欧美107杨苗木精准灌溉施肥制度研究

【摘要】：水分和肥料是林木生长发育的两大重要因素,合理的水肥管理有利于林木发挥更大的生长潜力,而盲目的水肥管理不但对植物生长发育不利,还将导致水肥资源浪费和环境污染。本研究在掌握苗木苗期需水需肥规律研究的基础上,采用田间裂区试验设计,通过考察不同水肥梯度处理对一年生苗木生长的影响,探究水肥之间的交互效应,建立水肥耦合模型,制定合理节水灌溉和精准施肥制度,建立以节水节肥为核心的资源节约型速生丰产林优质苗木培育技术体系。本研究主要取得的成果有： (1)阐明了欧美107杨苗木生长的年周期动态变化规律。综合不同水肥方案下1年生欧美107杨的苗高、地径、地上生物量以及叶和茎内N、P、K的年动态变化,发现苗木遵从“慢—快—慢”的生长规律。1年生欧美107杨苗高生长的Logistic方程为地径生长的Logistic方程为根据方程,将苗木生长划分为3个阶段：Ⅰ、生长初期：4月初～6月末,包括苗木成活期和幼苗期,苗木生长速度较慢；Ⅱ、速生期：7月初～8月末,生长高峰期,苗木生长指标增长最快阶段；Ⅲ、生长后期：9月初～年底,各项生长指标增长速度减少并趋于停止,地上生物量由于叶片凋落而下降。对年生长动态的掌握,有利于合理安排水肥管理的时间。 (2)比较了不同水肥管理方案下欧美107杨苗木生长差异。通过方差分析,12个处理下1年生欧美107杨的苗高、地径、地上生物量以及地上部分N、P、K含量之间有显著性差异。对于苗高、地径和地上生物量,处理10(每次灌溉至田间持水量、年N肥施入量为15.08g·株-1)的各项指标最好,处理3(不灌溉、不施肥)最差。根据多重比较结果,处理8(每次灌溉至田间持水量80%、年N肥施入量为8g·株-1)与处理10之间无显著性差异。地上部分N、P、K含量与形态指标的结果不同。对于地上部分含N量,处理10最高,处理9(每次灌溉至田间持水量80%、不施肥)最低；对于地上部分含P量,处理4(每次灌溉至田间持水量60%、年N肥施入量为15.08g·株-1)最高,处理6(每次灌溉至田间持水量60%、不施肥)最低；对于地上部分含K量,处理11(每次灌溉至田间持水量、年N肥施入量为8g·株-1)最高,处理2(不灌溉、年N肥施入量为8g·株-1)最低。 (3)建立了地上生物量和苗高、地径与水肥因子的回归模型。 1年生欧美107杨地上生物量(Y)与灌水量(x1)和施氮量(x2)之间的关系可用二元二次多项式描述：Y=297.378+4.018x1+33.876x2-0.046x12-2.015x22+0.412x1x2 1年生欧美107杨苗高(Y)与灌水量(x1)和施氮量(x2)之间的关系可用二元二次多项式描述：Y=297.378+1.737x1+5.382x2-0.008x12-0.197x22-0.015x1x2 1年生欧美107杨地径(Y)与灌溉量(x1)和氮施入量(x2)呈线性正相关,其关系可用Y=21.487+0.093x1+0.248x2描述 (4)探讨了水、肥及水肥互作因子对地上生物量、苗高和地径的影响效应。结果表明：增加灌溉量和氮肥施用量均有增产效应,水肥交互作用表现为正效应,对地上生物量影响作用由高到低依次为：氮肥施入量、灌溉量、水肥互作；增加灌溉量和氮施入量均有增加苗高的效应,对苗高影响作用由高到低次序为：氮施入量、灌溉量、水肥互作,水肥交互效应不显著；氮施入量对地径的效应大于灌溉量。 (5)确定了培育不同规格1年生欧美107杨的灌溉和施肥方案。 地上生物量900 g·株-1、苗高为360～400 cm,地径为26～31mm下的水肥方案为：灌溉量为36.13～41.35 kg·株-1,氮肥施入量为9.23～11·38 g·株-1(即尿素施入量836.06～1030.81kg·hm-2); 地上生物量900 g·株-1、苗高为300～360 cm,地径为20～26mm下的水肥方案为：灌溉量为12.56～18.18kg·株-1,氮肥施入量为4.68～8.10g·株-1(即尿素施入量423.92～733.70kg·hm-2)。 (6)开展验证试验证实灌溉施肥方案的可行性。2010年采用相似的水肥方案观测1年生欧美107杨的苗高、地径、地上生物量；结果表明,不同水肥处理下各项指标均有显著性差异,表现最优的仍为每次灌溉至田间持水量、年N肥施入量为15.08g·株-1,多重比较结果显示,每次灌溉至田间持水量80%、年N肥施入量为8g·株-1的处理与最优处理之间无显著性差异。综合苗木各项指标,从节水节肥的角度考虑,在管理中可采用每次灌溉至田间持水量80%、年N肥施入量为8g·株-1的处理的水肥管理方案。