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试验地安徽省舒城县德昌苗木基地(31°12′26″N,116°47′54″E)为亚热带温润性季风气候,四季分明,雨水充沛。年平均气温16.2 ℃,极端最低温−16.8 ℃,最高温度40.5 ℃,最热为7月,最冷为1月,年日照时数1 969.0 h,有效积温4 972.4 ℃,平均降水量约1 100.0 mm。基地土壤为砂壤土,土质疏松肥沃,土壤有机质含量为1.67%,水解氮、有效磷和速效钾分别为120.6、71.2 和13.2 mg·kg−1。
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以2018年初从四川引种的1年生桢楠实生苗为材料,苗木长势良好,大小一致。所有苗木定植于基地大田中,株行距为0.5 m × 1.0 m。
遮光和施肥处理于2018年6月初进行,试验采用二裂式裂区试验设计,主区为遮光处理(A),包括3个不同处理,分别为不遮光(透光率100%,A1)、遮光1层(透光率45.5%,A2)、遮光2层(透光率14.7%,A3);副区为施肥处理(B),也包括3个不同水平,分别为不施肥(0 g·株−1,B1)、中度施肥(3.3 g·株−1,B2)和大量施肥(6.7 g·株−1,B3),具体如表1所示。即试验共包括9个处理,每个处理重复3次,每个重复包括4株幼苗。同一遮光强度下的3个处理不做分隔,不同遮光处理间隔约2.0 m用遮阳网分隔。本试验遮光采用遮阳率为60%的黑色尼龙网,遮阳网架设于离地面约2.0 m高处;施肥使用复合肥(N∶P2O5∶K2O = 15∶15∶15),于6月初和6月中旬分2次采用环状施肥法施入。于6月下旬开始进行相关指标的测定和数据收集。
表 1 二裂式裂区试验设计
Table 1. Split-plot randomized design of the experiment
处理 透光率/% 施肥量/(g·株−1) 处理 透光率/% 施肥量/(g·株−1) A1B1 100 0 A2B3 45.5 6.7 A1B2 100 3.3 A3B1 14.7 0 A1B3 100 6.7 A3B2 14.7 3.3 A2B1 45.5 0 A3B3 14.7 6.7 A2B2 45.5 3.3 -
于6月下旬开始测量各试验单元中桢楠幼苗的苗高(cm)和地径(cm),以后每月下旬进行调查,直至11月下旬。
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待苗高和地径测定完毕,按处理挖取所有桢楠植株,清水洗净后分根、茎和叶于70 ℃烘干至恒质量。称取各部分干质量,并用根、茎和叶干质量之和表示总生物量。
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不同处理桢楠苗净光合速率测定于8月下旬进行。根据当月苗高和地径测定结果,从各处理中选取接近其平均值的5株桢楠苗进行标记。选取标记植株顶芽向下的第3个枝条中间部位的健康、完全功能叶片作为测量对象,并于天气晴朗的9:00−11:00采用LI-6400XT光合系统(LI-COR,Inc. Lincoln NE,美国)在自然光条件下测量。为了尽量减小测量时间带来的误差,各处理每次只测定1株,并依此循环直至将标记植株全部测完。测定期间,全光下的光照强度、空气温度和相对湿度分别为1 088~1 619 μmol·m−2·s−1,36.5~41.4 ℃和50%~69%;1层遮光下的光照强度、空气温度和相对湿度分别为312~497 μmol·m−2·s−1,33.6~37.3 ℃和63%~80%;2层遮光下的的光照强度、空气温度和相对湿度分别为105~178 μmol·m−2·s−1,32.4~35.7 ℃,68%~85%。从测量光合参数后的植株上采集新鲜小叶,洗净、擦干,剪碎后采用丙酮-乙醇(V/V=17/3)溶液浸提叶片中的光合色素,过夜,待叶片变白后取上清液分别在λ=663 nm和λ=645 nm下测定光密度,叶绿素相对含量按AMON方法[12]计算。
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收集1.3.2中烘干至恒质量的植物样品,粉碎过筛后称取0.5 mg左右,用2 mm × 5 mm的锡杯包裹,使用元素分析仪(EA3000,Euro Vector,Italy)测定样品中的总碳和总氮质量。
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以双因素方差分析结果比较遮光、施肥以及两者交互作用对桢楠生长、氮素相对含量等指标的影响;以Duncan’s多重比较分析处理之间的差异。所有统计数据均由SPSS进行分析,分析结果表示为95%的置信水平上的显著水平。
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如图1A所示:在6−11月,不同处理桢楠的苗高月生长量均表现为“慢—快—慢”的月份生长节律,其中7−9月为苗的生长高峰期,其生长量平均达到整个观测期的52.4%。但苗高月生长量在处理间存在一定差异,双因素方差分析结果表明:遮光、施肥和两者交互作用均对月生长节律产生了显著影响(P<0.05,表2)。平均苗高在1层遮光下(A2)达到最大,明显高于全光和2层遮光处理(表3),变异范围为7.35~16.55 cm。最大平均苗高在中度施肥水平(B2)下测得,明显高于大量施肥(B3)和不施肥(B1)处理,但变异范围略小(10.71~12.85 cm)。双因素作用下,1层遮光和中度施肥(A2B2)处理时苗高总生长量最大,并向两侧依次下降,呈“单峰”变异模式。桢楠地径的月生长量和总生长量均与苗高基本一致(图1B),但施肥及交互作用对地径生长未产生显著影响(表2和表3)。
图 1 遮光和施肥对桢楠苗高(A)、地径(B)生长的影响
Figure 1. Effects of shading and fertilization on tree height (A) and basal diameter (B) growth of P. zhennan seedlings
表 2 遮光和施肥对桢楠生长、生物量积累、光合速率、叶绿素相对含量及氮素积累影响的显著性分析
Table 2. Summary of significance levels for the effects of shading and fertilization on growth, biomass accumulation, photosynthetic rate, chlorophyll content and nitrogen accumulation
因子 苗高 地径 总生物量 根冠比 光合速率 叶绿素相对含量 叶绿素a/b 氮质量分数 氮素积累量 遮光(A) <0.001 <0.001 <0.001 0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 施肥(B) <0.001 0.205 <0.001 0.108 <0.001 <0.001 0.694 <0.001 <0.001 交互作用 0.027 0.825 <0.001 0.768 0.002 0.001 0.801 <0.001 <0.001 表 3 遮光和施肥对桢楠生长、生物量积累、光合速率、叶绿素相对含量及氮素积累影响的多重比较
Table 3. Duncan’s multiple-range test of growth, biomass accumulation, photosynthetic rate, chlorophyll content and nitrogen accumulation after a two-way analysis of variance
处理 水平 苗高 地径 总生物量 根冠比 光合速率 叶绿素相对含量 叶绿素a/b 氮质量分数 氮素积累量 遮光(A) A1 11.34 b 1.91 a 14.02 b 0.51 a 4.66 a 1.50 c 1.72 a 1.84 c 0.26 b A2 16.55 a 2.07 a 19.57 a 0.39 b 4.28 b 2.54 a 1.29 b 2.34 a 0.46 a A3 7.35 c 1.28 b 10.13 c 0.38 b 2.12 c 1.92 b 1.11 b 1.99 b 0.21 c 施肥(B) B1 10.71 c 1.65 a 12.10 b 0.46 a 3.19 c 1.77 b 1.43 a 1.98 b 0.24 c B2 12.85 a 1.86 a 18.32 a 0.41 a 4.31 a 2.32 a 1.38 a 2.10 a 0.39 a B3 11.67 b 1.74 a 13.31 b 0.40 a 3.55 b 1.87 b 1.32 a 2.09 a 0.30 b 说明:同列不同字母表示差异显著(P<0.05) -
由表4可知:桢楠苗的根系、茎秆、叶片和总生物量在不同处理间的变异趋势基本一致。全光和1层遮光处理时,中度施肥促进生物量的积累,不施肥组生物量最低。2层遮光处理时,除茎生物量外,中度施肥有利于生物量积累,大量施肥抑制生物量的积累。方差分析结果表明:遮光、施肥和两者交互作用均对生物量积累产量了显著影响(P<0.05);遮光还对桢楠苗的根冠比产生了显著影响(P<0.05),随着遮光强度加大,桢楠苗根冠比明显下降。另外,随着施肥量的增大,桢楠苗根冠比也依次下降,但差异不显著(P>0.05)。
表 4 遮光与施肥对桢楠生物量积累的影响
Table 4. Effects of shading and fertilization on biomass accumulation in P. zhennan
处理 根/(g·株−1) 茎/(g·株−1) 叶/(g·株−1) 总生物量/(g·株−1) 根冠比 A1B1 3.91 ± 0.71 cde 4.59 ± 0.52 de 2.73 ± 0.61 d 11.24 ± 1.53 ef 0.53 ± 0.04 a A1B2 5.87 ± 0.29 ab 5.80 ± 0.27 cd 5.60 ± 0.83 b 17.27 ± 0.84 c 0.52 ± 0.07 a A1B3 4.28 ± 0.61 cde 5.27 ± 1.18 cde 4.01 ± 0.77 c 13.56 ± 2.53 de 0.47 ± 0.04 ab A2B1 4.55 ± 0.49 cd 6.19 ± 0.94 c 4.04 ± 0.78 c 14.78 ± 0.62 d 0.45 ± 0.04 ab A2B2 6.41 ± 1.20 a 9.63 ± 0.75 a 8.27 ± 0.59 a 24.30 ± 2.15 a 0.36 ± 0.05 b A2B3 5.12 ± 0.89 bc 8.19 ± 1.02 b 6.33 ± 0.47 b 19.64 ± 0.31 b 0.35 ± 0.07 b A3B1 2.98 ± 0.57 ef 4.07 ± 0.64 e 3.22 ± 0.75 cd 10.27 ± 0.40 f 0.41 ± 0.08 ab A3B2 3.39 ± 0.64 de 3.92 ± 0.59 e 6.08 ± 0.32 b 13.40 ± 0.38 de 0.34 ± 0.08 b A3B3 1.86 ± 0.55 f 2.39 ± 0.72 f 2.47 ± 0.58 d 6.73 ± 1.03 g 0.37 ± 0.07 b 说明:根冠比为地下部分干质量与地上部分干质量的比值。同列不同字母表示差异显著(P<0.05) -
遮光和施肥对桢楠苗净光合速率影响显著,且存在显著的交互作用(P<0.05,表2)。随着遮光强度增大,桢楠叶净光合速率显著下降,2层遮光处理时净光合速率仅为全光下的45%(表3和图2)。随着光照减少,桢楠叶片中叶绿素a/b呈直线下降,但总叶绿素质量分数在1层遮光时达到最大,明显高于全光和2层遮光下(P<0.05)。由此可见,桢楠叶片叶绿素质量分数与净光合速率对遮光的响应并不完全一致。总体来说,施肥有利于桢楠叶片叶绿素合成和净光合速率提高,两者均在中度施肥水平下达最大;随着施肥量增大,叶绿素a/b不断下降,但并未达到显著水平(P>0.05)。
-
如图3A所示:全光和1层遮光处理,桢楠苗氮素相对含量随着施肥量的增大而不断增大;但1层遮光下桢楠苗氮相对含量明显高于全光(P<0.05)。2层遮光处理时,大量施肥降低了桢楠苗的氮相对含量,中度施肥时达到最大值。由图3B可知:单株氮累积量与苗中氮相对含量呈现不同的变异模式,不同遮光处理时,均以中度施肥的单株生物量最大,单株氮素累积量也最大。相比之下,1层遮光强度中度施肥(A2B2)处理下单株桢楠苗积累的氮素最多(P<0.05)。
Effects of shading and fertilization on growth and nitrogen accumulation of Phoebe zhennan seedlings
-
摘要:
目的 探索遮光和施肥对桢楠Phoebe zhennan苗期生长和氮素积累的影响,可为其苗期生长调控提供科学依据。 方法 采用二裂式裂区试验设计,设置全光(A1,遮光率0%)、1层遮光(A2,遮光率54.5%)、2层遮光(A3,遮光率85.3%)等3个遮光水平和不施肥(B1)、中度施肥(B2,施复合肥3.3 g·株−1)、大量施肥(B3,施复合肥6.7 g·株−1)等3个施肥水平,分析遮光、施肥及两者交互作用对1年生桢楠生长、生物量积累和氮素积累的影响。 结果 遮光、施肥和两者交互作用显著影响了桢楠的生长和氮素积累(P<0.05),其中A2B2处理下桢楠的苗高、地径和总生物量比其他处理平均高77.2%、30.3%和62.1%。同样氮素积累量在A2B2处理下达最大值,比其他处理平均高68.3%。然而,桢楠苗氮质量分数在A3B3处理下达最大,且显著高于其他处理(P<0.05)。 结论 中等强度的遮光和施肥可提高桢楠幼苗氮素的积累,促进光合作用,提高生长和生物量积累,但过度的遮光和施肥则会在一定程度上抑制其生长。图3表4参22 Abstract:Objective This study aims to reveal the effects of shading and fertilization on growth and nitrogen accumulation of Phoebe zhennan seedlings to provide scientific basis for the growth control of this plant. Method The two-split-plot test design was used to analyze the effects of shading, fertilization, and interaction of shading and fertilization on the growth, biomass accumulation and nitrogen accumulation of the 1-year-old P. zhennan seedlings. The main plot contained three different shading levels: natural light (A1, 0% of shading rate), one-layer shading (A2, 54.5% of shading rate), and two-layer shading (A3, 85.3% of shading rate). Each main plot contained three different sub-plots with three different fertilization levels: no fertilization (B1), mild fertilization (B2, 3.3 g compound fertilizer per plant), and moderate fertilization (B3, 6.7 g compound fertilizer per plant). A total of 9 treatments were included in this study. Result The growth and nitrogen accumulation were significantly influenced by shading, fertilization, and their interaction (P<0.05). The seedling height, basal diameter, and biomass accumulation under A2B2 treatment were 77.2%, 30.3% and 62.1% higher than those under other treatments, respectively. Furthermore, the nitrogen accumulation reached the maximum under A2B2 treatment, 68.3% higher than that of other treatments. However, the nitrogen content was highest under A3B3 treatment, and was significantly higher than that under other treatments (P<0.05). Conclusion Moderate shading and fertilization can increase the nitrogen accumulation, and promote the photosynthesis, growth and biomass accumulation of P. zhennan, but excessive shading and fertilization can inhibit its growth to some extent. [Ch, 3 fig. 4 tab. 22 ref.] -
Key words:
- silviculture /
- shading /
- fertilization /
- biomass /
- nitrogen accumulation /
- Phoebe zhennan
-
表 1 二裂式裂区试验设计
Table 1. Split-plot randomized design of the experiment
处理 透光率/% 施肥量/(g·株−1) 处理 透光率/% 施肥量/(g·株−1) A1B1 100 0 A2B3 45.5 6.7 A1B2 100 3.3 A3B1 14.7 0 A1B3 100 6.7 A3B2 14.7 3.3 A2B1 45.5 0 A3B3 14.7 6.7 A2B2 45.5 3.3 表 2 遮光和施肥对桢楠生长、生物量积累、光合速率、叶绿素相对含量及氮素积累影响的显著性分析
Table 2. Summary of significance levels for the effects of shading and fertilization on growth, biomass accumulation, photosynthetic rate, chlorophyll content and nitrogen accumulation
因子 苗高 地径 总生物量 根冠比 光合速率 叶绿素相对含量 叶绿素a/b 氮质量分数 氮素积累量 遮光(A) <0.001 <0.001 <0.001 0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 施肥(B) <0.001 0.205 <0.001 0.108 <0.001 <0.001 0.694 <0.001 <0.001 交互作用 0.027 0.825 <0.001 0.768 0.002 0.001 0.801 <0.001 <0.001 表 3 遮光和施肥对桢楠生长、生物量积累、光合速率、叶绿素相对含量及氮素积累影响的多重比较
Table 3. Duncan’s multiple-range test of growth, biomass accumulation, photosynthetic rate, chlorophyll content and nitrogen accumulation after a two-way analysis of variance
处理 水平 苗高 地径 总生物量 根冠比 光合速率 叶绿素相对含量 叶绿素a/b 氮质量分数 氮素积累量 遮光(A) A1 11.34 b 1.91 a 14.02 b 0.51 a 4.66 a 1.50 c 1.72 a 1.84 c 0.26 b A2 16.55 a 2.07 a 19.57 a 0.39 b 4.28 b 2.54 a 1.29 b 2.34 a 0.46 a A3 7.35 c 1.28 b 10.13 c 0.38 b 2.12 c 1.92 b 1.11 b 1.99 b 0.21 c 施肥(B) B1 10.71 c 1.65 a 12.10 b 0.46 a 3.19 c 1.77 b 1.43 a 1.98 b 0.24 c B2 12.85 a 1.86 a 18.32 a 0.41 a 4.31 a 2.32 a 1.38 a 2.10 a 0.39 a B3 11.67 b 1.74 a 13.31 b 0.40 a 3.55 b 1.87 b 1.32 a 2.09 a 0.30 b 说明:同列不同字母表示差异显著(P<0.05) 表 4 遮光与施肥对桢楠生物量积累的影响
Table 4. Effects of shading and fertilization on biomass accumulation in P. zhennan
处理 根/(g·株−1) 茎/(g·株−1) 叶/(g·株−1) 总生物量/(g·株−1) 根冠比 A1B1 3.91 ± 0.71 cde 4.59 ± 0.52 de 2.73 ± 0.61 d 11.24 ± 1.53 ef 0.53 ± 0.04 a A1B2 5.87 ± 0.29 ab 5.80 ± 0.27 cd 5.60 ± 0.83 b 17.27 ± 0.84 c 0.52 ± 0.07 a A1B3 4.28 ± 0.61 cde 5.27 ± 1.18 cde 4.01 ± 0.77 c 13.56 ± 2.53 de 0.47 ± 0.04 ab A2B1 4.55 ± 0.49 cd 6.19 ± 0.94 c 4.04 ± 0.78 c 14.78 ± 0.62 d 0.45 ± 0.04 ab A2B2 6.41 ± 1.20 a 9.63 ± 0.75 a 8.27 ± 0.59 a 24.30 ± 2.15 a 0.36 ± 0.05 b A2B3 5.12 ± 0.89 bc 8.19 ± 1.02 b 6.33 ± 0.47 b 19.64 ± 0.31 b 0.35 ± 0.07 b A3B1 2.98 ± 0.57 ef 4.07 ± 0.64 e 3.22 ± 0.75 cd 10.27 ± 0.40 f 0.41 ± 0.08 ab A3B2 3.39 ± 0.64 de 3.92 ± 0.59 e 6.08 ± 0.32 b 13.40 ± 0.38 de 0.34 ± 0.08 b A3B3 1.86 ± 0.55 f 2.39 ± 0.72 f 2.47 ± 0.58 d 6.73 ± 1.03 g 0.37 ± 0.07 b 说明:根冠比为地下部分干质量与地上部分干质量的比值。同列不同字母表示差异显著(P<0.05) -
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