《Frontiers in Soil Science》：Cattle manure and biological fertilizer enhance growth and nutrient accumulation in African mahogany seedlings (Khaya ivorensis)
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本研究关注高品质林木幼苗生产对成功造林的重要性。为解决传统有机基质常因养分贫乏、释放缓慢而难以满足非洲桃花心木（Khaya ivorensis）这类高价值树种苗期营养需求的问题，研究人员评估了不同可持续性基质（土壤、沙、牛粪组合）及由牛粪经微生物发酵制备的生物肥料对幼苗生长和养分积累的影响。研究发现，含有牛粪的基质（尤其是土壤+沙+牛粪1:1:1）能显著提升幼苗株高、茎粗、干物质及大量元素累积，生物肥的施用进一步促进了养分吸收。该结果为苗圃生产系统提供了一种有效且可持续的提升幼苗质量和营养状态的策略。
在热带和亚热带地区，成功实施再造林项目的关键在于培育出高质量的林木幼苗。其中，非洲桃花心木（Khaya ivorensis）因其生长迅速、木材价值高而备受青睐。然而，在苗圃生产阶段，一个核心挑战在于如何为幼苗提供理想的生长“温床”——即基质。传统的有机基质，如单纯使用腐熟的植物或动物源材料，往往存在养分贫乏、矿化缓慢、初始阶段可能缺乏磷、镁等关键元素的问题，无法及时满足幼苗旺盛生长的营养需求。此外，化学肥料虽能快速补充养分，但长期使用可能带来土壤退化、环境污染等隐患。因此，探索一种既能优化幼苗生长，又兼具环境可持续性的基质与施肥方案，对于提高造林成活率、推动林业可持续发展具有重要意义。
为了回答这些问题，一组研究人员在巴西马托格罗索索尔州的温室中，开展了一项为期5个月的盆栽试验。他们系统评估了不同配比的土壤、沙和牛粪所组成的基质，以及一种由牛粪经“连续液体堆肥（CLC?）”工艺发酵制成的生物肥料，对非洲桃花心木幼苗生长和养分积累的影响。研究旨在明确最佳基质组合，并探究生物肥料是否能带来额外增益。这项研究的结果最终发表在了《Frontiers in Soil Science》期刊上。
研究主要采用了以下关键技术方法：试验采用完全随机设计，设置了10个处理，包括不同体积比的土壤、沙、牛粪组合，并分别设定了施用与不施用生物肥的对比。生物肥料通过CLC?生物工厂制备，并在播种时和出苗后分两次施用。播种五个月后，研究人员系统测量了幼苗的株高（PH）、茎粗（SD）、叶片数、地上部干物质（DM），并通过对整株植物的化学分析，测定了氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）等大量元素以及铁（Fe）、锰（Mn）、锌（Zn）、铜（Cu）、硼（B）等微量元素的积累量。数据分析采用方差分析（ANOVA），并结合Tukey’s HSD检验和Scott-Knott检验进行均值比较。
3.1 非洲桃花心木幼苗的生物计量参数和干物质积累
研究结果显示，不同处理对叶片数量无显著影响，但对茎粗、株高和干物质积累有显著影响。含有牛粪的基质处理（T1: 土壤+沙+牛粪1:1:1；T3: 土壤+牛粪1:1）表现最佳。其中，T1处理获得了最大的茎粗（42.40 mm）、最高的株高（20.50 cm）以及较高的干物质积累（5.20 g）。相比之下，不含牛粪的纯土壤（T9, T10）或土壤+沙（T7, T8）处理，其幼苗的茎粗、株高和干物质均显著较低。生物肥料的施用总体上进一步提升了干物质积累，但其效果与基质组成无关。分析表明，施肥处理对干物质积累有极显著影响（p < 0.001）。
3.2 基质的化学性质及其对养分有效性和吸收的影响
对基质的化学分析表明，含有牛粪的处理（T1-T2, T3-T4, T5-T6）具有更高的pH值、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）含量，以及更高的阳离子交换容量（CEC）和盐基饱和度（BS）。例如，T3-T4处理的磷含量高达1,761 mg dm-3。而不含牛粪的处理（T7-T8, T9-T10）则养分含量极低，磷含量分别仅为2.4 mg dm-3和0.3 mg dm-3，盐基饱和度也较低。这表明牛粪的添加显著改善了基质的化学肥力，为植物生长提供了更丰富的营养库。
3.3 处理对非洲桃花心木幼苗大量和微量元素积累的影响
养分积累分析结果与生长指标一致。大量元素（N, P, K, Ca, Mg, S）和微量元素（Fe, Mn, Zn, B）的积累在含有牛粪的处理（T1-T3）中最高，与不含牛粪的处理（T7-T10）存在显著差异。例如，氮和磷的积累在T1-T3处理中显著更高。铜（Cu）的积累在各处理间无显著差异。这些结果通过箱线图（Figure 1, Figure 2）直观展示，证实了富含牛粪的基质能有效促进幼苗对多种必需养分的吸收与储存。
4 讨论
本研究证实，有机添加剂特别是牛粪，能显著改善非洲桃花心木幼苗的生长和营养状况。较大的茎粗和较高的干物质积累表明养分吸收得到改善，这可能源于有机基质优化的物理结构（透气、保水）和生物肥料刺激根际有益微生物活性，从而促进了有机质矿化和养分释放。虽然叶片数量未受显著影响，但这可能与幼苗处于早期生长阶段及测量周期较短有关。研究也指出了局限性，如未测量根系生物量这一关键指标。
在养分方面，富含牛粪的基质因其更高的CEC和BS，能更好地吸附和供应养分，这与幼苗体内更高的N、P、K、Ca、Mg及Fe、Mn、Zn积累量直接相关。生物肥料的施用可能通过增强土壤微生物群落功能，进一步提升了养分的生物有效性。Cu积累无差异则提示其可利用性可能受更复杂的土壤化学过程调控。
5 结论
本研究得出结论，基质组成是决定苗圃条件下非洲桃花心木幼苗生长性能和养分积累的关键因素。含有牛粪的基质，特别是土壤+沙+牛粪（1:1:1）和土壤+牛粪（1:1）的组合，无论是否配施生物肥料，都能持续产生最高的株高、茎粗、干物质产量以及宏量和微量养分积累。这主要归因于牛粪提供了关键养分（N、P、K），并改善了基质的通气性和保水性。生物肥料的应用可进一步促进养分积累，但其效果独立于基质组成。
因此，结合使用土壤和牛粪（无论是否添加生物肥料）被推荐为一种有效且实用的基质策略，可用于旨在进行农林业和再造林计划的非洲桃花心木幼苗的苗圃生产。这为热带和亚热带地区提供了一种依赖本地化、经济可行有机投入的可持续育苗方案，有助于减少对矿质肥料的依赖，提升造林苗木的质量与成活率。未来研究建议增加重复、评估根系生物量并延长试验周期，以验证处理效果的持久性。
