无患子细根形态及垂直分布特征对配方施肥措施的响应

摘要

【目的】探究不同施肥处理下无患子细根垂直分布特征与形态差异,以及氮(N)、磷(P)、钾(K)对细根生长的影响及其交互作用,为中国南方地区广泛种植的生物质能源树种无患子的科学培育提供支撑。【方法】以福建省三明市建宁县8年生无患子原料林为研究对象,对N、P、K肥料各设置3个水平,采用“3414”随机区组设计进行配方施肥试验,共14个处理,以不施肥为对照(CK),设置3个区组,共42个处理小区,每小区5株作为重复。分别在2015年生长季末、2016年花期前、2016年果实迅速生长期按照配比开沟施3次肥料,2016年12月在每个处理小区选取4株平均标准木样株,在距树1 m处分3层(0~20 cm、≥20~40 cm、≥40~60 cm)采集林地土柱样品,研究各处理3层土壤内的细根分布规律及细根形态。【结果】无患子细根主要分布在0~20 cm土层,呈各土层逐层递减的规律,0~20 cm土层细根生物量(fine root biomass,FRB)及根长密度(fine root length density,FRLD)是≥20~40 cm土层的1.51~2.52倍和1.82~2.25倍,是≥40~60 cm土层的6.29~13.17倍和6.03~9.31倍。无患子FRB、FRLD、细根表面积(fine root surface area,FRSA)及细根平均直径(fine root average diameter,FRAD)均随着N、P、K施肥量的增加呈先增加后平缓降低的变化趋势,而细根比根长(fine specific root length,SRL)随着施肥量的增加表现为先降低再急剧增加而后平稳降低的变化规律。对根系促进效果最佳的N2P2K2处理在0~20 cm土层的FRB及FRLD较不施肥(CK)分别显著提高了152%和164%,≥20~40 cm土层较不施肥(CK)分别显著提高了242%和161%,≥40~60 cm土层较CK分别显著提高了385%和135%。【结论】无患子FRB、FRLD和FRSA在0~60 cm土层范围内逐层递减,有明显的垂直分布特点。在缺P条件下施用N肥和K肥对无患子根系生长影响效果较小,需要在一定范围内增加土壤养分有效性以促进无患子细根生长及生物量积累。施肥量较为充足时,无患子能够根据≥40~60 cm土层土壤养分资源有效性调整细根分布结构,以充分吸收养分。N和P的交互作用对FRB、FRLD、FRAD和SRL的影响达极显著水平,与无患子细根生长的相关性较大。在配方施肥处理下无患子细根生长的拟合模型分析基础上建议施N肥693 kg/hm^(2)、施P肥321 kg/hm^(2)、施K肥432 kg/hm^(2)。