基于正交设计的红楠轻基质选择研究

柳海兵, 陈斌

1. 舟山市自然资源和规划局普陀分局，浙江 舟山 316100；

2. 舟山市自然保护地管理中心，浙江 舟山 316021

红楠（Machilus thunbergii）属樟科常绿树种，根系发达，耐盐性好，抗风能力佳，是适应海岛环境的特色优良树种[1-3]。红楠作为近年来沿海山地造林的热门树种为国土绿化做出了贡献，却由于各种条件限制，上山造林苗木重量大，造成施工不便，限制了大苗上山。红楠的育苗研究主要集中在其播种育苗、苗木培育、引种试验、群落特征的研究上[1-5]，

目前有报道红楠的基质主要有泥炭、锯末、珍珠岩等[2,3,5]，针对红楠开展专门降低成本、减轻上山重量的深入研究，尚未开展[6]。本研究从当前造林实际出发，选择生产实际中应用较多的轻型基质原料。泥炭、珍珠岩、稻壳、废菌棒这四种原材料，质地疏松，富含有机质。本研究结合本地育苗实际，采用本地育苗使用的几种轻基质，采用生产实践中实验过的几种配方加以组合，开展不同成分不同配比的研究来探索不同情况下红楠的生长情况，从而筛选出价格合理、生长良好的红楠培育专用的轻型基质配方，提高苗木质量。

1 材料和方法

1.1 实验材料

红楠采用浙江省舟山市普陀区种源。2019年11月播种育苗。育苗基质：泥炭为东北产，总氮为1.95%，经粉碎后和其他材料混合。珍珠岩为河南省信阳金华兰矿业有限公司生产，稻壳为本地2019年秋收后的谷壳碳化处理。废菌棒为本地蘑菇种植户废料经发酵处理。容器为软质塑料营养钵，规格为120 mm（D）×100 mm（H）。在2020年4月挑选苗高、地径基本一致的一年生红楠小苗移栽到各个试验处理的塑料营养钵中。

1.2 实验方法

实验地点设置在舟山市林业科学研究院朱家尖科研基地内，整个试验均在基地大棚内进程，基质共4种成分，作为正交实验的4个因素（泥炭为因素A、珍珠岩为因素B、稻壳为因素C、废菌棒为因素D），每个因素3水平（体积比），配方采用正交试验设计原理，L9（34）正交表设计基质配方[7]，得出9 组基质配比，基质配方见表2。每个处理30株，共9个处理，共270株。

表 1 正交试验因素水平表Tab. 1 Factors level of orthogonal test

表 2 正交试验基质配方表Tab. 2 Substrate formula of orthogonal test

2020年4月、2020年9月进行了2次测定，分别测定了株高、地径等生长指标。株高测定用钢卷尺或直尺测量，从容器土壤量至苗木最高点，数据精确到1 mm。地径用电子游标卡尺测量，读数精确到0.1 mm。2020年 9月形态指标测定完成之后进行干物质等生理指标的测定。每处理随机抽取 5 株苗木，从各处理苗木中选取方向、高度、大小较一致的各5株，80℃恒温烘干10 h称重。

2 结果分析

2.1 不同基质对红楠的形态指标分析

相对生长量较好地反映苗木的生长情况。9个基质处理后的红楠，从表3可以发现，不论是从高度和粗度上都出现了一定的差异。从高相对生长量来看，P6、P9效果最佳，P3效果最差，相差幅度为11.49%。从地径相对生长量来看，P6效果最佳，P9次之，P3效果最差，相差幅度为9.65%。

高径比反映了苗木高度和粗度的平衡关系，将苗高和地径两个指标有机的结合起来，是反映苗木抗性及造林成活率的较好指标。一般来说，高径比大，说明苗木呈现又细又高的状态，抗性偏弱，造林成活率偏低;高径比小，苗木则粗壮，抗性强，造林成活率高。一般认为适中的高径比较为合适。从高径比来看，除P1与P2处理的苗木较为瘦长之外，其他处理较为接近，相差1.062%以内。

单株的干重是衡量植物有机物积累、营养成分多寡的一个重要指标。单株的干重越大，苗木积累越多。从单株干重来看，P6最高，其他处理只占71.6%～81.33%。

从9个处理来说，P6高度最高，地径最粗，干重最大，高径比适中，是表现最佳的处理，但由于是正交实验，这一结果并不代表最佳配比，因此要从不同基质效果的极值分析来计算最佳配比。

表 3 不同基质处理对红楠形态指标的影响分析Tab. 3 Analysis of the influence of different substrate treatments on the morphological indicators of Machilus thunbergii

2.2 不同基质效果的极值分析

正交试验虽然试验次数少，效果好，但其结果并不是最终结果，还需要对数据的极值分析来优化试验结果，得出表4。通过表4的极值大小比较，得出各因素各水平对高相对生长量、地径相对生长量、高径比、单株干重的影响。

由表4可见，对高相对生长量而言，各因素对红楠高相对生长量的影响因子的主次顺序为A＞D＞B＞C，即泥炭＞废菌棒＞珍珠岩＞稻壳。从均值大小可以看出，各因素3水平对红楠高生长的影响的大小顺序分别为：A2＞A3＞A1、B3＞B1＞B2、C1＞C2＞C3、D1＞D2＞D3。单从高相对生长量来看最适合的应该为A2B3C1D1。

由表4可见，对地径相对生长量而言，各因素对红楠地径相对生长量的影响因子的主次顺序为A＞D＞B＞C，即泥炭＞废菌棒＞珍珠岩＞稻壳。从均值大小可以看出，各因素3水平对红楠高生长的影响的大小顺序分别为：A2＞A3＞A1、B3＞B2＞B1、C1＞C2＞C3、D1＞D2＞D3。单从地径相对生长量来看最合格的应该为A2B3C1D1。

由表4可见，对高径比而言，各因素对红楠高径比的影响因子的主次顺序为A＞D＞B＞C，即泥炭＞废菌棒＞珍珠岩＞稻壳。由于是数值适中最佳，越高效果越差，从均值大小可以看出，各因素3水平对红楠高生长的影响的大小顺序分别为：A2＞A3＞A1、B3＞B2＞B1、C2＞C1＞C3、D1＞D2＞D3。单从高径比来看最合格的应该为A2B3C2D1。

由表4可见，对单株干重而言，各因素对红楠单株干重的影响因子的主次顺序A＞D＞B＞C，即泥炭＞废菌棒＞珍珠岩＞稻壳。从均值大小可以看出，各因素3水平对红楠单株干重的影响的大小顺序分别为：A2＞A1＞A3、B3＞B2＞B1、C1＞C2＞C3、D1＞D2＞D3。单从单株干重来看最合格的应该为A2B3C1D1。

表 4 红楠形态指标极差分析Tab. 4 Range analysis of morphological indexes of Machilus thunbergii

从对高相对生长量、地径相对生长量、单株干重而言，各因素3水平影响相对一致。 对高相对生长量、地径相对生长量、单株干重而言，最适合的基质配比为A2B3C1D1，对高径比而言，最适合的基质配比为A2B3C2D1。这与实际效果处理最佳的A3B3C1D2(P6)不一致，可能是高径比和其他因素存在互相作用。综合考虑，将列为筛选出的A2B3C1 D1选为最佳基质配比。

2.3 不同基质成本的分析

基质成本是育苗生产中必须要考虑的问题。在基质研究中除了要研究生长情况，还要结合基质成本加以考虑。

本试验以泥炭、珍珠岩和舟山市较为廉价较易获得的稻壳、废菌棒为原料，综合成本较低，具有较好的操作性。由表5可见，10个基质（加上筛选出的配方A2B3C2D1）单株成本均在0.11～0.16元之间波动，存在一定差异，其中P3价格最高，P2价格最低。其中筛选出后的配方成本只占P3的87.50%，通过比较苗木预期的综合生长质量和基质成本，发现优化配方（泥炭∶珍珠岩∶稻壳∶废菌棒=0.7∶0.4∶0.2∶0.2）符合当前生产实际。

表 5 红楠单株基质成本分析Tab. 5 Analysis of substrate cost per plant of Machilus thunbergii

3 讨论

不同基质配方对植物的生长影响较大。通过极值分析和综合对比发现，筛选出的配方（泥炭:珍珠岩:稻壳:废菌棒=0.7:0.4:0.2:0.2）育苗预期综合效果最好，苗木生长快，高径比合理，干物质积累量最大。

这一配比的优势原因是多方面的：一是由于泥炭本身就比较适合红楠的生长，和红楠自然分布区域的原生环境的红壤结构和肥力较为相似；二是珍珠岩、稻壳、废菌棒的体积之和接近与泥炭，构建起了矿物质丰富，疏松透气，吸水性能良好的基质环境，保水保肥能力良好；三是四种基质成分都经过发酵，无病害和虫害，同时调节了泥炭的偏酸性，使其较为接近山地造林土壤酸碱值，有利于后期的造林；四是稻壳、废菌棒成本极低，比较符合实际，可以拌入基肥大量应用于生产。