氮、鋅葉面肥對薄殼山核桃當年生苗生長的影響

周米生，蔡新玲，王陸軍，肖正東

（安徽省林業(yè)科學研究院，安徽合肥 230031）

薄殼山核桃（Carya illinoinensis）屬胡桃科(Jug?landaceae)山核桃屬落葉喬木，又稱美國山核桃、長山核桃，是重要的木本油料樹種[1]。薄殼山核桃樹形高大挺拔，材質(zhì)優(yōu)良，根系發(fā)達，果仁味美，是涵養(yǎng)水源和保持水土的優(yōu)良樹種。其壽命長達百年，經(jīng)濟價值高，受益期長，社會效益和生態(tài)效益明顯[2]。近年來，隨著國家對木本油料的重視，薄殼山核桃產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展。

薄殼山核桃幼苗對氮、鋅元素響應(yīng)明顯，幼苗缺氮時，葉片變小、葉色失綠、落葉早；缺鋅時，幼苗頂端嫩葉卷曲、皺縮，逐漸褪綠，嚴重時葉片變窄、葉脈壞死、頂端枯死[3]。氮是植物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素，氮元素參與氣孔導(dǎo)度調(diào)控，提升葉片光合能力[4]；氮是葉綠素的組成成分，缺氮會導(dǎo)致葉綠體降解，加速葉片衰老等[5-6]。鋅是植物生長必需的微量元素[7]，參與體內(nèi)多種酶的合成或酶活性調(diào)控，如碳水化合物代謝、蛋白質(zhì)合成、植物激素活性和花粉的形成[8]。Hu 等[9]研究表明薄殼山核桃缺鋅會抑制葉綠素合成，降低葉片的凈光合速率；李芳賢等[10]指出適當?shù)匿\能顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。土壤施鋅是供給作物鋅元素最直接、有效的方法[11]，土壤施鋅雖然能維持薄殼山核桃正常的鋅水平，但受到土壤酸堿度的影響，在堿性土壤中，鋅的轉(zhuǎn)化和吸收都會變慢；葉面施肥是最快的補鋅方式，Wood 等[12]認為葉面施鋅比土壤施肥效果更好，Swi?etlik[13]研究表明葉面施鋅有利于鋅元素的吸收，能刺激植物生長，是薄殼山核桃補充鋅肥常用的措施。

本研究旨在通過葉面施肥試驗，研究不同濃度氮、鋅肥對薄殼山核桃幼苗生長的影響，得到有助于幼苗生長的最佳施肥配方，為提高苗木生長量、培育健壯的嫁接砧木苗提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在安徽省六安市金安區(qū)金地豪農(nóng)業(yè)生態(tài)有限公司苗圃地內(nèi)（116°33'E，31°50'N），屬亞熱帶濕潤季風氣候，雨量適中；光、熱、水配合良好。年均氣溫16.8 ℃，無霜期215 天，年均降水量815.9 mm，平均海拔76 m，年均濕度74%，有效積溫（≥10 ℃）22 550 ℃。

1.2 試驗材料

1.2.1 參試材料

參試材料主要包括分析純尿素（CO(NH2）2，含量≥99.0%）、七水硫酸鋅（ZnSO4·7H2O，鋅含量≥21.0%），溶劑為純水。尿素是一種生產(chǎn)上常用的氮肥[14]，為中性速效肥料，有利于植物葉片生長和光合作用的進行，在生產(chǎn)中可與其他元素復(fù)合使用；目前，鋅肥種類有ZnO、EDTA-Zn、ZnSO4·7H2O、HA-Zn[15]，國內(nèi)普遍將水溶態(tài)鋅肥（ZnSO4·7H2O）作為鋅源均勻施入土壤[16]，因此，本試驗選用ZnSO4·7H2O。

1.2.2 參試對象

2018年11月采集‘波尼’種子，陰干冷藏保存。2019年2月15日開始催芽處理，4月2日將已裂口的種子放入容器袋，袋內(nèi)基質(zhì)為草炭和園土（體積比為1∶1，pH 6.5）。試驗開始前，挑選生長情況基本一致、長勢良好的幼苗，并測量參試苗木的苗高和地徑。苗高用鋼卷尺進行測量（精確至0.01 cm），地徑用游標卡尺進行測量（精確至0.01 mm）。參試苗木的平均苗高為13.1 cm，平均地徑為0.41 cm。

1.2.3 試驗設(shè)計

本試驗采用兩因素三水平雙向隨機區(qū)組設(shè)計[17-18]，兩個因素為CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O，每個因素分為低、中、高3 種濃度，處理1 為對照組（表1）。每組處理以30 株為1 小區(qū)，重復(fù)3 次，共計處理810株。

表1 尿素、七水硫酸鋅施肥試驗設(shè)計Tab.1 Experimental design of fertilizer application of CO(NH2)2 and ZnSO4?7H2O

待幼苗長到6 片復(fù)葉后，開始葉面肥試驗。共噴施3次，每次間隔1個月，分別為2019年7月1日、7月30日和8月29日，其他管理措施保持一致。上午8:00 時，采用手持噴霧器對所選苗木進行噴施，以葉片濕潤有水滴滴下為止。

1.2.4 生長性狀指標調(diào)查

于2020年1月5—6日對苗木的苗高和地徑進行調(diào)查，每個處理調(diào)查30株，并計算苗高、地徑生長量增幅。

式中，G1 表示2020年1月苗高或地徑生長量，G2表示2019年7月苗高或地徑生長量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 軟件進行統(tǒng)計分析，采用Ori?gin 8.0軟件擬合曲面方程并繪制產(chǎn)量反應(yīng)曲面圖和等產(chǎn)線圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對薄殼山核桃幼苗苗高和地徑增幅的影響

苗高增幅為18.34% ～34.11%，地徑增幅為31.25%～44.11%（表2）。不同葉面施肥處理對薄殼山核桃幼苗苗高和地徑生長量增幅影響顯著（P＜0.05）。

表2 不同葉面施肥處理對苗高和地徑增幅的影響Tab.2 Effects of different foliar application treatments on seedling height increment and ground diameter increment

2.2 產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程

苗高、地徑增幅與CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O 間具有極顯著的相關(guān)性（P＜0.01）（表3）。說明該試驗用三維曲面擬合效果較好，產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程可以用來分析肥料效應(yīng)以及預(yù)測幼苗各生長性狀指標的增幅。

各生長指標的增幅對施肥用量的響應(yīng)規(guī)律呈鐘形曲面，生長性狀指標的增幅隨著肥料用量的增大而上升[19]；達最大值后，生長性狀指標的增幅隨著肥料用量的增大而下降（圖1）。根據(jù)植物生長的基本規(guī)律，反應(yīng)曲面的頂點即為幼苗苗高和地徑的最大增幅，對應(yīng)的CO(NH2)2、ZnSO4·7H2O 施肥量及配比為最佳施肥量及配比。結(jié)合曲面的幾何特性發(fā)現(xiàn)，施肥量越接近產(chǎn)量反應(yīng)曲面的頂點，斜率越小，增幅增加的速率就越小，即施肥的邊際產(chǎn)量越小。

圖1 苗高增幅和地徑增幅反應(yīng)曲面圖Fig.1 Response surface plot of seedling height increment and ground diameter increment

2.3 肥料效應(yīng)規(guī)律

2.3.1 單因子效應(yīng)

將表3的二元二次回歸方程進行降維處理，即令其中一個因子為0，每個方程只涉及一種肥料因子，便可獲得各因素與苗高、地徑增幅的一元二次方程（表4）。單施CO(NH2)2時，苗高和地徑最大增幅分別為32.64%和40.46%，分別比CK 高出12.81%和9.21%；單施ZnSO4·7H2O 時，苗高和地徑最大增幅分別為24.56%和34.67%，分別比CK 高出4.73%和3.42%；單施CO(NH2)2或者ZnSO4·7H2O 對幼苗生長均有一定的促進效果，單施CO(NH2)2比單施ZnSO4·7H2O效果明顯。

表3 生長性狀指標肥料效應(yīng)方程Tab.3 Fertilizer effect equations of growth trait indexes

表4 生長性狀指標單因素效應(yīng)方程Tab.4 Single-factor effect equations of growth trait indexes

單因素效應(yīng)方程表明各生長性狀指標的增幅與單一肥料用量的關(guān)系呈拋物線形式，即生長性狀指標隨著肥料用量的增大先上升后下降，呈現(xiàn)鐘形曲線（單峰曲線）的變化趨勢，說明單施肥料有最佳用量，在達到最佳用量前，苗高和地徑隨著施肥量增加而增加，達到之后，苗高和地徑隨著施肥量增加開始下降。

2.3.2 交互效應(yīng)

當CO(NH2)2用量為2.667 g/L，ZnSO4·7H2O 用量為0.276 g/L，兩者比例為1∶0.103 時，苗高增幅達到最大理論值36.30%；CO(NH2)2用量為3.195 g/L，ZnSO4·7H2O 用量為0.333 g/L，兩者比例為1∶0.104時，地徑增幅達到最大理論值43.49%（表5）。CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O配合施用的最大生長量增幅均明顯高于單施CO(NH2)2或ZnSO4·7H2O 的最大生長量增幅，表明兩者有明顯的交互效應(yīng)，且交互效應(yīng)高于單因子效應(yīng)。

表5 生長性狀指標交互效應(yīng)分析Tab.5 Interaction effect analysis of growth trait indexes

2.3.3 全因子模擬試驗

將9 個處理分別代入產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程中，可模擬出9 個試驗結(jié)果。單施CO(NH2)2（處理4、7）和單施ZnSO4·7H2O（處理2、3）時，各生長性狀指標增幅呈拋物線變化，施用中等用量的CO(NH2)2（處理4）或ZnSO4·7H2O（處理2），生長性狀指標增幅較大（表6）。兩種肥料配合施用（處理5、6、8、9）時，中等用量（處理5）下生長性狀指標增幅最大，苗高、地徑增幅分別比CK 高出15.83%、13.00%，比單施CO(NH2)2（處理4）高出3.67%、3.33%，比單施ZnSO4·7H2O（處理2）高出11.67%、8.67%（表6）。

表6 生長性狀指標雙因素模擬試驗結(jié)果Tab.6 Simulation test result of growth trait indexes

在薄殼山核桃幼苗生長過程中，無論是單施CO(NH2)2或者ZnSO4·7H2O，還是配合施用，生長性狀指標增幅均表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，單施CO(NH2)2比單施ZnSO4·7H2O 效果更好，配合施肥比單施效果更明顯，與之前的單因素效應(yīng)分析及交互效應(yīng)分析結(jié)論一致。全因子模擬結(jié)果與田間試驗較為接近，表明肥料產(chǎn)量反應(yīng)曲面方程擬合程度較理想。

2.3.4 肥料最佳用量及最佳配比線方程

由等產(chǎn)線圖可知，對苗高增幅有促進作用的CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O 用量分別為0 ～2.722 和0 ～0.294 g/L；對地徑增幅有促進作用的CO(NH2)2和ZnSO4·7H2O 用量分別為0 ～3.447 和0 ～0.410 g/L（圖2）。同一產(chǎn)量的獲得可由CO(NH2)2、ZnSO4·7H2O兩種肥料施用量的不同搭配來實現(xiàn)（表7）。反應(yīng)曲面的頂點就是等產(chǎn)線圖的圓心O，即各生長指標的最高生長量，脊線OA、OB與坐標軸所包圍的區(qū)域為合理肥料用量區(qū)域[20]。在該區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)量恒定時兩種肥料的用量具有相互替代作用，增CO(NH2)2減ZnSO4·7H2O 或增ZnSO4·7H2O 減CO(NH2)2都可以獲得同一產(chǎn)量，在一定的生產(chǎn)水平下，超出合理用施用肥料不能使生長量增加。

圖2 苗高增幅（a）和地徑增幅（b）等產(chǎn)線圖Fig.2 Yield-equality lines of seedling height increment(a)and ground diameter increment(b)

根據(jù)經(jīng)濟的原則，為獲得最高的經(jīng)濟利潤，應(yīng)盡量施用價格低廉的肥料，減少高價肥料的用量，得到成本最低的施肥配比，即最佳配比。按照CO(NH2)22 元/kg、ZnSO4·7H2O 5 元/kg，一株實生苗10元計算，可求得最佳配比方程（表7），依據(jù)最佳配比方程可在等產(chǎn)線圖上繪出最適配比線（OP）。在最適配比線與等產(chǎn)線的交點上可得到某一產(chǎn)量水平下的CO(NH2)2、ZnSO4·7H2O 的最適配比方案。在薄殼山核桃苗木培育過程中，在資金充足時應(yīng)按最佳施肥量施肥；當資金不足時，CO(NH2)2、ZnSO4·7H2O用量和配比應(yīng)滿足最適配比線方程。

表7 等產(chǎn)線圖的脊線切點和最適配比線方程Tab.7 Cut-off points of ridge line and optimum mating line equations of yield-equality lines plots

3 結(jié)論與討論

植物除了通過根系吸收養(yǎng)分外，葉片也是重要的根外營養(yǎng)器官，可以吸收養(yǎng)分[21]。葉面肥具有簡單易行、吸收迅速、利用效率高和用肥量小等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用在不同植物上，并且有很好的效果[20,22,23-26]。氮和鋅是植物生長發(fā)育必不可少的元素。本研究結(jié)果顯示幼苗苗高增幅與地徑增幅對葉面施肥的響應(yīng)均符合二元二次回歸方程及產(chǎn)量反應(yīng)曲面，產(chǎn)量反應(yīng)曲面呈鐘形，表明葉面施肥對幼苗有促進作用，這種促進作用呈鐘形曲面，隨著葉面肥增加，苗木生長量增幅隨之增加，當施肥超過某一范圍后，苗木生長量增幅隨施肥量增加開始減小，需要根據(jù)苗木需求合理施肥。這與文野等[20]對窄葉西南紅山茶（Camellia pitardiivar.yunnanica）苗木生長和馬建忠等[22]研究葉面肥對白花油茶（Ca?mellia oleifera）苗木生長結(jié)果相似。

通過對幼苗生長性狀指標的二元二次回歸方程進行單因素和雙因素模擬可知，CO(NH2)2與ZnSO4·7H2O 配施的效果比單施效果好，當CO(NH2)2用量為2.667 g/L、ZnSO4·7H2O用量為0.276 g/L，兩者配比為1∶0.103 時，苗高增幅達到最大理論值；CO(NH2)2用量為3.195 g/L、ZnSO4·7H2O用量為0.333 g/L，兩者配比為1∶0.104 時，地徑增幅達到最大理論值，模擬得出的結(jié)果與田間試驗結(jié)果基本一致。因此，生產(chǎn)上利用二元二次回歸方程模型能科學指導(dǎo)苗木早期的葉面施肥管理。

由于各地的氣候條件不同，種子大小、播種密度、土壤養(yǎng)分含量及管理水平不一致，葉面施肥對苗木產(chǎn)生的影響并不完全一致，因此，不能套用一種模式，應(yīng)在不同的施肥條件下，進行科學的肥料配比。