 试验材料与施肥方法

栽培基质取自中国林科院热林所内后山的酸性砖红壤黄心土，土壤化学成分见表3。培养容器用密封塑料盆。取黄心土10份，每份15 kg，按肥料处理号对应加入菌剂、N、P、K量，充分均匀，分装10盆（每盆1.5 kg）。选择长势相近的降香黄檀幼苗，苗高约为5 cm，每1株/盆，于2013年10月23日移栽，栽培11个月后收获。

表3 栽培土壤的化学特性Table 3 The chemical properties of culture soil

1.3 试验观测与统计分析

调查指标包括苗高、地上部分干质量、地下部分干质量、每株降香黄檀的结瘤数及瘤质量等。采用SAS8.0[16-17]统计软件进行方差分析及多重比较。

2 结果与分析

2.1 施肥处理对降香黄檀苗期生长的影响

从表3可见，本试验采用pH值较低的酸性砖红壤为基质，但土壤全N、P处于较低水平，而全K处于中等水平[18]。对各处理的降香黄檀的苗高、地上物质干质量、地下物质干质量进行方差分析，结果见表4。结果表明，10个施肥处理间的苗高、地上干质量和地下干质量达极显著差异水平。施肥对苗木生长性状具有显著影响，大部分施肥处理对苗木生长起促进作用。

由于施肥对生长性状影响极显著，通过对各处理间进行多重比较分析，获得最优施肥组合（见表5）。施肥处理9、处理10在3种生长性状上表现最差，表明适当的施肥有利生长，这与吴国欣等[19]对降香黄檀和梁坤南等[20]对柚木的研究结果一致。10个施肥处理中，处理6的苗高、处理3的地上干质量和处理7的地下干质量分别达到最高值。苗高的最佳处理6其值是对照的197.79%，地上干质量的最佳处理3其值是对照的486.37%，地下干质量的最佳处理7是对照的433.69%。综合全株进行的多重比较，处理3为促进降香黄檀苗期生长的最佳施肥处理，结果与地上干质量相同。处理3的苗高、地上干质量和地下干质量分别是对照的1.84倍、4.86倍和3.97倍。

表4 各施肥组合对11个月降香黄檀生长影响的方差分析†Table 4 Variance analysis of fertilization treatments for growth index of 11-month-old D. odorifera

表5 不同施肥处理下11个月降香黄檀的生长特性†Table 5 Growth characteristics of 11-month-old D. odorifera grown in different fertilization treatments

2.2 施肥处理对降香黄檀结瘤的影响

各处理间降香黄檀根部都能形成圆形、褐色的根瘤（见图1）。结瘤数、瘤干质量等指标的方差分析表明，处理间平均单株结瘤个数及单株结瘤质量的差异极显著，表明结瘤性状受不同施肥处理影响显著（见表6）。因此，通过检验筛选出合适的施肥处理，以利于降香黄檀生长的最佳施肥组合，检验结果见表7。

由表7可见，根瘤个数最高为处理2，是对照的78倍；瘤质量最高的是处理7，达到0.402 g/株；而对照处理10及处理9结瘤量极低，明显抑制降香黄檀的结瘤。

2.3 施肥水平对降香黄檀苗期生长性状的影响

对11个月降香黄檀的不同施肥水平进行正交方差分析，结果见表8。结果表明，4种不同的施肥因素，其施肥水平对苗高生长影响达到显著或极显著P促进结瘤的最佳施入量为水平3，表明降香黄檀苗11个月生前施P对结瘤影响不大，不施入反而有利于结瘤。水平；施肥因素的不同水平对地上干质量的影响也达到显著和极显著水平，而对地下干质量则除N外其它3因素的不同水平间达到显著和极显著水平。结果表明，施肥因素影响苗木的生长性状，由此通过正交试验的极差分析法（见表9）获得4种施肥因素的主次关系和不同性状所决定的最佳施肥组合。

图1 降香黄檀苗期的根瘤Fig. 1 Nodules of 11-month-old Dalbergia odorifera

表6 施肥处理对降香黄檀苗期结瘤影响的方差分析Table 6 Variance analysis of fertilization treatments for nodulation characteristics of 11-month-old D.odorifera

表7 施肥处理间降香黄檀苗期的结瘤情况Table 7 Nodulation characteristics of 11-month-old D. odorifera grown in different fertilization treatments

2.4 施肥水平对降香黄檀结瘤性状的影响

不同施肥水平对降香黄檀结瘤性状的方差分析结果见表8。由表8可见，4种施肥因素对平均单株结瘤个数和结瘤质量影响不同，除K肥对前者影响达到显著、菌剂和K肥对后者影响达显著到极显著水平外，其它施肥对结瘤性状影响均不显著。结果表明，结瘤植物结瘤性状的影响因素在早期生长时仅菌剂和K肥影响较大。因此，在降香黄檀苗期应注意对这2种肥的补给。

施肥水平对降香黄檀结瘤性状的影响还可由表9看出，菌剂促进两个结瘤性状的最佳施入量均为水平1，说明菌剂施入量大对结瘤促进作用也越明显；N和K促进结瘤的最佳施入量均为水平2，此时促进结瘤需求在土壤中施入少量N、K即可；

表8 不同因素在3种水平下降香黄檀生长与结瘤特性的方差分析Table 8 Variance analysis of four fertilizer for growth and nodulation characteristics of 11-month-old D. odorifera

3 结论与讨论

本研究通过设立了4种肥料因子、3个水平施肥组合的正交试验，初步了解促进降香黄檀苗期生长与结瘤的最优施肥量。研究发现菌剂对苗木高生长、地上干质量和地下干质量最佳施入量均为水平1（10 mL/株），说明菌剂在施入量大的条件下对降香黄檀苗期的生长有明显的促进作用。研究中所使用的菌种包括能与降香黄檀结瘤共生的根瘤菌，还有克雷伯氏菌、巨大芽孢杆菌等溶磷菌，为降香黄檀在氮与磷的供应方面提供了充足的养分。因此，N、P对苗木的生长性状起作用的最佳施入量并不是最高的量，结果表明在菌剂的辅助下，对N和P的需求量不高，通过添加过多的N或P可能会产生抑制生长的作用，少施或不施入反而有利于生长。研究结果与以往其它树种的苗期施肥试验结果一致[19-22]。然而K肥对降香黄檀苗期生长的最佳施入量为水平2（0.1 g/株），表明在土壤基质中的K基础量不能满足降香黄檀苗期的生长，需补给后才能促进苗木生长，且补足量中等最适宜生长。

表9 不同施肥因子在3种水平间降香黄檀的生长和结瘤表现Table 9 Growth and nodulation performances of 11-month-old D. odorifera under 3 levels of different fertilization

综合施肥处理和施肥水平对降香黄檀生长和结瘤的影响，发现多量菌剂和少量K肥对苗木早期生长起明显促进作用，而N、P对降香黄檀的苗木生长影响不大。同样，多量菌剂和少量K肥能有效促进降香黄檀的苗期结瘤，少量的N、P施入后也会对降香黄檀的结瘤起到一定的促进作用。根瘤菌是通过豆科植物根毛、侧根杈口或其它部位侵入，形成侵入线进入皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤[23-26]，产生固氮作用。因此，在降香黄檀根毛形成后，施入菌剂和少量N、P、K有助于降香黄檀与根瘤菌结瘤共生，为宿主提供充足的氮源。本研究中促进降香黄檀结瘤的最佳施肥组合为处理2（M1N2P2K2），再次证实了接种根瘤菌能促进豆科植物的结瘤、生长[27]，这在今后为降香黄檀施肥时应注意添加适量的根瘤菌，从而可以减少化学肥料的施放。

菌剂、N、P、K影响下的降香黄檀苗期生长和结瘤的极差值分别是：苗高极差的大小顺序为K＞N＞P＞M；地上干质量极差的大小顺序为K＞M＞P＞N；地下干质量极差的大小顺序为K＞P＞N＞M；全株干质量极差的大小顺序为K＞M=P＞N；根瘤数极差的大小顺序为K＞M＞P＞N；瘤质量极差的大小顺序为K＞P＞M＞N。由此说明4种肥料对生长影响的主次关系。无论是对于降香黄檀的生长、还是结瘤，K元素都是最主要的因子。从最佳肥料组合中，处理6即M2N3P1K2适宜苗高生长，处理3即M1N3P3K3适宜全株生长，处理2即M1N2P2K2适宜单株结瘤个数，处理7即M3N1P3K2适宜单株结瘤质量。由于植物不同部位的生长速度在不同时期有所差异[28]，因此，在考虑少使用化肥使的情况下，结合对降香黄檀苗期生长与结瘤的影响，建议处理2（M1N2P2K2），即每株降香黄檀幼苗施入10 mL的菌剂、0.54 g 尿素、11.56 g磷酸氢二钠以及1.91 g氯化钾，更有效、更环保地促进降香黄檀苗期的生长与结瘤。

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Effects of microbial inoculums and chemical fertilizer on growth and nodulation performances of Dalbergia odorifera seedlings

JIANG Ye-gen, LU Jun-kun, KANG Li-hua, WANG Sheng-kun, YANG Fu-cheng
(Research Institute of Tropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Guangzhou 510520, Guangdong, China)

Bio-fertilizers have emerged as an important component of the integrated nutrient supply system and have great potential to improve plant growth and reducing use of chemical fertilizers. Understanding the best association between microbial inoculums (M)and chemical fertilizer has theoretical and practical signi fi cance in Dalbergia odorifera plantations. The trial designed by orthogonal design with a L9(34) of M, N, P and K was to research the effects of different fertilizer treatments on the growth and nodulation of D.odorifera seedlings. The results of variance analysis of fertilizer trial of D. odorifera seedling showed that there are signi fi cant difference between 10 fertilizer treatments on the growth and nodulation performances. Height, shoot dry weight (DW), root DW, nodule number and dry weight of per plant of D. odorifera seedlings grown were 1.98, 4.86, 4.34, 78 and 400 times greater in the optimum fertilization association than in the negative control treatment. The rank of fertilization factors in D. odorifera seedlings growth was K＞M=P＞N, and the rank of nodulation was K＞M=P＞N, both indicating that the K element play a key role in the growth and nodulation of D. odorifera seedlings. According to the range analysis, the optimum fertilization associations of height, total plant DW, nodule number and DW per plant of D. odorifera seedlings were treatment 6 (M2N3P1K2), treatment 3 (M1N3P3K3), treatment 2 (M1N2P2K2) and treatment 7 (M3N1P3K2), respectively. K and microbial inoculums, two major fertilizers, were identi fi ed to be key limiting factors for D.odorifera seedlings growth and nodulation. Based on improving growth and reducing use of chemical fertilizers, it could be concluded that treatment 2 (including 10 m microbial inoculums, 0.54 g urea, 11.56 g Na2HPO4·12H2O and 1.91 g KCl) would be the optimal fertilization association for D. odorifera seedlings. The generated results may have important implications for understanding of the actual fertilizer demand of D. odorifera seedlings, and for successfully producing the microbial fertilizers of D. odorifera.

Dalbergia odorifera; seedling; microbial inoculums; growth-promoting; nodulation

S718.81；S753.53+2

A

1673-923X(2016)05-0006-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.05.002

2015-02-17

广东省林业科技创新专项资金项目 (2012KJCX004-03)；中国林科院热带林业研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（RITFYWZX201207）

江业根，高级工程师 通讯作者：康丽华，研究员；E-mail：klh587@126.com

江业根，陆俊锟，康丽华，等. 菌剂与化肥对降香黄檀苗期生长、结瘤的影响[J].中南林业科技大学学报，2016, 36(5):6-10, 25.

[本文编校：谢荣秀]