苏石诚，韦小丽，金念情，周紫晶，邵畅畅，田雨风

(贵州大学林学院，贵州 贵阳 550025)

施肥是苗木培育的关键技术环节之一，对促进苗木生长，改善苗木质量具有重要作用。苗木培育中常用的化肥种类主要有氮肥、磷肥、钾肥和复合肥等，化肥的肥效快且持续时间短，多用作追肥[1]。生产上进行苗木追肥通常以尿素为主，但尿素养分单一，苗木生长发育对多种养分的需求不能得到满足，且尿素在土壤中易流失，肥料利用率不高。相比尿素，复合肥虽然肥效较慢，但能够满足苗木生长对矿质养分的需求。为此，采用含多种养分的复合肥进行追肥值得尝试。随着肥料科学发展，缓释肥作为一种简便、高效和环保的新型复合肥料被广泛运用于林木育苗，其具有养分释放与植物吸收同步的优点，做到简化施肥技术的同时兼顾提高养分利用率[2]。研究发现，施用缓释肥可以有效提高苗木质量，进而显著提升造林成效[3]。

红豆树(Ormosia hosiei)属豆科红豆属，是我国特有的乡土树种，自然分布于浙江、江西、福建、湖北、四川和贵州等省。红豆树木材光滑坚硬，纹理美丽，为红木类树种，可用于制作高档家具[4]；其树冠浓荫，树姿优美，也被作为优良的庭院绿化树种；同时其根、茎、叶均可入药，有着极高的经济价值和开发前景[5]。由于野生资源越来越少，人工栽培极少，红豆树已被列为国家Ⅱ级重点保护植物[6]。为了扩大其种群，迫切需要解决红豆树优质壮苗培育的关键技术问题，诸如种子处理、密度调控和营养调控等技术难题。目前生产上红豆树苗木育苗方式简单，施肥管理措施研究较少，主要以施用化学肥料为研究对象，阮淑明[7]、郑天汉[8]等探讨了氮、磷、钾配比追肥对红豆树生长及生理的影响，指出适量补充氮肥有利于促进红豆树植株的生长发育，但未描述试验地土壤养分状况及苗木密度，其建议的氮磷钾配比(2.5:1:1.25)在市场上也难于找到合适的肥料，单独配制肥料工序较复杂，按照配方单独为红豆树生产肥料也不现实。同时，缓释肥在国内外已被广泛应用于林业苗木培育[3]，在浙江楠(Phoebe chekiangensis)[9]、闽楠(Phoebe bournei)[10]等珍贵阔叶树种的苗木培育过程中，缓释肥能较显著地提高苗木质量。为此，本研究以红豆树当年生大田播种苗为试验材料，选用市场销售的复合肥、缓释肥和尿素三种肥料进行不同施肥量比较试验，测定苗木生长指标、叶片矿质营养指标和根系结瘤情况，对各施肥处理的红豆树苗木质量进行综合评价，筛选出适合红豆树当年生播种苗的最佳追肥种类及施肥量，为红豆树优质苗木培育提供理论依据及技术指导。

1 试验地概况

试验地位于贵州大学林学院西校区苗圃，地处黔中地区(106°39′E，26°27′N，海拔 1112 m)，为亚热带季风性湿润气候。田间持水量 21.1%，土壤为黄壤，容重 1.51 g·m-3，pH 6.0，土壤全氮 2.8 g·kg-1、全磷 2.48 g·kg-1、全钾 5.86 g·kg-1、水解氮 87.5 mg·kg-1、有效磷 172.11 mg·kg-1、速效钾 441.28 mg·kg-1。

2 材料与方法

2.1 材料

红豆树种子于2018年10月初采自贵州省关岭布依族苗族自治县(105°32′E、25°51′N，海拔 1150 m，年均温16.2 ℃)，将种子净种除杂自然阴干后装入透气的自封袋，置于4 ℃冷藏柜保存。2019年4月上旬播种，播种前用70 ℃热水浸种催芽。

试验用肥料包括：缓释肥(洋丰复合肥料——控释保持型，总养分≥43.0%，N-P-K: 30-6-7)、复合肥(燃灯复合肥料，总养分≥25.0%，N-P-K: 15-4-6)及尿素(总氮≥46.2%)。

试验苗木：2019年 3月下旬进行整地作床。4月上旬进行开沟条播，5沟·m-2，按出苗率65%计算，每沟播种16粒红豆树种子，覆盖松针。5月中下旬揭去松针并间苗，调整密度为50株·m-2，定期除草。

2.2 试验设计

6月30日进行施肥处理，结合试验地土壤养分含量情况，试验参照《森林培育学》(第3版)的当年生苗木苗圃常规氮肥施用量标准对三种肥料进行施肥量设计[11]。每种肥料各设置3个水平，以不施肥作对照，每个处理重复3次，每重复1 m2，一次性施肥。施肥时在苗行中间开沟，深度为5 cm，将肥料均匀施于沟内。为避免边际效应，各重复之间间隔1 m2。施肥量见表1。

表1 红豆树苗木施肥方案Table 1 Fertilization scheme for Ormosia hosiei seedlings

2.3 指标测定

2.3.1 生长指标

施肥时测定样方内红豆树苗高(卷尺测量，精度0.1 cm)、地径(游标卡尺测量，精度0.01 mm)，之后每20 d测定一次，10月30日结束，共测定7次。

生物量测定：每重复选取3株标准株(按10月30日测定的平均苗高和平均地径±5%选取，苗木周围挖15 cm × 15 cm方块进行苗木采收，尽量保证苗木根系不受损)，将根、茎、叶各部分洗净擦干，烘箱105 ℃杀青30 min，再70 ℃烘至恒重后称量各部分干质量(精度0.001 g)。

2.3.2 侧根及结瘤情况

生物量测定之前，先观测标准株的须根数量和长度(精度0.1 cm)，根瘤数量、形状和长短径(精度0.01 mm)，收集标准株上所有根瘤，洗净擦干后称其鲜重。

2.3.3 根系指标

将标准株根系置于根系扫描仪中获取图像，后用WinRhizo根系分析系统进行分析。

2.3.4 植株养分含量测定

选取标准株的根、茎、叶烘干后研磨，利用硫酸-高氯酸消煮，各器官的全氮、全磷和全钾含量分别采用凯氏定氮法、钼锑抗比色法和火焰光度计法进行测定[12]。

2.3.5 土壤理化性质测定

土壤田间持水量采用烘干法测定，土壤容重采用环刀法测定，土壤 pH采用电位法测定，土壤样品利用硫酸-高氯酸消煮，全氮、全磷和全钾分别采用凯氏法、消煮液-钼锑抗比色和氢氧化钠熔融-火焰光度计法测定；碱解氮、速效磷和速效钾分别采用碱解扩散法测定、碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法和乙酸铵浸提-火焰光度计法测定[13]。

2.4 苗木综合质量评价方法

采用模糊数学隶属函数分析法[14]，计算公式为：

其中，U(Xi)为隶属函数值，Xi为某一指标测定值；Xmax、Xmin分别为某一指标最大值和最小值。

2.5 数据统计

试验数据用Microsoft Excel 2016整理及制作图表，采用SPSS 26.0 软件统计分析。采用单因素方差分析和Duncan法进行多重比较。图表中数据为平均值±标准误。

3 结果与分析

3.1 不同施肥处理对苗高和地径生长的影响

表2显示，不同施肥处理对红豆树苗高和地径生长有不同程度影响。与 CK相比，各施肥处理对苗高生长均有促进作用，其中 H2处理苗高最高，是CK的1.55倍，其次为H3和F2处理，分别为CK的1.38倍和1.33倍。各处理地径增长率变幅为43.27%～100.81%，最大为F2处理，为CK的1.24倍，H2处理表现也较优，N3处理地径生长最差，为CK的93.54%。各施肥处理间苗高和地径总增量差异显著(P<0.05)，从图1可看出，不同施肥对苗高和地径生长影响的变化过程。施肥后各处理间苗高增量总体呈先快后慢趋势，复合肥和氮肥处理的苗高前期增量较大，后期增量较小，而缓释肥处理每20 d苗高增量较均匀。地径增量的变化趋势与苗高相似。可见，尿素和复合肥对苗高、地径生长的促进作用表现在施肥早期，而缓释肥对红豆树苗高和 地径的影响则是均匀、可持续的。

表2 不同施肥处理对苗高、地径的影响Table 2 Effects of different fertilization treatments on seedling height and ground diameter

图1 施肥处理对不同时期苗高、地径增量的影响Fig. 1 Effect of fertilizer treatment on increment of seedling height and ground diameter in different periods

3.2 不同施肥处理对根系生长发育的影响

不同施肥处理对红豆树苗木根系影响较大(表3)。H2和F2处理侧根最多最长，分别比CK侧根数增加 112.50%、100.00%，侧根长增加 43.15%、36.65%；N3处理表现最差，侧根数和长度仅为CK的78.00%和79.57%。H2处理的总根长、总根表面积、总根体积、根平均直径和根尖数表现最佳，N3表现最差，分别为 H2处理的 70.34%、60.81%、48.03%、81.44%和88.05%。同一种肥料处理随着施肥量增加其侧根数、侧根长及各根系指标表现不同，复合肥组和缓释肥组处理随施肥量增加呈先增加后降低的趋势，尿素组处理随施肥量增加，侧根越少越短，各根系指标表现越差。

表3 不同施肥处理对根系的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on root system

3.3 不同施肥处理对红豆树根系结瘤情况的影响

从表4可知，CK、F1、F2和H组处理结瘤率均为100%，N3处理结瘤率最低，仅为55.56%。不同施肥处理下红豆树苗木单株结瘤数、单株瘤重和单个瘤重差异极显著(P<0.01)。其中，F1单株瘤重和单个瘤重最佳，H2单株结瘤数最多，为16个。H组处理结瘤数量和质量随施肥量增加呈先增加后减少趋势，F组和N组处理则呈逐渐减少趋势，N3处理表现最差，单株结瘤数仅为2个，单株结瘤数、单株瘤重和单个瘤重仅分别为最高处理的12.50%、6.31%和46.60%。

研究表明，各施肥处理下红豆树苗木根瘤形态存在差异(表4)。各处理间根瘤长、短径存在一定的差异，随着施肥处理含氮量的增加，根瘤长径与短径均呈减小趋势，除F1处理根瘤长径外，其余根瘤长、短径均低于对照。根瘤的形状随着处理含氮量增加，根瘤越接近于球形。

表4 不同施肥处理结瘤数量及质量的影响Table 4 Effects of different fertilization treatments on nodule quantity and quality

3.4 不同施肥处理对苗木生物量的影响

部分施肥处理的红豆树苗根、茎、叶生物量和总生物量存在极显著差异(P<0.01)。H2处理的茎、叶生物量和总生物量指标最高，F2处理根生物量指标最高，N3处理各生物量指标最低，H2处理总生物量为N3处理的3.15倍(图2)。同一种肥料处理中，随施肥量增加，复合肥组和缓释肥组生物量呈先增后减趋势，尿素组呈逐渐递减趋势。可见，施肥处理氮含量过高不利于红豆树苗木生物量的积累。

图2 不同施肥处理对生物量及分配的影响Fig. 2 Effects of different fertilization treatments on biomass and distribution

3.5 不同施肥处理对根、茎、叶N、P、K含量的影响

不同施肥处理对红豆树苗木根、茎、叶的N、P、K含量影响差异极显著(P<0.01)(表5)。同一种肥料随施肥量的增加，复合肥组和缓释肥组的根、茎、叶N、P、K含量呈先增后减趋势，尿素组(除叶片P含量外)呈逐渐递减趋势。H2处理各器官的氮、磷、钾含量最高，N3处理根、茎、叶的氮含量，根、茎的磷含量最低，分别为H2处理的49.41%、47.88%、57.33%、59.03%和59.77%。CK处理的叶磷含量及其根、茎、叶钾含量最低，分别为H2处理的54.22%、56.49%、63.92%和57.11%。总体上，同一施肥处理的氮含量排序为叶>根>茎，磷含量排序为根>茎>叶，钾含量排序为根>叶>茎。

表5 不同施肥处理对根、茎、叶的N、P、K含量影响Table 5 Effects of different fertilization treatments on N, P and K contents in roots, stems and leaves

3.6 不同施肥处理下红豆树苗木质量评价

对不同施肥处理红豆树苗木质量进行综合评价，结果显示，H2处理综合表现最优，其次为F2、H1处理。N2和N3处理综合评价得分低于CK(表6)。各施肥处理的苗木质量综合排序为：H2>F2>H1>F1>H3>F3>N1>CK>N2>N3。

表6 不同施肥处理红豆树苗木隶属函数综合评价Table 6 Comprehensive evaluation of subordination function of Ormosia hosiei seedlings under different fertilization treatments

4 讨论

4.1 不同施肥处理对红豆树苗木生长的影响

研究表明，适宜肥料种类及施用量能明显调节和改善红豆树当年生实生苗的生长。缓释肥和复合肥处理的苗高、地径及干物质积累均表现为随施氮量增加呈先增后减趋势，施尿素处理中，除苗高外，其他指标均呈随施用量增加而逐渐降低，可见氮磷钾的配合使用比单施氮肥更能促进苗木生长。本研究中含N量相同情况下，缓释肥处理的苗木其隶属函数综合评价值远高于复合肥和尿素。同时，苗高和地径的增长在不同施肥种类之间表现不同，缓释肥处理组的苗木能保持较长时间苗高增长量，而复合肥和尿素处理组苗木仅前期增长量较快，后期增长量与对照组相似。彭玉华等[15]对火力楠(Michelia macclurei)施肥试验表明，在基质中添加缓释肥较复合肥更有利于火力楠苗木生长，施氮量也非越多越好，过量施用会抑制苗木根系生长发育。奚旺等[16]和周成敏等[10]在研究缓释肥对华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)和闽楠等苗木生长的影响时也得到类似结果。可见，适量缓释肥的一次性施用能为苗木长期提供养分，相较另外两种肥料，省工省时，减少养分淋溶及污染环境的同时又能促进苗木生长。

4.2 不同施肥处理对红豆树结瘤及根系生长的影响

红豆树苗木根瘤的形成与施N量有关。一般来说，土壤中氮素含量较高时，豆科植物结瘤情况及侧根生长会受到抑制，造成共生固氮效率下降[17]。研究显示，复合肥和尿素两种肥料处理下，随着施氮量的增加所有根瘤指标呈减小趋势，其中单施氮肥处理的结瘤情况最差。相比于前两种肥料，缓释肥由于养分释放缓慢，单株结瘤数和单株瘤重呈先增后减趋势，在单个瘤的长、短径及瘤重上也呈现出随施氮量增加而减小的趋势，这与安常蓉[18]对花榈木(Ormosia henryi)根瘤形成调控因素的研究结果一致，氮素施用会影响花榈木苗的结瘤数量及质量，适当施氮对根瘤形成具有促进作用，能增强苗木固氮能力，提高苗木质量。

施肥方式影响红豆树苗木结瘤情况及根系生长，进而影响苗木对水肥的吸收。有研究表明，施缓释肥和复合肥的处理，随着处理氮含量增加，苗木根系指标呈增大趋势[19]，但随施用肥氮含量的持续增加，苗木根系发育反而逐渐变差，其根系生长除了受到高氮抑制外，还可能由于根瘤形成差异对苗木根系影响较大有关。本研究中，红豆树苗木结瘤数量越多，其根尖数越多，总根长、总根表面积、总根体积和根平均直径也随之扩大，使苗木根系能力增强，促进苗木的生长。

4.3 不同施肥处理对矿质营养的影响

氮素对植物的生理作用有重要影响，适量氮素能促进植物生长，但氮量超过一定水平后，会对植物造成明显抑制作用，造成植物养分失调，生产能力下降[20]。此次研究中，红豆树苗木各器官N、P、K含量均表现为施用缓释肥30 g·m-2(H2)时最佳，适量的氮素供给能保证物质代谢和光合作用的正常进行，从而促进红豆树苗木的生长发育，而随着处理肥料氮含量的继续增加，苗木矿质营养降低，品质下降，甚至低于未施肥处理，如N2、N3处理。魏红旭等[21]对长白落叶松(Larix olgensis)的研究也发现，当氮供应饱和时，长白落叶松苗木质量下降。但结合本研究苗木根系结瘤情况，豆科植物的植株-根瘤共生固氮是固氮效率最高的一种生物固氮形式，随施氮量增加苗木质量下降的主要原因是高氮量的施用抑制了红豆树根瘤的形成，降低了苗木根系质量从而影响苗木对于矿质元素的吸收利用，进而造成苗木品质下降。康丽华等[22]对相思苗木进行接种根瘤菌的研究发现，结瘤较好的苗木生物量、总氮量和固氮量均比结瘤差的高。氮元素是影响豆科树种与根瘤菌共生固氮的重要因素，适当的氮素供给能有效促进红豆树苗木根瘤的产生、发育和固氮作用，提高根系对矿质元素的吸收。相反，施氮量过高抑制了根瘤形成，导致植株根系吸收能力降低，不利于红豆树苗木体内矿质营养元素含量的积累。目前，高氮抑制根瘤产生与发育的研究大多集中在作物方面，林木研究较少，本文对红豆树苗木结瘤与施肥关系进行初步探索，但国内外对结瘤数量、根瘤发育和固氮活性受氮素调节的机制等还存在争议，需进一步研究[23]。

本研究中，该实验地条件下，缓释肥与复合肥最佳处理分别为H2与F2，同等含N量下的缓释肥P、K元素含量较复合肥少，但试验表明，缓释肥处理后红豆树苗木生长、根系及结瘤情况、物质及养分积累等均优于复合肥处理，这是由于缓释肥养分释放缓慢，肥效时间长，且与植物养分吸收同步，氮挥发减少及反硝化作用，可高效利用氮肥[24]。因此，缓释肥对于培育优质红豆树苗木更具意义。

5 结论

苗木是植树造林的基础和保障，苗木质量直接影响造林成活率和早期生长表现，合理施肥方案有利于苗木的优质、增产，研究中适宜的肥料种类和施肥量对红豆树的苗高、地径、根系、生物量等生长指标以及植株各N、P、K含量等都有显著的促进作用，所施肥料的含N量及养分释放速率对红豆树苗木根瘤的形成以及地下部分生长的影响极为显著。在本试验地条件下，10个处理中，同等施氮量处理，施缓释肥的效果优于复合肥和尿素，其中施缓释肥30 g·m-2(H2)处理对红豆树生长促进作用最大，其苗木质量综合评价最优。同时结合本地市场所用缓释肥、复合肥和尿素市场价格，按三种肥料最佳处理H2、F2及N1计算成本分别为0.09元·m-2、0.16元·m-2、0.02元·m-2。综上，建议生产上红豆树育苗以施缓释肥为佳。