紅錐育苗基質(zhì)篩選*

楊曉慧 徐 放 楊會肖 廖煥琴張衛(wèi)華 陳新宇 潘 文

（廣東省森林培育與保護利用重點實驗室/廣東省林業(yè)科學研究院， 廣東 廣州 510520）

容器育苗是當今苗木培育廣泛應用的生產(chǎn)技術，而育苗基質(zhì)是幼苗生長發(fā)育的載體，是影響苗木質(zhì)量的關鍵因素[1-2]，因而成為苗木培育研究的重點。最早用作栽培基質(zhì)的包括黃心土、砂礫、河沙、碎瓷、石礫、陶粒、珍珠巖、巖棉及活性炭等。后來，逐漸被以樹皮、木屑、椰棕、枯枝落葉、啤酒花等為原料的輕基質(zhì)所代替[1,3]。材料的選擇多具有地域性，根據(jù)不同的樹種和不同的栽培需求提出不同的基質(zhì)配比方案。

紅錐Castanopsis hystrix 屬殼斗科Fagaceae 栲屬Castanopsis 常綠喬木，具有生長快、適應性強、材質(zhì)優(yōu)、價值高等優(yōu)點，是我國華南地區(qū)珍貴的鄉(xiāng)土闊葉樹種[4]。此外，紅錐具有極高的生態(tài)效益，因此，近年來也作為重要的生態(tài)公益林樹種大面積推廣。紅錐苗木質(zhì)量是影響其造林成功與否的重要因素，因而一直是育苗技術研究的重點[1-3]。黎明等[5]首先利用黃心土、火燒土、錐林表土、松林表土等原料配置不同比例的栽培基質(zhì)，獲得最適的育苗基質(zhì)為黃心土75%+錐林表土25%+磷肥0.5%。近年來，多項研究通過利用農(nóng)林廢棄物，結合部分育苗基質(zhì)，配置多種類型基質(zhì)，以篩選適宜紅錐容器苗栽培的最佳基質(zhì)[6-7]。例如，溫恒輝等[4]以砂質(zhì)壤土、漚制樹皮、炭化松樹皮和漚制松皮粉等為原料配置3 種不同基質(zhì)，研究其對2 年生紅錐幼苗生長指標的影響。黎明等[7]以漚制松樹皮、炭化松樹皮、珍珠巖和黃心土為原材料按不同比例配制成6 種基質(zhì)配方，采用相關分析、主成分分析對其育苗效果進行綜合評價，篩選出適宜紅錐育苗生長的基質(zhì)配方為漚制松樹皮60%+珍珠巖20%+黃心土20%。陳琳等[6]采用黃心土、漚制樹皮、碳化樹皮、錐林表土等為原料配置11 種基質(zhì)，研究不同基質(zhì)配方對不同年齡紅錐幼苗生長及造林效果的影響，獲得了適宜不同年齡紅錐幼苗的栽培基質(zhì)。然而，以往的研究主要以黃心土和錐林表土等土壤為主要原料，存在基質(zhì)重量大、造林成本高等問題，因此，選擇適宜紅錐幼苗生長的輕基質(zhì)，減輕造林成本，是當前需要解決的重要問題。本研究通過比較16 種不同基質(zhì)配方對紅錐苗木地上部分、地下部分、壯苗指數(shù)等指標的影響，為最佳栽培輕基質(zhì)的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在廣東省林業(yè)科學研究院內(nèi)， 23°14′N，113°23′E，海拔25.00 m，屬亞熱帶季風氣候。年平均溫度為23.00 ℃，最低月為1 月，平均氣溫為13.30 ℃，氣溫最高月為8 月，平均氣溫為38.10 ℃。年降水量為1 638.00 mm，年平均濕度為79.00%，4—9 月份的降水量占全年降水量的80.00%。

1.2 試驗材料

供試驗的材料為長勢一致的紅錐實生苗，為廣東省汕尾市陸河種源。廣東省汕尾市陸河縣地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風氣候，年均氣溫約21.30 ℃（極端氣候為最低1.00℃，最高37.80 ℃）， 相 對 溫 度78.00%， 年 降 雨 量2 100.00～2 300.00 mm。采種后，于2018 年12 月播種于以黃心土為基質(zhì)的苗床上，覆蓋1.00 cm 厚沙子。9 個月后，隨機抽取50 株生長狀況基本一致的紅錐實生苗進行生長指標和生物量測定，其平均苗高為6.44 cm，平均地徑為0.04 mm，平均主根長為9.50 cm，平均鮮重為0.34 g，平均生物量為0.15 g。并于2019 年9 月9—12 日移栽到規(guī)格為26.00 cm×21.00 cm（上口徑×高）的15孔育苗穴盤中，每孔栽植1 株苗木。試驗周期為2019 年9 月至2020 年7 月。

1.3 試驗方法

本研究以商用泥炭土、椰糠、珍珠巖為主要原料，采用混料設計[8]，設置黃心土為對照，共設有16 種基質(zhì)配方，詳見表1。于2020 年2 月施加一次緩釋翠筠便利肥，其主要成分為硝酸銨、磷酸銨、硝酸鉀和高分子樹脂，氮 : 磷 : 鉀質(zhì)量比為14 : 14 : 14，施肥量為每穴約為8.32 g。

1.4 指標測定與數(shù)據(jù)收集

為研究不同基質(zhì)配方的EC 指標對紅錐苗木生長的影響，本研究采用SX723 型pH/mV/電導率測量儀（上海三信儀表廠）對不同栽培基質(zhì)的電導率、可溶性固體總量、鹽度、電阻率進行了測定，操作方法按照說明書介紹的步驟進行。2020年7 月試驗期結束后，每個處理隨機選取10 株紅錐苗，用清水清洗干凈，分別測量苗高和主根長。根系的平均直徑、總根長、總根表面積等指標采用WinRHIZO Pro 2016a 根系掃描儀（Regent Instruments Inc.）獲得。根系指標測量完成后，將材料置于75 ℃的鼓風干燥機中充分干燥至恒重，分別測量總生物量、地上部分和根系生物量等指標。SPAD 值采用葉綠素儀SPAD-502 Plus（KONOCA MINOLTA, INC, Japan）測定。

表1 紅錐育苗基質(zhì)體積配方Tab.1 Volume compositions of Castanopsis hystrix seedling growth media

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

采用Microsoft Excel 2003，R 語言對數(shù)據(jù)進行主成分分析、方差分析、相關性分析等。方差分析用于檢驗不同的施肥處理對紅錐幼苗苗高、鮮重和生物量、根系等生長指標產(chǎn)生的影響。

2 結果與分析

2.1 幼苗根系參數(shù)主成分分析

采用WinRHIZO Pro 2016a 根系掃描儀對不同基質(zhì)下的根系發(fā)育情況進行研究，獲得根長、根系表面積在內(nèi)的59 個指標。為獲得對不同基質(zhì)起主要作用的指標，對59 個根系指標進行主成分分析，結果顯示，第1 主成分中X4、X5、X6 占有最高系數(shù)，均為0.95 以上。X3、X10、X11、X12、X13、X20、X21、X22、X23、X30、X31、X32、X33、X40、X41、X42、X43、X51、X52占有較高系數(shù)，均為0.80 以上，方差貢獻率為56%，說明第1 主成分是表示總根體積、總根表面積及根系直徑d ≤2.00 mm 的各個指標的綜合因子。在第2 主成分中X16、X26、X36、X46 占有最高系數(shù)，均為0.75，方差貢獻率為17%，說明第2 主成分是表示3.00mm ＜d ≤3.50 mm 根系性狀的綜合因子。第3 主成分中X17、X27、X37、X47 占有最高系數(shù)，方差貢獻率為11%，說明第3主成分是表示直徑在3.50 mm ＜d ≤4.00 mm 的根長、根表面積、根投影面積、根體積性狀的綜合因子。前3 個主成分的累積方差貢獻率為83%，包含了59 個指標的大部分信息。因此選取前3 個主成分作為紅錐幼苗根部性狀選擇的綜合指標。

2.2 幼苗根系參數(shù)的相關分析

為了研究各個根系指標之間的相關性，以進一步減少分析指標，我們對紅錐幼苗根系指標進行相關性分析（表3）。結果顯示，同一根系直徑的根長、根表面積、根投影面積、根體積之間存在顯著極強相關（r2≥0.99，P = 0.00）。因此，對紅錐容器苗根系早期評價指標可針對X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12、X13、X16、X51、X52 進行進一步分析。

表2 不同栽培基質(zhì)下紅錐幼苗根系指標主成分分析Tab.2 The principal component analysis of the root system indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different cultivation media

項目Category PC1指標Index主成分分析PCA 方差解釋度Explained variance PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 h2 X36：根直徑介于3.0～3.5 mm 的根投影面積 0.3 0.75 0.01 -0.3 -0.13 -0.45 0.97 X37：根直徑介于3.5～4.0 mm 的根投影面積 -0.26 0.57 0.6 -0.23 -0.2 0.32 0.95 X38：根直徑介于4.0～4.5 mm 的根投影面積 -0.23 0.37 0.54 0.52 0.48 -0.1 0.99 X39：根直徑大于4.5 mm 的根投影面積 0.72 0.02 -0.47 0.06 0.23 0.09 0.81 X40：根直徑介于0～0.5 mm 的根體積 0.88 -0.3 0.24 -0.14 0.05 0.05 0.94 X41：根直徑介于0.5～1.0 mm 的根體積 0.86 -0.24 0.22 0.08 -0.07 0.1 0.86 X42：根直徑介于1.0～1.5 mm 的根體積 0.85 0.02 0.06 0.37 -0.25 -0.08 0.93 X43：根直徑介于1.5～2.0 mm 的根體積 0.83 0.25 -0.07 0.29 -0.19 -0.02 0.87 X44：根直徑介于2.0～2.5 mm 的根體積 0.76 0.39 -0.22 0.01 0.1 0.13 0.81 X45：根直徑介于2.5～3.0 mm 的根體積 0.64 0.47 -0.14 -0.31 0.31 0.15 0.87 X46：根直徑介于3.0～3.5 mm 的根體積 0.3 0.75 0.01 -0.3 -0.13 -0.45 0.97 X47：根直徑介于3.5～4.0 mm 的根體積 -0.26 0.57 0.6 -0.23 -0.2 0.33 0.94 X48：根直徑介于4.0～4.5 mm 的根體積 -0.23 0.36 0.54 0.53 0.48 -0.1 0.99 X49：根直徑大于4.5 mm 的根體積 0.75 0.07 -0.42 -0.02 0.2 0.08 0.79 X50：根直徑介于0～0.5 mm 的根尖數(shù) 0.77 -0.35 0.33 -0.25 0.07 -0.15 0.92 X51：根直徑介于0.5～1.0 mm 的根尖數(shù) 0.84 -0.12 0.25 0.05 -0.05 0 0.79 X52：根直徑介于1.0～1.5 mm 的根尖數(shù) 0.83 0.03 0.19 0.22 -0.13 -0.04 0.79 X53：根直徑介于1.5～2.0 mm 的根尖數(shù) 0.74 0.12 -0.04 0.21 -0.19 -0.03 0.64 X54：根直徑介于2.0～2.5 mm 的根尖數(shù) 0.54 0.25 -0.06 -0.04 -0.1 0.22 0.42 X55：根直徑介于2.5～3.0 mm 的根尖數(shù) 0.24 0.37 -0.25 0.09 -0.04 0.08 0.28 X56：根直徑介于3.0～3.5 mm 的根尖數(shù) 0.44 0.46 -0.11 -0.11 0.08 0 0.43 X57：根直徑介于3.5～4.0 mm 的根尖數(shù) -0.11 0.22 0.21 -0.1 -0.08 0 0.12 X58：根直徑介于4.0～4.5 mm 的根尖數(shù) 0.1 -0.08 0.14 0.06 0.16 -0.05 0.07 X59：根直徑大于4.5 mm 的根尖數(shù) 0.24 0.24 -0.22 0.07 0.2 0.12 0.22特征值 Eigen values 26.84 8.07 5.08 3.88 2.57 1.78 -方差解釋度 Proportion Explained 0.56 0.17 0.11 0.08 0.05 0.04 -累積貢獻率 Cumulative Proportion 0.56 0.72 0.83 0.91 0.96 1 -特征向量Eigen vectors

2.3 不同基質(zhì)對幼苗生長和根系參數(shù)的影響

為獲得紅錐最適培養(yǎng)基，對不同栽培基質(zhì)主要生長指標和主要根系指標進行了多重比較分析（表4，表5）。結果顯示，J1、J11、J12 的苗高，地徑、葉生物量、主干生物量及根生物量均顯著高于其他處理（P < 0.05）。J13 的苗高雖顯著低于上述3 種基質(zhì)，然而其根系生物量卻高于其他3 種處理，且4 種處理均顯著高于J14（黃心土）。J13 的葉生物量，側(cè)枝生物量均顯著低于J11。J3、J5、J6、J7 和J9 的各項指標均低于其他幾種處理。此外，根生物量及d ≤2.00 mm 的根長及根直徑介于0.50 mm ＜d ≤1.50 mm 的根尖數(shù)在各個基質(zhì)中均差異顯著，說明不同的基質(zhì)配方主要影響d ≤2.00 mm 的根系指標。對于壯苗指數(shù)而言，最高的為J15（2.83），其次為J10 和J13，均為2.63。J3 的壯苗指數(shù)最低，僅為0.83。結果顯示，育苗早期，幼苗成活率均高于98%。然而，10 個月后的保存率最高的為基質(zhì)J15，為82.22%；其次為基質(zhì)J1，為67.62%。保存率最低的為基質(zhì)J2，為0，說明各個基質(zhì)的鹽度、保水率差異可能是導致不同處理紅錐幼苗保存率差異的重要因素。

表3 不同基質(zhì)下紅錐幼苗生長指標及根系指標相關性分析Tab.3 Correlation analysis of growth index and root index of Castanopsis hystrix seedlings in different substrates

表4 不同栽培基質(zhì)條件下紅錐幼苗生長指標Tab.4 Growth indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different cultivation media

表5 不同栽培基質(zhì)條件下紅錐幼苗根系指標多重比較分析Tab.5 Multiple comparative analysis of the root indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different culture media

2.4 不同基質(zhì)可溶性鹽濃度差異分析

輕基質(zhì)的可溶性鹽濃度對幼苗成活率影響極大。用來反映溶液中可溶性鹽濃度的指標為EC 值（表6）。為研究各個基質(zhì)物理性質(zhì)對紅錐幼苗生長性狀的影響，本研究對不同基質(zhì)的EC 值進行了測定。結果顯示，椰糠的電導率最高，為（1 430.00±71.50）μS/cm；其次是J3，值為（1 096.00± 54.80）μS/cm；最低的是J14，為（30.50±1.50）μS/cm 和J15，為（31.90±1.60）μS/cm。此外，J2 的可溶解固體總量、鹽度、電阻率均較高，分別為（764.00±38.20）g/L、（0.54±0.03）‰、（9.10±0.50）MΩ·cm。J2 鹽度最大，高達0.54±0.03，J3 的鹽度次之，為0.49±0.04。以黃心土為主要成分的栽培基質(zhì)J14、J15 鹽度最低，均僅為0.01。以黃心土為主要成分的基質(zhì)配方的電導率和可溶解固體總量也均較低。

為進一步研究不同基質(zhì)的理化性質(zhì)對紅錐幼苗生長及成活率的影響，對基質(zhì)EC 值與生長性狀及紅錐幼苗保存率進行了相關性分析（表7）。結果顯示，基質(zhì)的電導率、可溶解固體總量、鹽度等指標與紅錐幼苗2 個月成活率及壯苗指數(shù)呈顯著負相關（r2<-0.40，P<0.01），與10 個月的保存率顯著強負相關（r2<-0.89，P<0.01），說明基質(zhì)EC 含量對紅錐幼苗的成活具有重要作用。此外，壯苗指數(shù)與紅錐幼苗2 個月成活率及10 個月的保存率顯著強相關（r2>0.70，P<0.01）,說明紅錐幼苗生長狀況也是影響紅錐保存率的關鍵因素。苗高與主干生物量顯著強相關（r2= 0.91, P = 0.01），與地徑、葉生物量、主干生物量、側(cè)枝生物量、根生物量顯著相關（r2>0.70，P<0.01），說明苗高可在一定程度上代表苗木的生長狀況。SPAD 值與葉生物量相關性較高，為0.51，說明葉綠素含量與葉片生長量存在較大的相關性。

3 討論與結論

育苗基質(zhì)是苗木生長發(fā)育的重要載體，因直接關系后期造林或苗木推廣而在不同植物中被廣泛研究[9-12]。輕基質(zhì)育苗因其透水透氣性好、幼苗生長狀態(tài)好、造林省工、幼林成活率高等優(yōu)勢而被國內(nèi)外廣泛應用[3]。我國紅錐早期育苗主要以黃心土、火燒土、錐林表土、松林表土為主[5]，近年來開始在育苗基質(zhì)中添加泥炭、樹皮、鋸末等多種類型輕型基質(zhì)[5-6,8]。然而，由于主要成分多以黃心土或錐林表土為主[5-6,8]，育苗基質(zhì)較重，增加了造林成本。因此，篩選適宜紅錐育苗的輕基質(zhì)，可為紅錐壯苗繁育及推廣提供支持。

表6 紅錐育苗基質(zhì)EC 指標測定Tab.6 Determination of EC indexes of different Castanopsis hystrix seedlings culture media

表7 不同基質(zhì)下紅錐幼苗生長指標與基質(zhì)鹽度的相關性分析Tab.7 Correlation analysis of growth index and root index of Castanopsis hystrix seedlings in different substrates

本研究采用混料設計，以泥炭土、椰糠、珍珠巖為主要原料，配制14 種輕基質(zhì)，并以傳統(tǒng)黃心土為主的栽培基質(zhì)作對比。通過比較不同栽培基質(zhì)下紅錐幼苗的生長指標、存活率、根系指標及壯苗指數(shù)等指標，為最佳栽培基質(zhì)的選擇提供依據(jù)。結果顯示，輕基質(zhì)配方J11、J1、J13 的苗高、地徑等指標明顯高于以黃心土為栽培基質(zhì)的苗木，且這幾類基質(zhì)的壯苗指數(shù)均遠高于對照黃心土，說明輕基質(zhì)在提高苗木質(zhì)量方面具有顯著效果。本研究結果與非洲桃花心木Swietenia mahagni、西南樺Betula alnoides、桉樹Eucalyptus urophylla×E. grandis、馬尾松Pinus massoniana 和濕加松P. elliottii×P. oaribaea 中的研究結果具有一致性，說明輕基質(zhì)育苗適宜應用于林木育苗生產(chǎn)中[13-17]。

根系是植物吸收水分、養(yǎng)分的主要器官，其發(fā)育狀況反映了苗木生長情況[18]。其中，由根毛和細根組成的微根系是根系執(zhí)行吸收功能的主要部位，其生長狀況與植物的生長狀況具有較強的相關性[19-21]。本研究結果顯示，不同栽培基質(zhì)下紅錐幼苗根生物量出現(xiàn)顯著差異。其中，J13、J1、J11、J12 的根生物量顯著高于其他處理（P <0.05），其中J13 根生物量最高，且4 種輕基質(zhì)配方的根生物量均顯著高于J14（黃心土）此外，根生物量及d ≤2.00 mm 的根長及根直徑介于0.50 mm ＜d ≤1.50 mm 的根尖數(shù)在各個基質(zhì)中均差異顯著，說明不同的基質(zhì)配方主要影響d ≤2.00 mm的根系指標。

苗木成活率是考察基質(zhì)適宜與否的另一個重要因素。本研究結果顯示，育苗早期，幼苗成活率均高于98%。然而，10 個月后以黃心土為主要栽培基質(zhì)的苗木保存率最高，其次為以泥炭土為主要成分的栽培基質(zhì)，保存率最低為椰糠。為了研究基質(zhì)類型與保存率之間的關系，本研究對苗木保存率與基質(zhì)EC 值進行了相關性分析，結果顯示，保存率與鹽度呈顯著負相關，說明基質(zhì)鹽度是限制紅錐幼苗成活的關鍵因素。移栽2 個月后紅錐苗木成活率高，可能與早期充足的灌溉有關，說明充足的水分可在一定程度上減輕基質(zhì)中鹽度對苗木的傷害，然而，從灌溉成本及后期保存率看，以椰糠為主要原料的栽培基質(zhì)不適于紅錐幼苗的栽培。