不同原料及粒径容器基质对落叶松幼苗根系生长的影响

王春荣，毕 君*，杨艳秋，崔建华

（1. 河北省林业科学研究院，河北 石家庄 050061；2. 河北省林木良种工程技术研究中心，河北 石家庄 050061；3. 河北省平泉县国有前卫林场，河北 平泉 067500）

不同原料及粒径容器基质对落叶松幼苗根系生长的影响

王春荣1,2，毕 君1,2*，杨艳秋3，崔建华3

（1. 河北省林业科学研究院，河北 石家庄 050061；2. 河北省林木良种工程技术研究中心，河北 石家庄 050061；3. 河北省平泉县国有前卫林场，河北 平泉 067500）

2014年4月，选用不同粒径的松树皮、香菇渣做1年生落叶松（Larix gmelini）实生苗的容器育苗基质，2014年10月测定相关数据，研究基质原料和粒径对其根系生长及形态构成的影响。结果表明，基质原料种类和粒径大小对落叶松幼苗根系的体积、表面积、总长度、平均直径、根尖数和分支数量等形态指标影响显著，各指标间显著相关；以粒径1 mm≤D＜2 mm的松树皮（P2）作为容器育苗基质最好，落叶松幼苗根系的总长度、根尖数量和分支数最多，细根（根径D＜2 mm）所占比例也较高，根系吸收能力强。

容器基质；粒径；落叶松幼苗；根系

落叶松（Larix gmelinii）为松科（Pinaceae）落叶松属（Larix）的落叶乔木，是喜光的强阳性树种，适应性强，在干旱瘠薄的山地阳坡也能生长，是我国北方主要三大针叶用材林树种之一，也是我国山地造林的主要树种之一。落叶松造林多采用秋季裸根苗缝植的方式，但目前待造林地干旱瘠薄，裸根苗造林成功率低，容器苗造林具有成活率高、生长快等优点[1～3]，落叶松造林也由裸根苗转向容器苗。

根系是植物的重要组成部分，植物正常生长发育是地上部光合作用与地下部根系吸收水分、养分协调的结果[5]。根系形态决定植株获得水分和养分的能力，反映根系形态指标的根系长度、表面积、体积、生物量等是影响产量形成的重要器官[6]。根系生长状况，直接制约着地上部分的生长，培育良好的根系是提高林木造林成活率和生长量的关键技术措施之一[7～8]。栽培基质作为作物生长的介质，为作物生长提供良好的水、气、肥条件，根际环境应具有支持、固定植株和供给水分、养分和氧气的功能，保证根际的气体交换，这些基质功能的发挥都是由基质本身的性质所决定的[4]，不同原料及粒径基质的理化性质不同，比如孔隙度、容重、持水量等，苗木根系生长的环境也各异，苗木生长发育也不同。试验选择了不同粒径的香菇渣、松树皮等做育苗基质，进行落叶松移栽容器育苗试验，研究不同基质原料及粒径对落叶松幼苗根系及生长的影响，以期为筛选落叶松适宜的基质材料及粒径范围提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在河北省承德市平泉县国有前卫林场苗圃进行，属大陆性季风气候，四季分明，春季风大干旱，回暖较快，夏季暖热多雨，雨量集中，秋季雨量骤减，气候干燥。年平均降水量540 mm，80%集中在5－9月。

1.2 试验材料与方法

试验于2014年4月上旬进行，供试苗木为试验地苗圃培育的1年生落叶松实生苗，选择苗高、地径、主根粗度和须根量基本一致的苗木，并且在栽植前进行修根，主根剪留长度为10 cm，使其根长根量保持一致，避免苗木自身的差异对试验结果的影响。供试基质为香菇渣（当地生产香菇后的废弃培养基，主要原料是碎木屑）、污泥（平泉县污水处理厂生产的污水污泥）、松树皮（取自当地木材加工厂，主要是油松、马尾松等的树皮）、田园土（当地落叶松育苗土），各原料均经过无害化处理，过筛，采用机械混配法复配基质，共设9个处理（各基质及粒径配方见表1）。每处理50～60株，3次重复，每钵栽植1株，容器用玉田生产的10 cm×15 cm(底径×高)的黑色塑料营养钵。春季随起苗随移栽随浇水，栽后日常管理，2014年10月取样进行调查，并对数据进行汇总分析。

表1 不同基质及粒径配方Table 1 Different substrates for container seedling cultivation

1.3 测定内容和方法

10月初，苗木停止生长后每处理随机抽取30株，用清水洗净根部，测定各项指标。用直尺测定苗高，游标卡尺测定地径；生物量用精度1/1000的电子天平称量烘干重。加拿大Regent公司双光专用扫描仪对根系扫描，根系图像分析采用该公司的分析软件WinRHIZO Pro2005b，计算出根系长度、根系表面积、根系体积等指标。根系形态构成中的分级依据根系直径：D≤1 mm（细根），1mm＜D≤2 mm（中粗根），D＞2 mm（粗根）。

1.4 数据分析

调查数据采用Excel和DPS（v3.1）数据处理软件进行分析处理，对幼苗生长指标和形态指标进行单因素方差分析，用Tukey法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理落叶松幼苗的生长指标

不同原料及粒径基质栽培落叶松，1年后幼苗根系生长指标及方差分析结果见表2，各指标间相关性见表3。从表2 中看，不同基质及粒径对落叶松幼苗的苗高、地径、地上干重、根系干重和总生物量影响差异显著。从表3的相关性分析结果可以看出，根系干重与总生物量、地上生物量、苗高、地径均极显著相关，即落叶松幼苗根系干重在一定程度上可以代表苗木生长状况，苗木根系生长状况，直接制约着地上部分的生长。从根系干重分析，香菇渣单一基质中随着粒径的增大根干重降低，松树皮单一基质中P2优于P1和P5；香菇渣和松树皮单一基质的落叶松幼苗根干重均显著低于田园土的处理；松树皮和香菇渣中添加20%污泥后落叶松根干重明显增加，GN较G2增加45.5%，PN较P2增加42.4%。也就是说用香菇渣、松树皮单一粒径基质培育落叶松，较田园土效果略差，但香菇渣、松树皮中添加污泥后落叶松幼苗生长指标显著增加。因此，从落叶松幼苗生长指标来看，香菇渣或者松树皮单一基质用于落叶松大田育苗效果不理想，而香菇渣或松树皮与污泥的混合基质培育落叶松，幼苗生长优于香菇渣、松树皮、田园土单一粒径基质。

表2 不同基质及粒径的落叶松幼苗生长指标Table 2 Growth traits of seedlings in different substrates

表3 落叶松幼苗各生长指标间相关性Table 3 Correlation of growth traits of seedlings

2.2 不同处理基质中落叶松幼苗根系生长状况

不同处理基质中落叶松幼苗根系形态生长指标及方差分析结果见表4。

表4 不同处理基质中落叶松根系形态指标分析Table 4 Root traits of seedlings in different substrates

2.2.1 不同处理的基质对根系总体积的影响 不同处理间根系体积差异显著，单一原料基质中松树皮的最大，香菇渣的最小；GN＞G2，PN＞P2，松树皮和香菇渣与污泥复配基质较单一基质的根系体积大，差异极显著；单一原料不同粒径基质的落叶松幼苗根系总体积P1＞P2＞P5，G1＞G2＞G5，表明随着粒径的增大，根系体积有减小的趋势。

2.2.2 不同处理的基质对根系总表面积的影响 不同处理间根系表面积差异显著，PN最大，G5最小。不同原料间差异显著，松树皮基质的最大，香菇渣基质的最小，香菇渣和松树皮中添加20%污泥后根系表面积显著增加。

2.2.3 不同处理的基质对根系总长度的影响 不同处理间苗木根系的总长度差异显著，其中根系最长的是处理P2，与其它处理间差异均达极显著水平。不同原料基质对落叶松幼苗根长生长影响显著，其中松树皮基质的根系最长，显著优于田园土和香菇渣基质，香菇渣基质的最小，香菇渣中加入20%污泥（GN）比纯香菇渣（G2）根长增加34.9%，松树皮中加入20%污泥（PN）却比纯松树皮（P2）的根长降低了5.9%。同种原料不同粒径基质间根长差异明显，G2＞G1＞G5，P2＞P5＞P1，松树皮和香菇渣基质的落叶松幼苗总根长均以1 mm≤D ＜2 mm粒径的最长。

2.2.4 不同处理的基质对根系平均直径的影响 不同处理间落叶松幼苗根系的平均直径差异极显著，P1最大，P5最小。基质粒径对苗木根系平均直径影响较大，单一基质中G1＞G2＞G5，P1＞P2＞P5，随着基质粒径的增大，根系平均直径有减少的趋势；松树皮和香菇渣中添加20%污泥后，苗木根系平均直径明显增加，GN较G2增加7.3%，PN较P2增加27.8%，也就是说，添加污泥后苗木根系更粗。

2.2.5 不同处理的基质对根尖与分支数量的影响 不同处理间落叶松幼苗的根尖和分支数量差异显著。P2最高，与其它处理间差异均达极显著水平，GN最少。不同基质原料对落叶松幼苗根尖数和分支数有影响，松树皮基质的优于田园土和香菇渣，以P2最多，平均根尖数达1 415.9个/株，分支数3 521.6个/株。根尖是植物最主要的吸收部位，根系的分支越多根尖数越多，根尖越多吸收能力越强，因此，从根系分支数和根尖数来看，松树皮基质中落叶松幼苗的吸收潜力最大，生长潜力也最大。

2.2.6 落叶松幼苗根系指标间相关性 对落叶松幼苗根系各指标进行相关性分析，结果见表5。

表5 落叶松幼苗根系各指标相关性分析结果Table 5 Correlation of root traits of seedlings

从表中看，根系干重与根系总体积、总表面积、总根长及根系分支数量之间均极显著正相关，与根系平均直径显著相关；平均直径与根干重、总表面积、体积显著正相关；根尖数量与总体积、总表面积、总根长和分支数之间极显著正相关，与根系平均直径间显著相关；根系分支数与根系干重、根尖数、总体积、总表面积、总根长之间极显著正相关。也就是说根尖数和分支数是决定着根系的总表面积、总体积、总根长等的主要指标，直接影响着根系的干重。另外，从表3中可以看出，根系干重与苗木总生物量、地上生物量、苗高、地径均极显著相关，也就是落叶松幼苗根系干重在一定程度上可以代表苗木生长状况，苗木根系生长状况，直接制约着地上部分的生长。因此，苗木根系分支及根尖数多，根系越发达，苗木生长越健壮。

表6 不同基质间落叶松幼苗各级根系所占比例Table 6 Percentage of different diameter root of seedling in different substrates

2.3 不同基质对落叶松幼苗根系形态构成的影响

将落叶松幼苗根系根据直径分成3级，分别统计各级根系的长度、体积和表面积所占比例，结果见表6。

从不同直径根系的长度所占比例来看，各处理落叶松幼苗根系长度均以细根所占比例最大，占总根长的93%以上，粗根所占比例非常低。GN和PN较G2和P2细根长度所占比例低，也就是加入污泥后改变了不同直径根系根长的分布比例。从表6中看，不同处理间不同直径根系的体积和表面积差异明显，纯香菇渣和松树皮基质的落叶松幼苗细根体积和表面积所占比例较大，田园土的处理细根比例较低；香菇渣和松树皮中添加污泥后细根比例降低，粗根比例提高，也就是说加入污泥后落叶松幼苗根系更粗壮。

3 结论与讨论

试验结果显示，基质原料和粒径对落叶松幼苗的地上部分和根系形态指标影响显著，各指标间显著相关，与常君等[9]对薄壳山核桃的研究结果相近。从基质原料类型看，单一的松树皮和香菇渣基质栽培落叶松幼苗1

年后地径和生物量均较田园土略低，但松树皮基质中落叶松幼苗根系的总表面积、总根长、根尖数量和分支数量均显著高于田园土，而且细根所占比例较高，这是因为松树皮基质通透性好，其物理性状更适合落叶松幼苗根系的生长；松树皮和香菇渣中加入20%污泥后，苗高、地径、生物量均显著提高，根系也更粗壮，这是由于加入污泥后改善了基质的理化性质，污泥中的营养成分促进了苗木的生长，这与王新等的研究结果相一致[10～12]。从基质粒径分析，香菇渣单一基质中，香菇渣粒径越大，落叶松幼苗根系生长指标均降低，这与武亚敬等[13]用香菇渣做油松容器苗基质结果相近；松树皮单一基质中，落叶松幼苗根系平均直径、总体积、总表面积均随着松树皮基质粒径的增大而降低，而根干重、根长、根尖数和分支数均以处理P2松树皮的最大。估计落叶松幼苗根系不仅与基质的物理性质有关，还受基质的化学性质影响。

造林地干旱是影响落叶松造林成活的主要因子，George[14]在筛选植物苗期耐旱性形态指标研究中发现，根系长度作为评价耐旱性的形态指标最为合适，慕自新[15]等对玉米根系形态性状和空间分布对水分利用效率的研究中也发现，为了保证在干旱逆境下最大限度地获取水源，在形态上主要是增加总根长，在空间分布上主要是增加吸收根（D＜2 mm）的长度和数量。据此分析，本试验处理P2（1≤D＜2 mm纯松树皮）基质中落叶松幼苗根系的总长度、根尖数量最大，而且＜2 mm吸收根所占比例较高，根系吸收面积大，吸收能力强，幼苗的抗旱性强，表明该基质较适合培育落叶松。

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Effect of Different Substrates on Seedling and Root Growth of Larix gmelinii

WANG Chun-rong1,2，BI Jun1,2*，YANG Yan-qiu3，CUI Jian-hua3
（1. Hebei Academy of Forestry Science, Shijiazhuang 050061, China; 2. Hebei Improved Forest Seed Engineering Center, Shijiazhuang 050061, China; 3. Pingquan Qianwei State Forest Farm of Hebei, Pingquan 067500, China）

s∶ Different diameter of pine bark, waste mushrooms media were selected for container seedling cultivation of 1-year Larix gmelinii in April 2014 at Qianwei Forest Farm, Hebei province. Growth and root traits were determined in October 2014. The results showed that different substrates with different diameter had significant effects on volume, surface area, length, diameter of root system, number of root tips and branched roots, and their traits were significantly correlated. The experiments demonstrated that the best substrate for seedling cultivation of L. gmelinii was pine bark with diameter of 1≤d＜2mm. Seedlings had the longest root system, the most root numbers and branched roots, the highest percentage of fine root.

∶ container substrate; diameter; Larix gmelinii seedling; root system

S723.1+33

A

1001-3776（2016）06-0058-05

2016-05-16；

2016-09-21

河北省引进国外智力项目“污水污泥处理及利用技术”（项目编号：2014A003）

王春荣（1973－），女，河北满城人，林业高级工程师，从事废弃物处理及营林技术研究；*通讯作者。