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闽北马尾松二代种子园配方施肥试验研究

2019-09-10陆梅李宝福

山地农业生物学报 2019年1期
关键词:配方施肥马尾松

陆梅 李宝福

摘 要:对闽北马尾松二代种子园开展氮、磷、钾、镁、硼、钼等多元素配比施肥试验,结果表明:不同配比施肥对马尾松种子园的产量和质量影响很大,表现在单株球果产量、出籽率、单粒重、种子园产量在不同施肥组合处理间存在显著或极显著差异。综合二代种子园效应分析结果,得出各肥料的最优组合为:每株施尿素70.0 g+过磷酸钙338.5 g+氯化钾148.5 g+硫酸镁100.9 g+硼砂1.4 g,即每株N 32.1 g,P2O540.6 g,K2O89.1 g,CaO 67.7 g,MgO 30.3 g,配比N∶P2O5∶K2O∶CaO∶MgO =1.0∶1.3∶2.9∶2.2∶1.0。在此基础上,钼肥以喷施0.1%浓度较合适,相当于每株施用Mo 0.1 g。理论上二代种子园产量可达31.26 g/株,现实种子园施肥组合中最高产量也达到了27.68 g/株,是不施肥产量的10倍,与同样经营管理水平下的经验施肥或生产上普遍采用的施肥方式,至少可提高产量30%以上。

关键词:马尾松;二代种子园;配方施肥;种子产量

中图分类号:S722.8

文献标识码:A

文章编号:1008-0457(2019)01-0043-05 国际DOI编码:10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.01.008

配方施肥[1]是平衡施肥的一种技术措施,它是综合运用现代农业科技成果,根据植物需肥规律、土壤供肥特性、肥料效应及养分间的相互作用规律,提出氮、磷、钾等大量元素肥料与微量元素肥料的适宜施用量和配比[2]。研究表明,平衡施肥对于提高植物的产量及品质都具有重要意义[3]。从现有文献来看,目前有关平衡施肥试验的研究报道多针对农作物,而对人工林尤其是种子园的平衡施肥试验报道相对较少[4-8]。葛艺早、刘文飞等[5]研究表明,通过精准施肥可以有效提高杉木种子园的产量和种子品质;刘正渭[4]对马尾松一代种子园配方施肥试验做了报道。本试验在前期的研究中,已对马尾松二代种子园母树的营养特性和土壤养分进行了测定分析,这为设计多元素田间肥料试验方案打好坚实的基础。为此本试验设置了19种施肥处理,以探讨其对种子产量及树体长势等的影响,进而找出二代种子园最宜施肥量和养分配比,为实现种子园高产、稳产和优产提供科学精准的施肥方案。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于地处E117°00′~119°25′,N26°30′~28°20′之间的闽北邵武卫闽国有林场第二代马尾松种子园。该林场属于典型的中亚热带湿润季风气候,年平均气温17.7℃,极端最高气温37.8℃,极端最低气温-6.4℃,年无霜期240~280 d,年日照时数1700~2000 h,年降水量1767.7 mm,年蒸发量1283.2 mm[9-10]。邵武衛闽国有林场为国家级重点林木良种基地,马尾松二代无性系种子园,设在拿口羊尾山,园地土壤为山地酸性红壤,土层厚度大于1 m,腐殖质层厚2~4 cm,立地质量等级为Ⅱ类地。种子园规模大,辐射面广,二代无性系种子园分别于2005年、2007年定植营建,面积为34 hm2,分8个大区42个小区,含114个无性系(全同胞和半同胞各半),株行距6 m×7 m,每亩15株[9]。

1.2 试验设计

根据前期对马尾松二代种子园母树的营养元素(针叶和球果)[9]和土壤养分的测定结果,以及生产上常用肥料的特性及利用率。设计氮、磷、钾、镁、硼、钼(因过磷酸钙磷肥中含有一定量的钙,故不另设钙肥试验)等与树木生殖生长密切相关的营养元素试验。

氮、磷、钾、镁、硼5因素采用L16(45)正交施肥试验设计方案,在此基础上增设喷施不同浓度的钼肥(因母树对钼的需求量很少,且钼肥通常喷施效果比较好)。L16(45)是指5个因素、4个水平、19个处理。其中:1水平指不施肥;3水平为中等水平;2水平=3水平×0.5,4水平=3水平×1.5。各因素施肥水平,见表1。各处理具体施肥量见表2。

1.3 试验实施

2012年3月在种子园林地选择一个大区中同一坡面、光照较一致、立地条件基本相同的区组一个,按照表2的19种处理组合进行配方施肥试验。每个处理5次重复,并尽可能选择同一个无性系或无性系间产量相当的母树,以消除不同无性系产量差异的干扰。施用前先按各处理施肥量混合好装袋,施肥方式为沿树冠投影的左右边缘开20~30 cm深的环状沟,然后施肥,覆土,并立即挂上记号牌。

1.4 调查采集样品与数据分析

2012年底,依照不同的配方施肥处理,调查种子园的母树长势和结果情况,测定母树胸径,采摘球果并测定球果产量、含水量、单粒重、出籽率,进而求算出单株种子产量。以胸径、球果产量和数量、单粒重、出籽率、种子产量等为评价指标,采用Microsoft Excel和DPS软件对试验数据进行整理和统计分析,拟合肥料效应函数方程,分析探讨不同配方施肥组合的差异性,并找出最宜施肥量和养分配比。

2 结果与分析

2.1 不同施肥组合对母树长势及种子产量指标的影响

种子园树体长势、单株球果数量和产量、出籽率及单粒果重是衡量母树种子产量的重要指标[7]。由表3看出,经方差分析及其显著性检验表明,不同施肥组合间的母树胸径生长量、单株球果数量和产量、单粒重、出籽率及种子产量均达到显著或极显著差异水平。其中,以处理10的种子产量最高,达到27.68 g/株,是处理1(CK)的10.07倍,主要表现在单株球果数量和产量提高幅度较大;其余多数不同施肥处理的种子产量比CK均有不同程度的提高,但也有少数处理例外,如处理9、13 的种子产量与 CK 相当,而处理5、12的种子产量明显低于CK。这说明,决定马尾松种子园的产量除了母树本身的遗传外,科学配方施肥也是很关键的。此外,母树球果产量和出籽率处于较低水平,而胸径增长率却普遍表现为较大,表明母树营养生长与生殖生长存在一定的相关性,这与迟健等人[6]研究得出的营养生长与生殖生长关系密切的结论相一致。因此,在生产上可通过合理施肥来调节二者之间的相互关系,尽可能使生殖生长高于营养生长,从而促进种子园产量的提高。

2.2 不同配方施肥的种子产量效应分析

种子产量是种子园质量和产量的综合指标,为此以单株种子产量为指标进一步深入分析不同施肥处理效应。经正交设计方差分析表明,16个正交施肥试验中,氮、磷、钾、镁、硼5个养分因子对二代种子园产量均有有显著或极显著的影响。从试验肥料因子的效应大小看,由表4的极差R值大小可以看出,二代种子园极差R最大的因素是K(氯化钾),最小的因素是N(尿素),5个因素对单株种子产量影响的主次关系依次是:K(氯化钾)>P(过磷酸钙)>B(硼砂)>Mg(硫酸镁)>N(尿素)。

由试验结果可知,16个正交试验处理中,二代种子园以处理10和2最好,即以N3P2K4M3B1和N1P2K2M2B2的2个处理组合的产量最高,均极显著高于其它处理组合。极差分析中的K值大小是反应因素水平效应大小,各因素的4个施肥水平中K值最大的,表明因素的该水平最有利于提高产量[10]。从极差分析的各因素K值大小看,二代种子园的N、P、K、Mg、B肥料的施用量水平分别以N1、P2、K4、Mg3、B1即N1P2K4M3B1组合最优,这与施肥试验中的最优组合N3P2K4M3B1和N1P2K2M2B2有所不同,是处理10和处理2两个施肥组合的综合水平,在一定程度上与试验结果也是相统一的。

此外,钼肥的施用效应,由17、18、19三个处理的种子产量方差分析及其显著性检验结果表明,二代种子园以18处理即喷施0.1%钼酸铵的产量最高且极显著高于其它2个处理。说明施用钼肥对马尾松种子园产量有利,以喷施0.1%浓度较合适,相当于每株施用Mo 0.1 g。

2.3 马尾松二代种子园配方施肥方案的初步确定

由前述分析结果可以得出种子园最优施肥组合,但其施用量均为试验设计范围内的固定施肥量,为了更确切计算各肥料养分的具体使用量及其配比,利用正交施肥试验结果,以单株种子产量为因变量(Y),以N(尿素X1)、P(过磷酸钙X2)、K(氯化钾X3)、 Mg(硫酸镁X4)、B(硼砂X5)为自变量,采用多项式回归模型:y=b0+b1x+b2x2+b3z+b4z2+b5u+b6u2+b7xz+b8xu+b9zu……,建立多项式回归效应方程,并对方程及方程中的各项做显著性测定,以自变量F≤F0.1(Fα= F0.1)为取舍标准,显著性标准为F≥F0.1。多项式回归方程:

R=0.9985**,F=169.6125*,显著水平p=0.00012,剩余标准差 S=0.6168,各主导因素的t值、显著性水平以及相关系数见表6。

统计结果显示,回归方程的相关系数R 、F均达到了极显著的水平,而回归各因子参数的显著性检验表明,入选的各项均在不同程度上达到了显著或极显著的水平。采用最小二乘法算得显著性水平α=0.05、α=0.1时的回归估计精度,二代种子园分别为1-(t0.05×S)/Y=83.50%和1-(t0.1×S)/Y=77.08%。说明所确定的多项式回归方程基本上能反映出种子园产量与肥料养分间的关系。

以种子产量Y为指标,对回归方程求一阶偏导数,当边际产量YX=0时,理论上产量最大,此时各自变量的值即为最佳数值,经统计软件自行运算,得到各肥料的最优组合见表7。由表7看出,二代种子园每株施尿素70.0 g+过磷酸钙338.5 g+氯化钾148.5 g+硫酸镁100.9 g+硼砂1.4 g,即最优施肥组合及其配方为:二代种子园每株N32.1 g,P2O540.6 g,K2O89.1 g,CaO 67.7 g,MgO 30.3 g,配比N∶P2O5∶K2O∶CaO∶MgO =1.0∶1.3∶2.9∶2.2∶1.0。这与前述相應的二代种子园最优组合N1P2K4M3B1相吻合。该施肥配方,理论上二代种子园产量可达31.26 g/株,以理论产量的70%作为目标产量的可能性,则采用本施肥配方可实现达21.9 g/株,现实二代种子园平均产量均不足预测产量的40%,而较好的施肥处理组合的产量已达到预测产量值,说明合理配方施肥可有望大幅度提高种子园产量。

3 结论与讨论

施肥对提高二代种子园产量有很大影响,体现在单株球果产量、出籽率、球果单粒重、种子产量在不同施肥组合处理间存在显著或极显著差异。由正交施肥试验的极差分析结果表明,二代种子园的N、P、K、Mg、B肥料的施用量水平以N1P2K4M3B1组合最优,这与施肥试验中的最优组合N3P2K4M3B1和N1P2K2M2B2有所不同,是处理10和处理2两个施肥组合的综合水平,在一定程度上与试验结果也是相统一的。钼肥的施用效应,二代种子园以18处理即喷施0.1%钼酸铵的产量最高且极显著高于17、19处理,说明施用钼肥对马尾松种子园产量有利,以喷施0.1%浓度的较合适,相当于每株施用Mo 0.1 g。

综合效应分析结果,得出各肥料的最优组合为:二代种子园每株施尿素70 g+过磷酸钙338.5 g+氯化钾148.5 g+硫酸镁100.9 g+硼砂1.4 g,即每株N 32.1 g,P2O540.6 g,K2O 89.1 g,CaO 67.7 g,MgO 30.3 g,配比N∶P2O5∶K2O∶CaO∶MgO =1.0∶1.3∶2.9∶2.2∶1.0。这与前述相应的二代种子园最优组合N1P2K4M3B1相吻合。该配方施肥,理论上二代种子园产量可达31.26 g/株,以理论产量的70%作为目标产量的可能性,则采用本配方施肥可实现21.9 g/株,现实二代种子园平均产量均不足预测产量的40%,而较好的施肥处理组合的产量已达到预测产量值。说明合理配方施肥可有望大幅度提高种子园产量。

研究得出,采用最优施肥组合及配方,理论上二代种子园产量可达31.26 g/株,现实种子园施肥组合中最高产量也达到了27.68 g/株,是不施肥产量(仅2.75 g/株)的10倍,与同样经营管理水平下的经验施肥或目前生产上普遍采用的施肥方式,至少可提高产量30%以上。

这几年邵武卫闽国有林场每年均采用本研究提供的最优配方施肥方案,种子园平均每年产量都达到了21.65~30.07 g/株,这进一步验证了此施肥方案是可行的。当然,由于立地和管理水平的差异,应用在其他地方还有待根据生产实践进行调整完善。

参 考 文 献:

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[3] 杨俐苹,金继运,白由路,等.土壤养分综合评价法和不同施肥技术及其产业化[J].磷肥与复肥,2001,16(4):61-63.

[4] 刘正渭.马尾松种子园配方施肥试验研究[J].现代农业科技,2015(10):154-156.

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[9] 陆 梅,林 芳,黄云玲.闽北马尾松二代种子园母树营养特性研究[J].林业调查规划,2018(6):164-168.

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