薄壳山核桃不同基质配方容器苗质量综合评价

杜洋文，程军勇，邓先珍

（1经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室/大别山特色资源开发湖北省协同创新中心/黄冈师范学院，湖北黄冈 438000；2湖北省林业科学研究院，武汉 430075）

0 引言

薄壳山核桃(Carya illinoensis)又名美国山核桃、长山核桃，为胡桃科(Julandaceae)山核桃属(Carya)植物，其种仁含油率达70%以上，是北美重要的经济树种，也是世界著名干果之一，更是目前市场上极富潜力的具有重要经济价值的经济树种[1-2]。薄壳山核桃用途广泛，是很好的城乡绿化树种和果才兼用树种，是社会效益、经济效益和生态效益明显的优良经济树种[3]。

目前，薄壳山核桃大多采用大田裸根育苗，导致苗木生长缓慢、出圃时间长、侧根系少、主根太长起苗不易、起苗后根系损伤程度大，移栽后缓苗期过长，成活率也较低。另外，也不适宜长距离运输[4-5]。容器育苗是目前广泛应用的苗木生产技术。容器育苗可最大程度减少起苗及移栽对根系造成的损失和损伤，对提高移栽成活率效果显著，且能长距离运输种植[6-8]。基质是容器苗培育的关键，合理的基质配方能够为植株提供稳定协调的水、气、肥结构，供植物根系选择吸收。适宜的育苗基质配方具有较好的保水、保肥、透气、排水能力，有合理的容重和通气孔隙度，成本低、易获取、性质稳定、质量轻等优良的物理性状。此外，还要有良好的化学性状，如弱酸性(pH 5.5～6.5)、营养吸收转化能力强等[9-10]。为更好培育出优质薄壳山核桃容器苗，拟对各基质配方培育的容器苗高度、地径、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、根长、根表面积、根体积和根直径等苗木质量指标进行综合评价，筛选出容器苗培育的最佳基质配方，为长山核桃优质种苗培育提供参考依据。

1 试验地概况

试验地位于武汉九峰试验林场（东经114°29′，北纬31°22′），该区属亚热带大陆季风性湿润气候，年日照时数2058.4 h，年平均气温16.7℃，极端最高气温41℃，极端最低气温-17.6℃，年平均降雨量1200～1400 mm，无霜期239天。研究地区地貌起伏，海拔高度51.2～202 m。

2 材料与方法

2.1 试验材料

以东北泥炭土、直径2～3 mm的珍珠岩、地表50 cm以下的黄心土为基质材料，按一定体积比配制，并添加少量的复合肥，搅拌混匀。将拌匀的基质装填到无纺布容器袋（口径19 cm×高度25 cm）中，距容器袋上边沿口2 cm为宜。以薄壳山核桃‘波尼’种子经催芽生长至高度15 cm左右的、长势一致的、无病虫害的实生苗为待移栽至容器袋的砧木幼苗。

2.2 试验方法

试验于2019年5月在透明玻璃温室进行，无纺布容器袋每个配方1列，每列6个容器袋，6列为一个区组，共3个区组。采用随机区组试验设计，试验设6个配方（表1），每个配方6株，3次重复，共计108个容器袋。当年5月中旬将砧木幼苗带少量基质移栽至准备好的容器袋中，移栽后浇透水1次。平时每隔3天浇水1次，保持基质湿润，及时除草。在6—8月喷施多维菌素和绿色威雷600～800倍液，每隔10天1次，连续3次。试验期间均浇施清水，不添加肥料。

表1 容器育苗基质配方

2.3 指标调查及方法

当年苗木停滞生长后，用卷尺测量苗木高度(X1)，用游标卡尺测量地径(X2)。每配方每重复随机选取3株，将其缓慢倒出容器袋，轻轻抖落基质，用清水轻轻冲洗干净后，用纸巾吸干水分，立即测定植株地上鲜重(X3)和地下鲜重(X4)，苗木茎干基质痕迹处以上为地上部分，以下为地下部分。地上部分和地下部分分别在80℃条件下烘干至恒重，立即分别测定其地上干重(X5)和地下干重(X6)。地下部分用扫描仪扫描成图像，并用托普根系分析系统分析根长(X13)、根表面积(X14)、根体积(X15)和根直径(X16)。

2.4 数据统计分析

基于苗木生长指标及生物量测量数据，分析各指标间相关性，采用主成分分析和隶属函数综合评价，选择适当苗木指标建立苗木最优预估方程。

2.4.1 苗木生长指标 计算如式(1)～(6)[11-13]。

2.4.2 主成分分析 利用SPSS 19.0统计软件进行分析，分析步骤参见文献[14-17]。

2.4.3 隶属函数综合评价指标

（1）各综合指标的隶属函数值u计算如式(7)[18-19]。

式中，Xj表示第j个综合指标；Xmax和Xmin分别表示第j个综合指标的最大值和最小值。

（2）各综合指标的权重W计算如式(8)。

式中，Wj表示第j个综合指标在所有综合指标中的重要程度，即权重；Pj为配方第j个指标的贡献率。

（3）综合评价值D计算如式(9)。

（4）苗木综合质量预测值VP。以综合评价D值为因变量，指标观测值为自变量拟合的最优回归方程，通过该回归方程计算得到的值即为苗木综合质量预测值VP。

3 结果与分析

3.1 不同基质配方对容器苗生长性状影响

不同基质配方对容器苗高度和地径性状影响差异显著(P＜0.05)（表2）。其中，苗木高度以配方6、配方1、配方4和配方3较大，达到15.31～21.21 cm，4个配方间差异不显著，配方6与配方2和配方5差异极显著；苗木地径以配方6、配方1、配方3和配方4较大，达到4.13～5.35 mm，4个配方间差异不显著，配方6与配方2、配方5间差异极显著。

表2 不同基质配方容器苗生长性状差异分析

高径比体现了苗木高度和粗度的平衡关系，是反映苗木抗性及造林成活率的较好指标，一般高径比越小，说明苗木越矮越壮，抗性强，造林成活率高[20]。不同配方对苗木高径比影响无显著差异(P＞0.05)，各配方苗木高径比达到36.03～41.16。

3.2 不同基质配方对容器苗生物量性状影响

由表3可知，不同基质配方对容器苗地上鲜重(P＜0.05)、地下鲜重(P＜0.01)、地上干重(P＜0.01)、地下干重(P＜0.01)、总生物量(P＜0.01)、根冠比(P＜0.05)、根重比(P＜0.05)、含水率(P＜0.05)和苗木质量指数(P＜0.01)影响达到显著或极显著差异。其中，地上鲜重以配方6、配方1和配方4较大，达到1.45～2.57 g，3个配方间差异不显著，配方6与其他配方间差异显著；地下鲜重以配方6和配方1较大，达到16.79～21.65 g，2个配方间差异不显著，配方6与配方2、配方3、配方4和配方5间差异极显著；地上干重以配方6、配方1和配方4较大，达到1.14～1.76 g，3个配方间差异不显著，配方6与配方2、配方3、配方5差异极显著；地下干重以配方6、配方1和配方3较大，达到7.71～12.17 g，3个配方间差异不显著，配方6与配方2、配方4、配方5间差异极显著；总生物量以配方6、配方1和配方3较大，达到8.49～13.94 g，3个配方间差异不显著，配方6与配方2、配方4、配方5间差异极显著。

表3 不同基质配方容器苗生物量性状差异分析

根冠比是地下部分干重与地上部分干重的比值，根冠比越大，说明根系越健壮，根系活力高，也利于提高成活率。本试验以配方3、配方1、配方5和配方6较大，达到6.60～9.75，4个配方间差异不显著，配方3与配方2、配方4间差异极显著；根重比除配方4外，其余配方均较大，达到0.84～0.90，配方3与配方4差异极显著；含水率除配方3外，其余配方均较大，达到41.11%～46.40%，配方3与其他配方差异极显著。

苗木质量指数是苗高、地径和生物量的综合指标，质量指数越高表示苗木品质越高[21]。本试验以配方6、配方1和配方3较大，达到0.25～0.35，3个配方间差异不显著，配方6与配方2、配方4、配方5间差异极显著。

3.3 不同基质配方对容器苗根系性状影响

由表4可知，不同基质配方对容器苗根长(P＜0.05)、根表面积(P＜0.01)、根体积(P＜0.05)和根直径(P＞0.05)影响存在显著或极显著差异。其中，根长以配方6、配方1和配方4较大，达到701.44～963.67 cm，3个配方间差异不显著，配方6与配方2、配方3、配方5差异极显著；根表面积以配方6、配方1、配方2、配方3、配方4较大，达到273.11～391.67 cm2，4个配方间差异不显著，配方6与配方5差异极显著；根体积以配方6、配方1、配方2、配方3、配方4较大，达到27.78～42.67 cm3，5个配方差异不显著，配方6与配方5差异极显著；根直径达到10.08～13.29 mm。

表4 不同基质配方容器苗根系性状差异分析

3.4 不同基质配方容器苗质量综合评价

3.4.1 各指标相关性分析 对苗木高度X1、地径X2、地上鲜重X3、地下鲜重X4、地上干重X5、地下干重X6、根冠比X7、高径比X8、根重比X9、含水率X10、总生物量X11、苗木质量指数X12、根长X13、根表面积X14、根体积X15和根直径X16等16个指标进行相关性分析（表5），结果表明各指标间存在一定的相关关系。

表5 各指标相关系数

3.4.2 各指标主成分分析 对16个指标进行主成分分析得出各综合指标系数及贡献率，前3个综合指标的贡献率分别为64.199%、20.566%和10.533%，代表了原来16项指标95.298%的信息（表6），因此，可以用这3个主成分表示薄壳山核桃苗木质量情况。

表6 各综合指标的系数及贡献率

第1主成分表达式如式(10)。

式(10)大部分指标系数均较大（根冠比、根重比、高径比、含水率和根直径除外），主要代表薄壳山核桃容器苗生长性状、生物量性状和根系性状的综合信息。

第2主成分表达式如式(11)。

式(11)以根冠比、根重比、高径比、含水率指标系数较大，主要代表薄壳山核桃容器苗质量的综合信息，包括地下部分和地上部分生物量平衡关系、地上部分生长关系以及苗木体内含水量情况。

第3主成分表达式如式(12)。

式(12)以根直径系数较大，主要代表薄壳山核桃容器苗根系粗壮的综合信息。

3.4.3 各配方综合指标值、隶属函数值和综合评价值计算 根据表6各综合指标的系数，求得各配方的综合指标值和隶属函数值。根据指标贡献率用权重公式求出各指标的权重，3个权重分别为0.674、0.216和0.111。

根据综合评价值计算公式，得出了各配方的综合评价D值，由大到小排序为配方6＞配方1＞配方4＞配方2＞配方3＞配方5（表7），苗木质量以配方6最好，其次为配方1、配方4、配方2、配方3，配方5最差。

表7 各配方的综合指标值、u(Xj)及D值

3.4.4 苗木质量评价指标筛选及预测 通过多元线性回归拟合分析（表8），建立最优回归方程，如式(13)。

表8 回归拟合方程系数、方差分析及R2

式(13)回归方程确定系数R2=0.974，方差分析(F=149.000，P=0.000＜0.01)，回归系数(P＜0.01)均达到极显著性水平。

将X5观测值代入最优回归方程，得到苗木质量综合评价预测值VP，并对D和VP进行相关分析，二者相关系数为R=0.987**，达到极显著性水平(P＜0.01)，说明建立的最优回归方程对薄壳山核桃容器苗苗木质量评价效果较好。在评价薄壳山核桃容器苗苗木质量时，选择地上干重为评价指标，可使评价工作更加简单。

4 结论

本研究主要对不同基质配方薄壳山核桃容器苗的高度、地径、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、根冠比、高径比、根重比、含水率、总生物量、苗木质量指数、根长、根表面积、根体积和根直径等16个指标进行比较分析，对苗木质量采用方差分析法、主成分分析、隶属函数值法进行评价。通过对薄壳山核桃容器苗测定的16个指标进行方差分析和多重比较，逐一比较不同基质配方的各指标，分别筛选出指标较优的基质配方，最后对所有指标较优的基质配方综合分析比较，得出配方6和配方1培育的薄壳山核桃容器苗综合性状表现更优。对薄壳山核桃容器苗苗高、地径等16个指标采用主成分分析法和隶属函数值法相结合评价的方式，得出各基质配方的综合评价值由大到小排序为配方6＞配方1＞配方4＞配方2＞配方3＞配方5，配方6和配方1培育的苗木质量综合评价值更大。由此可知，不同方式评价得出的结果一致，以配方6和配方1为基质培育出的薄壳山核桃容器苗苗木质量更好。

5 讨论

苗木质量是指苗木在其类型、年龄、形态、生理及活力等方面满足特定立地条件下实现造林目标的程度，是对苗木在不同环境下的成活率和生长能力的综合评判[22]，优质的苗木是营造优质林分的基础，对造林效果起到关键作用。因此，选择适宜的苗木质量评价指标是进行苗木质量准确分级的关键[23]，苗木形态和生理特性指标都处于不断变化中，苗木质量具有一定动态性，国内外学者都强调以综合指标来评价苗木质量[24-25]。

苗木质量受苗高、地径、生物量、根系性状等多个指标的影响，用任一单项指标来评价苗木质量均存在片面性和单一性，评价结果都会存在差异。主成分分析法和隶属函数值法综合评价，评价过程主要包括苗木质量综合评价指标和体系的建立、苗木质量评价指标的筛选和苗木质量综合评价结果的评价，更为客观全面，评价结果综合性更强。由于本试验仅对不同基质培育的苗木本身进行质量评价，未对苗木造林后的成活率、生长、生理等指标进一步调查测定，试验结果存在一定局限性，需要进一步验证和完善。