马尾松古蓬种源育苗过程对不同岩石发育土壤理化性质的响应

余 星 ，周运超 ，陈婷敬 ，李华林 ，丁光玲 ，雍 俊

(1. 贵州大学 a.贵州省森林资源与环境研究中心；b.林学院，贵州 贵阳 550025；2. 水城县林业局，贵州 水城 553000)

马尾松古蓬种源育苗过程对不同岩石发育土壤理化性质的响应

余 星1a，1b，周运超1a，1b，陈婷敬1b，2，李华林1b，丁光玲1b，雍 俊1b

(1. 贵州大学 a.贵州省森林资源与环境研究中心；b.林学院，贵州 贵阳 550025；2. 水城县林业局，贵州 水城 553000)

为探索马尾松优质种源在不同岩石发育土壤上的育苗情况，采用大田育苗试验研究马尾松古蓬种源在4种不同岩性土壤上的发芽和生长，并对马尾松苗木生长与土壤理化性质进行相关性分析。结果表明：苗木在4种土壤的出苗率、苗高、地径及生物量均达极显著水平；其中苗木的出苗率、苗高在玄武岩发育的土壤中最大,分别达56.1%、33.1 cm；苗木在长石石英砂岩土壤中地径最大，达4.2 mm；苗木平均单株生物量在玄武岩土壤中的总生物量达4.57 g为最大；苗木对土壤理化性质具有显著响应，揭示了马尾松育苗在养分高、容重小、有效水高、砂砾多的土壤中效果明显，为今后马尾松育苗地的选择提供一定参考依据。

马尾松古蓬种源；育苗过程；土壤理化性质；相关性

土壤不仅提供植物生长养料，还保证植物在其中生根发芽并获得土壤机械支撑，是影响植物生长的重要生态条件之一[1]。土壤理化性质将影响林木根系生长和分布，最终影响到地上部分生物量，地上部分生长除受空间状况影响外，还与土壤关系密切[2]。马尾松Pinus massoniana Lamb.为松科松属常绿乔木，是我国松属树种中分布面积最广的乡土树种，具有耐干旱、瘠薄、适应能力强、速生、丰产、优质、综合利用程度高等特点，已是我国南方工业用材树种和主要的造林灭荒树种[3]；马尾松古蓬种源具有先锋树种特性[4-6]，在全国南方14省区马尾松地理种源试验中被列为优良种源，现已被引种到全国各地进行生产[7-8]。壮苗培育是一项重要的造林措施，壮苗因生长势强、营养物质多、组织紧密、抗害能力强，可提高造林成活率，从而促进林木健壮的生长和增强造林效益[9-11]。目前有很多关于苗木培育的报道，多数集中在不同育苗基质对苗木生长的影响，最终选择最佳或较佳育苗基质配方[12-14]，很少关注土壤中哪些因素对培育壮苗起关键作用，当前在林业生产所用的大量苗木大多来自于大田育苗。全国范围内的土壤存在很大差异，苗期苗木生长优良与否将影响后期生长及速生丰产林的建立。基于以上原因，研究土壤与苗木生长的关系具有重要意义。到目前为止，在不同岩性土壤上植物生长效应研究不多[15-18]，马尾松在不同岩性土壤上大田育苗的信息尚未见报道。因此，本文研究马尾松古蓬种源在长石石英砂岩、石英砂岩、变余砂岩、玄武岩发育土壤上育苗生长效果及各生长指标与土壤理化性质之间的关系，目的在于弄清楚土壤中哪些因素对大田培育壮苗起决定作用，为今后大田育苗生产地的选择提供基本依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在贵州省贵阳市花溪区贵州大学林学院教学科研苗圃进行，地属于中亚热带季风湿润气候，黔中山原地貌，海拔1 100 m，相对高差5～20 m。春夏多雨，秋冬多晴天，年平均气温15.8℃，7 月平均温24.7℃，极端最高温39.5℃，1 月平均温5.0℃，极端最低温-9.5℃；≥10℃的年积温4 637.5℃，年平均降水量1 229 mm，年均相对湿度79 %，太阳辐射总量为3 567 MJ/m2，年生长期为271 d。

1.2 试验材料

种子是采自广西古蓬地区生长健壮的马尾松母树，千粒重是11.55 g，净度是99.7%，试验材料均为饱满、种皮无损伤的优良种子。种子用0.3%的高锰酸钾浸泡30 min后，将其捞出，用清水冲洗干净，阴干后即可播种。

4种供试土壤的母岩来源于不同地方，玄武岩取自清镇甘沟林场，石英砂岩取自龙里林场，长石石英砂岩取自花溪黔陶乡，变余砂岩取自清镇云归乡，这四类岩性发育的土壤均为心土层土体，即去掉土壤上层A层及部分B层中的植物根系、大块石砾等。

1.3 方 法

本试验采用单因素随机区组试验设计方法，试验设3个重复。马尾松种子于2013年4月26日播种，采用条播，播种密度为500粒/m2，播种后20 d记录出苗情况，累计记录，每周一次，6月14日完全出苗后结束记录。完全出苗后开始间苗，间苗后密度为120株/m2。7月份进入速生期后开始随机取样跟踪测量马尾松幼苗的苗高和地径，每个重复苗木20株，每个处理测量60株。20 d测量一次，共测4次。于12月底试验结束后，在每个重复中各取生长一致的苗木3株，用其测定生物量。本次大田育苗过程中，定期地进行除草、浇水、病虫害防治等常规育苗技术措施。

1.4 指标测定

1.4.1 供试土壤的测定

不同岩石发育土壤化学性质的pH值、土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾的含量分别采用电位法、油浴加热重铬酸钾氧化—容量法、凯氏蒸馏法、消煮液—钼锑抗比色法、碱熔—火焰光度、碱解扩散法、乙酸铵浸提—火焰光度法，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提—钼酸铵比色法测定[19]；不同岩石发育土壤物理性质的容重、土壤萎焉系数、田间持水量、有效水均按《土壤知识与土壤普查技术》一书操作[20]，土壤机械组成是参照LY/T 1225-1999进行[21]。4种供试土壤的部分化学性质、物理性质见表1和表2。

1.4.2 生长指标的测定

使用钢卷尺测量苗高，游标卡尺测量地径，电子秤称量植株生物量。

表1 不同岩性土壤的化学性质Table 1 Chemical properties of different rock soils

表2 不同岩性土壤的物理性质†Table 2 Physical properties of different rock soils

1.4.3 发芽的测定

出苗率计算公式为：

式（1）中：I表示出苗率；n表示测定时间的出苗株数；m表示供试种子总粒数。

1.5 数据统计分析

运用Microsoft Excel 2003软件进行数据计算和图表绘制，用SPSS 21.0软件进行方差分析与相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同土壤上马尾松苗木生长状况

2.1.1 马尾松种子出苗率

由于不同岩石发育土壤提供不同生长环境，对种子出苗率产生了一定的影响。如图1所示，4种土壤中马尾松种子出苗率均达到极显著差异水平（P＜0.01），种子出苗率在玄武岩、石英砂岩、长石石英砂岩、变余砂岩发育的土壤中其值分别为：56.6%、39.3%、33.1%、39.1%，可见玄武岩发育的土壤上种子出苗率明显地大于其他3种土壤。

图1 不同岩性土壤中种子出苗率分析Fig.1 Different rock soil seeding germination rate analysis

2.1.2 马尾松苗木苗高生长

苗高是衡量马尾松生长的主要指标之一，直接影响苗木质量。如图2所示，马尾松苗木生长均达极显著差异水平（P＜0.01）。到180 d后马尾松苗木在玄武岩、石英砂岩、长石石英砂岩、变余砂岩发育的土壤苗高分别为33.1、26.5、31.2、21.9 cm。由此可见玄武岩发育的土壤中苗木的苗高达到最大。

图2 不同岩性土壤中苗木苗高分析Fig.2 Different rock soil average nursery height analysis

2.1.3 马尾松苗木地径生长

地径也是马尾松生长发育主要指标，对苗木的粗壮程度、抗性强度具有非常大的关系。如图3所示，不同岩石发育土壤上马尾松幼苗地径生长情况，幼苗的地径生长差异达极显著水平（P＜0.01）。在180 d后，马尾松苗木在玄武岩、石英砂岩、长石石英砂岩、变余砂岩发育的土壤地径分别为3.59、3.55、4.20、2.79 mm。长石石英砂岩土壤中马尾松苗木的地径最大。

图3 不同岩性土壤中苗木地径分析Fig.3 Different rock soil average ground diameter analysis

2.1.4 马尾松苗木生物量积累

从生长角度来讲，植物的生物量决定个体随后的生长过程以及在特定环境中与其他个体或植物间的竞争能力。如表3所示，苗木各部分的生物量均达到显著差异水平（P＜0.05）,苗木不同器官的干重大小为：叶＞茎杆＞根。玄武岩土壤上苗木的叶、茎杆、根、全株重上均大于其他3种土壤中的苗木；而变余砂岩发育的土壤上苗木的叶、茎杆、根、全株重均是最小的；苗木的平均单株生物量规律，即：玄武岩＞长石石英砂岩＞石英砂岩＞变余砂岩。

表3 马尾松苗木平均单株生物量†Table 3 The average individual biomass of Masson pine seedlings g/株

2.2 土壤理化性质与马尾松苗木生长相关性分析

2.2.1 土壤化学性质与马尾松苗木生长相关性分析

土壤的部分化学性质与马尾松生长之间的相互关系及直接相关性分析结果见表4。

表4 马尾松生长与土壤化学性质的相关分析†Table 4 Correlation analysis of Masson pine growth and soil chemical properties

土壤中营养成分均与出苗率、苗木干重呈显著或极显著水平，而全钾、速效钾分别与出苗率、苗木干重呈显著或极显著负相关关系；全磷、速效磷均与苗高生长呈极显著负相关关系，速效钾和苗高呈显著正相关关系；碱解氮和地径生长呈显著负相关关系。表明在育苗阶段里，营养好的土壤上有利于种子发芽和植物生物量积累；土壤含钾较多，促进苗高生长，增大高径比，使得苗木抗性减弱，进而影响苗木造林成活率；而土壤中磷含量丰富，则控制苗高生长，减小高径比，才能培育出壮苗；碱解氮含量高不利于苗木的地径生长。

2.2.2 土壤的物理性质与马尾松生长相关性分析

土壤的部分物理性质对植物生长的影响非常大。相关性分析结果见表5：土壤的田间持水量、有效水及砂粒级均与出苗率、苗木干重呈极显著正相关关系，这些指标与苗高呈极显著负相关；土壤的容重、粉砂粒及黏粒均与出苗率、苗木干重呈负相关关系，且达不显著、显著或极显著水平；粉砂粒与苗高呈极显著正相关关系，与地径呈极显著负相关关系，容重和地径呈显著正相关关系。表明水分含量高、疏松多孔的土壤上有利于种子的发芽和苗木生物量的积累，减小苗木的高径比，反之，则不利于健壮苗木的培育。

表5 马尾松生长与土壤物理性质的相关分析Table 5 Correlation analysis of Masson pine growth and soil physical properties

3 结论与讨论

土壤养分是反映土壤肥力的重要指标之一，是林木生长发育所必需的物质基础[22]。在自然条件下，土壤中矿质营养有限或有效性低，将会限制树木的生长发育。土壤磷能促进种子发芽和积累苗木不同器官的生物量，对苗高生长起到一定抑制作用，减小高径比，这结果和周玮的研究大致相同[23]，可能是因为在一定程度上提高土壤中磷含量，使苗木根系发达，根表面积大，吸收能力强，增强苗木的光合作用，而且磷肥可促进根系对钙、镁等阳离子量的吸收，导致苗木体内阴阳离子失衡，并向土壤中分泌质子，土壤根际pH降低，刺激苗木酸性磷酸酶，利于植物根系吸收和利用有效磷[24-28]。对于土壤氮而言，也促进种子的发芽和苗木不同部位的生物量积累，因为氮是限制植物生长发育和增加生物量的首要因素，适宜氮供应能协调好根系和地上部分的关系，促进根系对氮高效吸收[29]，本试验结果与King等[30]人研究结果相一致。与氮、磷相比，土壤钾对马尾松苗木生长无明显促进作用，对种子发芽和苗木不同部位生物量反而起到一定抑制作用，这与一些研究报道相似[26]，可能是增加土壤钾含量会使植物的硝酸还原酶活性最低，植物体内氮代谢弱，直接影响土壤中无机氮利用[25]，对植物的生长产生影响，也可能因为土壤中钾增多会使根际土壤酶活性无促进作用，导致根际土和非根际土蔗糖酶活性最低，过氧化氢酶活性最低并在根际范围内积累，对植物造成毒害[27]，进而影响苗木的正常生长。为使马尾松苗木快速生长，可以改变土壤养分含量来改变马尾松根系的生长及对养分的吸收利用，进而促进马尾松苗木生长。

此外，植物生长与土壤物理性质密切相关。土壤物理性质比化学性质更为重要，因为矿质营养可以在育苗期间通过施肥来补充，物理性状对苗木根系发育优劣起决定作用。相关性分析表明，容重越大，种子出苗率和苗木各个营养器官的干重均越小，反之土壤容重越小，种子出苗率和不同营养器官的干重越大，前人一般认为容重大的土壤不利于植物根系生长及对水肥高效吸收[31-32]，可能是因为容重大的土壤具有紧实少孔，不利于土壤中微生物生活及植物根系生长和伸展，进而影响对水肥的吸收。土壤有效水是能被植物吸收利用的水，是提高造林成活率重要原因之一，本研究认为土壤中有效水高可明显促进种子发芽和苗木生物量的积累，对苗高生长起到一定的抑制生长，减小高径比，提高苗木质量，前人认为苗木新梢生长量与土壤湿度呈正相关关系，随着土壤含水率下降，苗木成活株数将会越来越少[33]，因此土壤有效水的含量在苗木培育中起到至关重要的作用。黏土中粉粒和黏粒的含量较多，土壤通透性较弱，本试验结果表明土壤中粉粒、黏粒越多，不利于促进种子发芽和苗木生物量的积累，有人指出在黏土中玉米产量最低[34]。土壤中砂粒含量适宜可促进种子发芽和苗木生物量积累，还减缓苗木高生长，减小高径比，可能是因为砂砾含量多、透水透气性较好，使微生物活动更加频繁，酶活性增强，有利于营养元素的充分释放，利于根系的生长和伸展。

本试验中古蓬种源马尾松在4种不同岩石发育土壤上的发芽、生长有很大差异；其中玄武岩发育土壤是砂质粘壤土，与其他3种土壤相比，其有机质、氮、磷营养元素含量高，钾相对较少，其有效水多、容重小、砂砾含量多，土壤透水、透气性好，利于马尾松苗木生长；其余3种岩石发育的土壤均是壤质粘土，主要表现在营养元素含量低、有效水少、容重较大及粉粒、黏粒含量高，土壤透水、透气性差，容易板结、积水，不利马尾松苗木生长。相关性分析结果表明，马尾松苗木在养分高、容重小、有效水多、砂砾含量多的土壤上生长良好，玄武岩发育的砂质粘壤土与上述特点相似，在其生长的苗木各生长指标均达较好水平，因此通过施肥、有效经营措施来调节土壤理化性质，对马尾松育苗进行有目的的经营。

不同岩石发育土壤上对古蓬马尾松种源育苗研究结果表明，苗木在4种土壤的出苗率、苗高、地径及生物量均达极显著水平（P＜0.01）；其中苗木的出苗率、苗高在玄武岩发育的土壤中最大；苗木在长石石英砂岩土壤中地径最大；苗木平均单株生物量在玄武岩土壤中的总生物量达最大；苗木的苗高、地径等方面均达到贵州主要造林树种苗木质量等级中马尾松一年生幼苗苗木Ⅱ级以上标准（苗高≥15.00 cm，地径≥2.00 mm），并达到造林移栽的标准。马尾松古蓬种源苗木生长过程对土壤中氮、磷两种元素需求较大，对钾的利用不明显；土壤容重大，不利于苗木生长；有效水多、砂砾含量多的土壤适合培育马尾松壮苗。

综上所述，马尾松古蓬种源苗木在养分含量高、容重小、有效水多、砂砾含量多的土壤中生长较好，这些特点与玄武岩发育的砂质粘壤土理化性质相似，今后可选择上述理化性质相似的土壤，或通过施肥、有效经营措施来调节土壤属性，用于大田培育马尾松壮苗，可为今后大田育苗地的选择起到一定的指导作用。

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Response of the process of Pinus massniana seeding of Gupeng provenance to physical and chemistry properties of different rock soil

YU Xing1a,1b, ZHOU Yun-chao1a,1b, CHEN Ting-jing1b,2, LI hua-lin1b, DING Guang-ling1b, YONG Jun1b
(1a. Research Center of Forest Resources and Environment in Guizhou Province; 1b. College of Forestry, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China; 2. Forestry Bureau of Shuicheng Country, Shuicheng 553000, Guizhou, China)

In order to explore seeding situation of good quality provenance of Pinus massoniana in different rock soil, by field seedling test study germination and growth of Pinus massoniana of Gupeng Provenance in 4 kinds of different rock soil, and correlation analysis of on the growth of Pinus massoniana seedlings and soil physicochemical properties. The results showed that the emergence rate of seedling,seedling height, ground diameter and biomass in 4 kinds of soil reached extremely significant level, in the basalt soil of emergence rate of seeding and Seedling height were maximum, upto 56.1%,33.1 cm; the ground diameter of seeding was the biggest in Feldspar quartz sandstone soil, upto 4.22 mm; the average individual biomass of seeding in the basalt soil was the biggest, its total biomass was 4.57 g;Nursery stocks have a significant response to physical and chemical properties of soil, it reveals that the seedlings of Pinus massoniana has a obvious effect in high nutrient content, bulk density of small, high effective water, grit soil, in order to provide some reference for the selection of seedlings of Pinus massoniana.

Pinus massoniana of Gupeng provenance; seeding process; the physical and chemical properties of soil; relevance

S791.248

A

1673-923X(2016)06-0034-06

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.06.007

2015-05-12

贵州重大专项“马尾松多目标定向培育及产业关键技术研究与示范”(黔科合重大专项字2012-6011号); “百”层次人才计划[黔科合人才(2015)4022号]

余 星，硕士研究生

周运超，教授，博士研究生导师；E-mail：yczhou@gzu.edu.cn

余 星，周运超，陈婷敬，等. 马尾松古蓬种源育苗过程对不同岩石发育土壤理化性质的响应[J].中南林业科技大学学报，2016, 36(6): 34-39.

[本文编校：吴 彬]