王草纤维的育苗效果——以橡胶树为例

姚行成 涂寒奇 王新龙 王军

（1.中国热带农业科学院橡胶研究所 海南海口 571101；2.省部共建国家重点实验室培育基地-海南省热带作物栽培生理学重点实验室 海南海口 571101；3.海口市热带植物种苗创新重点实验室 海南海口 571101）

橡胶树生产的天然橡胶是重要的工业原料。由于天然橡胶在工业和国防上的重要性，我国政府要求在我国热带地区务必保证一定的橡胶树种植面积，以确保一定的自给率。国务院2017年在《关于建立粮食生产功能区和重要农产品生产保护区的指导意见》中提出，要保证我国1 800万亩（1亩≈667 m2）的天然橡胶生产保护区（国发2017[24]号）。依据此面积，我国胶园每年更新种植需要的橡胶树苗木近2 000万株。传统橡胶树苗主要以聚乙烯塑料袋培育，以表土为培育基质。每年我国橡胶树育苗需要消耗表土超过4万m3。由于胶园土壤可能含有根病病原菌，从胶园山地挖取的土壤不能作为橡胶苗基质；育苗土壤只能从农田或非胶园山地挖取。因此，非胶园环境土壤生态受到破坏。此外，因为土壤容重大，袋苗比较笨重，给苗木运输带来不便。因此，研发新型橡胶树育苗基质对橡胶树育苗技术可持续发展和土壤环境良好生态保持具有重要意义。

育苗基质对植物苗木生长具有重要作用[1-3]。泥炭土是一种优质育苗基质，作为基质的主要成分被广泛应用在苗木培育上[4-6]。椰糠属于可再生材料，并且具备理想基质性状[7]，作为主成分与其他原料配制成的基质具有良好育苗效果[8-10]。在橡胶树育苗基质研究方面，泥炭土和椰糠作为基质成分，与土壤混合配制的基质能够较好地促进橡胶苗木生长[11-14]。然而，泥炭土和椰糠的价格较高，大规模应用在橡胶树育苗上将显著增加育苗成本。此外，泥炭土不可再生，在开采时可造成湿地环境破坏[15-16]。因此，近年来，很多研究者都在研发基于植物纤维的环保育苗基质原料，如桉树皮[17]、松树皮[18]、玉米芯[19]、秸秆[20]等。

王草，学名皇竹草，原产于热带地区，适应性广，抗逆性强，纤维产量高且营养丰富，用途较广，可应用在生态保护、畜牧业、工业和食品等方面[21-22]。王草耐刈割、生物量大，且对生长条件要求低，这些栽培和生长特征可为大量需求王草纤维时提供保证。以王草纤维作为橡胶树育苗基质未有报道，王草的橡胶树育苗效果也不清楚。本研究以王草作为橡胶树育苗基质原材料，研究王草基质对橡胶树苗木的生长及生理影响，研究结果将为生产轻质、环保的橡胶树育苗基质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况试验地点位于海南省儋州市（109°29′ E，19°31′ N）中国热带农业科学院试验场内，年平均温度25 ℃，年降雨量约1 800 mm，热带季风气候。

1.1.2 试材采用的王草热研4号种植在海南省儋州市的试验场胶林林段。采收时，王草株高约2.5 m，直径约2.0 cm，从根基部约5 cm处砍下王草植株。培育橡胶苗木采用无性系热研7-33-97芽接桩，砧木直径1.5～1.8 cm。

1.2 方法

1.2.1 试验处理将刚采收的新鲜王草用园林绿化粉碎机粉碎成0.3～1.0 cm的碎末，然后建堆，盖上薄膜，自然发酵80 d，每20 d翻堆1次。在翻第3次时（第60天），按每立方基质加入200 g土壤处理剂，充分拌匀，继续发酵。

试验设置4个基质处理：纯王草纤维，王草与土壤等体积混合，对照椰糠和土壤。椰糠由进口椰糠砖发泡后打散。育苗容器为15 cm×40 cm（直径×高度）的圆柱形控根容器。育苗容器在装基质时插入橡胶树芽接桩。育苗容器置于育苗架子上，容器底部没有接触地面土壤，悬空培育，以防止从地面吸取水分和养分。每个处理3个重复，每个重复15株。

待橡胶苗第1叶蓬稳定后，每20 d喷施微补全力高氮水溶肥。每个星期视降雨情况浇水2～3次。试验从2020年4月开始，2020年11月结束。

1.2.2 基质的容重与养分含量分析4个基质配制好后，分析各基质的容重与营养成分。样品的铵态氮和硝态氮采用氧化镁-代氏合金蒸馏法测定[23]，速效磷采用钼锑抗比色法测定[24]，速效钾采用火焰光度法测定[24]。

有机质采用重铬酸钾容量-外加热法测定[25]；全氮采用半微量凯氏蒸馏法测定，全磷采用酸溶-钼锑抗比色法测定，全钾采用碱溶-火焰光度法测定[23]。

在试验的中期和结束前10 d，从控根容器内挖出部分基质，分别测量2次的基质含水量。

1.2.3 苗木生长指标分析（1）生理指标分析在接穗抽生的第2个叶蓬稳定时，取顶蓬叶片，分析叶绿素含量和叶片营养元素含量。叶绿素用乙醇提取，经分光光度计测定吸光度。奈氏比色法测定叶片氮含量，钼锑抗比色法测定磷、钾含量，火焰原子吸法测定钙、镁含量。以上指标测定方法参照李合生《植物生理生化实验原理和技术》[25]。

（2）苗木的生长数据测量 试验结束前10 d，测量接穗的株高和茎干直径。用卷尺测量接穗从芽接口到顶芽的株高；用游标卡尺测量芽接口上方10 cm处接穗的直径。试验结束后，从砧穗结合部将接穗与砧木分开，取接穗的枝叶并烘干，测接穗的干重。打开控根容器，取出根团，用流动水冲洗掉根团的基质，取侧根和新萌长的主根，烘干并称重新长根系的干重。

（3）基质的微生物区系分析 基质的细菌、真菌、放线菌分别用牛肉膏蛋白胨培养基、马丁培养基、改良高氏培养基培养一定时间，计数培养皿上生长的菌落数，以菌落形成单位表示，菌数(CFU/g)=菌落平均数×稀释倍数，具体实验操作参照孙树晴等[26]的研究。

1.2.4 数据分析试验数据用Excel 2010进行单因素显著性分析（p=0.05），用OriginPro 2016作图。

2 结果与分析

2.1 王草基质的容重、含水量及养分含量比较

纯王草基质的容重为0.12 g/cm3，略低于椰糠的容重。王草-土壤等体积混合基质的容重为0.78 g/cm3，显著低于对照土壤的容重。纯王草基质的含水量为70%，显著低于对照椰糠的82%。王草-土壤混合基质的含水量约为25%，显著高于对照土壤的10%。可见，王草纤维基质具有较高的保水能力，与土壤混合后，能够提高土壤的保水能力。

纯王草基质的有机质、全氮和全磷含量显著高于对照椰糠和土壤，其全钾含量显著低于对照土壤，但高于对照椰糠（表1）。王草-土壤混合基质的有机质、全氮和全磷含量居于对照王草和土壤两者中间水平。

表1 不同基质的容重与养分比较

纯王草基质的速效氮（铵态氮和硝态氮的总和）、速效磷和速效钾都显著高于其他3个基质（表1）。纯王草基质的速效氮含量几乎是土壤的6倍。纯王草基质的速效磷含量几乎是土壤的9.5倍、椰糠的20倍。纯王草基质的速效钾含量约是土壤的146倍，椰糠的1.8倍。王草-土壤混合基质的速效氮、速效磷和速效钾含量均显著低于王草基质，其速效氮和速效钾含量显著低于椰糠，但显著高于土壤。

2.2 王草基质的微生物数量分析

微生物类群数量在4个基质中的排序均为细菌>放线菌>真菌。细菌数量占微生物总量的84.46%～91.99%，放线菌数量占微生物总量的7.21%～14.15%，真菌数量占微生物总量的0.80%～1.86%。土壤的三大微生物数量最高，而椰糠的三大微生物数量最低；纯王草基质的细菌和放线菌数量均低于王草-土壤混合基质（表2）。在微生物总量上，土壤最高，王草-土壤混合基质次之，纯王草基质再次，椰糠最少，表明以植物纤维作为育苗基质，不利于微生物生长繁殖。

表2 不同基质的微生物数量

2.3 王草基质对橡胶苗生长的影响

基质能够影响橡胶树苗木的生长，不同基质培育的苗木在植株形态上可表现出差异（图1-A）。椰糠培育的苗木在叶片颜色上呈淡黄色，微生物总数/(×104CFU·g-1)40.61 64.14 6.25 134.58表现出黄化症状（图1-B），但是同为植物纤维的纯王草基质培育的苗木表现正常。王草-土壤混合基质培育的植株在形态上也表现正常，但是土壤培育的苗木部分植株出现叶片干枯现象，表现出缺水症状（图1-C）。

图1 不同基质培育的苗木的生长形态比较

图2 不同基质下橡胶苗的叶片叶绿素含量

图3 不同基质下橡胶苗叶片的营养元素含量

王草-土壤混合基质能够显著促进橡胶苗的生长速度（表3），所培育苗木的直径、株高和接穗干物质重量显著高于其他基质培育的苗木。王草-土壤混合基质的苗木比椰糠的苗木增高17%，比纯王草基质的苗木增高26%，比土壤的苗木增高24%。在苗木直径增长方面，王草-土壤混合基质的苗木比椰糠的苗木增粗24%，比纯王草基质的苗木增粗23%，比土壤的苗木增粗23%。纯王草基质培育的苗木与对照椰糠、土壤培育的苗木在株高、直径和接穗生物量上没有显著差异。在苗木新长根系量方面，纯王草基质显著高于王草-土壤混合基质，而王草-土壤混合基质又显著高于对照椰糠和土壤，表明纯王草基质能够积极促进橡胶苗的根系生长。

表3 不同基质对橡胶树苗木生长的影响

2.4 王草基质对橡胶苗的生理性状影响

分析苗木叶片的叶绿素含量和营养元素氮、磷、钾、钙和镁含量发现：对于叶绿素含量，王草-土壤混合基质的苗木显著高于对照椰糠和土壤，与纯王草基质的苗木没有差异；椰糠培育的苗木叶绿素含量最低，这与淡黄色的叶片表型相一致。对于叶片的氮含量，纯王草基质、王草-土壤混合基质和土壤三者培育的苗木无显著差异，均显著高于椰糠。对于叶片的磷含量，各处理苗木表现出显著差异，顺序为王草-土壤混合基质>纯王草>土壤>椰糠。对于叶片的钾含量，纯王草、王草-土壤混合基质和椰糠三者培育的苗木无显著差异，但均高于土壤。对于叶片的钙含量，4个基质的苗木之间没有显著差异。对于叶片的镁含量，纯王草基质培育的苗木最高，其次是王草-土壤混合基质和椰糠的，土壤培育的苗木最低。

3 讨论与结论

3.1 讨论

王草具有速生、高产、抗逆性强等特性，主要应用在生态环境治理、饲草和能源等方面[27]，但尚未作为育苗基质开发利用。本研究以王草为原材料，植株经粉碎和发酵后得到的王草纤维为基质原料，设置单一王草基质和王草-土壤混合基质2个处理培育橡胶苗木，测定基质的养分含量、苗木的生长参数及生理指标，结果表明，王草纤维具有较高的养分，王草纤维与土壤混合基质能够促进橡胶苗木生长和提高苗木质量。

基质的容重、保水性和养分含量是衡量基质优劣与否的重要指标。王草植物纤维作为育苗基质，具有较好的保水性（含水量约70%），虽然低于椰糠的保水性，但是显著高于土壤基质。王草纤维与椰糠同为植物纤维，具有总孔隙度高特点，这是保水性高的主要原因。王草纤维属植物类纤维，容重较小，以之为育苗基质可减轻容器苗根团重量，便于育苗生产操作与苗木搬运。王草纤维与土壤等体积混合基质的容重为0.78 g/cm3，处于适宜的基质容重范围内（0.1～0.8 g/cm3）[28]，用于橡胶树育苗生产，可显著降低苗木的重量。纯王草基质的总养分、速效养分和有机质含量都极高，高于对照土壤和椰糠，有利于容器苗的养分积累。

椰糠是一种重要的育苗基质原材料，但是受来源地狭窄影响，我国椰糠基本依赖进口，其价格也昂贵。本研究发现，纯王草基质与椰糠相比较，其养分含量更高，培育的橡胶苗质量更优，表现在叶绿素含量和叶片营养元素（N、P、Mg）含量更高，因此王草纤维可作为椰糠的主要替代物。此外，王草在我国可种植地很广，从热带地区海南省到温带地区内蒙古自治区均可种植[27]，因此可保证王草的供应量，且能保证价廉。

本研究结果表明，不同基质在细菌、放线菌和真菌数量上存在显著差异。孙树晴等[26]的研究发现，三大微生物的数量与土壤含水量呈极显著负相关。本研究4个基质的微生物数量也呈现出随着基质的含水量升高而降低的趋势，与孙树晴等[26]研究相一致。基质的微生物数量差异可能是由于基质的含水量差异导致的。纯王草基质和椰糠基质的含水量高，虽然有利于苗木吸收水分，但是微生物总数量较低，可能影响植物根系吸收基质的营养养分。

研究表明，混合基质的育苗效果优于单一基质[29-31]。单一基质如椰糠、纯王草及土壤培育的橡胶苗，苗木质量都不如王草-土壤混合基质培育的苗木。育苗基质的养分含量能够影响植株的生长[19]。虽然纯王草基质的养分含量很高，但是其育苗效果不如养分含量较低的王草-土壤混合基质，表明基质的养分含量与其他因素如微生物数量、含水量等一起协同影响苗木的生长。王草-土壤混合基质培育的橡胶苗木在生长参数和生理指标上更好，表现出生长速度快、营养水平高。因此，为了合理利用王草纤维和增强其育苗效果，王草纤维应与土壤或其他基质混合使用。本文仅研究了王草纤维与土壤等体积比例混合的育苗效果，更优的混合比例尚待进一步研究确定。

3.2 结论

王草植株经过粉碎和发酵腐熟制成育苗基质，具有保水性好、养分高、容重轻等优点。纯王草基质培育的橡胶苗在生长参数如株高、茎粗、接穗生物量与椰糠、土壤培育的无差异，但是苗木的综合营养水平更高。王草-土壤混合的基质育苗效果更佳，培育的苗木在株高、茎粗、接穗生物量、综合营养水平显著高于纯王草、椰糠和土壤培育的苗木。因此，王草植物纤维可作为一种优良的育苗基质，应用在橡胶树苗木生产上，可降低苗木的根团重量，提高苗木的生长速率和苗木质量。