施用磷肥对马尾松种源生长和木材基本密度的影响

刘青华，周志春，张开明，兰永兆，吴吉富，聂国勤

(1.中国林业科学研究院 亚热带林业研究所，浙江 富阳 311400；2.福建省武平县林业局，福建 武平364300)

随着短轮伐期工业用材林的规模发展及林木经营者集约理念的出现，林木施肥已被广泛接受并逐渐成为林木培育的一项重要技术措施，也是防止地力衰退，维持长期稳定的地力和养分平衡的有效途径[1]。在中国南方，土壤中的磷多以难溶性闭蓄态形式存在而被固定，有效磷含量极低[2]，而磷是植物生长发育必需的大量元素之一，因此，施磷肥已成为营造人工林的重要内容。已有研究发现，增施磷肥可大幅提高林木生长量[3－4]，但对于针叶树种的施肥措施已有的报道主要集中在幼林期和中龄期追肥上，很少涉及造林时施入的基肥对林木的影响以及肥力的持效性，仅见赵颖等[5]研究了磷基肥对马尾松Pinus massoniana生长的影响。施基肥是丰产栽培的关键技术[6]，因此，研究磷基肥对林木主要经济性状的影响对林业生产也显得尤为必要。由于大多数林木属于杂合体，不同基因型对施肥的生长反应差异也较大[7－10]。马尾松是中国南方的主要造林树种，广西岑溪、广东高州、广东信宜、江西崇义和福建武平种源是福建地区生长表现较好的优良种源[11]。周志春等[2]对马尾松幼龄林研究认为，马尾松种源与磷肥的互作效应虽较小，但不能忽略它的存在。本研究在已有的有关2～10年生马尾松优良种源对磷肥生长反应及肥效持续性的基础上，利用设置在福建省武平县的广西岑溪、广东高州、广东信宜、江西崇义和福建武平等5个马尾松优良种源与3种磷肥互作试验林的12年生测定材料，继续研究磷基肥对各优良种源生长、形质和木材基本密度的影响，以期为种源与磷肥的最佳配置提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

试验材料取自设置在福建省武平县九进塘林业科技试验示范区的12年生马尾松优良种源与磷肥互作试验林。该试验示范区自然状况见参考文献[5]，有广西岑溪(A1)，广东高州(A2)，广东信宜(A3)，江西崇义(A4)和福建武平(A5)等5个优良种源参试，设置不施磷(P0)，中磷(P1，100 g°株－1钙镁磷肥)和高磷(P2，400 g°株－1钙镁磷肥)3种磷肥处理。试验采用完全随机区组设计，4次重复，4列7行28株小区，株行距为2 m×2 m，各重复土壤养分状态见参考文献[2]。1997年4月1日利用半年生容器苗上山定植，植苗前在穴底均匀施入磷肥，所施用磷肥为福建漳平产，五氧化二磷质量分数为124.0 g°kg－1。栽植时上述5个种源容器苗的平均高度分别为18.37，18.60，18.60，15.50和16.40 cm。造林后连续3 a劈草，1次°a－1，但从造林到本次调查期间内未再施肥。

1.2 试验林调查和材性测定

2008年12月在每重复的试验小区(4列7行28株)内选择中间6～8株样木，以避免小区边缘效应对试验结果的影响。每木测量其树高、胸径和树干通直度等指标。树干通直度按通直、较通直、一般、弯曲、严重弯曲分级，分别记分为5，4，3，2和1，分数越高越通直。同时在调查植株胸高处上坡方位用6 mm直径的生长锥钻取一髓心至树皮的完整无疵木芯，并用最大含水量法[12]测定其木材基本密度。

1.3 数据分析

单株材积(V)按公式 V=0.000 062 341 803× D1.31.8561497× H0.9568492估算[11]。其中，D1.3为胸径，H 为树高。以小区单株测定值为单元，采用SAS/STAT软件中的GLM程序进行性状方差分析，以检验种源、磷肥量、种源×磷肥量互作等对生长、形质和木材基本密度的影响。方差分析时树干通直度经数据转换。

2 结果与分析

2.1 马尾松种源生长、形质和木材基本密度对磷肥的遗传反应

表1结果表明:12年生时，马尾松不同优良种源生长对磷基肥的遗传反应式样不同。对于胸径生长，广东高州和信宜种源仍对磷基肥较为敏感，皆表现为随磷基肥施入量的增加，胸径生长明显加快。而广西岑溪、江西崇义和福建武平种源胸径生长对磷基肥的敏感性则较小，其在3种磷基肥处理下胸径生长量差异不显著，属于耐磷性种源，适合在缺磷地区经营。对于树高生长，除江西崇义和福建武平种源在3种磷基肥下差异不显著外，广西岑溪、广东高州和信宜种源对磷肥反应较敏感，表现在较高或中等磷肥处理下具有较大的树高生长，如广西岑溪和广东信宜种源在中磷立地下，12年生时平均树高分别为11.55和11.30 m，分别是缺磷处理下树高生长量的1.11倍和1.10倍；广东高州种源在高磷处理下树高生长量最大，比缺磷处理下高10.77%。

马尾松种源树干通直度受磷基肥的影响较小，仅见福建武平种源在缺磷处理下干形要明显好于中、高磷处理下的干形，平均的得分值为4.2分。其他4个优良种源在3种磷基肥处理下树干通直度差异皆不明显。造林时磷基肥的施入量对广东高州、广东信宜和福建武平种源的木材基本密度影响也较小，但对广西岑溪和江西崇义种源有明显的影响，江西崇义种源在中、高磷处理下木材明显要比缺磷时的木材致密，与之相反，广西岑溪种源在缺磷处理下木材基本密度为0.408 8 g°cm－3，比中磷处理下的木材基本密度显著提高了4.47%(P＜0.05)，但广西岑溪种源在高磷处理下木材基本密度与缺磷、中磷处理下的木材基本密度差异不明显，未达到5%显著概率水平。

表1 马尾松种源生长、干形和木材基本密度在不同磷肥施用量下的比较Table 1 Comparison on growth，stem-form and wood basic density of Pinus massoniana provenances between three phosphorus application levels

2.2 不同磷肥处理下马尾松生长、形质和材性的种源差异

马尾松种源效应因性状而异，且与磷肥投入量有一定关系。参试的5个种源皆为速生高产种源，在3种磷肥处理下，12年生时的胸径和树高种源差异皆达到5%显著水平(图1)。对于胸径生长，在缺磷处理下，福建武平种源生长最好，广西岑溪和广东高州种源次之，江西崇义种源最差；随着磷肥投入量的增加，两广种源胸径生长逐渐超过福建种源，尤其是广东高州种源，在中、高磷处理下胸径生长量分别为12.75和13.21 cm，显著(P＜0.05)高于其他4个种源。对于树高生长，在缺磷处理下，仍为福建种源生长最好；但在中磷处理下，广西岑溪种源树高生长明显超过福建武平种源，广东信宜、广东高州种源树高生长与福建武平种源差异也缩小到小于5%显著性概率水平；在高磷处理下两广种源和福建武平种源高生长差异不显著，但皆明显比江西崇义种源高。

相对于生长性状，树干通直度的种源差异较小。在3种磷肥处理下，参试的5个种源间差异皆未达到显著概率水平。不同磷肥处理下，木材基本密度在种源间的差异也因磷肥投入量而异，仅在缺磷处理下种源间木材基本密度差异达到了极显著水平(P＜0.05)(图1)。两广种源和福建武平种源木材基本密度皆在0.390 0 g°cm－3以上，显著高于江西崇义种源，其木材基本密度仅为0.369 6 g°cm－3；而在中、高磷处理下，种源间木材基本密度差异不明显。

图1 不同磷肥处理下5个马尾松优良种源的生长和木材基本密度Figure 1 Comparison on growth and wood basic density between five Pinus massoniana provenances underdifferent phosphorus application levels

2.3 马尾松生长、形质和木材基本密度的种源和施磷肥量交互作用

基因型与磷肥互作的研究是实施林木良种和施用磷肥优化配置的重要理论基础。两因素方差分析表明(表2)，12年生时马尾松胸径、树干通直度的种源×磷肥互作效应不显著，意味着磷肥施用与否及多少不会影响参试种源这3个性状的相对表现。但马尾松树高和木材基本密度却受显著的种源×磷肥交互作用影响，说明只有实现优良种源与磷肥的优化配置才能实现马尾松人工林的速生丰产。

2.4 种源和磷肥施入量的合理配置

纸浆材要求单位时间干物质(单株材积与木材基本密度的乘积)收获量最大。本研究以干物质产量(单株材积与木材基本密度的乘积)为评价指标，按降序列出5个种源和磷肥的组合(表3)，由表3可见，福建武平种源不论是否施磷基肥，干物质量皆高于其它种源在3种磷肥处理下获得的干物质量，结合生产成本，认为若以纸浆材为培育目标，选用当地种源(福建武平种源)在不施磷肥的情况下即可取得最佳效果。若以锯材为培育目标，要求径生长量大、木材密度高、干形好。由于树干通直度种源、施肥量的主效应和互作效应皆不显著，故不考虑干形，仅以胸径、木材基本密度都不低于平均值作为约束条件，共选出5个锯材优良组合(表4)。

表2 马尾松种源和磷肥及其交互作用对各性状影响的双因素方差分析Table 2 Analysis of variance descrbing the main and interactive effect of provenance and phosphorus on traits of Pinus massoniana

表3 纸浆材优良组合Table 3 Superior combination for pulp wood

表4 锯材优良组合Table 4 Superior combination for saw timber

3 结论与讨论

良种和适宜的施肥是实现人工林速生丰产优质的两大技术措施。马尾松对磷肥的反应因种源和性状而异。本研究利用12年生材料发现，福建武平种源属于生长对磷肥不敏感的种源，其胸径、树高在3种磷肥处理下差异不显著，与苗期、幼龄期的生长表现一致[5]。广东信宜种源在造林12 a时，胸径、树高皆显现出肥效差异，高磷处理下的生长明显好于缺磷处理下的生长，相异于广东信宜种源在苗期和幼龄期生长对磷肥反应不敏感的结论，也相异于周志春等[13]基于马尾松种源苗期及幼林施磷肥试验初步发现:福建武平和广东信宜种源的磷效率较高，在低磷胁迫下具有较大的磷素吸收和利用效率，即能依靠自身潜力，获得生长所需的有效磷。究其原因，可能是因为广东信宜种源的磷效率略低于福建武平种源[13]，缺磷状态下，在造林早期根系获得的磷素能完全满足林木生长需要，但生长到一定程度时根系获得的磷素就不能完全满足林木生长需要，施入的磷肥处理就显示出生长优势。对于广西岑溪和江西崇义种源肥效分别体现在树高和胸径生长上，而广东高州属于胸径和树高生长对磷肥较敏感的种源，该研究结果符合这3个种源在造林早期生长对肥效的动态变化趋势[5]，表明这3个种源具有明显的肥效，且肥效持续时间长，初期肥效优势能连续保持，因此在造林时适当施入磷肥作基肥，有明显的增产效果。

施肥对木材密度的影响也是营林工作者关心的主要问题。因为木材密度不仅与锯材的力学强度有关，而且还决定单位体积的干物质产量，影响纸浆和纸张的性能[1，14]。但目前关于施肥对木材密度影响的结论还不完全一致。Choong等[15]提出针叶树种造林后1～4 a施肥，对木材密度没有显著影响。Nicholls和Nelson等[16，17]研究认为施用磷肥可使辐射松Pinus radiata木材密度降低3%～20%。年轮密度会随降低的趋势在施肥后 2～5 a 后才会消失[14，18－19]。徐有明等[20]对湿地松 Pinus elliotii幼龄林的研究发现单施磷肥或氮、磷、钾配比施肥都能够明显提高湿地松的木材基本密度。本研究结果表明，5个马尾松参试种源木材基本密度对磷肥的反应式样也不同，广西岑溪种源在施用磷肥后木材基本密度略有下降，因此，对于广西岑溪种源在施用磷肥以求促进生长的同时要权衡由此带来的对木材密度的负面影响；江西崇义种源则在施用磷肥后随着生长的加快，木材基本密度也明显升高；广东信宜、广东高州和福建武平种源木材基本密度则较少受施肥量影响。除生长和木材基本密度外，干形对施肥的反应也被日渐关注。本研究得出马尾松种源树干通直度基本上对磷肥不敏感，这可能与树干通直度主要受遗传控制有关[21]，施肥等育林措施对干形的影响较小。

种源与磷肥对马尾松树高生长存在显著的交互作用，即磷肥施用与否及多少会影响参试种源树高生长的相对表现，因此，施肥措施不能仅依据单个处理因素的分析结果进行简单的组合。本研究依据纸浆材和锯材不同培育目标，选出最佳施肥方案。对于纸浆材，本研究认为闽西马尾松这一中心产区的最佳种源为福建武平种源，因为其为当地种源，不仅适应性上优于其他种源，而且在不施磷肥的情况下干物质量高于其他种源施肥或不施肥情况下所获得的干物质量。由于本研究结果仅为中龄林的研究结果，因此，拟对该林分继续追踪调查，掌握福建武平种源是否在达到轮伐期时仍能保持这种优势，为在缺磷且施肥困难的地区大力推广武平种源或为其它种源配置最佳的施肥措施提供科学的理论依据。

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