优良种源苗木生长对镁的响应范文

摘要:

以福建上杭、贵州都匀、广西古蓬、江西崇义、广西桐棉5个种源马尾松优良种源1年生苗为试验材料，设置2．99g/盆(T1)、5．99g/盆(T2)、11．97g/盆(T3)、23．95g/盆(T4)4个镁处理，监测镁对马尾松优良种源苗木生长的影响。结果表明:在同一施肥处理各种源间的苗高均差异显著，同一种源不同施肥处理下的苗高差异显著(上杭、都匀、崇义除外)，镁抑制苗木高生长，其中抑制最强的处理是5．99g/盆(T2)与11．97g/盆(T3)。在同一施肥处理各种源间的地径均差异显著，在同一种源不同施肥处理之间各种源的地径均差异显著(崇义除外)，镁促进地径生长，促进效果较好的施肥处理是2．99g/盆(T1)与5．99g/盆(T2)。从镁对苗木根、茎、叶生物量积累效果来看，各种源苗木生物量变化无一致规律，低浓度镁有促进作用，高浓度则相反，其中2．99g/盆(T1)促进苗木的生物量积累，各种源中以古蓬(GP)种源效果较好，而桐棉(TM)种源最差。总之，马尾松苗木生长最佳镁肥处理是2．99g/盆(T1)，各种源中以古蓬(GP)种源表现最佳。

关键词:

马尾松;优良种源;镁肥;生长

镁作为叶绿素组成成分和多种酶的催化剂，有人把其列为仅次于氮、磷、钾后植物的第四大必需元素，其对植物的生长和代谢具有十分重要的作用［1-2］。据报道，我国南方地区约有54%的土壤需要不同程度地补充镁［3］。黄壤是贵州省分布最广、面积最大的地带性土壤，为酸性土壤，质地较黏重，且矿质养分和盐基元素低［4］。植物对镁的需求，全部来源于根系从土壤(或营养液)中吸收，而强酸性土壤中缺镁比较普遍，这对植物的生长带来不利［5］。马尾松(PinusmassonianaLamb．)是我国松属树种中分布面积最广、资源最多的乡土树种，是南方工业用材树种和主要的造林灭荒树种［6-7］，其在林业建设中具有重要的地位。该树种的苗木主要用于造林，其质量好坏将直接关系到造林成活率的高低及未来林分质量的优劣。近年来，良种和施肥是实现人工林速生丰产的两大技术措施，经过多年的遗传改良为马尾松主要造林区选育出一批优良种源，在实际生产中增产效益显著;施肥能有效改善土壤养分供给，提高马尾松生产量，使得优良种源林分迅速达到速生、丰产、优质的目的［8-9］。南方有近1/4的马尾松林是低产低效林，形成了许多名副其实的“小老头树”［10］，因立地条件不能满足造林树种生态特性要求，“地”和“树”矛盾无法统一，两者间的矛盾削弱了群落系统的自肥能力，导致地力出现衰退，进而造成林分低产低效［11］。有研究指出，马尾松连栽后，幼龄林和中龄林土壤微量元素含量均呈下降趋势，对马尾松林增施各种微量元素对于促进林木生长、防止地力衰退是必要的［12］。施肥是一项促进马尾松人工林快速生长的关键措施之一，关于马尾松施肥研究报道主要集中在施氮、磷、钾肥。磷肥主要是钙镁磷肥［13-18］，其可补充土壤的磷、钙、镁含量，能显著提高马尾松生长量。马尾松生长于南方山地缺镁的土壤，其对土壤养分吸收的研究还有待完善［19-20］。因此，研究镁对马尾松优良种源苗木生长的影响，并筛选出最佳种源及最佳施肥量，为今后研究镁对马尾松生长的影响机制奠定基础。

1材料和方法

1．1供试材料根据全国种源试验的前期结果，选择各地表现较好的福建上杭(SH)、贵州都匀(DY)、广西古蓬(GP)、江西崇义(CY)、广西桐棉(TM)共5个马尾松优良种源进行大田育苗，以1年生苗作为供试材料。培养苗木所需土壤采自花溪区尖山，为酸性土壤，pH值5．5，土壤较黏重(容重为1．12g/cm3)，含全氮0．035g/kg、碱解氮10．43mg/kg、全磷0．30g/kg、速效磷50．65mg/kg、全钾21．31g/kg、速效钾82．83mg/kg、交换性镁4．79cmol/kg。

1．2处理设置采用盆栽试验研究。土壤采回后经过筛、消毒(0．5%高锰酸钾溶液)、混匀处理，每个培养钵装土8kg。于2013年12月末选取生长势一致的苗木进行移栽，每盆种植苗木3株。2014年4月，分别以MgCl2•6H2O(约含MgO11．8%)2．99g/盆(T1)、5．99g/盆(T2)、11．97g/盆(T3)、23．95g/盆(T4)作为追肥土施于培养钵内培养苗木，以不施肥为对照(CK)，共5个处理，每个处理种植6盆，每2盆作为1个重复(即3个重复)。在施肥后每月25日测定苗木的地径、苗高，于12月末取出苗木，测苗木根、茎、叶的生物量，计算总生物量。在整个苗期进行除草、防病虫等一系列苗期管理工作。

1．3指标测定使用钢卷尺测量苗高，游标卡尺测量地径。将苗木根、茎、叶分开洗净并沥干，用电子天平测定各部分的鲜质量。然后置于105℃烘箱中杀青30min后，将温度调至75℃烘干至恒定质量，测其干质量。

1．4数据统计分析运用Excel2003软件进行数据计算和图表绘制，用SPSS21．0软件进行数据分析。

2结果与分析

2．1不同镁肥处理对马尾松优良种源苗木苗高和地径的影响

2．1．1苗高镁对不同马尾松优良种源苗木的苗高生长影响程度有所不同。方差分析表明，在同一施肥处理各种源间的苗高均有6显著差异(P＜0．05)，同一种源不同施肥处理下，GP、TM种源的苗高有显著差异(P＜0．05)。由图1可知，在T1处理下，镁有抑制苗高生长的作用(SH除外);在T2处理下，镁对苗高也有抑制作用(SH与CY除外);在T3处理下，苗高生长受到严重抑制(CY除外)，其中GP和TM苗高净增长下降幅度最大，分别为46．5%、39．6%;在T4处理下，苗高生长也受到抑制(SH与TM除外)。总之，镁对苗高生长有抑制作用，抑制最强的施肥处理是T2与T3，TM种源的苗高表现最好。

2．1．2地径与苗高相比，镁对马尾松优良种源苗木地径生长有一定促进作用。方差分析表明，在CK下，SH、DY与其余3个种源差异显著(P＜0．05);在T1处理下，SH、DY、CY与GP、TM差异显著(P＜0．05);在T2处理下，各种源差异显著(P＜0．05);在T3处理下，TM与其他种源差异显著(P＜0．05);在T4处理下，GP、CY与其余种源差异显著(P＜0．05)。在同一种源不同施肥处理之间的地径差异显著(CY除外)(P＜0．05)。由图2可知，施肥量为T1时，镁对每个种源苗木地径生长有促进作用，分别比对照高出8．1%、8．3%、51．4%、20．6%、9．7%;在T2处理下，镁也促进地径生长;在T3处理下，镁对地径生长的促进作用减小，而对SH、DY、TM苗木的地径生长有抑制作用;在T4处理下，镁有促进地径生长的作用(SH除外)。总之，镁肥对地径生长均有促进作用，地径生长效果较好的施肥处理是T1与T2，SH种源的地径表现最好。

2．2不同镁肥处理对马尾松优良种源苗木生物量的影响

2．2．1根生物量镁对不同种源马尾松苗木根生物量积累的影响有一定差异。方差分析表明，在同一施肥处理各种源的根生物量均差异显著(P＜0．05);在同一种源不同施肥处理下的根生物量均差异显著(SH与CY除外)(P＜0．05)。由图3可知，在T1处理下，各种源根生物量比CK大(TM除外)，SH、DY、GP、CY根增量分别是0．02g/株、1．07g/株、0．65g/株、0．56g/株，其中增量以DY最大;在T2处理下，各种源根生物量比CK大(TM除外)，SH、DY、GP、CY根增量分别是0．25g/株、0．31g/株、0．62g/株、0．26g/株，其中增量以CY最大;在T3处理下，各种源根生物量比CK大(TM除外)，SH、DY、GP、CY根增量分别是0．30g/株、0．47g/株、0．21g/株、0．12g/株，其中增量以DY最大;在T4处理下，各种源根生物量比CK小(DY除外)，说明T4处理对苗木根生长有抑制作用。总之，镁肥对根生物量的积累有促进作用(TM除外)，促进根生物量积累效果较好的施肥处理是T1，其中DY施镁肥效果较好，而在T4处理下有抑制根生长现象。

2．2．2茎生物量镁对不同种源马尾松苗木茎生物量积累的影响有一定差异。方差分析表明，同一施肥处理各种源之间，在T1、T2、T3、T4处理下，GP与其他种源间均有显著差异(P＜0．05);在同一种源不同施肥处理下的茎生物量均差异显著(P＜0．05)(DY与CY除外)。由图4可知，各种源马尾松苗木的茎生物量无一致规律;在T1处理下，各种源茎生物量比CK大(SH与TM除外)，DY、GP、CY茎生物量增量分别是0．30g/株、1．25g/株、0．45g/株，其中增量以GP最大;在T2处理下，各种源茎生物量比CK大(DY、TM除外)，SH、GP、CY茎生物量增量分别是0．79g/株、1．11g/株、0．47g/株，其中增量以GP最大;在T3与T4处理下，镁肥对GP有促进作用，对其余种源苗木的茎生物量均有抑制作用。总之，低浓度镁肥对苗木茎生物量积累有促进作用，高浓度镁肥起到相反作用，T1与T2处理对茎生物量积累效果较好，其中GP施镁肥效果较好，而在T3与T4处理下有抑制茎生物量积累的作用。

2．2．3叶生物量镁对不同种源马尾松苗木叶生物量积累的影响有一定差异。方差分析表明，在同一施肥处理不同种源间的叶生物量差异显著(P＜0．05);在同一种源不同施肥处理下的叶生物量均差异显著(P＜0．05)(DY与CY除外)。由图5可知，在T1处理下，各种源叶生物量比CK大(CY与TM除外)，SH、DY、GP叶增量分别是0．13g/株、0．54g/株、1．84g/株，其中增量以GP最大;在T2、T3处理下，各种源根生物量比CK大(DY、CY、TM除外)，SH、GP叶增量以SH最大;在T4处理下，各种源叶生物量比CK大(CY除外)，SH、DY、GP、TM叶增量分别是1．40g/株、0．52g/株、1．77g/株、0．33g/株，其中增量以GP最大。总之，各种源马尾松苗木的叶生物量无一致规律，T1与T4处理对叶生物量积累效果较好，其中GP施镁肥效果较好，而在T2与T3处理下有抑制叶生物量积累的现象。

2．2．4总生物量镁对不同种源马尾松苗木总生物量积累的影响有一定差异。方差分析表明，同一施肥处理各种源间，在T1、T2、T3处理下，SH、GP的总生物量与其他种源差异显著(P＜0．05);在T4处理下，CY种源的总生物量与其他种源间差异显著(P＜0．05)。在同一种源不同施肥处理下的总生物量均差异显著(CY与TM除外)。由图6所示，整体上来看，镁肥对各种源马尾松苗木的总生物量影响无一致规律，T1对总生物量的积累效果较好，各种源中以SH、GP较好，而CY、TM效果较差。总之，根据各种源苗木的生长情况，适合马尾松苗木生长的最佳镁肥处理是T1。

3结论与讨论

3．1结论本试验结果表明，对马尾松优良种源苗木施镁肥后，在同一施肥处理各种源间的苗高差异均达显著水平，同一种源不同施肥处理下的苗高差异达显著水平(上杭、都匀、崇义除外)，镁肥有抑制苗木高生长的作用，其中抑制作用最强的处理是5．99g/盆(T2)与11．97g/盆(T3)。在同一施肥处理各种源间的地径差异达显著水平，在同一种源不同施肥处理之间各种源的地径差异达显著水平(CY种源除外)，镁肥有促进地径生长的作用，促进效果较好的施肥处理是2．99g/盆(T1)与5．99g/盆(T2)。镁肥对苗木根、茎、叶生物量积累效果来看，各种源苗木的生物量变化无一致规律，低浓度镁肥有促进作用，高浓度则相反，其中2．99g/盆(T1)具有促进生物量积累的作用，各种源中以古蓬(GP)种源生长较好，而桐棉(TM)种源最差。总而言之，马尾松苗木生长最佳的镁肥处理是2．99g/盆(T1)，各种源中以古蓬(GP)种源表现最佳。

3．2讨论

3．2．1镁对马尾松生长的影响本试验中镁抑制苗高生长，促进地径生长，缩小苗木高径比，进而提高苗木质量;从苗木根、茎、叶生物量积累效果来看，镁对苗木生物量变化无一致规律，低浓度镁处理促进马尾松根、茎、叶生物量的积累，最终提高苗木质量，高浓度则相反。大多数研究表明，镁具有提高作物产量、品质、抗逆能力的作用，使得农艺性状得到一定的改善，与本试验结果相似。针对镁促进植物生长的机制，其原因可能有多种，可能由于Mg与Ca具有拮抗作用，会导致苗木体内阴阳离子失衡，并向土壤中分泌质子，土壤根际pH值降低，刺激苗木酸性磷酸酶，利于苗木根系吸收有效磷［17］;镁是构成叶绿素的必需元素，可能在一定程度上能增强苗木的光合作用，最终促进苗木生物量的积累;此外，由于Mg与NO3－、P之间是协同关系，施用适量的镁素可提高NO3－、P的利用率［4］，促进植物体内的NO3－迅速转化为蛋白质，有利于植物生长。另外，本研究中采用的本底土壤所含交换性镁含量多，在此基础上对土壤施镁肥后，高浓度镁抑制苗木的高生长及根系、茎的生物量积累，不利于培育高质量的苗木。

3．2．2镁对不同马尾松优良种源苗木生长的影响从马尾松优良种源苗木施镁肥的效果来看，镁对各种源苗木高生长的影响，上杭(SH)、崇义(CY)种源苗木的高生长无一致规律，有促进生长作用，也有抑制生长作用，但其余种源苗高绝大多数受到抑制作用;镁对各种源苗木地径生长的影响中，只有上杭(SH)种源苗木的地径生长受到抑制，而镁对其余种源苗木的地径生长都有促进作用;镁对各种源马尾松根、茎、叶生物量积累的影响，整体来看，对古蓬(GP)种源的根、茎、叶生物量积累的效果最好，对其余种源苗木根、茎、叶生物量均有促进作用(桐棉种源除外)，说明古蓬(GP)种源对镁的利用效率较高，桐棉(TM)种源对镁利用效率最差，因此，镁对各种源苗木生长的影响有一定差异，不同种源林木对矿质营养的吸收、积累和利用能力有差异，进而不同基因型的马尾松生长对施肥反应差异较大［8］。周志春等［21］研究5个种源马尾松试验林对磷肥的遗传反应式样以及在低(缺)磷环境下的根际营养差异，表明5个种源马尾松对施用磷肥的反应式样存在着较大的遗传差异;不同种源的抽梢次数与磷环境关系较小，年梢生长对磷投入的敏感性因种源不同而异［22］;不同种源对磷肥量的反应以及磷的时效性也很不相同，树高生长在种源间的遗传差异与磷环境有关［23］。以上种源研究结果产生的差异主要取决于遗传因素，与本试验结果相似。在林业生产中，马尾松生长、形质和木材基本密度皆存在显著的种源差异，种源胸径、树高和材积生长及树干通直度呈典型的纬向倾群变异模式，这种变异还可能是由其产地水热资源条件差异引起的［24］。本试验结果揭示苗木施镁后，优良种源苗木生长对镁的响应表现不一样。这对未来造林用地时不同种源马尾松的选择提供一定帮助，可解决造林成活率低及林分低产低效的问题。综上所述，在马尾松苗木培育过程中，为培育大苗、壮苗，提高苗木质量，解决造林成活率低及林分低产低效的问题，应根据不同种源的营养需求差异，对苗木适当施镁肥。但此次着重研究不同施镁肥量对马尾松优良种源苗木生长的影响，没有具体研究苗木生理指标、苗木体内营养元素含量变化及其之间的运移规律。因此，在以后的研究中可往这些方面深入研究，以便更明确地指导马尾松的施肥工作。

作者：余星 周运超 黎彪 靳浩 单位：贵州大学 林学院 贵州大学 贵州省森林资源与环境研究中心