魏 宁，李国雷 *，蔡梦雪，史文辉，刘 文，薛 柳，李进宇

(1.北京林业大学，省部共建森林培育与保护重点试验室，北京 100083；2.浙江农林大学，省部共建亚热带森林培育国家重点实验室，浙江 杭州 311300；3.北京市西山试验林场，北京 100093；4.北京市园林科学研究院，北京 100102)

苗圃期施肥能增加苗木规格、根系生长潜力以及体内矿质养分、非结构性碳水化合物[1-3]，有利于造林后苗木生根和生长[4-5]。造林初期苗木根系尚不能从土壤中吸收养分，生长主要依赖于体内贮存的养分和非结构性碳水化合物，大规格的苗木造林后与杂草竞争的能力更强[6-7]。因此，苗圃期施肥是提高造林成活率和生长量的重要途径[8-9]，在困难立地效果更为明显[1]。一定范围内增加施肥量可改善苗木质量，但过量的养分供给会产生毒害作用[10-12]。根据稳态营养模型理论，随施肥量增加，苗木生物量达到最大时的施肥量为充足施肥量，养分含量和生物量开始减少时的施肥量为最佳施肥量，施肥量超过最佳施肥量时开始产生养分毒害[13-16]。

栎属(Quercus)植物多达400余种，分布广泛[17]。北京鹫峰国家森林公园内的北美红栎(Q.rubra)和夏栎(Q.robur)生长健康，引种到青岛的沼生栎(Q.palustris)和夏栎，树高已达17和8 m，胸径达40和20 cm[18]。陈益泰等[19]研究得出红栎组4种栎树在长江三角洲地区适应性较强，可用于园林绿化。近年来，国内外相继开展了栎属树种的施肥研究，发现栓皮栎(Q.variabilis)容器苗充足施肥量和最佳施肥量分别为75、125 mg/株[20]，刺叶栎(Q.spinosa)容器苗指数施肥充足施氮(N)量为125 mg/株，最佳施N量大于200 mg/株[21]，槲栎(Q.aliena)容器苗的最佳缓释肥施N量为100 mg/株[22]。在爱尔兰对夏栎裸根苗指数施肥的研究结果显示，施N量为0.5 g/株时苗木形态和养分情况均优于其他处理[2]。北美红栎容器苗的充足施N量和最佳施N量分别是25和100 mg/株[23]，而裸根苗的充足和最佳施N量是0.84和1.68 g/株[24]。由以上结果可知，栎属树种之间需肥规律存在较大差异，相同树种不同苗木类型之间养分需求量也有所差异。此外，国内外气候环境的差异、引种导致苗木适应性的改变，都会影响其生长节律和需肥规律。

北美红栎、夏栎、猩红栎(Q.coccinea)和沼生栎，树形优美，叶片在秋季变成金色或红色且宿存期较长，是优良的观赏树种。但目前关于国外栎苗圃期施肥的研究较少。为此，探究缓释肥施氮量对上述4种国外栎1年生容器苗生长季末苗木规格、矿质养分和非结构性碳水化合物积累的影响，为培育高品质的国外栎苗木提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及试验材料

2017年3月将4种国外栎1年生容器苗移栽至北京市昌平区大东流苗圃(116°28′17″E，40°9′8″N)大田，北温带半湿润大陆性季风气候，2017年平均气温12.6 ℃，最高气温38.5 ℃，最低气温-10.1 ℃，降水量为620 mm，降水主要集中在夏季。

1.2 试验设计

试验设置5个施N量处理，分别是25、100、150、200和400 mg/株，即施用缓释肥0.16、0.66、0.98、1.31和2.62 g/L。每处理设4重复，每重复20株，共育苗1 600株。4月初，将贮藏的种子取出，用50 ℃温水浸泡30 min，按照湿沙与种子质量比为3∶1混合催芽，出芽后，将种子播于容器中，覆土厚1 cm。育苗阶段温室采用自然光照，自育苗开始至11月月平均温度分别为20.1、20.7、21.8、27.2、25.0、22.6、18.6、15.8 ℃。每周随机移动托盘降低边缘效应。4月初至11月中旬每周浇水2次，11月中旬移至炼苗场后，每周浇水1次，12月底贮藏于室外坑中越冬。移栽株行距0.5 m×0.5 m，每树种每处理移栽20株，4种栎造林共计400株，四周设置2行保护行。

1.3 取样与指标测定

2016年12月中旬，每重复随机取5株苗木测定苗高、地径后进行破坏取样。苗木冲洗干净后按根、茎剪开，分别装入信封中，70 ℃烘箱烘48 h，称取质量(精确至0.001 g)即获得生物量。将每重复的5株按器官混合，硫酸-过氧化氢法消煮后凯氏定氮法UDK-152全自动定氮仪(Velp Scientifica，Italy)测定N质量分数，钼锑抗比色法8453 型紫外分光光度计(Agilent 公司，USA)测定磷(P)质量分数，火焰光度计法Spectra AA 220 型原子吸收光谱仪(Varian，USA)测定钾(K)质量分数，蒽酮比色法Spectra AA 220 型原子吸收光谱仪(Varian，USA)测定淀粉和可溶性糖质量分数[25-26]。养分含量为每重复5株混合样品测定值，养分量以生物量乘以对应养分质量分数计算得出。2018年3月中旬统计移栽成活率。

1.4 数据处理

利用Excel 2013整理数据，SPSS 18.0处理。除移栽成活率外，其他指标进行单因素方差分析，Tukey法多重比较分析(α=0.05)；移栽成活率分析采用卡方检验，用Sigmaplot 12.5作图。

2 结果与分析

2.1 施氮量对4种栎苗形态的影响

研究发现，夏栎在施N量200 mg/株时苗高、地径均达到最大，施N量增加至400 mg/株时地径显著降低(P<0.05，df=4，F=3.21)(表1)。猩红栎在施N量从100 mg/株增加至400 mg/株时苗高没有增加，但都显著高于25 mg/株处理时苗高(P<0.01，df=4，F=4.72)，施N量150 mg/株时地径达到最大，施N量继续增加地径开始减小，400 mg/株时地径减小11.1%。北美红栎苗高(P>0.05，df=4，F=1.96)、地径(P>0.05，df=4，F=1.15)在各处理间都没有显著差异。沼生栎在施N量25 mg/株时苗高(P<0.01，df=4，F=16.64)显著低于其他处理，地径随施N量增加而增加。

表1 不同施氮量对4种栎苗高和地径的影响

经测定发现(图1)，当施N量为200 mg/株时夏栎各器官生物量都达到最大值，施N量增至400 mg/株时根生物量(P<0.01，df=4，F=6.26)、茎生物量(P<0.01，df=4，F=14.77)和整株生物量(P<0.01，df=4，F=6.90)都显著降低。猩红栎整株生物量和根系生物量在施N量为25～200 mg/株时没有差异，但100 mg/株和150 mg/株处理时茎生物量达到最大，施N量为400 mg/株时根系生物量(P<0.01，df=4，F=8.56)和整株生物量(P<0.01，df=4，F=10.34)都显著降低。在5个施N量处理下北美红栎茎生物量(P>0.05，df=4，F=2.83)、根生物量(P>0.05，df=4，F=1.41)和整株生物量(P>0.05，df=4，F=1.64)变化均不显著。沼生栎生物量呈增加趋势，施N量为400 mg/株时，根生物量、茎生物量和整株生物量达到最大值。

不同大字母表示整株生物量各处理间差异显著(P<0.05)，不同小写字母表示茎和根生物量各处理间差异显著(P<0.05)。下同。The uppercase letters indicate significant differences (P<0.05) for the whole plant, the lowercase letters indicate significant differences (P<0.05) for the stem and root among different treatments. The same below.图1 不同施氮量对4种栎苗组织生物量的影响Fig.1 Effects of nitrogen rates on biomass of four species Quercus seedlings

2.2 施氮量对4种栎苗矿质养分积累的影响

各施N量处理下4种国外栎苗木矿质养分积累的变化见图2。经分析发现，夏栎在施N量200 mg/株时，根N含量达到最大，比施氮25 mg/株时高出83.3%，各处理间根磷(P)含量(P>0.05，df=4，F=2.22)和根钾(K)含量(P>0.05，df=4，F=1.55)没有显著变化；各处理间茎N含量(P>0.05，df=4，F=1.54)差异不显著，茎P含量和茎K含量在施氮200 mg/株时达到最大；整株N含量和P含量也在施氮200 mg/株时达到最大，分别较最低施N量处理增加82.0%和43.0%，在各处理间(P>0.05，df=4，F=2.68)整株K含量没有显著变化(图2A)。

猩红栎根N含量随施N量的增加先增加后下降，最大值出现在200 mg/株处理时；根P含量在施N量超过200 mg/株后不再继续增加；根K含量在200 mg/株时最大，400 mg/株时下降44.2%。茎N含量(P>0.05，df=4，F=2.04)和茎K含量(P>0.05，df=4，F=2.85)在各处理间变化不显著，茎P含量随施N量增加而增加。整株N含量、K含量也在施氮200 mg/株处理时达到最大，较最低施N量处理分别增加71.0%和26.1%，整株P含量(P<0.05，df=4，F=7.29)在施氮25 mg/株时显著低于其他4个处理(图2B)。

北美红栎根N含量、P含量以及茎N含量、P含量均随施N量增加而增加，茎K含量(P>0.05，df=4，F=0.64)和根K含量(P>0.05，df=4，F=2.95)各处理间差异不显著。整株N含量(P<0.01，df=4，F=16.01)随施N量显著增加，施氮400 mg/株时整株N含量较最低施N量处理增加120.6%，整株P含量在施N量大于200 mg/株后不再增加，而整株K含量(P>0.05，df=4，F=2.57)在各处理间没有显著变化(图2C)。

沼生栎根N含量在处理区间保持增加趋势，施氮400 mg/株时最大，比25 mg/株处理多1.5倍；根P 含量(P>0.05，df=4，F=2.37)变化不显著；根K含量在施N量<150 mg/株时增加。茎N含量在处理区间内不断增加，而茎P含量在施N量超过100 mg/株时不再增加，茎K含量(P>0.05，df=4，F=1.09)变化不显著。整株N、P和K含量随施N量增加而增加，均在施N量400 mg/株时最大，是施N量25 mg/株处理时的2.5、1.4和1.6倍(图2D)。

图2 不同施氮量对4种栎苗组织养分含量的影响Fig.2 Effects of nitrogen rates on stem, root and total nutrient (N, P and K) contents of four species Quercus seedlings

2.3 施氮量对4种栎苗非结构性碳水化合物积累的影响

夏栎整株淀粉含量和可溶性糖含量在施氮200 mg/株时达到最大，较最低施N量处理分别提高50.4%和32.5%。猩红栎茎中淀粉含量(P>0.05，df=4，F=0.95)、根淀粉含量(P>0.05，df=4，F=1.64)和整株淀粉含量(P>0.05，df=4，F=1.67)处理间变化均不显著，整株可溶性糖含量和根可溶性糖含量在处理范围内先增加后减小，拐点为150～200 mg/株。北美红栎茎淀粉含量(P>0.05，df=4，F=0.21)、根淀粉含量(P>0.05，df=4，F=0.57)及整株淀粉含量(P>0.05，df=4，F=0.21)处理间差异不显著，根可溶性糖含量(P>0.05，df=4，F=1.17)、茎可溶性糖含量(P>0.05，df=4，F=0.39)和整株可溶性糖含量(P>0.05，df=4，F=2.09)变化也不显著。沼生栎各处理间根可溶性糖含量(P>0.05，df=4，F=0.91)、根淀粉含量(P>0.05，df=4，F=0.78)、茎淀粉含量(P>0.05，df=4，F=1.77)、整株淀粉含量(P>0.05，df=4，F=0.32)以及整株可溶性糖含量(P>0.05，df=4，F=1.59)也没有显著差异。

表2 不同施氮量处理对4种栎组织淀粉和可溶性糖含量的影响

2.4 施氮量对4种栎苗移栽成活率的影响

分析发现，1年后夏栎成活率为35.0%～55.0%，施N量为100和150 mg/株时成活率比其他处理高(表3)。猩红栎各处理下成活率均不高于25.0%。北美红栎在施N量最低时成活率高，但不超过45.0%。4种栎中沼生栎成活率最高，施N量25 mg/株时成活率达到75.0%，适当施N可提高至95.0%。

表3 不同施氮量处理对4种栎移栽1年后成活率的影响

3 讨 论

本研究中夏栎的需肥量低于该树种在国外秋季播种的裸根苗的需肥量[2]，且已证实北美红栎、白栎等树种的裸根苗最佳施肥量远高于容器苗[24,27]；此外，秋季播种的红松苗木生长量和需肥量高于春季播种的苗木[28]，遮阴措施与氮肥形态也有影响[29]，因此尚不能确定引入中国后是否由于气候的差异导致夏栎生长规律及需肥规律的改变。本研究还发现，夏栎淀粉含量和可溶性糖含量可作为夏栎苗木质量的评价指标，这与课题组对槲栎的研究结果一致[22]。猩红栎的最佳施N量处理为150～200 mg/株，与本试验结果一致，胡丁猛等[30]指出在施N量200 mg/株时猩红栎容器苗生长最好，施N量100～300 mg/株时苗木大小差异不显著。猩红栎根系可溶性糖含量变化与生物量、整株N含量的变化较一致，有可能作为苗木质量评价的辅助指标[31]。本试验中北美红栎最佳施N量高于国外研究结果[23]，原因可能是国内培育的北美红栎小于其在原产地的规格，引种的北美红栎次生代谢改变，将更多能量用于适应环境[32]。根据施N对生物量、养分含量变化的影响[33]，为确定北美红栎和沼生栎1年生容器苗的最佳施N量，需在400 mg/株施N量基础上继续增加。4种栎对淀粉和可溶性糖的分配较一致，均大量分配在根系当中，这与栎类主根发达、根系生物量占比大有关[34-35]。

苗圃期施氮(N)对4种栎苗木规格或养分积累有所改善，但移栽成活率没有显著提高，苗圃期施肥效益消失。对欧洲栓皮栎(Q.suber)的研究结果与此类似[3]，该结果可能是由干旱或者夏季高温等因素导致。将北美红栎引至江苏育苗造林，在降水量大于1 000 mm、土层厚度40 cm的3个立地中，造林成活率为82.3%～95.0%；在年降水量870 mm、土层厚度20 cm的立地中造林成活率严重下降，仅为44.3%。抗逆性观测发现，夏季温度持续35 ℃以上时北美红栎幼苗出现部分叶片边缘干枯的现象[18]。胡丁猛等[30]指出水分是猩红栎生长的重要因子。所以，移栽环境的不适可能掩盖了苗圃期施肥效益，今后可从干旱、高温等环境因素角度探究移栽成活率偏低的原因。沼生栎移栽1 a后成活率高达95%。于德林等[36]调查发现熊岳树木园1923年引进的沼生栎生长量高于同期乡土树种；杨振亚等[37]研究4个引种栎类树种抗寒性得出沼生栎半致死温度为-28.42 ℃，抗寒性强。以上结果说明沼生栎适应性强，有较大的应用潜力。