不同基质对浙江樟幼苗生长及养分吸收的影响

盛卫星, 许在恩, 徐裕良, 周冠, 杨建详, 吴小盈

建德市林业局，浙江 建德 311600

浙江樟（Cinnamomum chekiangense），又名浙江桂，是樟科（Lauraceae）樟属（Cinnamomum）常绿的特产植物和珍贵稀有树种，具有喜光、耐寒、深根性和萌芽性强的特点。浙江樟具有材质优良、树形优美、树冠端庄、枝叶浓密，是优良的用材、绿化观赏和防护林树种[1-3]。前人研究表明，浙江樟种子最适发芽温度为20 ℃，发芽率可达75%以上[4]。规格为20 cm×20 cm的容器对浙江樟根系生长较为有利[5]，而18 cm×18 cm的无纺布容器袋有利于浙江樟容器苗的生长[6]；谷壳︰泥炭︰黄心土=40︰35︰25有利于浙江樟地径和生物量的生长[7]；施用尿素、钙镁磷肥、氯化钾分别为 5.32，13.32，3.56 g·株−1是培育浙江樟2年生容器苗的最佳施肥量[8-9]，育苗基质中添加 N︰P=1.75︰1 的缓释肥 1.5 kg m−3可满足浙江樟生长的养分需求[10]，加载 3.5 kg·m−3缓释肥的浙江樟根长、根表面积和体积为最大，培育2年生浙江樟容器苗 N、P施肥水平以1.67，0.74 g·株−1为宜[11-12]。

育苗基质为植物生长提供肥、气以及稳固植株，决定着苗木能否培育成功及苗木质量，一直是国内外学者研究的重点。前人在北美红杉[13]、香椿[14]、栓皮栎[15]、桢楠[16]等的研究表明，不同树种容器苗生长的最佳基质的差异较大。本文以浙江樟1年生苗为研究对象，设置5种不同比例的泥炭、锯末和黄心土的基质配方，采用盆栽方法，研究不同基质配比对幼苗株高、地径及生物量的生长和氮磷钾等养分吸收的影响，旨在筛选出适合浙江樟容器苗培育的基质配比，为优质苗木培育提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在浙江省建德市新安江林场朱家埠林区珍贵树种温室大棚 (29°29′N，119°16′E)，属于中亚热带季风气候，年平均温度16.9 ℃，最热月（7月）平均温度29.2 ℃，最冷月（1月）平均温度 4.7 ℃。年均日照时数 1 940 h，年均无霜期 254 d。年均降雨量1 504 mm，空气相对湿度82%。苗木生长期间温室大棚中的气温23~33 ℃，空气湿度60%~75%。

1.2 材料与方法

试验用苗为浙江樟的1年生幼苗，苗高18.82±2.86 cm，地径 0.38±0.04 cm。

2018 年 3 月 1 号采用 23 cm×24 cm×28 cm (底径×上口径×高) 的花盆，每盆栽植1株，每盆基质10 L，不同基质按质量配比如表1所示。采用随机试验，每个处理种植10株苗木，重复3次。置于温室大棚中进行水分、施肥等日常管理，所有育苗措施均一致。

表1 不同基质的配制比例Tab.1 Mixing ratio of different substrate compositions

不同处理按一定基质配比完成后，均取样1 kg，用于基本理化性质分析，分析方法采用鲁如坤主编的《土壤农业化学分析法》，分析结果如表2所示。

表2 不同基质的基本理化性质Tab.2 Basic physical and chemical properties of different substrates

1.3 样品采集与分析

1.3.1 苗木测量与采样

2018年11月30 日对所有处理的苗木进行调查，用钢卷尺分别测定幼苗株高，用游标卡尺测量地径。然后选择不同处理的标准株4株，采用全收获法，分别将叶片、枝干和根系分离并洗净，分别置于烘箱中杀青 30 min（105 ℃），而后将温度调至70 ℃，烘干至恒重，测定不同器官生物量。烘干后的植物样品经粉碎后，过0.149 mm筛，待用。

1.3.2 分析方法

育苗基质的pH用pH计法(土水比1∶5)，有机碳用重铬酸钾-外加热法，容重和孔隙度采用环刀法，速效钾用乙酸铵溶液浸提-火焰光度计法[17]。植物样品氮含量用元素分析仪法；经H2SO4-H2O2消煮后，火焰光度计法测钾含量，钼蓝比色-分光光度法测磷含量[17]。

1.4 数据处理与分析

总生物量 (g·株−1) =根生物量+茎生物量+叶生物量。

不同养分积累量(mg·株−1) =叶片、枝干、根系不同养分含量×不同器官生物量。

整株养分积累量(mg·株−1)= 叶片养分积累量+枝干养分积累量+根系养分积累量

采用Excel 2010对数据进行统计分析。采用单因素和Duncan法进行方差分析和多重比较(α=0.05)，利用 Excel 2010 作图。

2 结果与分析

2.1 不同基质对幼苗株高和地径生长的影响

从图1可知，浙江樟幼苗株高在不同基质中的排 序 为 A3（ 110.3 cm） > A2（ 100.0 cm） > A4（97.8 cm）> A1（94.1 cm）> A5（91.2 cm），其中A3基质配方培育的浙江樟幼苗株高显著高于A5（P<0.05），高出20.9%。浙江樟苗木地径介于0.97~1.21 cm（见图2），其中 A3显著大于 A5（P<0.05）。幼苗高径比在不同基质间也没有显著差异，其值介于91.1~95.8（见图3）。

图1 不同基质培育的浙江樟幼苗株高Fig.1 Plant height of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

图2 不同基质培育的浙江樟幼苗地径Fig.2 Plant ground diameter of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

图3 不同基质对浙江樟高径比的影响Fig.3 Height-diameter ratio of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

2.2 不同基质配比对浙江樟生物量的影响

从表3可知，浙江樟不同器官平均生物量大小表现为根系（31.00 g·株−1）> 枝干（26.16 g·株−1）>叶片（20.75 g·株−1）。浙江樟叶片、枝干、根系、总生物量分别介于15.57~33.63，18.58~39.57，21.96~48.43，56.10~121.64 g·株−1，A3 基质配方培育的浙江樟叶片、枝干、根系和总生物量均显著高于其它处理（P<0.05）；浙江樟苗木根冠比介于0.63~0.71，不同基质配方间没有显著性差异（P>0.05）。

表3 不同基质配比对浙江樟生物量的影响Tab.3 Biomass of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

2.3 不同基质配比对浙江樟养分积累的影响

2.3.1 不同基质配比对幼苗氮质量分数的影响

从表4可知，浙江樟不同器官营养元素平均质量分数大小排序为：氮为叶片（29.35 g·kg−1）>根系（27.50 g·kg−1）>枝干（24.94 g·kg−1），磷为根系（1.49 g·kg−1）>枝干（1.15 g·kg−1）>叶片（0.86 g·kg−1），钾为叶片（6.85 g·kg−1）> 根系（5.72 g·kg−1）> 枝干（4.67 g·kg−1）。

表4 不同基质配比对幼苗氮磷钾质量分数的影响Tab.4 Effects of different substrates on the mass percentage of nitrogen, phosphorus and potassium of Cinnamomum chekiangense seedlings

从表中可知，除A1基质配方培育的浙江樟叶片氮质量分数显著低于其他处理（P<0.05），浙江樟根系氮质量分数表现为A3显著低于A1、A2（P<0.05），而磷质量分数则表现为A2处理显著高于A3、A4（P<0.05），其他相同器官相同营养元素在不同基质中的差异并不显著。

2.3.2 不同基质配比对幼苗氮积累的影响

如图4所示，浙江樟幼苗叶片氮积累量为396.9~1025.0 mg·株−1，大小排序均为 A3 > A2 > A4 > A5 >A1，其中A3显著高于A2、A4，又显著高于A1、A5（P<0.05）；枝干、根系、全株氮积累分别为458.1~1024.9，604.0~1118.8，1501.8~3168.8 mg·株−1，大小排序均为 A3 > A2 > A1 > A4 > A5，其中枝干、根系氮积累表现为A3显著高于A1、A2，又显著高于A4、A5（P<0.05），全株氮积累量则表现为A3显著高于A1、A2，又显著高于A5（P<0.05）。

图4 不同基质配比对浙江樟幼苗氮积累的影响Fig.4 Effects of different substrates on nitrogen accumulation of Cinnamomum chekiangense seedlings

2.3.3 不同基质配比对幼苗磷积累的影响

如图5所示，浙江樟幼苗叶片、枝干、全株磷积累量为 11.2~26.1，22.7~46.7，66.7~137.3 mg·株−1，大小排序均为 A3> A2 > A1 > A4 > A5，其中叶片磷积累量表现为A3显著高于A1、A2，又显著高于A5（P<0.05），枝干磷积累量表现为A3显著高于A2，又显著高于A4、A5（P<0.05），全株磷积累量表现为 A3显著高于 A1、A2，又显著高于 A4、A5（P<0.05）；根系磷积累量为 30.6~64.5 mg·株−1，大小排序为 A3 > A2 > A1 > A5 > A4，其中 A3 显著高于A1，又显著高于A4、A5（P<0.05）。

图5 不同基质配比对浙江樟幼苗磷积累量Fig.5 Effects of different substrates on phosphorus accumulation of Cinnamomum chekiangense under different substrate composition

2.3.4 不同基质配比对幼苗钾积累的影响

如图6所示，浙江樟幼苗叶片钾积累量为113.3~204.5 mg·株−1，大小排序均为 A3> A2 > A4 >A5 > A1； 枝 干 、 全 株 钾 积 累 量 为 90.7~185.1，341.1~673.1 mg·株−1，大小排序均为 A3> A2 > A4 >A1 > A5；根系钾积累量为 133.4~283.5 mg·株−1，大小排序为 A3 > A2 > A1 > A4 > A5。A3 基质培育的浙江樟叶片、枝干、根系、全株钾积累量均显著高于其他处理（P<0.05）。

图6 不同基质配比对浙江樟幼苗钾积累量Fig.6 Effects of different substrates on potassium accumulation of Cinnamomum chekiangense seedlings

2.4 不同基质配比对浙江樟幼苗氮磷钾分配的影响

从图7可知，浙江樟幼苗地上部（叶片、枝干）生物量、氮、磷、钾积累量占全株的比率分别为58.5%~61.4%，54.7%~64.7%，47.7%~55.7%，57.2%~68.1%，不同处理间没有显著性差异（P>0.05）；3种营养元素地上部所占比率平均值大小排序为：钾（59.8%）>氮（59.7%）>磷（51.2%）。

图7 不同基质配比的浙江樟生物量及氮磷钾的分配Fig.7 Distribution pattern of nitrogen, phosphorus, potassium and biomass of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

2.5 灰色关联度法评价不同基质配比

由灰色系统理论与应用的配套建模软件计算得出6个指标的关联度系数值，如表5所示。从表中可知，培育浙江樟幼苗适宜基质的排序为A3>A2>A1>A4>A5，即浙江樟幼苗培育的最佳基质为A3（黄心土︰泥炭︰锯末=40︰30︰30）。

表5 不同基质配比对苗木生长的关联度Tab.5 Correlation coefficient value of seedling growth under different substrates

3 讨论与结论

3.1 不同基质配比与幼苗苗高、地径和生物量的关系

育苗基质是苗木生长发育的关键载体，不同的基质配比对苗木的生长和质量产生显著影响[18]。在基质选配时需要考虑树种的适应性和经济性[19]。锯末为微营养基质，黄心土为中营养基质，泥炭为富营养基质。3种原料的不同组合和比例决定了育苗基质的物理、化学性质，显著影响着苗木的生长[20]。苗木的株高、地径和生物量是比较容易测量的苗木形态指标[21]，可以直接反映珍贵树种的苗木质量，是非常重要的形态学指标[22]，在一定程度上可以预测造林效果。不同树种由于生物学、态学学、生长特性的不同，苗木生长对基质的要求和配方也存在较大的差异，苗木株高、地径、生物量等形态学指标对不同的基质配比会产生明确的响应，本研究表明，浙江樟容器苗株高、地径生长以A3（黄心土︰泥炭︰锯末=40︰30︰30）基质为最优，显著高于A5的20.9%和24.9%（P<0.05）。高生物量的苗木在造林后，与杂草竞争的优势更加明显[23]。不同基质配比对苗木生物量的影响与苗木株高、地径的表现规律一致，即浙江樟叶片、枝干、根系和总生物量均以A3基质为最高，均显著高于其他处理（P<0.05）。在株高、地径、生物量等方面在A1、A5基质配方中的表现最差，主要原因是基质配比中的黄心土比例过高（黄心土占比80%、100%），造成基质过于黏重、孔隙度小、透气性差，不利于浙江樟的生长。而A4基质（黄心土︰泥炭︰锯末=20︰40︰40）培育的幼苗的生长情况也表现一般，主要原因是泥炭和锯末所占比例过高（占80%），而黄心土占比过小（20%），其饱和持水率大、容重小（仅 0.34 g·cm−3），植物根团不容易形成，影响植物根系的生长、对幼苗的生长发育产生明显的抑制作用[24-25]。

3.2 不同基质配比与幼苗养分吸收、积累与分配的关系

幼苗植株体内氮磷钾吸收和积累量对幼苗造林后期起着关键作用。在造林初期，苗木是否能存活及生长的好坏与植株体内贮藏的氮磷钾多少有关。新移栽的幼苗根系缓慢生长，很难从土壤中获取氮磷钾等养分，其生长主要依靠植株体内贮存的氮磷钾等养分的再分配与转移。造林成活后，幼苗新抽的芽、根系等不同器官中的氮素有40%~60%来源于原有苗木体内氮的转移和再分配[23]。因此幼苗体内高含量的氮磷钾可以显著增强苗木的生长和抗逆性。植株不同器官氮磷钾含量的变化可反映不同育苗基质的优劣，植株体内养分积累量的多少不仅决定于生物量，而且也取决于不同器官氮、磷、钾质量分数。本研究发现，浙江樟全株氮、磷、钾积累量以A3基质为佳，积累量分别为3168.8，137.3，673.1 mg·株−1。有利于苗木株高、地径生长的基质配方，也有利于氮磷钾等养分的积累。这与刘欢[26]、肖遥[11]、李峰卿[12]等表明的苗木株高、地径、生物量与植株体内氮磷等养分承载量有显著性相关的研究结果相似。

3.3 结论

浙江樟幼苗株高和地径均以A3基质为最佳，其叶片、枝干、根系和总生物量均为最高，显著高于其他处理，全株氮、磷、钾吸收量也以A3基质为最大。灰色关联度法评价表明，A3基质是浙江樟容器苗生长的最优基质。