不同栽培基质对牛角瓜容器苗生长的影响

刘 婷刘 鹏，2刘惠民王连春吴亚楠郭晓月（.西南林业大学林学院，云南昆明650224；2.杭州传化科技服务有限公司，浙江杭州3200）



不同栽培基质对牛角瓜容器苗生长的影响

刘 婷1刘 鹏1，2刘惠民1王连春1吴亚楠1郭晓月1
（1.西南林业大学林学院，云南昆明650224；2.杭州传化科技服务有限公司，浙江杭州311200）

摘要：采用｛4，3｝单形重心混料试验设计，以生物量、根冠比和根系为主要分析指标建立回归方程，参考地上部分生长指标，分析泥炭、蛭石、珍珠岩和红壤4种基质对牛角瓜容器苗生长和根系发育的影响。结果表明：采用不同基质配比对容器苗生长和根系发育具有显著影响，不同基质对牛角瓜容器苗苗高、地径、总干质量和根表面积的影响规律不同，影响力大小顺序为泥炭>蛭石>红壤>珍珠岩；采用V（泥炭）∶V（蛭石）= 0.2∶0.8育苗基质配比培育的容器苗，总体水平优于其他基质配比，是较为理想的配比组合，建议在生产上推广应用。

关键词：牛角瓜；基质配比；容器育苗；根系发育

牛角瓜（Calotropis gigantea）又名断肠草、哮喘树、羊浸树，为萝藦科（Asclepiadaceae）牛角瓜属直立灌木。在我国主要分布于华南、西南低海拔向阳山坡、旷野、干热河谷地区，而在南亚、非洲等干旱、半干旱及盐碱地区也有分布［1-2］。牛角瓜用途广泛，从其茎、叶中提炼出的白色乳汁，可做固体燃料亦可做药用，全株鲜质量、氮、磷、钾含量高，可用作绿肥改良土壤结构，其茎皮纤维可供造纸、制绳索及人造棉，织麻布、麻袋，种毛可作丝绒原料及填充物，是一种具有开发潜力的纤维经济作物［3］。目前，牛角瓜基本处于野生状态，人工栽培技术还不够成熟，仅李克烈等［4］、高柱等［5］分别进行过组织培养及播种繁殖技术研究，另外刘鹏等［6］、袁晓慧等［7］对牛角瓜施肥方面进行了基础研究，容器育苗方面尚未见报道。

与传统的造林技术相比，容器育苗技术具有节约种子、缩短育苗周期、苗木生长快且整齐等特点，而育苗基质的配比是容器育苗的关键技术。混料试验的设计方法，已应用于冶金、化工、农林等［8-11］领域，并取得了良好的效果。一些研究者就该方法在容器育苗与基质方面的应用开展了一些基础研究工作，如林霞等［12］的研究结果表明：不同基质对无柄小叶榕（Ficus concinna var.subsessilis）容器苗生长和叶片生理特性有显著影响，其中草泥炭、珍珠岩组合基质更有利于其容器苗的形态生长；陈巧明［13］的研究结果表明：不同轻型基质配方对马尾松（Pinus massoniana）容器苗有重要影响，其中草泥炭、锯屑组合基质更有利于其容器苗的苗高、地径的生长。但应用混料试验设计方法对牛角瓜容器育苗进行研究，以确定育苗基质的合理配置比例，尚未见报道。

1　材料与方法

1.1试验材料

容器育苗用采自云南省元江县牛角瓜野生居群成熟饱满种子。2013年3月24日用牛角瓜种子进行托盘育苗，4月22日将生长一致的牛角瓜幼苗移到13 cm×21 cm的黑色营养袋，每袋一株，每个处理10株，并设置3个重复。试验地设在昆明西南林业大学格林温室内。

1.2试验方法

本试验基质配方采用｛4，3｝单形重心混料试验设计，把泥碳、珍珠岩、蛭石和红壤当作4个因子，共设计置14个处理，分别由泥碳、珍珠岩、蛭石和红壤组成的基质配方，统一编号为1～14号。在0≤xi≤1（1≤i≤p）和∑xi= 1的约束下，取泥碳下限值0.2，得出｛4，3｝单形重心混料试验设计结果，见表1。

1.3苗木生长指标测定

于2013年5月17日开始从每个处理中分别随机选取生长正常的容器苗，分别用直尺（精确至0.01 cm）和游标卡尺（精确至0.001 cm）测量苗高和地径，每10 d测量1次。9月4日采用平均标准株（5株）方法，全株完整取出，使用根系扫描仪（EPSON PERFECTION V700 PHOTO）对根系进行扫描分析，测定主根长、根表面积、根体积等指标，测定各基质配比容器苗的全株、叶、茎、根鲜质量。并带回实验室先经105℃杀青30 min，经70℃烘干，用电子分析天平（精确至0.000 1 g）分别称取各部分的干质量并计算单株总干质量；并使用叶面积仪（CI-203）对不同基质配方的容器苗的叶子进行测定。

表1　不同基质配方的配比表Table 1 Matching table of different matrix formula

1.4试验数据分析

采用Excel进行试验数据整理及图形绘制，应用SAS对试验数据进行方差分析、因子主效应分析及模型优化分析。

2　结果与分析

2.1不同栽培基质对牛角瓜容器苗生长和根系发育的影响

基质是容器苗生长的载体，其成分和配比直接影响到苗木的生长状态［14］。不同栽培基质对牛角瓜容器苗生长和根系发育的影响见表2。

2.1.1不同育苗基质对牛角瓜容器苗地上部分生长的影响

苗高和地径是评价容器苗出圃品质的重要形态指标，在一定程度上可以反映植株的健壮程度和生长速度［15］。对试验数据进行统计分析结果表明，不同基质配比对牛角瓜的苗高、地径生长的影响达极显著差异水平。采用处理1、3基质配比的容器苗形态生长表现最好，其中处理1苗高、地径生长分别达到24.04 cm、4.97 mm，处理3苗高、地径生长分别达到20.61 cm、5.36 mm；处理10的苗高和地径均最小，仅为7.55 cm和2.43 mm，分别比最好处理低68.59%、51.10%。处理1的苗高与其他处理差异极显著，处理3的地径与其他处理差异极显著（表2），因此，处理1的基质对牛角瓜容器苗苗高生长最好，处理3对地径的生长最好，而处理10对牛角瓜容器苗的生长均最差。

表2　不同基质组合对牛角瓜容器苗生长和根系发育的影响Table 2 Effects of different cultivation substrates on growth and root system development of container seedling of C.gigantean

苗木的生长是一个连续的过程，牛角瓜各基质组合的苗高、地径生长曲线基本上呈逐渐上升趋势，但不同基质配比对平均苗高、地径均具有显著的影响（图1）。在2013年6月16日之前，不同处理对于牛角瓜幼苗苗高、地径的增长趋势基本保持一致，增长速度较慢。从2013年6月16日左右处理1、3、4、6的苗高开始出现生长高峰，生长速度明显加快；6月26日左右处理1、3的地径出现生长高峰，并且处理1在8月5日左右出现第2个生长高峰，生长速度明显加快。处理1苗高生长最快，其次是处理3，处理10生长最慢；处理3地径生长最快，其次是处理1，处理10生长最慢。因此，在容器苗生长迅速阶段可以适量地增施肥料，促使苗木生长。

图1　不同育苗基质容器苗的生长变化Fig.1 Growth of container seedlings in different cultivation substrates

2.1.2不同育苗基质对牛角瓜容器苗生物量和根冠比的影响

植物生物量是单位面积植物积累物质的数量，苗木全株的鲜质量、干质量和地上、地下部分鲜质量、干质量是评价容器苗生物量的重要指标。采用处理1、3基质配比培育的牛角瓜容器苗的生物量积累表现较好，分别达28.48 g、5.40 g和25.51 g、4.81 g，总鲜质量和总干质量积累量与其他基质配比差异极显著（表2）；采用处理10的基质配比培育的牛角瓜容器苗总鲜质量和总干质量积累量均最差，分别为3.30 g、0.59 g，比最好处理低88.41%、87.73%。采用处理6基质配比培育的牛角瓜容器苗的根冠比最大，达到0.80；其次是处理3，达0.71，显著高于其他基质处理组合；最小的是处理10，仅为0.39，比最大值低51.25%。方差分析结果表明：采用不同基质组合对牛角瓜容器苗生物量的影响达极显著水平，对根冠比的影响达显著水平。

2.1.3不同育苗基质对牛角瓜容器苗叶面积的影响

叶片是植株进行光合作用和呼吸作用的主要器官，对植物的生长有重要的影响。采用处理1的基质对牛角瓜容器苗叶面积生长最好，达到437.56 cm2，与其他处理差异极显著；其次是处理3，达327.36 cm2，与处理2差异不显著，与处理4、5、6差异显著（表2）；最差的是处理8，仅为149.06 cm2，比最好处理低65.93%。方差分析结果表明，采用不同基质组合对牛角瓜容器苗的叶面积影响达极显著水平。

2.1.4不同育苗基质对牛角瓜容器苗根系发育的影响

根系的作用是固定和吸收植物生长发育所需要的水分、无机营养和少量的有机营养，合成生长调节物质，强大的根系促进植株地上和地下部分的生长。采用处理4的基质，牛角瓜容器苗的主根长仅为23.13 cm，显著低于其他各个处理；采用处理10的基质，牛角瓜容器苗的根表面积仅为15.04 cm2，除与处理14的差异不显著，与其他各基质处理组合呈极显著差异；采用处理10的基质，牛角瓜容器苗的根体积最小，仅为0.75 cm3，且显著低于其他各基质处理组合（表2）。牛角瓜容器苗的主根长、根表面积、根体积最适基质配比分别为处理3、1、6，分别为27.93 cm，48.29 cm2，3.23 cm3。方差分析结果表明，采用不同基质组合对牛角瓜容器苗的主根长、根表面积、根体积的影响达极显著水平。

综合考虑以上分析结果认为：以生物量、根冠比和根系指标为主，并以地上部分生长指标为参考，采用处理3育苗基质培育的容器苗总体水平优于其他处理基质配比，作为牛角瓜容器育苗的优选配方基质。

2.2育苗基质配方回归方程的确定和优化

由于混料试验设计的各个因素之间是有关联的，使用一般的回归模型会由于混料条件的限制而引起信息矩阵退化，所以本试验采用Scheffe规范多项式混料模型，模型中y表示试验指标，x1、x2、x3…xp表示混料系统中p种成分各占的百分比，并且0≤xi≤1（1≤i≤p）｛4，3｝单形重心混料试验设计的数学回归模型为：

因此，得到生长期为120 d的苗高、地径、总干质量和根表面积对基质编码值回归方程：

为了比较方程模拟估测与实际试验结果的差异，将各试验点分别代入（2）、（3）、（4）、（5）式得出各点的理论苗高、地径、总干质量、根表面积与实际试验的观测值（表3）。可见，理论值与实测基本相同，这说明模型（2）、（3）、（4）、（5）能较好地反映试验的实际情况。

表3　苗高、地径、总干质量、根表面积理论值与测定值Table 3 The measured and theoretical value of height，ground diameter，total dry weigh and root surface area

2.3各基质成分含量对牛角瓜苗高、地径、总干质量和根表面积的影响规律

通过JMP预测刻画器得到各基质成分含量对牛角瓜容器苗苗高（y1）、地径（y2）、平均单株干物质量（y3）和根表面积（y4）的影响规律（图2）。由图2可以看出，基质中泥炭含量为20%～100%，牛角瓜容器苗的苗高、地径、干质量和根表面积4个指标与基质中的泥炭含量的关系为正相关关系，即牛角瓜容器苗的4个指标随基质中泥炭含量增加而增加。基质中珍珠岩的含量为0～80%的区间内牛角瓜容器苗的苗高、地径、总干质量和根表面积4个指标与基质中的珍珠岩含量的关系为曲线生长关系，即基质中珍珠岩的含量为0～20%时，容器苗的4个指标随基质中珍珠岩的含量增加而减少；基质中珍珠岩的含量为20%～80%时，容器苗的苗高、根表面积随基质中珍珠岩的含量增加而缓慢增长，容器苗的地径、总干质量随基质中珍珠岩的含量增加而减少。基质中蛭石的含量在0～80%的区间内牛角瓜容器苗的苗高、地径、总干质量和根表面积4个指标与基质中的草泥炭含量的关系为曲线生长关系，即基质中的蛭石为0～20%时，容器苗的4个指标随基质中蛭石的含量增加而减少；基质中蛭石的含量为20%～80%时，牛角瓜容器苗的4个指标随基质中蛭石含量增加而增加。基质中红壤的含量在0～80%的区间内牛角瓜容器苗的苗高、地径和总干质量3个指标呈缓慢正相关关系，根表面积呈曲线生长关系，即基质中红壤的含量为0～20%时，容器苗的根表面积随基质中红壤含量的增加而减少；基质中红壤的含量为20%～80%时，容器苗的根表面积随基质中红壤含量的增加而缓慢增加。

影响苗高、地径、总干质量和根表面积的因子很多，因此，必须从中找出主要的因子。由图2可以看出，试验中的4种成份对苗高和总干质量影响的大小依次为x1（泥炭）> x3（蛭石）> x4（红壤）> x2（珍珠岩），因而可以认为，以泥炭和蛭石作为主要的基质成份，苗高和总干质量生长较好；试验中的4种成份对地径影响的大小依次为x3（蛭石）>x1（泥炭）>x4（红壤）>x2（珍珠岩），因而可以认为，以泥炭和蛭石作为主要的基质成份，地径生长较好；试验中的4种成份对根表面积影响的大小依次为x1（泥炭）>x3（蛭石）>x2（珍珠岩）>x4（红壤），因而可以认为，以泥炭和蛭石作为主要的基质成份，根系生长较好。由此可以得出，影响苗高、地径、总干质量和根表面积因子的顺序为泥炭>蛭石>红壤>珍珠岩。

图2　各基质成分含量对牛角瓜苗高、地径、总干质量和根表面积的影响规律Fig.2 The effects of different substrates on height，ground diameter，total dry weigh and root surface area of C.gigantea

3　讨论与结论

对牛角瓜进行14种基质配方的容器育苗试验，结果表明：不同基质配方对牛角瓜容器苗的苗高、地径影响达极显著水平，采用不同基质组合，牛角瓜容器苗的总鲜质量、总干质量、根冠比、叶面积、主根长、根表面积、根体积均有极显著差异。由此可见，牛角瓜容器苗对栽培基质的组成和配比的变化敏感，其生长和根系发育受基质组成和配比的影响极为显著。有研究表明［16］，优质的纯草泥炭容器苗生长表现比一些其他配方好，这与本实验处理1所得数据相一致。在4种参试基质中，以泥炭、蛭石为主的基质配比（处理3、处理1、处理6）容器苗生长效果较好，其中采用处理3基质配比其苗木生长快，生物量积累较多，根系发达，苗木总体质量高，这可能是由于2种基质物理性质好，养分充足，保水能力强，给足容器苗在生长过程中所需要的水分和养分［17］。以红壤、珍珠岩为主的基质配比（处理8、处理10、处理14）地上部分生长不理想，其中采用处理14基质配比地上部分和根系生长均不理想，采用处理10基质配比整体生长水平最差。其原因可能是由于珍珠岩、红壤2种基质物理性状差，珍珠岩在使用过程中发生性状改变或者自身质量有差别［16］，红壤黏性重透水透气性差，容易造成板结不利根系的延伸和生长。

以生物量、根冠比和根系指标为主，并以地上部分生长指标为参考，综合分析认为：处理3苗高、地径、总干质量、根冠比比最差基质配比处理10分别高172.98%、120.58%、715.25%、82.05%，是最佳处理。当取泥炭下限值0.2时，由基质配比对牛角瓜容器苗苗高、地径、总干质量和根表面积4个指标的模拟回归方程以及影响规律图可以看出，蛭石取0.8时容器苗的苗高、地径、总干质量和根表面积综合表现最好，影响苗高、地径、总干质量和根表面积因子的顺序为泥炭>蛭石>红壤>珍珠岩。故采用处理3育苗基质培育的容器苗总体水平优于其他处理基质配比，是较为理想的基质配比，遵循育苗基质的适用性和经济性原则其可以在生产上推广使用。

另外，本试验中，仅仅针对育苗基质配比进行了优化，考察其对牛角瓜容器苗生长的影响，而容器规格、缓释肥施用量等因素也会影响其生长，因此，在后续牛角瓜容器育苗试验中可以进一步考察这些因素对牛角瓜容器育苗的影响，以期培育出高质、优壮苗。

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（责任编辑韩明跃）

第1作者：刘婷（1990—），女，硕士生。研究方向：森林培育。Email：liut0906＠163.com。

Effects on Growth of Container Seedling of Calotropis gigantean in Different Cultivation Substrates

Liu Ting1，Liu Peng1，2，Liu Huimin1，Wang Lianchun1，Wu Yanan1，Guo Xiaoyue1
（1.College of Forestry，Southwest Forestry University，Kunming Yunnan 650224，China；2.Hangzhou Transfer Technology Service Co.，Ltd，Hangzhou Zhejiang 311200，China）

Abstract：The influences on the growth and root system development of container seedlings of Calotropis gigantea in four different substrates（peat，vermiculite，perlite and red loam）were studied with the｛4，3｝simplex entered mixture design.This study was mainly analyzed based on the regression equation with the index of biomass，root-shoot ratio and root，growth index above ground as a reference.The results showed that the growth and root system development of container seedlings were significantly affected by the different substrate proportions.The influence rules of different mediums on the height，ground diameter，total dry weigh and root surface area of the container seedling were different，and the influence degree presented as the order：peat > vermiculite > red loam > perlite.The growth of container seedlings cultivated in the No.3 treatments（V（peat）∶V（vermiculite）= 0.2∶0.8）was considered as the better one than that in the other substrate proportions.Therefore，the No.3 nursery substrate was the ideal collocation for Calotropis gigantea and recommended for practical production.

Key words：Calotropis gigantea，substrate proportion，container nursery，root system development

通信作者：刘惠民（1957—），男，博士，教授。研究方向：森林培育。Email：hmliu＠swfu.edu.cn。

基金项目：国家林业局林业公益性行业科研专项（201304810）资助；西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室开放基金资助。

收稿日期：2015-11-20

doi：10.11929/ j.issn.2095-1914.2016.03.012

中图分类号：S723.1

文献标志码：A

文章编号：2095-1914（2016）03-0066-07