容器規(guī)格和基質(zhì)配比對培忠杉容器苗生長的影響1)

陳金玲 謝健 孫燕 史鋒厚 沈永寶 張于卉 尹中明

(南京林業(yè)大學,南京,210037) (江蘇省揚中市西來橋鎮(zhèn)人民政府) (江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學院) (南京林業(yè)大學) (上海市林業(yè)總站)

容器育苗具有節(jié)約苗圃地和水資源、提高苗木移栽成活率、縮短育苗周期等優(yōu)點[1]。苗木根系在容器內(nèi)形成良好的根團結(jié)構,在出圃、運輸、造林過程中受到容器保護,栽植過程中不易受到傷害,相比裸根苗其根系恢復生長較快,有利于苗木的初期生長,造林成活率高[2]。容器育苗過程中,對苗木生長影響較大的主要是容器材料、規(guī)格以及基質(zhì)。目前,常用的容器材料主要是黑色塑料袋、無紡布袋和控根容器等;而容器規(guī)格的選擇主要依據(jù)苗木種類、育苗期限及運輸距離進行選擇;基質(zhì)是苗木生長所需養(yǎng)分和水分的重要來源,基質(zhì)種類與配比對苗木生長具有顯著影響[3]。研究容器規(guī)格與基質(zhì)配比,對提高容器育苗技術和苗木質(zhì)量具有重要意義。

培忠杉(×Taxodiomerapeizhongii)是以墨西哥落羽杉為母本、以柳杉為父本進行雜交培育的杉科新樹種,具有速生、抗風、耐水濕、耐鹽堿等優(yōu)點,適宜在鹽堿地、濕地、湖泊與河流沿岸種植,具有較好的防護價值和景觀價值[4]。目前,對于培忠杉樹種形態(tài)特征、扦插育苗、栽培應用、逆境脅迫等方面的研究較多[5-10],但對培忠杉容器育苗的研究涉及較少且不具體。本研究擬選用3種不同規(guī)格的無紡布容器與4種不同配比的育苗基質(zhì)開展培忠杉容器育苗,分析容器規(guī)格和基質(zhì)配比對苗木生長的影響,擬篩選出最適宜的容器規(guī)格和基質(zhì)配比,為1年生培忠杉容器苗的高效培育提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點位于江蘇省南京市南京林業(yè)大學校內(nèi),該地屬亞熱帶季風氣候,雨量充沛,年均氣溫16.3 ℃,年降水量1 106 mm,平均日照時間2 240 h,水熱條件良好。培忠杉容器育苗試驗在南京林業(yè)大學生物技術大樓樓頂進行,配套建有遮陰網(wǎng)和自動噴霧系統(tǒng)。

1.2 試驗材料

試驗苗木為上海市林業(yè)總站提供的培忠杉扦插幼苗,為前一年7月中旬扦插的苗木,苗木生長狀況良好。育苗容器選用白色無紡布容器,育苗基質(zhì)由草炭、楊樹皮、腐熟雞肥、珍珠巖按不同體積比混合而成。3月中旬,選擇苗高為(15±1)cm的生根苗木,移栽至裝填不同配比基質(zhì)的不同規(guī)格無紡布容器中進行培育,每個容器中移栽1株苗木,在室外開展相同水平的苗木養(yǎng)護管理。

1.3 試驗設計

采用雙因素完全隨機區(qū)組試驗設計,以容器規(guī)格(C)和基質(zhì)配比(M)為試驗因素。無紡布容器格分別為(口徑×高)C1(9.5 cm×15.0 cm)、C2(10.8 cm×15.0 cm)、C3(12 cm×15 cm);4種基質(zhì)配比分別使用草炭、楊樹皮、腐熟雞肥、珍珠巖等4種原料按照不同體積比混合配制而成,4種基質(zhì)配比分別為:M1(V(草炭)∶V(楊樹皮)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=40∶20∶20∶20)、M2(V(草炭)∶V(楊樹皮)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=20∶40∶20∶20)、M3(V(草炭)∶V(楊樹皮)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=30∶30∶20∶20),M4基質(zhì)(V(草炭)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=60∶20∶20);試驗共設12個處理,每個處理45株苗木,總計540株苗木。

1.4 基質(zhì)理化性質(zhì)及苗木生長指標測定

基質(zhì)理化性質(zhì)測定:隨機選取自然風干的各配比基質(zhì),用環(huán)刀法(環(huán)刀直徑×高為5 cm×5 cm)測定基質(zhì)的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度等物理指標[11]。同時,測定不同配比基質(zhì)的化學性質(zhì):pH值采用點位法,全氮含量采用鉬藍比色法,全磷含量采用鉬銻抗比色法,全鉀含量采用原子吸收光譜法測定[12]。

苗高和地徑測定:從4月7日起至12月7日,于每月7日,每個處理隨機選取9株苗木,使用卷尺測定苗高,精度0.1 cm,使用游標卡尺測量地徑,精度0.01 mm。根據(jù)苗高和地徑測量值計算苗木高徑比。

苗木生物量測定:12月7日試驗結(jié)束時,每個處理隨機選取25株苗木,用水將根系基質(zhì)沖洗干凈。將苗木分為地上部分(莖、葉)和地下部分(根),使用1/1000電子天平分別稱量苗木地上部分和地下部分鮮重。然后將苗木地下部分進行根系相關指標的測量;最后將苗木地上部分和地下部分分別裝入紙質(zhì)信封袋,放入烘箱中105 ℃殺青20 min,在烘箱中80 ℃烘干至恒質(zhì)量后準確稱量各部分干質(zhì)量。

苗木根系指標測定:12月7日,待測完苗木根系鮮重后,使用剪刀將根系的一級不定根剪下,并進一步將一級不定根的側(cè)根剪下,記錄一級不定根和一級不定根側(cè)根數(shù)量,采用排水法分別測定一級不定根和一級不定根側(cè)根的體積。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件匯總處理數(shù)據(jù)并繪制相關表格,采用SPSS20.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配比基質(zhì)的理化性質(zhì)

基質(zhì)的物理、化學性質(zhì)在苗木生長過程中發(fā)揮著關鍵性作用,基質(zhì)的密度和總孔隙度決定基質(zhì)的疏松程度、保水保肥及通氣能力[13],基質(zhì)的pH與養(yǎng)分含量是影響容器苗質(zhì)量與產(chǎn)量的重要因素[14],一般認為育苗基質(zhì)的密度在0.1～0.8 g·cm-3、總孔隙度在54%～96%、pH在5.8～7.0范圍內(nèi)為宜[11]。

由表1可知,4種配比的育苗基質(zhì),除總孔隙度這一指標間差異不顯著外,其他指標包括基質(zhì)密度、pH、全氮質(zhì)量分數(shù)、全磷質(zhì)量分數(shù)、全鉀質(zhì)量分數(shù)等指標間的差異均達顯著水平(P<0.05)。4種基質(zhì)的密度為0.25～0.33 g·cm-3,均在適宜范圍區(qū)間內(nèi),其中,M4基質(zhì)的密度最小,且M4與M1基質(zhì)無顯著性差異,但與M2、M3基質(zhì)之間的差異均達極顯著水平(P<0.01)。4種基質(zhì)的總孔隙度為64.33%～68.20%,均在適宜范圍區(qū)間內(nèi),其中,M4基質(zhì)的總孔隙度最大。4種基質(zhì)的pH區(qū)間為5.59～6.72,M4基質(zhì)的pH低于適宜pH下限值,且極顯著低于其他3種基質(zhì)的pH(P<0.01)。4種基質(zhì)的全氮質(zhì)量分數(shù)4.61～7.18 mg·g-1,其中,M4基質(zhì)全氮質(zhì)量分數(shù)最高,且與M1、M3基質(zhì)之間全氮質(zhì)量分數(shù)均無顯著性差異,但極顯著高于M2基質(zhì)中全氮質(zhì)量分數(shù)(P<0.01)。4種基質(zhì)的全磷質(zhì)量分數(shù)為1.11～2.55 mg·g-1,其中M4基質(zhì)的全磷質(zhì)量分數(shù)最高,其次為M1、M3、M2基質(zhì),且M4基質(zhì)的全磷質(zhì)量分數(shù)極顯著高于其他3種基質(zhì)的全磷質(zhì)量分數(shù)(P<0.01)。4種基質(zhì)的全鉀質(zhì)量分數(shù)為9.50～11.24 mg·g-1,其中M1基質(zhì)的全鉀質(zhì)量分數(shù)最高,其次為M3、M2、M4基質(zhì),其中M1、M2、M3基質(zhì)間全鉀質(zhì)量分數(shù)差異不顯著,但全鉀質(zhì)量分數(shù)均極顯著高于M4基質(zhì)(P<0.01)。

表1 不同配比基質(zhì)的理化性質(zhì)測定結(jié)果

育苗基質(zhì)中添加草炭能夠降低基質(zhì)的密度、增加基質(zhì)的總孔隙度、提高基質(zhì)的養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)。同時,各配比基質(zhì)中楊樹皮的比例大小排序與基質(zhì)pH大小排序一致,表明基質(zhì)中添加楊樹皮的比例將會改變基質(zhì)的pH。

2.2 容器規(guī)格和基質(zhì)配比對容器苗形態(tài)指標的影響

由表2、表3可知,在培忠杉容器苗培育過程中,無紡布容器規(guī)格對苗木高生長和粗生長的影響均達到了極顯著水平(P<0.01),C3規(guī)格容器培育苗木的苗高和地徑指標最大?；|(zhì)配比對培忠杉苗木高生長和粗生長的影響均達到了極顯著水平(P<0.01),M4基質(zhì)中培育苗木的苗高和地徑指標最大。但容器規(guī)格和基質(zhì)配比對苗木高徑比均無顯著影響,C2規(guī)格容器和M4基質(zhì)中培育的苗木高徑比為最小值。無紡布容器規(guī)格和育苗基質(zhì)配比的交互作用對于苗木高生長的影響達到了極顯著水平(P<0.01),對于苗木高徑比的影響達到了顯著水平(P<0.05),但對于苗木地徑無顯著影響。

表2 容器苗苗高、地徑、高徑比方差分析結(jié)果

表3 容器苗苗高、地徑、高徑比多重比較

培忠杉容器苗培育過程中,容器規(guī)格和育苗基質(zhì)配比均會對苗木高生長和粗生長產(chǎn)生影響;C3規(guī)格容器有利于促進苗木的高生長和粗生長,其原因在于C3容器規(guī)格最大,裝填基質(zhì)最多,為苗木的生長提供了充足的養(yǎng)分,促進了苗木的生長;M4基質(zhì)配比對于苗木的高生長和粗生長的促進作用則源于該基質(zhì)較為疏松透氣,并且全氮、全磷含量也最高,有利于苗木快速生長。

2.3 容器規(guī)格和基質(zhì)配比對容器苗生物量的影響

由表4可知,容器規(guī)格、基質(zhì)配比對于培忠杉苗木生物量指標具有重要影響,兩者間的交互作用同樣影響苗木生物量的積累。容器規(guī)格、基質(zhì)配比以及兩者的交互作用對于苗木地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量和地上干質(zhì)量指標的影響均達到了極顯著水平(P<0.01),基質(zhì)配比以及容器規(guī)格與基質(zhì)配比間的交互作用對苗木地下干質(zhì)量指標的影響也達到了極顯著水平(P<0.01),而容器規(guī)格對于苗木地下干質(zhì)量指標卻無顯著性影響。

表4 容器苗生物量指標方差分析結(jié)果

由表5可知,在不同規(guī)格的無紡布容器中,C3規(guī)格容器中培育的苗木地上和地下鮮重以及地上和地下干質(zhì)量均為最大值,地上和地下鮮質(zhì)量指標均極顯著高于其他兩種規(guī)格(P<0.01);C1規(guī)格容器中苗木的地上鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量等指標均極顯著低于其他兩種規(guī)格容器培育的苗木(P<0.01),地上鮮質(zhì)量和地下鮮質(zhì)量值僅有C3容器中苗木的68.06%和74.41%;3種容器中苗木的地下干質(zhì)量之間無顯著差異。在4種配比基質(zhì)中,M4基質(zhì)中培育的培忠杉苗木地上和地下的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均為最大值,其各項指標均極顯著高于M1、M2和M3基質(zhì)所培育的苗木;4種基質(zhì)所培育的苗木地上鮮質(zhì)量之間和地下鮮質(zhì)量之間均達到極顯著差異水平(P<0.01),M1、M2和M3基質(zhì)中培育的苗木地下干質(zhì)量指標間并無顯著性差異。

表5 容器苗生物量測定指標多重比較結(jié)果

在培忠杉容器育苗過程中,容器規(guī)格和基質(zhì)配比均會對培忠杉苗木生物量的積累產(chǎn)生影響。C3規(guī)格容器有利于培忠杉容器苗生物量的積累,由于隨著容器體積的增大,容器苗地下部分生長空間增大,對根系的約束較小,根系吸收營養(yǎng)物質(zhì)較多,從而對苗木地上部分和地下部分的生長都起到了促進作用。M4基質(zhì)配比有利于苗木地上部分和地下部分生物量的積累,這與M4基質(zhì)中營養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較高相關,M4基質(zhì)中全氮和全磷質(zhì)量分數(shù)最高,其疏松的質(zhì)地和較高的養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)有利于苗木的生長。

2.4 容器規(guī)格和基質(zhì)配比對容器苗根系生長的影響

由表6可知,容器規(guī)格對于苗木一級不定根體積和一級不定根側(cè)根體積指標的影響達到了極顯著水平(P<0.01),對于一級不定根數(shù)量和一級不定根側(cè)根數(shù)量指標的影響達到了顯著水平(P<0.05);基質(zhì)配比對于苗木一級不定根體積、一級不定根側(cè)根體積和一級不定根數(shù)量指標的影響均達到了極顯著水平(P<0.01);容器規(guī)格和基質(zhì)配比間的交互作用對于一級不定根側(cè)根體積、一級不定根數(shù)量和一級不定根側(cè)根數(shù)量等指標的影響均達到了極顯著水平(P<0.01)。

表6 容器苗根系指標方差分析結(jié)果

由表7可知,無紡布容器規(guī)格對培忠杉苗木各根系生長指標的影響均達到了顯著水平(P<0.05)。C3規(guī)格容器中培育的苗木一級不定根體積和一級不定根側(cè)根體積均為最大值,均極顯著高于C1和C2規(guī)格容器中培育的苗木,但C1和C2容器中苗木的兩項指標間無顯著性差異;C1和C2容器中苗木一級不定根數(shù)量相等,顯著低于C3容器中培育的苗木。C2和C3一級不定根側(cè)根數(shù)量相同,顯著低于C1容器中培育的苗木?；|(zhì)配比對于苗木根系生長指標的影響存在差異,但對于苗木一級不定根體積和數(shù)量、一級不定根側(cè)根體積的影響則達到了極顯著水平(P<0.01)。M4基質(zhì)中培育的苗木一級不定根體積最大,與其他3種基質(zhì)間的差異達到了極顯著水平(P<0.01),但其他3種基質(zhì)培育的苗木一級不定根體積間并無顯著性差異。M4基質(zhì)中培育的苗木一級不定根側(cè)根體積與M2苗木間的差異達到了極顯著水平(P<0.01),但該兩種基質(zhì)與其他兩種基質(zhì)之間的差異卻未達到極顯著水平。M1、M2和M4基質(zhì)中,苗木一級不定根數(shù)量相等,顯著高于M3基質(zhì)中培育的苗木;4種基質(zhì)中所培育苗木的一級不定根側(cè)根數(shù)量無顯著差異。

表7 容器苗根系生長指標的多重比較結(jié)果

在培忠杉容器育苗過程中,容器規(guī)格和基質(zhì)配比均會對苗木根系的生長產(chǎn)生影響。C3規(guī)格容器最有利于培忠杉容器苗根系的生長,源于該規(guī)格容器體積相對增大,裝填基質(zhì)量增多,可以為苗木提供更多的養(yǎng)分和水分,同時,苗木根系生長受到約束較小,有利于根系的生長。M4基質(zhì)中培育苗木的根系指標除一級不定根體積指標相對于其他3種基質(zhì)具有明顯優(yōu)勢外,其余指標并未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,但根據(jù)苗木根系生長指標進行評價,M4基質(zhì)仍處于最佳配比,分析原因在于該配比基質(zhì)具有較優(yōu)的理化性質(zhì),有利于苗木的根系生長。

3 討論

根據(jù)苗木種類、苗木規(guī)格和育苗周期的差異來選擇育苗容器,有利于提高容器苗的育苗質(zhì)量[15]。大量研究表明,容器容積越大越有利于苗木對水肥的利用,增加苗木根系部分的生長量,進而促進苗木地上部分生長發(fā)育[16-18]。油棕(Elaeisguineensis)容器育苗過程中,填充相同肥力的基質(zhì),隨著容器容積的增大,苗木死亡率降低,并且苗木質(zhì)量顯著提高[19]。使用無紡布袋進行容器育苗,具有空氣切根的作用,可以抑制主根生長,促進側(cè)根、須根生長及根團結(jié)構的形成;同時,無紡布可降解,苗木定植時可以將容器一起填埋,減少對苗木根系的傷害,提高苗木成活率[20]。本研究選用了3種規(guī)格的無紡布容器,且隨著容器體積的增大,培忠杉容器苗的苗高、地徑、地上和地下部分的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量、一級不定根體積和數(shù)量、一級不定根側(cè)根體積等指標均呈逐漸升高的變化趨勢,即C3(12 cm×15 cm)規(guī)格容器中的苗木生長最好,這與多穗柯(Lithocarpuslitseifolius)[21]、蒙古櫟(Quercusmongolica)[22]、山桂花(Paramicheliabaillonii)[23]等容器育苗研究結(jié)果一致。

基質(zhì)對容器苗具有固根、保根、促根的作用,為容器苗提供賴以生存的養(yǎng)分和水分,使苗木不倒伏,是培育優(yōu)質(zhì)壯苗的前提[24]?；|(zhì)原料的選擇及合理、科學的配比是培育優(yōu)質(zhì)容器苗的基礎。理想的育苗基質(zhì)配比應當具有:良好的物理性狀,密度較小,充實緊密,有利于形成良好的根團結(jié)構;有適當?shù)目紫抖群屯ㄍ感?能夠保持苗木根系吸收利用所需水分和空氣;具有適宜的化學特性,能夠提供苗木生長所需養(yǎng)分及適宜的酸堿環(huán)境[25-26]。開展容器育苗時,應根據(jù)所培育苗木的種類,選擇適宜的育苗基質(zhì)。在江戶彼岸櫻(Cerasusspachianavar.spachiana)容器育苗過程中,可將泥炭土、珍珠巖和蛭石以及黃泥土混合用作育苗基質(zhì),當泥炭土和蛭石比例偏高時,基質(zhì)理化性質(zhì)較好,保水通氣能力較強,養(yǎng)分含量最高,苗木的苗高、地徑、生物量及各項生理指標均最優(yōu),顯著優(yōu)于純黃泥土基質(zhì)[27]。本研究中,基質(zhì)配比對培忠杉容器苗生長的影響達到了極顯著水平,增加草炭添加比例使得基質(zhì)的理化性質(zhì)更適合培忠杉苗木的生長,M4基質(zhì)(V(草炭)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=60∶20∶20)添加的草炭最高,基質(zhì)密度最低,總孔隙度最大,全氮、全磷質(zhì)量分數(shù)也最高;該配比基質(zhì)質(zhì)地疏松,保水、通氣能力相對較強,有利于培忠杉容器苗根系的生長與發(fā)育。因此,苗木一級不定根及一級不定根側(cè)根的數(shù)量和體積均高于其它配比基質(zhì)中培育的苗木,根系的快速生長充分利用了基質(zhì)中的營養(yǎng)物質(zhì),促進了苗木的高生長和粗生長,進而增加了苗木生物量的積累,使苗木高生長和徑生長以及地上、地下生物量的干質(zhì)量和鮮質(zhì)量均高于其它基質(zhì)配比,與在向日葵(Helianthusannuus)容器育苗研究中所獲得的結(jié)論相似[28]。此外,M4基質(zhì)中不含腐熟楊樹皮,基質(zhì)pH低至5.59,已經(jīng)低于基質(zhì)最適宜pH值范圍,但該基質(zhì)中的苗木生長并未表現(xiàn)出明顯的受制影響,說明培忠杉苗木可在偏酸性的基質(zhì)中正常生長。

4 結(jié)論

容器規(guī)格和基質(zhì)配比是開展培忠杉容器育苗研究的重要核心要素,兩者或單獨或聯(lián)合對容器苗地上部分和地下部分的生長發(fā)育產(chǎn)生重要影響。育苗基質(zhì)中添加較多的營養(yǎng)物質(zhì)成分,且基質(zhì)密度、孔隙度等物理指標較優(yōu),基質(zhì)具有較好的透氣性、保水性和保肥性,苗木根系呼吸可以獲得充足的氧氣,有利于苗木吸收基質(zhì)中的水分和養(yǎng)分,促進苗木地上部分和地下部分的生長發(fā)育。育苗容器裝填相對較多的基質(zhì),可以進一步滿足苗木生長對于營養(yǎng)物質(zhì)的需求,且根系生長舒展,更加有利于苗木地上部分生長。培忠杉容器苗在C3規(guī)格無紡布容器中和M4配比基質(zhì)中表現(xiàn)出明顯的生長優(yōu)勢,體現(xiàn)了肥水充足、基質(zhì)疏松透氣的育苗環(huán)境對于苗木生長的促進效果。因此,1年生培忠杉容器苗培育最適無紡布容器規(guī)格為C3(12 cm×15 cm),最佳的基質(zhì)配比是M4(V(草炭)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=60∶20∶20)。