氮磷添加对秦岭华北落叶松茎叶中氮磷营养的影响

摘 要：氮（N）、磷（P）是林木生长必需的营养元素，二者的用量和比例对林木个体生长及群落发展有重要影响。林木所吸收的N和P基本来源于土壤，所以林木的生长状况和土壤的肥力情况密不可分。以20 a生华北落叶松人工林为研究对象，共设置18块样地，按不同比例在样地进行为期3 a的N、P施肥，测定不同处理下华北落叶松茎叶中的N、P含量，筛选出肥料利用率较高的施肥处理方案，为华北落叶松的健康生长提供理论指导。

关键词：华北落叶松；氮含量；磷含量；施肥；养分

中图分类号：S791.22 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）16-116-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.16.026

0 引言

华北落叶松属松科，成年的华北落叶松树高可达30 m，胸径可达1 m［1］。华北落叶松生长快，对土壤养分利用率较高，成活率高、耐寒性好、材质好，具有很好的蓄水作用，所以促进华北落叶松人工林的健康生长对生态环境至关重要。其中，氮（N）、磷（P）在林木生长过程中发挥着关键作用［2-3］。

该试验在陕西省太白县林业局南滩实验苗圃林场开展，以20 a生华北落叶松人工林为研究对象，按不同比例施N和P，研究其茎叶中N、P变化，筛选出施肥效率较高的施肥处理方案，为华北落叶松的健康生长及科学管理提供理论依据。

1 试验地概况

试验研究地点位于陕西省太白县的秦岭西主峰鳌山脚下，研究对象为20 a生华北落叶松人工林。该地每年霜期自当年9月下旬开始，至第二年4月下旬结束，无霜期约158 d，海拔在740～3 761 m。

2 试验设计与方法

2.1 样地设置

试验设置6种不同的N、P添加方案，每个方案有3个样地，共18块。林地总面积约2 000 hm2，主要树种有落叶松、华山松、冷杉、油松等。该地区土壤共分10个土类、24个亚类、51个土属、45个土种。其中，样地总面积约360 km2，主要为1998年以来林场的华北落叶松育苗生长基地，1 m2大约2～3棵华北落叶松，共约830棵华北落叶松。研究区土壤肥力均衡，基本无人为干扰，林木呈自然生长状态。施肥方案见表1。

2.2 施肥方法

从2020年4月中旬开始进行林地施肥处理，连续3 a，每年施肥1次，施肥方式为均匀地撒施在相应样地区域内。

2.3 采样方法

①针叶取样，采用高枝剪法，每个样地选取标准木9株，样方内每3株相邻样树上所取的针叶组成1个重复。为了消除因针叶枝条高度和分布方位不同造成的养分差异的影响，本研究选取树冠中部的叶片为代表，在东、西、南、北方向均匀取样。②茎干取样，采用生长锥法，挑选茎干完整的华北落叶松，用生长锥在不同位置、不同高度取样，每3个标准木为1个重复，共计3个重复。在2023年的5月、6月、7月、8月、9月、10月中旬分别对针叶、茎干样品进行取样。

2.4 样品N、P含量测定

将采集到的秦岭华北落叶松针叶、茎干样品烘干，冷却称量，粉碎后放在密闭袋保存。N含量用凯氏定氮法测定，P含量用钼锑抗比色法测定。

3 N、P添加对秦岭华北落叶松叶中N、P营养的影响

3.1 N、P添加对秦岭华北落叶松叶中N营养的影响

由图1可知，经过N、P添加处理的华北落叶松，5月中旬叶片中的N含量显著增加，与CK处理形成显著差异。7—8月，针叶中的N含量迅速升高达到峰值。9—10月，针叶中的N含量迅速降低，且在10月达到最低值。

由图1可知，N、P添加可以显著提高华北落叶松针叶内的N含量。与NP配施相比，单施N的效果略好。其中，在5—7月，单施N的效果比NP配施效果更好；8—9月，单施N的效果比NP配施效果差；10月，单施N的效果比NP配施效果又略好。对照相比，单施P会降低叶片中的N含量。

3.2 N、P添加对秦岭华北落叶松叶中P营养的影响

5月针叶中的P含量较高，是因为经施肥处理后，从土壤和其他部位转移得到的P含量比较充足。5—9月，华北落叶松处于生长期，从土壤中大量吸收P，导致针叶内P含量不断升高，到8月或9月达到峰值。到了10月，针叶中的P含量降到最低。由图2可知，对华北落叶松经施P处理可以显著提高针叶中的P含量。5—10月，单施P的效果更明显，优于NP配施，尤其是在8—9月。其中，单施P的效果最好，单施N会降低针叶中的P含量。

3.3 小结

叶片是植物体内新陈代谢最快的器官之一，所以叶片中各种元素含量的多少能直接反映出土壤的养分情况［4］。试验研究发现施N和施P会对华北落叶松针叶中的N、P含量产生重要影响，相应的针叶中养分的多少也可以反映土壤中营养元素含量的多少。通过试验发现，单施N或单施P比NP配施的效果更好，这是由于N、P在植物体内存在着相互转化的过程［5］。

4 N、P添加对秦岭华北落叶松茎中N、P营养的影响

4.1 N、P添加对秦岭华北落叶松茎中N营养的影响

由图3可知，5—6月，在落叶松生长发育初期，茎干的N含量较高。7月，落叶松茎干中的N含量达到最低值。8—10月，落叶松茎干中的N含量迅速增加，在10月达到峰值。这是因为针叶的凋落、黄化，促使针叶含有的N元素转移到茎干中。在整个生长期内，N、P添加对秦岭华北落叶松茎中N营养的影响呈现出先升高后降低再升高的趋势。其中，单施N的效果最好。从5月到10月，单施N与NP配施对茎干中N含量的提升并不显著，甚至低于对照。总的来说，单施N的效果优于NP配施。

4.2 N、P添加对秦岭华北落叶松茎中P营养的影响

由图4可知，经施肥处理后，5月，华北落叶松茎干中的P含量增长迅速；6—7月，茎干中的P含量开始降低；8—10月，茎干中的P含量不断升高。与施N、P配施相比，单施P肥效果最佳，在5月效果最为明显。在生长发育后期，施N在华北落叶松茎干中的P含量提高方面与CK相比差异不大。

4.3 小结

茎干作为植物重要的养分存储器官，在物质转移和能量流动的方面发挥着重要作用。本试验发现，施肥可以显著增加华北落叶松茎干内的N、P含量。研究发现，施肥可以增加细根的直径［6］，这就会导致植物对土壤中营养元素的吸收速率变快。另一发现表明，土壤中营养元素的浓度越高，就会导致植物对N、P的奢侈吸收［7］。

5 结论

①添加不同含量N、P的华北落叶松人工林茎、叶中的N、P含量不同，其含量随着时间的变化而变化。N、P含量的基本规律为针叶大于茎干，说明华北落叶松吸收的N、P大部分分配到针叶。

②单施N处理可以提高林木器官的N含量；单施P处理可以提高林木器官的P含量；NP配施可以提高华北落叶松茎、叶中的N、P含量。

③施N和施P可以显著增加华北落叶松根茎叶中的N、P含量。与对照相比，施N能显著提高茎、叶中的N含量，施P能先显著提高茎、叶中的P含量，NP配施可以提高秦岭华北落叶松茎、叶中的N、P含量。尤其，施肥量以N 15g.m-2和P2O5 7.5g.m-2（N2P）的配施效果最佳。

参考文献：

［1］张金屯，孟东平.芦芽山华北落叶松林不同龄级立木的点格局分析［J］.生态学报，2004（1）：35-40.

［2］刘洋，张健，陈亚梅，等.氮磷添加对巨桉幼苗生物量分配和C∶N∶P化学计量特征的影响［J］.植物生态学报，2013，37（10）：933-941.

［3］赵琼，刘兴宇，胡亚林，等.氮添加对兴安落叶松养分分配和再吸收效率的影响［J］.林业科学，2010，46（5）：14-19.

［4］程滨，赵永军，张文广，等.生态化学计量学研究进展［J］.生态学报，2010，30（6）：1628-1637.

［5］GRACIANO C，GOYA J F，FRANGI J L，et al.Fertilization with phosphorus increases soil nitrogen absorption in young plants of Eucalyptus grandis［J］.For Ecol Manage，2006，236（2）：202-210.

［6］刘金梁，梅莉，谷加存，等.内生长法研究施氮肥对水曲柳和落叶松细根生物量和形态的影响［J］.生态学杂志，2009，28（1）：1-6.

［7］赵琼，刘兴宇，胡亚林，等.氮添加对兴安落叶松养分分配和再吸收效率的影响［J］.林业科学，2010，46（5）：14-19.

（栏目编辑：刘 敏）