無紡布容器規(guī)格對油松容器苗質(zhì)量的影響1)

邵鵬 劉勇 滕飛 宋協(xié)海

(省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室(北京林業(yè)大學)，北京，100083)

容器作為根系的主要生存空間，直接影響苗木的生長發(fā)育[1]，容器類型和規(guī)格對苗木質(zhì)量和造林效果容易產(chǎn)生較大影響，且會造成育苗成本上的差異。無紡布容器是一種輕型容器，具有良好透氣透水性，可以實現(xiàn)空氣修根，并且易降解[2]，適于大面積推廣應用。有研究發(fā)現(xiàn)，無紡布容器在育苗中對形成根團、保存根系完整性有明顯促進作用[3]，相較于其他材質(zhì)容器，有利于促進猴障(CinnamomumbodinieriLevl.)、大葉女貞(Ligustrumlucidum)、無患子(Sapindusmukorossi)、木荷(Schimasuperba)[4-7]等樹種的容器苗生長。同時，木荷、側(cè)柏(Platycladusorientalis)[7-8]等樹種無紡布容器苗造林效果較其他類型容器苗要好。容器大小可以決定苗木的生長空間和可獲得的養(yǎng)分[9]，一直是容器育苗的研究熱點。較大規(guī)格的容器有利于猴障、栓皮櫟(QuercusvariabilisBlume)、青岡櫟(Cyclobalanopsisglauca)[4，10-11]等樹種苗木生長，可以提高苗木質(zhì)量。但也有研究表明，適當減小容器的體積能夠使根團更加穩(wěn)固，加強苗木造林的優(yōu)勢[12]。此外，容器規(guī)格也直接影響到苗木的培育成本。

容器苗底部滲灌作為新興的育苗灌溉技術，采用了封閉的循環(huán)系統(tǒng)，利用基質(zhì)毛細管作用從容器下方吸水為苗木提供水分，可以通過水分和養(yǎng)分回流提高水肥利用效率[13-15]。與傳統(tǒng)的上方灌溉和隨水施肥的方式相比，底部滲灌可節(jié)水49%～72%，降低氮淋溶32%～60%[16]、磷淋溶16%～64%[17]，達到節(jié)水節(jié)肥、減少污染的目的，實現(xiàn)綠色環(huán)保，對我國容器苗培育具有重要意義。

油松(Pinustabuliformis)是我國北方重要的造林樹種，目前關于底部滲灌下應用無紡布容器培育油松苗的相關研究較少。本試驗以當年生油松播種苗為研究對象，探討無紡布容器規(guī)格對底部滲灌條件下苗木生長和養(yǎng)分積累的影響，以期篩選出有利于油松容器苗(1年生播種苗，未經(jīng)移植)苗木質(zhì)量提高的最適宜無紡布容器規(guī)格，探究培育優(yōu)良油松苗的可行性，為無紡布容器在底部滲灌技術下油松容器苗培育中的應用提供理論依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地設于北京市海淀區(qū)鷲峰北京林業(yè)大學試驗基地育苗溫室內(nèi)，屬溫帶濕潤季風氣候，年平均氣溫12.5 ℃。溫室內(nèi)年日照時長2 662 h，晝/夜平均溫度28.5 ℃/16 ℃，平均光照強度6 564.8 lx，平均濕度75%。

2 材料與方法

試驗用油松種子采收于河北省承德市平泉縣北京林業(yè)大學北方基地30 a左右長勢良好的母樹，種子質(zhì)量為40 mg/粒。育苗基質(zhì)為V(泥炭)∶V(珍珠巖)=3∶1均勻混合而成。肥料為綠色無機包膜緩釋肥(美國進口奧綠肥5號)，m(N)∶m(P)∶m(K)=14∶13∶13，肥效5～6個月。育苗容器為無紡布容器(購于安徽省安慶市林興育苗有限公司)，4種規(guī)格的口徑×高(容積)分別為T1：7 cm×9 cm(346.19 cm3)；T2：7 cm×12 cm(461.58 cm3)；T3：7 cm×15 cm(576.98 cm3)T4：10 cm×15 cm(1 177.50 cm3)。

試驗采用完全隨機區(qū)組設計，設置4種無紡布容器規(guī)格，即4個處理(T1、T2、T3、T4)，每個處理重復6次(即6個托盤)，每托盤15株苗，共計360株。

2.1 育苗方法

種子處理與播種：采收的油松種子進行除雜、挑選、陰干后放入冷柜中-4 ℃儲藏。2015年4月17日進行種子催芽，用質(zhì)量分數(shù)0.5%的KMnO4溶液對種子浸泡消毒2 h，清水洗凈后用溫水40 ℃浸種一晝夜，撈出放入的培養(yǎng)箱中20 ℃催芽，種子裂嘴露白接近1/3時播種。4月19日，根據(jù)試驗設計的育苗株數(shù)及每株施氮量100 mg計算出各容器規(guī)格所需的緩釋肥量，然后分別將緩釋肥一次性拌入基質(zhì)中混合均勻，并加入多菌靈消毒，再將混合了緩釋肥的基質(zhì)均分至容器內(nèi)，不需壓太緊，敦實即可，之后將容器搬至苗床上，澆水至飽和。4月20日播種，每個容器播種2～3粒，然后覆表土，覆土厚度為0.5～0.8 cm。

苗期管理：播種后一周內(nèi)采用上方灌溉澆水1次，之后每2 d澆水1次，出苗后1 d澆水2次，幼苗期之后開始底部滲灌。用精度為0.10 g的天平稱量裝滿干燥基質(zhì)的容器和托盤的總質(zhì)量，上部澆水至基質(zhì)水分飽和后再次稱量總質(zhì)量，前后總質(zhì)量差即為飽和時基質(zhì)中的水質(zhì)量。每天對托盤稱質(zhì)量一次，當基質(zhì)所含水質(zhì)量達到灌水參數(shù)時對苗木進行底部滲灌至飽和，速生期和硬化期灌水參數(shù)范圍分別為飽和時基質(zhì)中水質(zhì)量的75%～80%和55%～60%[18]。定期補充儲水箱中的水，每周移動苗床上的容器以減小邊際效應影響，并及時除草。

2.2 取樣與測定

2015年11月25日測定苗高、地徑并收獲苗木。每個處理重復5次，每個重復隨機選取5株苗，每處理小計25株。測定苗高、地徑后將苗木洗凈并按統(tǒng)一標準將根、莖、葉分開，分別裝入有編號的信封，放入烘箱中70 ℃烘72 h直至恒質(zhì)量，用精度為0.001 g的電子天平分別測定根、莖、葉生物量，累加即為全株生物量。將稱量后同一重復各組織的樣品混勻，粉碎并過篩，取0.2 g樣品采用H2SO4—H2O2消煮法進行消煮，用凱氏定氮法測定全氮質(zhì)量分數(shù)，用鉬銻抗比色法測定全磷質(zhì)量分數(shù)，用火焰光度計法測定全鉀質(zhì)量分數(shù)[19]，并計算各組織的元素單株質(zhì)量：單株質(zhì)量=質(zhì)量分數(shù)×生物量，全株的元素單株質(zhì)量為各組織元素單株質(zhì)量之和。

2.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010和SPSS 20.0軟件對苗高、地徑、高徑比、生物量、莖根比及氮、磷、鉀單株質(zhì)量等數(shù)據(jù)進行整理統(tǒng)計和方差分析，若在0.05水平上差異顯著，則用Duncan法進行多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 無紡布容器規(guī)格對油松苗木形態(tài)和生物量的影響

不同容器規(guī)格培育的苗木苗高、地徑、根生物量、莖生物量、葉生物量及全株生物量差異顯著(表1)。處理T3苗高、地徑均最大，分別達到12.78 cm、2.29 mm，顯著大于其他處理。高徑比方面，處理T3高徑比最小，顯著小于處理T2，處理T1、T2、T4間無顯著差異。根、葉生物量呈現(xiàn)相似的表現(xiàn)，處理T3顯著大于T1和T2，與T4無顯著差異。莖生物量方面，處理T3顯著大于其他處理。處理T3全株生物量最大，為1.15 g，顯著大于T1和T2，但與T4無顯著差異，T1最小，僅0.61 g，顯著小于其他處理，T3全株生物量幾乎為處理T1的2倍。

表1 不同規(guī)格容器培育的油松苗木苗高、地徑、生物量

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，同一指標中的不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.2 無紡布容器規(guī)格對油松苗木氮、磷、鉀單株質(zhì)量的影響

3.2.1無紡布容器規(guī)格對油松苗木氮單株質(zhì)量的影響

苗木根、莖、葉以及全株的氮單株質(zhì)量從處理T1至T4均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，并在處理T3處達到最大(表2)。處理T2、T3、T4的根中氮質(zhì)量無顯著差異，但顯著高于T1。處理T3的莖中氮質(zhì)量顯著高于其他處理。葉和全株氮質(zhì)量均表現(xiàn)為處理T3顯著高于T1和T2，但與T4無顯著差異。處理T3的全株氮質(zhì)量為17.50 mg·株-1，是T1(8.69 mg·株-1)的2倍。

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，同一指標中的不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.2.2無紡布容器規(guī)格對油松苗木磷單株質(zhì)量的影響

各處理苗木根、莖、葉及全株的磷單株質(zhì)量差異顯著(表3)。苗木根中磷質(zhì)量在處理T4達到最大，顯著高于T1和T2，但與T3無顯著差異。莖、葉及全株磷質(zhì)量與氮質(zhì)量具有相似的差異性表現(xiàn)，處理T3莖中磷質(zhì)量顯著高于其他處理，葉及全株磷質(zhì)量也最大，顯著高于T1和T2，但與T4無顯著差異。處理T3全株磷質(zhì)量為4.15 mg·株-1，是T1(1.92 mg·株-1)的2.2倍。

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，同一指標中的不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.2.3無紡布容器規(guī)格對油松苗木鉀單株質(zhì)量的影響

與苗木氮、磷單株質(zhì)量表現(xiàn)出的規(guī)律有所不同，容器規(guī)格對苗木鉀單株質(zhì)量的影響較小(表4)。處理T4根中鉀質(zhì)量最大，顯著高于T1和T2，但與T3無顯著差異。莖中的鉀質(zhì)量處理T3顯著高于T1，與T2、T4無顯著差異。葉中鉀質(zhì)量和全株鉀質(zhì)量在各處理間無顯著差異。

表4 不同規(guī)格容器培育的油松苗木根、莖、葉和全株鉀質(zhì)量

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，同一指標中的不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

4 結(jié)論與討論

4.1 無紡布容器規(guī)格對油松苗木生長的影響

苗高、地徑是評價苗木質(zhì)量的重要指標。一般初始高度較高的苗木在造林成活后，擁有更快的生長速度[20]。地徑與苗木根系、生物量、抗逆性密切相關，多數(shù)研究表明，地徑與造林成活率及林木生長量成正比[21]。本試驗中，4種規(guī)格容器培育的油松苗苗高、地徑均超過了國家行業(yè)標準LY1000-91中規(guī)定的一年生油松容器苗。其中，7 cm×15 cm規(guī)格容器培育的苗木苗高和地徑分別達到了12.78 cm、2.99 mm，與國家行業(yè)標準LY1000-91相比，苗高和地徑分別提高了83%、53%。且7 cm×15 cm規(guī)格下苗木高徑比最小。高徑比反映了苗木高度與粗度的平衡關系，能較好地反映苗木抗性和造林成活率。一般高徑比小的苗木較矮粗，抗性較強，造林成活率較高[21]。苗木生物量可以較好體現(xiàn)苗木的綜合競爭能力，因為它能反應苗木的光照面積、根系大小、莖和枝大小[22]。7 cm×15 cm和10 cm×15 cm規(guī)格無紡布容器培育出的苗木，無論是從整體還是到局部，苗木的生物量較更小規(guī)格處理都具有明顯優(yōu)勢。同時，7 cm×15 cm規(guī)格下苗木苗高、地徑顯著優(yōu)于10 cm×15 cm規(guī)格。因此，從苗木的苗高、地徑、生物量等生長情況來說，7 cm×15 cm規(guī)格的無紡布容器培育出的油松苗木質(zhì)量最好。

4.2 無紡布容器規(guī)格對油松苗木養(yǎng)分積累的影響

養(yǎng)分積累較高的苗木抗逆境能力較強[23]。苗木在造林初期從土壤中獲取養(yǎng)分的能力較差，更多依靠苗木體內(nèi)儲存的養(yǎng)分[24]，較高的養(yǎng)分積累能夠幫助苗木更好地適應不利環(huán)境，進而提高造林效果。Oliet[25]等認為，根磷含量是影響造林成活率的關鍵。本試驗中，4種容器規(guī)格下苗木氮、磷單株質(zhì)量變化表現(xiàn)極相似，幾乎均表現(xiàn)為7 cm×15 cm與10 cm×15 cm規(guī)格容器培育的苗木顯著優(yōu)于7 cm×9 cm和7 cm×12 cm規(guī)格容器培育的苗木。鉀單株質(zhì)量受容器規(guī)格的影響較小，但仍可以看出7 cm×15 cm與10 cm×15 cm規(guī)格下苗木根、莖中鉀質(zhì)量有一定的優(yōu)勢。因此，從苗木氮、磷、鉀單株質(zhì)量來說，7 cm×15 cm和10 cm×15 cm規(guī)格的容器對油松苗木養(yǎng)分積累較有利。

4.3 無紡布容器對油松苗木質(zhì)量的影響

7 cm×9 cm、7 cm×12 cm、7 cm×15 cm 3個處理隨容器規(guī)格增大，主要是容器高度的增加，苗木生長和養(yǎng)分積累情況均顯著提升，苗木質(zhì)量有所提高，這與底部滲灌下栓皮櫟[10]、華北落葉松[18]、油松[26]容器育苗的研究結(jié)果相似。分析認為高度更高的規(guī)格容器可以為苗木根系提供更大的生長空間，有利于苗木生長和養(yǎng)分積累[27]。油松作為深根系樹種，主根發(fā)達，高度較小的容器可能無法滿足苗木根系正常垂直生長所需的空間。滕飛等[28]研究發(fā)現(xiàn)，容器高度的增加，有利于油松容器苗主根的伸長和下層根系的生長，促進根系對水肥吸收。然而，7 cm×15 cm規(guī)格下苗木苗高、地徑及部分組織的生物量和養(yǎng)分積累顯著高于10 cm×15 cm規(guī)格，表明隨容器規(guī)格增大，主要是容器口徑的增加，苗木質(zhì)量有所下降。這可能是由于兩種容器都已滿足苗木對水肥和根系生長空間的需求，而油松幼苗的密度效應得以顯現(xiàn)。據(jù)研究，油松幼苗應適當密生，過稀生長不良[29]，1年生油松裸根苗密度為400株/m2時苗木質(zhì)量較好[30]。7 cm×15 cm規(guī)格下育苗密度約260株/m2，而10 cm×15 cm規(guī)格下育苗密度約為127株/m2，容器口徑由7 cm增至10 cm，看似增加不多，但每平米育苗密度竟然減少了133株，這也許就是容器規(guī)格進一步增大后，苗木質(zhì)量反而降低的原因，但油松幼苗期應適當密植的規(guī)律是在裸根苗培育中發(fā)現(xiàn)的，是否適用于容器苗需要進一步試驗驗證。從現(xiàn)有結(jié)果看，10 cm×15 cm規(guī)格下苗木質(zhì)量較7 cm×15 cm規(guī)格未有提升，但隨容器規(guī)格增大，容器成本及育苗基質(zhì)用量等也越大，育苗成本反而增加。

綜上所述，在底部滲灌系統(tǒng)下應用無紡布容器培育油松播種苗是可行的?？紤]苗木的生長和養(yǎng)分積累情況，從節(jié)約成本角度來說，7 cm×15 cm規(guī)格的無紡布容器最適宜底部滲灌條件培育油松播種苗(1-0)。