配方施肥對澳洲茶樹枝葉產量和產油量的影響

劉海龍+覃子海+張燁+肖玉菲+陳曉明+梁忠云+陳博雯

摘 要 采用“311-A”最優混合設計，研究氮、磷、鉀肥對澳洲茶樹枝葉總重、側枝重、含油率和產油量的影響。結果表明：氮有利于提高澳洲茶樹枝葉總重、側枝重和產油量；氮、磷、鉀的用量分別為74.3、18.1和23.1g/株，相應的枝葉總重為2.12 kg/株、側枝重1.36 kg/株、含油率1.71%、產油量0.023 3 kg/株；氮、磷、鉀最佳的施肥配方質量比為1∶0. 24∶0.31。

關鍵詞 澳洲茶樹 ；混合設計 ；配方施肥 ；含油率 ；產油量

中圖分類號 S571.1 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.005

Effects of Different Fertilization Treatments on Stand Growth

and Oil Production of Melaleuca Alternifolia

LIU Hailong QIN Zihai ZHANG Ye XIAO Yufei

CHEN Xiaoming LIANG Zhongyun CHEN Bowen

（Guangxi Forestry Research Institute； Key Laboratory of Central South Fast-growing Timber

Cultivation， Forestry Ministry of China； Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees

Resource Cultivation， Nanning 530002）

Abstract Melaleuca alternifolia was treated with fertilizers by using the "311-A" optimum mixed design to analyze the effects of nitrogen， phosphorus and potassium on the total weight of branches and leaves， weight of lateral branch and leaves， oil content ratio and oil production of M. alternifolia. The results indicated that nitrogen was conducive to an increase in total weight of branches and leaves， weight of lateral branch and leaves and oil production. Treated with pure nitrogen， pure phosphorus and pure potassium at a rate of 74.3， 18.1 and 23.1g per plant， respectively， M. alternifolia produced 2.12 kg/plant of a total weight of branches and leaves， 1.36 kg/plant of weight of lateral branch and leaves， 1.71% of oil content and 0.0233 kg/plant of oil yield. The optimal fertilizer formula was 1.0∶0.24∶0.31 for NPK.

Keywords Melaleuca alternifolia ； compound design； formulated fertilizer dressing ； oil content ； oil production

澳洲茶樹[Melaleuca alternifolia （Maiden & Betche） Cheel]系桃金娘科（Myrtaceae）白千層屬（Melateuca）植物，俗稱茶樹，常綠灌木至小喬木，原產于澳大利亞東部的昆士蘭州和新南威爾士北部。由于澳洲茶樹枝葉中含有α-松油烯、桉葉素、γ-松油烯、4-松油醇等揮發性成分，長期以來作為香料植物在澳洲廣為種植[1]。不同生化類型的澳洲茶樹油價格差異大，用途也不同；4-松油醇型澳洲茶樹油，就是常說的茶樹油，價值最高；桉葉素型澳洲茶樹油次之；其他2種類型利用價值不高，屬淘汰產品[2]。20 世紀 90 年代初，由于認識到茶樹油的重要商業價值，中國開始引進澳洲茶樹，陸續在廣東、廣西、福建、海南、云南、貴州等地大面積種植[3]。

茶樹油為無色至淡黃色透明油狀液體，具有令人愉快的豆蔻氣味，是公認的優良天然芳香劑、抗菌劑、防腐劑[4]，2002年被收入歐洲和英國藥典。當前，茶樹油在農用殺菌劑、日用衛生制品、皮膚保健品、化妝品、食品香料、藥品等行業中已開始廣泛試用或應用[5]。目前，國際上對茶樹油的需要量極大，價格穩定，國內市場的需求量也在不斷增長。種植和加工澳洲茶樹已成為一個新興產業，作為一個短平快的項目可幫助林農脫貧致富。此外，澳洲茶樹還可以作為綠化樹種，因此其種植集經濟效益、社會效益和生態效益于一身。

為滿足茶樹油市場需求，澳洲茶樹的種植面積不斷擴大。但澳洲茶樹專用肥方面的研究報道不多，導致生產中普遍存在盲目施肥的現象，使得澳洲茶樹人工林未能發揮其生長潛力，增產效率較低。因此，探討澳洲茶樹的施肥效應問題對指導生產具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于廣西南寧市廣西壯族自治區林業科學研究院生物技術研究所苗圃，東經108°21′2″，北緯22°55′16″。境域屬濕潤的亞熱帶季風氣候，陽光充足，雨量充沛，霜少無雪，氣候溫和，夏長冬短，年平均氣溫在21.6℃左右，極端最高氣溫40.4℃，極端最低氣溫-2.4℃。冬季最冷的1月平均12.8℃，夏季最熱的7、8月平均28.2℃。年均降雨量達1 304.2 mm，平均相對濕度為79%，氣候特點是炎熱潮濕。土壤為第四紀紅壤，立地條件中等，質地為輕粘土，土壤有機質、全氮、全磷、全鉀平均含量分別為11.3、0.14、0.16、6.43 g/kg。endprint

供試植物為廣西壯族自治區林業科學研究院培育出的澳洲茶樹良種組培苗，苗高8.0～13.0 cm、地徑0.2～0.3 cm ，苗木生長健壯，無病蟲害。

1.2 方法

試驗采用 “311-A” 最優混合設計[6-9]，設氮 （N）、磷（P）、鉀（K）3個因素、5個水平，共設11個處理組合，隨機排列，試驗因素水平及其變化間距見表1，試驗處理方案見表2。氮（N）、磷（P）、鉀（K）分別由NH4NO3、NaH2PO4、K2SO4提供，其純度均為99%。其中NH4NO3含氮35.0%，NaH2PO4含磷25.8%，K2SO4含鉀44. 8%。

試驗于2016年3月開始進行，至2017年1月結束。種植密度：株行距0.8 m×0.8 m。根據表2施肥處理方案，試驗共設11 個處理，每個處理重復 5 次，一共165株。表2中的氮、磷和鉀肥用量為澳洲茶樹1 個采收期每棵樹用肥的總量。分5次施入，第1 次在種植前把每種處理總肥料量的50% 與基質混合作為基肥，第2 、3 、4和5次作為追肥施入，施肥量分別為各處理總肥料量的5%、10% 、15%和20%，分別在5月、7月、9月和11月施入。每月月底檢測每株地徑和樹高[10]，2017年1月16日，用割草機在植株離地面 20 cm 處截干收割，稱取每株的枝葉總重、側枝重（除主干外的重量，含葉重，下同），并測定含油率（指側枝含油率，下同）和化學成分，以及每株產油量。

2 結果與分析

2.1 氮、磷、鉀對澳洲茶樹枝葉總重、側枝重、含油率和產油量的回歸分析

根據最優混合設計原理和澳洲茶樹的試驗結果，以枝葉總重（Y1）、側枝重（Y2）、含油率（Y3）、產油量（Y4）為目標函數，氮（X1）、磷（X2）、鉀（X3） 3因子為控制變量，運用 DPS統計分析軟件[11]，通過計算機進行回歸分析，分別得出澳洲茶樹枝葉總重、側枝重、含油率和產油量的回歸模型系數，并建立回歸方程如下：

Y1=0.741 1+0.040 1X1-0.032 6X2+0.022 5X3-0.000 285X12-0.000 495X22-0.000 170X32+0.000 440X1×X2-0.000 279X1×X3+0.000 456X2×X3

Y2=0.344 9+0.026 2X1-0.011 0X2+0.013 4X3-0.000 184X12-0.000 41X22-0.000 09X32+0.000 27X1×X2-0.000 17X1×X3+0.000 21X2×X3

Y3=1.950 3-0.005 41X1-0.001 72X2-0.00 231 X3+0.000 018 2X12-0.000 183X22+0.000 122 X1×X2+0.000 010 8X1×X3+0.000 047 4X2×X3

Y4=0.007 2+0.000 42X1-0.000 20X2+0.000 21 X3-0.000 003 0 X12-0.000 008 2X22-0.000 001 6 X32+0.000 005 5X1×X2-0.000 002 8X1×X3+0.000 003 9X2×X3

通過對以上4個方程的回歸關系進行顯著性檢驗，4個方程的方差分析F值的顯著水平p均小于0.05，達到顯著水平，Durbin-Watson統計量d接近2，相關系數R均高于95%，可見以上4個三元二次回歸方程對試驗結果具有很好的擬合性，可用作為澳洲茶樹施肥決策和預報。

2.2 氮、磷、鉀對澳洲茶樹枝葉總重、側枝重、含油率和產油量的主效應分析

從回歸模型 Y1、Y2和Y4可知，一次項影響大小順序為X1>X3>X2，說明 3因素對澳洲茶樹枝葉總重、側枝重和產油量起主要作用的是氮，鉀、磷起次要作用，氮、鉀與枝葉總重、側枝重和產油量成正相關，磷與枝葉總重、側枝重和產油量成負相關。從回歸模型Y3可知，氮、磷、鉀3因素和澳洲茶樹含油率均成負相關，影響大小順序依然是氮>鉀>磷。

2.3 氮、磷、鉀與澳洲茶樹枝葉總重、側枝重和含油率的關系

由圖1可以看出，澳洲茶樹枝葉總重隨氮、磷、鉀水平的提高而提高，但提高到一定水平則又出現降低的現象。氮、磷、鉀的產量效應的趨勢呈拋物線形，說明本試驗設計是合理的。最高水平時各因素組合為：氮（X1）64.4 g、磷（X2）4.8 g、鉀（X3）19.8 g，此時枝葉總重為2.17 kg/株。

澳洲茶樹側枝重與枝葉總重的規律大體一致。最高水平時各因素組合為：氮（X1）71 g、磷（X2）17 g、鉀（X3）26 g，此時側枝重為1.37 kg/株。

含油率規律則與前二者有所不同，因氮、磷、鉀3因素和澳洲茶樹含油率均成負相關，在含油率達到最高水平時，X1、X2、X3的用量均為0或接近于0，此時的含油率可達1.95%。

2.4 澳洲茶樹最佳施肥方案的確定

選擇回歸模型 Y4（產油量）來確定氮（X1）、磷（X2）、鉀（X3）的最佳用量。最高水平時各因素組合為：氮（X1）74.3 g、磷（X2）18.1 g、鉀（X3）23.1 g，此時產油量為0.023 3 kg/株。

澳洲茶樹的產油量還間接與澳洲茶樹枝葉總重（Y1）、側枝重（Y2）以及含油率（Y3）相關。通過將樣品的側枝和主干分開蒸油，發現茶樹精油只存在于側枝中，而主干中提不出油。故將含油率定義為側枝（含葉）的含油率，產油量（Y4）=側枝重（Y2）×含油率（Y3），但Y2和Y3哪個指標的權重更大，則要具體分析。通過觀察各組數據發現，11個施肥處理的側枝重為0.313～1.295 kg/株，而含油率為1.55%～1.82%，即施肥處理對側枝重的影響遠大于對含油率的影響，故推測產油量與側枝重密切相關。因此，澳洲茶樹側枝重最高水平時，各元素用量與澳洲茶樹產油量最高水平時各元素用量的數據非常接近。endprint

每株澳洲茶樹施氮74.3 g、磷 18.1 g、鉀23.1 g，氮、磷、鉀質量比為 1∶0.24∶0.31，此時，植株枝葉總重2.12 kg/株、側枝重1.36 kg/株、含油率1.71%、產油量0.023 3 kg/株。

3 討論

（1）氮、磷、鉀不同用量的施肥組合，對澳洲茶樹枝葉總重、側枝重和產油量有較大的影響，其中影響最大的是氮肥，澳洲茶樹是一種速生樹種，速生樹種的長勢好壞依賴于氮肥的施用。而產油量因其與澳洲茶樹側枝重密切相關，故也受氮肥影響較大。影響其次的因素是鉀肥，氮、鉀元素與澳洲茶樹枝葉總重、側枝重和產油量成正相關，但二者均有最佳的施用量，并不是越多越好。磷元素的一次項系數為負數，說明磷對澳洲茶樹枝葉總重、側枝重和產油量有不利的影響，在它們的最高水平組合中，磷的用量都較少。

（2）氮、磷、鉀不同用量的施肥組合，對澳洲茶樹含油率影響較小。11個不同施肥處理的含油率為1.55%～1.82%，變化幅度較小。氮、磷、鉀3因素和澳洲茶樹含油率均成負相關，當X1、X2、X3的用量均為0時，含油率達到最高水平1.95%。影響大小順序依然是氮>鉀>磷，這說明氮肥多，長勢快，會降低澳洲茶樹枝葉的含油率。但由于不同施肥處理對含油率的影響不及對澳洲茶樹側枝重的影響大，將優先考慮增加側枝重量來提高產油量。

（3）產油量（Y4）=側枝重（Y2）×含油率（Y3），其中側枝重的權重遠遠大于含油率的權重。在后續的研究工作中，將以增加側枝重為目標，來增加單位面積的產出。有研究通過增加澳洲茶樹種植密度來限制主干的生長，增加側枝產量。國內普遍采用的種植密度約為15 000株/ hm2[12-14]，最大密度不超過30 000株/hm2，1年收割1次，而國外普遍采用的種植密度為75 000株～90 000株/hm2，1年收割2次，孰優孰劣，有待通過實驗來驗證。此外，有些澳洲茶樹種植戶通過打頂促萌來增加側枝重量，達到增產目的。還有研究表明水分對澳洲茶樹生物量有較大影響[15]，這些研究的結論需要通過實驗來進行驗證，然后再優化，得出綜合的最佳種植方案。

（4）每株澳洲茶樹的氮、磷和鉀的用量分別為74.3、18.1和 23.1 g，質量比為1∶0.24∶0.31，目標植株枝葉總重2.12 kg/株、側枝重1.36 kg/株、含油率1.71%、產油量0.023 3 kg/株。該肥料配比及用量適用于澳洲茶樹新造林，萌芽林的施肥方案須進一步研究確定。

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