容器规格和基质配比对培忠杉容器苗生长的影响1)

陈金玲 谢健 孙燕 史锋厚 沈永宝 张于卉 尹中明

(南京林业大学,南京,210037) (江苏省扬中市西来桥镇人民政府) (江苏农牧科技职业学院) (南京林业大学) (上海市林业总站)

容器育苗具有节约苗圃地和水资源、提高苗木移栽成活率、缩短育苗周期等优点[1]。苗木根系在容器内形成良好的根团结构,在出圃、运输、造林过程中受到容器保护,栽植过程中不易受到伤害,相比裸根苗其根系恢复生长较快,有利于苗木的初期生长,造林成活率高[2]。容器育苗过程中,对苗木生长影响较大的主要是容器材料、规格以及基质。目前,常用的容器材料主要是黑色塑料袋、无纺布袋和控根容器等;而容器规格的选择主要依据苗木种类、育苗期限及运输距离进行选择;基质是苗木生长所需养分和水分的重要来源,基质种类与配比对苗木生长具有显著影响[3]。研究容器规格与基质配比,对提高容器育苗技术和苗木质量具有重要意义。

培忠杉(×Taxodiomerapeizhongii)是以墨西哥落羽杉为母本、以柳杉为父本进行杂交培育的杉科新树种,具有速生、抗风、耐水湿、耐盐碱等优点,适宜在盐碱地、湿地、湖泊与河流沿岸种植,具有较好的防护价值和景观价值[4]。目前,对于培忠杉树种形态特征、扦插育苗、栽培应用、逆境胁迫等方面的研究较多[5-10],但对培忠杉容器育苗的研究涉及较少且不具体。本研究拟选用3种不同规格的无纺布容器与4种不同配比的育苗基质开展培忠杉容器育苗,分析容器规格和基质配比对苗木生长的影响,拟筛选出最适宜的容器规格和基质配比,为1年生培忠杉容器苗的高效培育提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点位于江苏省南京市南京林业大学校内,该地属亚热带季风气候,雨量充沛,年均气温16.3 ℃,年降水量1 106 mm,平均日照时间2 240 h,水热条件良好。培忠杉容器育苗试验在南京林业大学生物技术大楼楼顶进行,配套建有遮阴网和自动喷雾系统。

1.2 试验材料

试验苗木为上海市林业总站提供的培忠杉扦插幼苗,为前一年7月中旬扦插的苗木,苗木生长状况良好。育苗容器选用白色无纺布容器,育苗基质由草炭、杨树皮、腐熟鸡肥、珍珠岩按不同体积比混合而成。3月中旬,选择苗高为(15±1)cm的生根苗木,移栽至装填不同配比基质的不同规格无纺布容器中进行培育,每个容器中移栽1株苗木,在室外开展相同水平的苗木养护管理。

1.3 试验设计

采用双因素完全随机区组试验设计,以容器规格(C)和基质配比(M)为试验因素。无纺布容器格分别为(口径×高)C1(9.5 cm×15.0 cm)、C2(10.8 cm×15.0 cm)、C3(12 cm×15 cm);4种基质配比分别使用草炭、杨树皮、腐熟鸡肥、珍珠岩等4种原料按照不同体积比混合配制而成,4种基质配比分别为:M1(V(草炭)∶V(杨树皮)∶V(腐熟鸡肥)∶V(珍珠岩)=40∶20∶20∶20)、M2(V(草炭)∶V(杨树皮)∶V(腐熟鸡肥)∶V(珍珠岩)=20∶40∶20∶20)、M3(V(草炭)∶V(杨树皮)∶V(腐熟鸡肥)∶V(珍珠岩)=30∶30∶20∶20),M4基质(V(草炭)∶V(腐熟鸡肥)∶V(珍珠岩)=60∶20∶20);试验共设12个处理,每个处理45株苗木,总计540株苗木。

1.4 基质理化性质及苗木生长指标测定

基质理化性质测定:随机选取自然风干的各配比基质,用环刀法(环刀直径×高为5 cm×5 cm)测定基质的容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度等物理指标[11]。同时,测定不同配比基质的化学性质:pH值采用点位法,全氮含量采用钼蓝比色法,全磷含量采用钼锑抗比色法,全钾含量采用原子吸收光谱法测定[12]。

苗高和地径测定:从4月7日起至12月7日,于每月7日,每个处理随机选取9株苗木,使用卷尺测定苗高,精度0.1 cm,使用游标卡尺测量地径,精度0.01 mm。根据苗高和地径测量值计算苗木高径比。

苗木生物量测定:12月7日试验结束时,每个处理随机选取25株苗木,用水将根系基质冲洗干净。将苗木分为地上部分(茎、叶)和地下部分(根),使用1/1000电子天平分别称量苗木地上部分和地下部分鲜重。然后将苗木地下部分进行根系相关指标的测量;最后将苗木地上部分和地下部分分别装入纸质信封袋,放入烘箱中105 ℃杀青20 min,在烘箱中80 ℃烘干至恒质量后准确称量各部分干质量。

苗木根系指标测定:12月7日,待测完苗木根系鲜重后,使用剪刀将根系的一级不定根剪下,并进一步将一级不定根的侧根剪下,记录一级不定根和一级不定根侧根数量,采用排水法分别测定一级不定根和一级不定根侧根的体积。

1.5 数据处理

采用Excel 2010软件汇总处理数据并绘制相关表格,采用SPSS20.0软件对数据进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同配比基质的理化性质

基质的物理、化学性质在苗木生长过程中发挥着关键性作用,基质的密度和总孔隙度决定基质的疏松程度、保水保肥及通气能力[13],基质的pH与养分含量是影响容器苗质量与产量的重要因素[14],一般认为育苗基质的密度在0.1～0.8 g·cm-3、总孔隙度在54%～96%、pH在5.8～7.0范围内为宜[11]。

由表1可知,4种配比的育苗基质,除总孔隙度这一指标间差异不显著外,其他指标包括基质密度、pH、全氮质量分数、全磷质量分数、全钾质量分数等指标间的差异均达显著水平(P<0.05)。4种基质的密度为0.25～0.33 g·cm-3,均在适宜范围区间内,其中,M4基质的密度最小,且M4与M1基质无显著性差异,但与M2、M3基质之间的差异均达极显著水平(P<0.01)。4种基质的总孔隙度为64.33%～68.20%,均在适宜范围区间内,其中,M4基质的总孔隙度最大。4种基质的pH区间为5.59～6.72,M4基质的pH低于适宜pH下限值,且极显著低于其他3种基质的pH(P<0.01)。4种基质的全氮质量分数4.61～7.18 mg·g-1,其中,M4基质全氮质量分数最高,且与M1、M3基质之间全氮质量分数均无显著性差异,但极显著高于M2基质中全氮质量分数(P<0.01)。4种基质的全磷质量分数为1.11～2.55 mg·g-1,其中M4基质的全磷质量分数最高,其次为M1、M3、M2基质,且M4基质的全磷质量分数极显著高于其他3种基质的全磷质量分数(P<0.01)。4种基质的全钾质量分数为9.50～11.24 mg·g-1,其中M1基质的全钾质量分数最高,其次为M3、M2、M4基质,其中M1、M2、M3基质间全钾质量分数差异不显著,但全钾质量分数均极显著高于M4基质(P<0.01)。

表1 不同配比基质的理化性质测定结果

育苗基质中添加草炭能够降低基质的密度、增加基质的总孔隙度、提高基质的养分质量分数。同时,各配比基质中杨树皮的比例大小排序与基质pH大小排序一致,表明基质中添加杨树皮的比例将会改变基质的pH。

2.2 容器规格和基质配比对容器苗形态指标的影响

由表2、表3可知,在培忠杉容器苗培育过程中,无纺布容器规格对苗木高生长和粗生长的影响均达到了极显著水平(P<0.01),C3规格容器培育苗木的苗高和地径指标最大。基质配比对培忠杉苗木高生长和粗生长的影响均达到了极显著水平(P<0.01),M4基质中培育苗木的苗高和地径指标最大。但容器规格和基质配比对苗木高径比均无显著影响,C2规格容器和M4基质中培育的苗木高径比为最小值。无纺布容器规格和育苗基质配比的交互作用对于苗木高生长的影响达到了极显著水平(P<0.01),对于苗木高径比的影响达到了显著水平(P<0.05),但对于苗木地径无显著影响。

表2 容器苗苗高、地径、高径比方差分析结果

表3 容器苗苗高、地径、高径比多重比较

培忠杉容器苗培育过程中,容器规格和育苗基质配比均会对苗木高生长和粗生长产生影响;C3规格容器有利于促进苗木的高生长和粗生长,其原因在于C3容器规格最大,装填基质最多,为苗木的生长提供了充足的养分,促进了苗木的生长;M4基质配比对于苗木的高生长和粗生长的促进作用则源于该基质较为疏松透气,并且全氮、全磷含量也最高,有利于苗木快速生长。

2.3 容器规格和基质配比对容器苗生物量的影响

由表4可知,容器规格、基质配比对于培忠杉苗木生物量指标具有重要影响,两者间的交互作用同样影响苗木生物量的积累。容器规格、基质配比以及两者的交互作用对于苗木地上鲜质量、地下鲜质量和地上干质量指标的影响均达到了极显著水平(P<0.01),基质配比以及容器规格与基质配比间的交互作用对苗木地下干质量指标的影响也达到了极显著水平(P<0.01),而容器规格对于苗木地下干质量指标却无显著性影响。

表4 容器苗生物量指标方差分析结果

由表5可知,在不同规格的无纺布容器中,C3规格容器中培育的苗木地上和地下鲜重以及地上和地下干质量均为最大值,地上和地下鲜质量指标均极显著高于其他两种规格(P<0.01);C1规格容器中苗木的地上鲜质量、地上干质量、地下鲜质量等指标均极显著低于其他两种规格容器培育的苗木(P<0.01),地上鲜质量和地下鲜质量值仅有C3容器中苗木的68.06%和74.41%;3种容器中苗木的地下干质量之间无显著差异。在4种配比基质中,M4基质中培育的培忠杉苗木地上和地下的鲜质量、干质量均为最大值,其各项指标均极显著高于M1、M2和M3基质所培育的苗木;4种基质所培育的苗木地上鲜质量之间和地下鲜质量之间均达到极显著差异水平(P<0.01),M1、M2和M3基质中培育的苗木地下干质量指标间并无显著性差异。

表5 容器苗生物量测定指标多重比较结果

在培忠杉容器育苗过程中,容器规格和基质配比均会对培忠杉苗木生物量的积累产生影响。C3规格容器有利于培忠杉容器苗生物量的积累,由于随着容器体积的增大,容器苗地下部分生长空间增大,对根系的约束较小,根系吸收营养物质较多,从而对苗木地上部分和地下部分的生长都起到了促进作用。M4基质配比有利于苗木地上部分和地下部分生物量的积累,这与M4基质中营养物质质量分数较高相关,M4基质中全氮和全磷质量分数最高,其疏松的质地和较高的养分质量分数有利于苗木的生长。

2.4 容器规格和基质配比对容器苗根系生长的影响

由表6可知,容器规格对于苗木一级不定根体积和一级不定根侧根体积指标的影响达到了极显著水平(P<0.01),对于一级不定根数量和一级不定根侧根数量指标的影响达到了显著水平(P<0.05);基质配比对于苗木一级不定根体积、一级不定根侧根体积和一级不定根数量指标的影响均达到了极显著水平(P<0.01);容器规格和基质配比间的交互作用对于一级不定根侧根体积、一级不定根数量和一级不定根侧根数量等指标的影响均达到了极显著水平(P<0.01)。

表6 容器苗根系指标方差分析结果

由表7可知,无纺布容器规格对培忠杉苗木各根系生长指标的影响均达到了显著水平(P<0.05)。C3规格容器中培育的苗木一级不定根体积和一级不定根侧根体积均为最大值,均极显著高于C1和C2规格容器中培育的苗木,但C1和C2容器中苗木的两项指标间无显著性差异;C1和C2容器中苗木一级不定根数量相等,显著低于C3容器中培育的苗木。C2和C3一级不定根侧根数量相同,显著低于C1容器中培育的苗木。基质配比对于苗木根系生长指标的影响存在差异,但对于苗木一级不定根体积和数量、一级不定根侧根体积的影响则达到了极显著水平(P<0.01)。M4基质中培育的苗木一级不定根体积最大,与其他3种基质间的差异达到了极显著水平(P<0.01),但其他3种基质培育的苗木一级不定根体积间并无显著性差异。M4基质中培育的苗木一级不定根侧根体积与M2苗木间的差异达到了极显著水平(P<0.01),但该两种基质与其他两种基质之间的差异却未达到极显著水平。M1、M2和M4基质中,苗木一级不定根数量相等,显著高于M3基质中培育的苗木;4种基质中所培育苗木的一级不定根侧根数量无显著差异。

表7 容器苗根系生长指标的多重比较结果

在培忠杉容器育苗过程中,容器规格和基质配比均会对苗木根系的生长产生影响。C3规格容器最有利于培忠杉容器苗根系的生长,源于该规格容器体积相对增大,装填基质量增多,可以为苗木提供更多的养分和水分,同时,苗木根系生长受到约束较小,有利于根系的生长。M4基质中培育苗木的根系指标除一级不定根体积指标相对于其他3种基质具有明显优势外,其余指标并未表现出明显优势,但根据苗木根系生长指标进行评价,M4基质仍处于最佳配比,分析原因在于该配比基质具有较优的理化性质,有利于苗木的根系生长。

3 讨论

根据苗木种类、苗木规格和育苗周期的差异来选择育苗容器,有利于提高容器苗的育苗质量[15]。大量研究表明,容器容积越大越有利于苗木对水肥的利用,增加苗木根系部分的生长量,进而促进苗木地上部分生长发育[16-18]。油棕(Elaeisguineensis)容器育苗过程中,填充相同肥力的基质,随着容器容积的增大,苗木死亡率降低,并且苗木质量显著提高[19]。使用无纺布袋进行容器育苗,具有空气切根的作用,可以抑制主根生长,促进侧根、须根生长及根团结构的形成;同时,无纺布可降解,苗木定植时可以将容器一起填埋,减少对苗木根系的伤害,提高苗木成活率[20]。本研究选用了3种规格的无纺布容器,且随着容器体积的增大,培忠杉容器苗的苗高、地径、地上和地下部分的鲜质量及干质量、一级不定根体积和数量、一级不定根侧根体积等指标均呈逐渐升高的变化趋势,即C3(12 cm×15 cm)规格容器中的苗木生长最好,这与多穗柯(Lithocarpuslitseifolius)[21]、蒙古栎(Quercusmongolica)[22]、山桂花(Paramicheliabaillonii)[23]等容器育苗研究结果一致。

基质对容器苗具有固根、保根、促根的作用,为容器苗提供赖以生存的养分和水分,使苗木不倒伏,是培育优质壮苗的前提[24]。基质原料的选择及合理、科学的配比是培育优质容器苗的基础。理想的育苗基质配比应当具有:良好的物理性状,密度较小,充实紧密,有利于形成良好的根团结构;有适当的孔隙度和通透性,能够保持苗木根系吸收利用所需水分和空气;具有适宜的化学特性,能够提供苗木生长所需养分及适宜的酸碱环境[25-26]。开展容器育苗时,应根据所培育苗木的种类,选择适宜的育苗基质。在江户彼岸樱(Cerasusspachianavar.spachiana)容器育苗过程中,可将泥炭土、珍珠岩和蛭石以及黄泥土混合用作育苗基质,当泥炭土和蛭石比例偏高时,基质理化性质较好,保水通气能力较强,养分含量最高,苗木的苗高、地径、生物量及各项生理指标均最优,显著优于纯黄泥土基质[27]。本研究中,基质配比对培忠杉容器苗生长的影响达到了极显著水平,增加草炭添加比例使得基质的理化性质更适合培忠杉苗木的生长,M4基质(V(草炭)∶V(腐熟鸡肥)∶V(珍珠岩)=60∶20∶20)添加的草炭最高,基质密度最低,总孔隙度最大,全氮、全磷质量分数也最高;该配比基质质地疏松,保水、通气能力相对较强,有利于培忠杉容器苗根系的生长与发育。因此,苗木一级不定根及一级不定根侧根的数量和体积均高于其它配比基质中培育的苗木,根系的快速生长充分利用了基质中的营养物质,促进了苗木的高生长和粗生长,进而增加了苗木生物量的积累,使苗木高生长和径生长以及地上、地下生物量的干质量和鲜质量均高于其它基质配比,与在向日葵(Helianthusannuus)容器育苗研究中所获得的结论相似[28]。此外,M4基质中不含腐熟杨树皮,基质pH低至5.59,已经低于基质最适宜pH值范围,但该基质中的苗木生长并未表现出明显的受制影响,说明培忠杉苗木可在偏酸性的基质中正常生长。

4 结论

容器规格和基质配比是开展培忠杉容器育苗研究的重要核心要素,两者或单独或联合对容器苗地上部分和地下部分的生长发育产生重要影响。育苗基质中添加较多的营养物质成分,且基质密度、孔隙度等物理指标较优,基质具有较好的透气性、保水性和保肥性,苗木根系呼吸可以获得充足的氧气,有利于苗木吸收基质中的水分和养分,促进苗木地上部分和地下部分的生长发育。育苗容器装填相对较多的基质,可以进一步满足苗木生长对于营养物质的需求,且根系生长舒展,更加有利于苗木地上部分生长。培忠杉容器苗在C3规格无纺布容器中和M4配比基质中表现出明显的生长优势,体现了肥水充足、基质疏松透气的育苗环境对于苗木生长的促进效果。因此,1年生培忠杉容器苗培育最适无纺布容器规格为C3(12 cm×15 cm),最佳的基质配比是M4(V(草炭)∶V(腐熟鸡肥)∶V(珍珠岩)=60∶20∶20)。