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  世界林业研究  2010, Vol. 23 Issue (3): 39-43  
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引用本文  

左海军, 马履一, 王梓, 等. 苗木施肥技术及其发展趋势[J]. 世界林业研究, 2010, 23(3): 39-43.
Zuo Haijun, Ma Lvyi, Wang Zi, et al. Research on Fertilizer Application Technology for Seedlings and Its Development Trends[J]. World Forestry Research, 2010, 23(3): 39-43.

基金项目

国家十一五科技支撑计划(2006BAD24801);北京市教育委员会学科建设与研究生培养项目北京城市生态环境建设产学研联合培养研究生基地(BL2008)

通信作者

马履一(1957-), 男, 云南大理人, 博士, 博士生导师, 北京林业大学教授, 从事城市林业、苗木培育、植被恢复研究, E-mail:maluyi@bjfu.edu.cn

作者简介

左海军(1978-), 男, 山东枣庄人, 博士、在读博士后, 从事林地水肥管理、林业生态方面的研究, E-mail:zuohaijun2003@163.com

文章历史

收稿日期:2009-11-16
苗木施肥技术及其发展趋势
左海军 , 马履一 , 王梓 , 刘健 , 马晨     
北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室,北京 100083
摘要:立足于苗木施肥的主要理论, 从施肥种类、施肥量、施肥时期和施肥方式等方面对苗木施肥技术作了较为系统的阐述, 并指出平衡施肥、计算机推荐施肥、研制苗木专用肥、苗木定向培育施肥研究等是今后苗木施肥技术的发展趋势, 为制定科学的苗木施肥方案、提高肥料的利用效率、完善林木抚育管理技术等提供理论支撑和科学指导。
关键词苗木施肥    施肥理论    施肥技术    
Research on Fertilizer Application Technology for Seedlings and Its Development Trends
Zuo Haijun, Ma Lvyi, Wang Zi, Liu Jian, Ma Chen     
Key Laboratory of Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China
Abstract: As one of important technological means for afforestation, the fertilization for seedlings plays an important role in improving the productivity of forest land and promoting sustainable forestry development. Based on the main theories of seedlings fertilization, this paper made comparatively systematic statement and analysis on fertilization technology for seedlings, including fertilizer type, fertilizer amount applied, application time of fertilizer and modes of fertilizer application, etc.Furthermore, this paper pointed out that, balanced application of fertilizer, computer-aided fertilizer recommendalion, special fertilizer for seedlings and fertilizer application for directed seedling cultivation are the future development trend of seedlings fertilization technology.With these analyses, this paper provides powerful theoretical support and scientific guidance for making scientific fertilization scheme of seedlings, increasing fertilizer use efficiency and improving forest tending and management technology.
Key words: seedling fertilization    fertilization theory    fertilization technology    

苗木施肥作为林木培育过程中的基础技术措施之一, 在促进林木生长、提高木材产量、建设速生丰产林等方面发挥了重要的作用。随着国民经济的快速发展和林业集约化生产程度的不断提高, 深入开展苗木施肥技术方面的研究, 对于提高林木尤其是人工林的生产力、优化林业生产结构、促进林业生产的可持续发展具有重要的现实意义和指导意义。

1 苗木施肥的理论基础

苗木施肥的目的是在保证苗木正常生长和稳步提高林产品产量的基础上, 使土壤肥力得到不断提高, 满足社会发展对林木物质产品的需求, 达到节本增效和用养结合的目的, 从而促进苗木生产的持续快速发展[1]。其中, 通过土壤分析、植物组织分析和田间试验等科学方法开展土壤和苗木的营养诊断是苗木合理施肥的前提和基础[2]。在苗木施肥过程中, 通过确定肥料类型、施肥量, 选择施肥方法, 即通过最小的施肥量换取最大的施肥效果, 达到最大的经济效益是苗木施肥技术的关键所在。为此, 苗木施肥应该遵循养分归还学说、最小养分律和报酬递减率等基本原理。19世纪中叶德国农业化学家李比希提出了养分归还学说和最小养分律。养分归还学说认为, 植物以不同的方式从土壤中吸收矿质养分, 使土壤中的养分减少, 连续种植使土壤肥力下降, 应该通过施肥把植物从土壤中带走的养分归还土壤, 以保持和提高土壤的持续生产能力[3]。最小养分律认为, 决定作物产量高低的是土壤中那个作物需要而含量最少的养分, 最小养分是随着生产条件的变化而变化的[4]。按照最小养分律的基本原理, 为了提高苗木产量和肥料利用效率, 应该有针对性地增施土壤供给能力最小的那种养分。18世纪后期欧洲经济学家杜尔歌和安德森同时提出了报酬递减率, 认为在其他技术条件不变的情况下, 作物产量随着施肥量的逐渐增加而增加, 但作物的增产量却随着施肥量的增加而逐渐减少[5]。事实上, 施肥不是一个孤立的行为, 必须立足于施肥理论, 根据苗木对养分的需求规律, 充分考虑水分、温度、光照和CO2浓度等主要因子的影响, 使肥料充分发挥应有的功效。

2 苗木施肥技术 2.1 施肥种类及用量

用于苗木生产的肥料种类主要包括化肥、有机肥和生物肥等, 其中化肥又包括氮肥、磷肥、钾肥和复合肥等。不同种类肥料对于苗木生长都有明显的促进作用, 其中化肥的养分成分比较单一, 养分浓度大, 肥效快且持续时间短, 便于调节苗木在不同生长时期的养分需求, 多用作追肥; 有机肥料的养分含量全面, 肥效持续时间长, 能够改善土壤的理化性质和生物活性, 多用作基肥。一般来说, 苗木生长对养分的需求以氮素为主, 因而增施氮肥能显著促进苗木的生长发育。Wang等[6]研究发现, 施用氮肥明显促进了秦岭箭竹幼苗的生长, 表现为苗高、茎生物量和叶生物量显著增加, 发枝数和发叶数也明显增多。Aiyelaagbe等[7]研究了施肥对黄果西番莲生长的影响, 发现连续施氮240 kg/hm2或480 kg/hm2能显著增加其蔓长、叶片数、叶面积、分枝数和干物质累积总量。易咏梅等[8]对日本落叶松矿柱材幼林开展的施肥效应研究表明, 第1~3年单施氮肥能够显著促进幼林当年的地径生长、冠幅扩大和树高生长。多数研究表明, 混合施肥比单一施肥效果显著。郑辉等[9]通过盆栽试验研究了施肥对刺槐生长的影响, 发现氮、磷配施有利于苗木体内营养物质的转化和积累, 苗木地径和干物质重均较高。合欢盆栽施肥试验表明, 施用磷肥和镁肥明显提高了苗木生长量和干物质重量, 苗木生长效果最好[10]。苗木施肥中存在最佳施肥量的问题, 国内外很多学者在这方面开展了大量的研究工作。Ballard[11]通过在火炬松种植园开展的4~5年施肥试验发现, 火炬松在生物学意义上的最佳施氮量平均为224 kg/hm2。左永忠等[12]研究发现, 定县白杨苗木产量与氮肥和磷肥施用量之间存在着二次方程回归关系, 该试验条件下适宜的氮、磷肥用量分别为尿素80 g/m2、过磷酸钙90~180 g/m2。刘梅等[13]在新播长白落叶松苗期进行了N, P, K施肥试验, 结果表明苗木生长与N, P, K供应呈多元线性回归关系, 最佳施肥量为N 20 g/m2, P 50 g/m2, K 15g/m2。另有研究表明[14], 从经济高效的角度出发, 当年生定县小白杨的适宜氮肥用量为尿素639~945 kg/ hm2。按照经济施肥的原则, 云杉Ⅰ级苗在腐殖土、棕色针叶林土、棕壤和褐土等4类土壤上的钾肥最佳施用量分别是(按K2O计)79 kg/hm2, 86 kg/hm2, 88 kg/hm2和86 kg/hm2[15]。陈连东等[16]研究发现, 培育小美旱杨1年生插条苗的最佳施肥量为N 200 kg/ hm2, P2O5 100 kg/hm2, N, P, K比例为2:1:0。吴家胜等[17]采用3因素5水平的正交实验设计研究了温室盆栽条件下氮、磷、钾配施对银杏苗木生长及生理的影响, 发现银杏苗木各项生长指标与氮、磷、钾施用量之间存在二次函数关系, 根据关系方程求得2年生银杏苗木适宜的氮、磷、钾施用量分别为2.79~ 3.47 g/盆、2.44~2.59 g/盆和1.51~1.98 g/盆。对于我国南方毛竹而言, 经济效益最高的施肥配比为氮肥450 kg/(hm2 ·a)、磷肥450 kg/(hm2 ·a)、钾肥150 kg/(hm2·a)[18]。西藏砂生槐以每公顷施入尿素150~225 kg、五氧化二磷120~240 kg和氧化钾120~180 kg为最优, 能够显著提高砂生槐干物质量和地径[19]。施肥时应综合考虑苗木的种类、苗木对养分的需求量、土壤养分供给量、肥料利用率、土壤条件、气候条件及经济效益等不同因素的影响, 确定适宜的苗木施肥量和肥料配比。

2.2 施肥时期

施肥时期对于调节与控制苗木的生长具有重要作用。苗木在不同的生长发育阶段对养分的需求强度各有不同。苗木合理施肥能够较好地满足苗木生长发育对各种营养元素的需求, 显著提高苗木成活率, 促进幼林的生长, 缩短幼林抚育期。因此, 林业生产上对圃地苗木合理施肥较为重视。研究表明, 在雪松幼年期(1~4年生苗)合理施肥可有效改善土壤理化性质, 加快雪松幼苗生长速度, 使苗木提前2年出圃, 大大缩短了育苗周期, 提高了土壤生产力, 增加了经济效益[20]。张吉平等[21]开展了1年生日本落叶松苗的施肥效应试验研究, 发现在试验苗圃地合理施肥有效促进了日本落叶松幼苗的生长, 可获得最佳的经济效益。另有研究发现, 杨树移栽第1年不宜追施化肥, 栽植后第2~4年施肥的增产效果最佳[22]。Jose等[23]采用裂区试验设计研究了温室条件不同光照、水分和氮素水平对1年生长叶松幼苗早期生长和生理性状的影响, 结果表明长叶松幼苗的生长显著地受到水、氮因素及其交互作用的制约, 与低氮低水对照条件(LNWS)相比, 高氮高水试验条件(HNWW)下苗高和地茎分别增加了93%和78%。

施肥季节对施肥效果影响很大, 应根据土壤水分状况和苗木养分需求规律确定施肥季节。一般来说, 当土壤水分足够而雨水淋失最少、苗木生长速度最快时, 施肥效果最为明显。苗木施肥通常选择在春季或初夏进行, 此时为苗木生长的旺盛时期, 最有利于根系从土壤中吸收利用养分。意大利214杨粗生长高峰期为5-6月, 高生长高峰期为6-7月, 因而施肥时期选在4月下旬或5月上旬为好[22]。南方竹林施肥时期以每年夏秋季节的6-9月为宜, 其中肥料类型以尿素和硫铵等为主。研究表明, 白榆在其生长高峰期(6月下旬至7月上旬)到来之前需要大量的养分储备, 因而白榆幼林的最佳施肥时间应为6月下旬前[24]。砂生槐最佳追肥时期为5-6月, 此时苗木正处在一年最旺盛生长期, 适时施肥能满足其对养分的最大需求[19]

2.3 施肥方式

苗木施肥方式主要有基肥和追肥, 其中追肥又分为撒施、条施、沟施、灌溉施肥和根外追肥等[25]。根据不同苗木的生长节律、土壤条件、气候状况和肥料种类等因素, 选择科学的施肥方式是提高施肥效果及肥料利用率的关键。施基肥一般在每年秋季9-10月进行, 以有机肥为主, 化肥为辅。秋施基肥一方面能够提高苗木的养分储备水平, 从而促进苗木来年春季的萌芽、抽枝、展叶等生长过程; 另一方面能够明显改善土壤结构和培肥地力, 使肥料更易被苗木根系吸收利用, 显著提高肥料的利用率。研究发现[26], 速生杨扦插前秋耕底施有机肥猪粪作为基肥, 来年春季苗木扦插前和苗木速生期多次追施速效肥料能够促使苗木加快生长, 有利于苗木生长后期的养分积累, 使得苗木的木质化程度较高。追肥一般在苗木的生长期内进行, 追肥时期应根据苗木的年生长规律及其对各种养分的吸收状况而定。苗木追肥种类以氮肥、磷肥、钾肥及复合肥等速效肥料为主, 这些肥料易溶于水, 易被苗木吸收利用, 肥效快。研究表明, 基肥以磷肥为主, 同时氮磷配合追施能够显著提高马尾松苗木的高径生长量、生物量和质量, 施肥效果均高于单纯追施氮肥或磷肥的效果[27]。赵占合等[28]通过对比试验研究了不同施肥处理对沙地柏苗木生长的影响, 发现在其缓苗期、生长初期、速生前期和速生后期分别追施速效化肥能够促进叶绿素的合成, 加速苗木生长和生物量的积累。南方红豆杉幼苗期苗木根系尚欠发达, 对土壤养分的吸收利用能力较弱, 采用根外施肥技术(茎、叶表面)可弥补其根系养分吸收能力差的不足, 有效促进苗木茎、叶的健壮生长[29]

3 苗木施肥技术的发展趋势 3.1 平衡施肥

平衡施肥是指根据苗木需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应, 采取相应的施肥技术确定各种有机肥与无机肥的适宜用量和比例, 以满足苗木生长对各种营养元素的吸收利用, 维持较高的土壤肥力水平, 从而达到高产、优质和高效的目的[30]。苗木在其生长发育的不同时期, 对营养元素的需求各有不同。平衡施肥可以协调土壤供肥和苗木需肥之间的供求关系, 不仅能够满足苗木生长对各种养分的需求, 还能大幅提高肥料的吸收利用率, 从而达到促进苗木生长的目的。研究表明, 对于毛白杨、小黑杨来说, 单施氮肥和磷肥的效果都较差, 但两者合理搭配、混施能够显著促进苗木苗高和地径的生长[31]。适宜的肥料种类及其配比可以提高施肥效果, 显著加快苗木生长发育。氮磷钾以合理比例混施可以明显促进小美旱杨1年生插条苗地径和苗高生长, 且鲜重、干重分别比对照增加100.1%和106.2%[16]。沈佐等[32]研究发现, 施氮肥对侧柏苗生长的促进效果很明显, 但氮、磷配合使用效果更好, 苗木的生长量更大。费永俊等[33]通过施肥实验研究了不同配方施肥对宜昌楠2年生苗木生长量的影响, 结果表明与单一施肥处理相比, 氮、磷、钾平衡施肥能够显著促进宜昌楠苗木的生长, 表现为其苗高、地径、冠幅均有显著提高。张育红[34]研究了不同施肥方法对青海云杉移植苗质量的影响, 结果表明有机肥与氮、磷、钾肥配施显著促进了苗木的生长, 施肥效果十分明显。另有研究表明, 平衡施肥各配方处理对毛竹笋的平均地径增大有良好的促进作用, 各施肥处理的竹笋平均地径都大于对照区, 其中最佳施肥配方的N, P, K配比为1:0.3: 0.43[35]。由此可见, 平衡施肥一方面可以均衡地供给苗木生长发育过程所需的各种养分, 促进苗木正常生长, 提高苗木产量和品质; 另一方面可使各种肥料合理施用, 在减少肥料使用量的同时又提高了肥料的利用率, 大大节约了生产成本, 提高了经济效益。因此, 今后应进一步加强平衡施肥技术方面的研究。

3.2 计算机推荐施肥与精准施肥

近年来, 随着计算机技术与信息技术的快速发展, 计算机推荐施肥作为一种新型的施肥技术应运而生。计算机推荐施肥系统是依据平衡施肥原理, 利用信息技术进行一定尺度范围内的作物施肥量与施肥方法的决策, 达到提高产量、节约肥料和保护生态环境的目的[36]。它是根据苗木种类、苗木需肥规律和土壤肥力水平进行计算机综合分析, 寻求一定范围内的最佳苗木施肥量与施肥方法的决策, 从而达到促进苗木生长、提高肥料利用效率的目标。陈署晃等[37]借助地理信息系统(GIS)和农业专家知识设计, 建立了新疆县级土壤养分管理及推荐施肥信息系统, 在实际应用中取得了较好的效果, 有力地推动了精准施肥技术的发展。李辉等[38]建立了基于GIS技术的速效养分等级图和配套的推荐施肥方法, 使农田养分科学管理和推荐施肥上升到一个新的水平。因此, 在林业生产过程中, 在充分调研林地土壤养分水平的基础上, 在给定苗木树种、抚育管理条件的前提下, 以预期苗木生长量为最高目标, 利用计算机技术和数值模型建立苗木推荐施肥系统, 必将对科学开展苗木施肥技术研究起到十分重要的推动作用。

3.3 加快专用肥、缓释控释肥料的研制与推广

不同树种苗木在其不同生长发育阶段对养分的需求规律各不相同。立足于当前苗木施肥过程中存在的问题, 根据不同苗木的生长发育特点和肥料特性, 研究其相应的肥料配方和施用方法, 积极开展新型苗木专用肥料的研发是当前苗木施肥技术研究中的热点问题。目前, 很多学者已经在苗木专用肥研制方面开展了相关的研究, 并取得了一定的成果。有研究表明, 施用毛竹专用肥增产效果显著, 投入产出比更高[39]。王洪峰等[40]研究发现, 与桉树人工林常用复合肥相比, 桉树专用肥用作基肥、追肥可使幼林生长量分别提高24%和14%以上。王连祥等[41]利用城市污泥作载体生产的杨树专用肥能够明显改善土壤理化性状, 均衡供给苗木营养, 促进苗木快速生长, 施用效果显著优于复合肥和尿素。因此, 研发和施用专用肥不仅可以提高肥效, 降低生产成本, 还能改善土壤结构, 有利于地力的恢复和可持续利用。

近年来, 随着肥料科学和施肥技术的不断发展, 缓释控释肥料应运而生。根据不同苗木生长特点和土壤性质合理施用不同的缓释控释肥料, 可以满足苗木生长发育对养分的需求, 最大限度地提高肥料的利用率, 同时也有效降低了因施用常规肥料引起的养分损失。朱本岳等[42]采用室内模拟试验和容器育苗试验相结合的方法研究了施用控释肥对火炬松苗木生长的效应, 发现与等养分量的普通肥相比, 控释肥能够明显促进火炬松幼苗生长, 其生物量成倍增加, 同时又有效减少了氮的挥发和淋洗损失。研究表明, 缓释肥可明显促进茶花苗木生长, 与普通肥相比, 叶片的叶绿素含量和生物量都有显著增加[43]

3.4 开展施肥与苗木定向培育研究

苗木定向培育是指根据立地条件的要求, 制定出苗木培育过程中不同生长发育阶段所必需的调控技术措施, 从而使苗木在形态、生理及活力等方面满足造林营林的目的[44]。苗木定向培育是人工林定向集约经营与高效利用的重要环节, 是解决林产品供需矛盾和提高林业生产经济效益的有效途径。其中施肥作为苗木定向培育的关键技术之一, 在调控苗木生长过程和品质方面发挥着重要的作用。近年来, 一些学者针对纸浆材、大径材等工业用材林开展了定向培育施肥研究, 取得了很多富有成效的研究成果[45-47]。张剑斌等[48]研究了银中杨短轮伐期纸浆林的定向培育技术, 发现银中杨纸浆林的适宜施肥林龄是4~6年, 最佳施肥时间是7月上旬, 最佳施肥配比为N: P:K=1:0.84:0.8。因此, 在苗木定向培育过程中, 应根据施肥对苗木生长发育和形态特征的影响, 开展不同苗木培育目标下的施肥技术研究。

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