刺槐容器育苗基質(zhì)特性及其評價(jià)1)

馬海林 劉方春 馬丙堯 杜振宇 段春華

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院，濟(jì)南，250014)

工廠化容器育苗可與溫室、大棚、電子自動(dòng)噴霧裝置等配合使用，具有很強(qiáng)的應(yīng)用推廣價(jià)值［1-2］。育苗基質(zhì)是工廠化育苗的一個(gè)重要組成部分，它是根據(jù)幼苗生長的需要，利用有機(jī)、無機(jī)材料及微生物制劑配制而成的人工土壤。國外育苗工廠大多采用20世紀(jì)六七十年代的配方，如美國康奈爾大學(xué)的復(fù)合基質(zhì)A和B［3-4］?，F(xiàn)階段關(guān)于泥炭替代物的研究非常多，但在實(shí)際應(yīng)用中還沒有一種有機(jī)物料在容器育苗中能完全替代泥炭，目前來看，泥炭是國內(nèi)外公認(rèn)的最好的容器育苗基質(zhì)。國內(nèi)現(xiàn)階段育苗多是采用2份泥炭，1份蛭石的育苗基質(zhì)，但不同植物所需基質(zhì)的理化性質(zhì)差別很大，且這些研究多是將泥炭和蛭石直接混合施用，關(guān)于其在育苗成型技術(shù)中的應(yīng)用研究較少，而隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，育苗成型技術(shù)必將在育苗中得到廣泛的應(yīng)用和推廣，因此，研究不同容器基質(zhì)在育苗成型技術(shù)中對植物出苗及生長影響顯得尤為重要。刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)是黃土高原干旱半干旱區(qū)植被恢復(fù)的習(xí)見綠化造林樹種之一，在水土保持林、防護(hù)林、薪炭林中具有重要作用，尤其是在立地條件差、環(huán)境污染重的地區(qū)，是不可缺少的園林綠化樹種［5-6］。關(guān)于刺槐育苗的研究報(bào)道并不多，馬莉等人［7］研究了蔗糖渣、木屑、爐渣、樹皮粉、稻草粉等對刺槐育苗的影響，他們認(rèn)為不同基質(zhì)刺槐育苗效果差別很大。尹曉陽等人［8］通過對刺槐的育苗試驗(yàn)總結(jié)出一套適用于山區(qū)培育刺槐的有效方法。而利用珍珠巖和蛭石調(diào)節(jié)泥炭理化性質(zhì)，然后應(yīng)用于刺槐容器育苗基質(zhì)的研究未見報(bào)道，且關(guān)于育苗效果綜合評價(jià)的報(bào)道也很少。因此，本試驗(yàn)以刺槐為供試植物，研究了不同配比基質(zhì)在育苗成型技術(shù)中的育苗效果，并采用因子分析法進(jìn)行評價(jià)，以期為育苗成型技術(shù)在刺槐育苗中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 基質(zhì)材料及試驗(yàn)處理

試驗(yàn)所用泥炭來自吉林省梅河口市山城鎮(zhèn)，珍珠巖和蛭石為常用材料。試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，分別為T1(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=3∶1)、T2(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=2∶1)、T3(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=1∶1)、T4(V(泥炭)∶V(蛭石)=3∶1)、T5(V(泥炭)∶V(蛭石)=2∶1)、T6(V(泥炭)∶V(蛭石)=1∶1)、T7(V(泥炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=6∶1∶1)。

1.2 育苗容器的制備

試驗(yàn)所用基質(zhì)成型設(shè)備為山東省林業(yè)科學(xué)研究院研制的LKY-1型無紡布育苗成型機(jī)。將不同基質(zhì)材料用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的多菌靈消毒，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的過磷酸鈣、1%的控釋肥(氮、磷和鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%、8%和10%，控釋6個(gè)月)后，調(diào)節(jié)含水量至40%左右，經(jīng)混合器攪拌均勻，在成型器內(nèi)初步成型，通過溫度控制器將無紡布熱合成育苗容器，經(jīng)切割器切割后制備出無紡布容器基質(zhì)，置專用托盤上置于溫室內(nèi)，澆水至飽和。育苗容器為圓柱形，高12 cm，直徑16 cm。

1.3 催芽和播種處理

用0.5%的KMnO4溶液浸泡種子30 min，用清水洗滌，把種子放在濕麻袋上，再蓋上一條濕麻袋，保持溫度在20℃左右，定時(shí)撒水，促其發(fā)芽。將事先制備好的育苗容器置于山東省林業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)苗圃，于2009年4月21日播種，將催芽后的刺槐種子依要求的深度每杯播2粒于容器基質(zhì)中。每處理24個(gè)育苗容器(一托盤)，重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)測定與試驗(yàn)方法

苗木指標(biāo)測定：刺槐在播種110 d時(shí)，用英國產(chǎn)ADC Lci型便攜式光合作用儀測定刺槐葉片的光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)及胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)(Ci)。150 d后，每托盤中挑選6棵長勢一致的幼苗，測定其苗高、地徑后立即帶回實(shí)驗(yàn)室，蒸餾水洗凈，晾干后稱其鮮質(zhì)量，于105℃烘箱中殺青15 min，然后75℃干燥約12 h，恒質(zhì)量后稱其質(zhì)量。

基質(zhì)特性測定：將生產(chǎn)出的育苗容器基質(zhì)風(fēng)干，直接測定其干密度(無紡布容器質(zhì)量可忽略);總孔隙度和通氣孔隙的測定采用飽和重力排水法［9］;非活性孔隙+毛管孔隙度為總孔隙度與通氣孔隙之差;pH值和電導(dǎo)率(EC)的測定分別采用電位法和電導(dǎo)法［10］;陽離子交換量(CE，C)的測定采用 EDTA-銨鹽快速滴定法［10］。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

不同基質(zhì)理化性質(zhì)及其對苗木出苗、生長的差異性檢驗(yàn)用方差分析和多重比較(LSD法，p＜0.05);采用因子分析法對不同容器基質(zhì)的刺槐生長效果進(jìn)行評價(jià)，先將刺槐的成活率、株高、地徑、地上部分鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量等5個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，建立因子模型，然后用方差最大標(biāo)準(zhǔn)化旋轉(zhuǎn)進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn)，用線性回歸的方法求得各樣本的綜合得分進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)的理化性質(zhì)

2.1.1 不同基質(zhì)的密度、pH 值及EC、CE，C的差異

不同苗木的育苗效果與基質(zhì)的理化性質(zhì)關(guān)系很大，基質(zhì)主要的理化性質(zhì)主要包括密度、孔隙狀況、pH值及EC等，不同配比基質(zhì)的理化性質(zhì)如表1所示。容器育苗要求之一就是輕型基質(zhì)，基質(zhì)密度過大，不僅會(huì)對育苗成活率有一定影響，還給移栽時(shí)運(yùn)輸造成很大的不便，而如果基質(zhì)密度過低，則對苗木沒有支撐作用，不利于苗木生長。有資料顯示，基質(zhì)密度為 0.2～0.8 g·cm-3時(shí)多數(shù)苗木能正常生長［3，11］。從表1 中可以看出，通過復(fù)配珍珠巖和蛭石，基質(zhì)的密度發(fā)生了很大的變化，隨著珍珠巖比例的增加，基質(zhì)密度不斷減少，而隨著蛭石比例的增加，密度不斷增加，但是試驗(yàn)中基質(zhì)密度均在適宜基質(zhì)范圍之內(nèi)。

關(guān)于pH值的研究，有資料顯示，栽培基質(zhì)的適宜pH值是 6.0～7.5［12］;也有資料顯示，以 pH 值中性為宜［13］。這應(yīng)當(dāng)與育苗種類的生理特征有關(guān)，不同苗木品種和品系對基質(zhì)的pH值要求也有所差異。從表1中可以看出，泥炭的pH值為酸性，加入一定比例的蛭石和珍珠巖以后對pH值有一定的影響，pH值略有增加，且加入珍珠巖對pH值影響大于加入蛭石的。

關(guān)于苗木生長的安全EC，有資料顯示基質(zhì)的EC在0.2 S·m-1以下是安全的［14-15］?；|(zhì)的EC過大，會(huì)對苗木的出苗及生長造成很大的影響，不同基質(zhì)的EC均在安全值以下(表1)，不會(huì)對苗木生長造成不利影響，且隨著珍珠巖和蛭石比例的增加，EC有減小的趨勢。CE，C的大小可表征基質(zhì)的保肥性能，其值越大，基質(zhì)的保肥性能就越強(qiáng)。添加珍珠巖和蛭石以后，容器基質(zhì)的保肥性能有所降低(表1)，因此，容器基質(zhì)的施肥應(yīng)堅(jiān)持少量多次的原則或者配合各種緩/控釋肥料一起使用。

表1 不同基質(zhì)處理理化性質(zhì)

2.1.2 不同試驗(yàn)處理基質(zhì)通氣性差異

基質(zhì)通氣性與苗木根系的呼吸、養(yǎng)分吸收等密切相關(guān)，直接影響了水分和空氣的含量，是基質(zhì)最重要的理化性質(zhì)參數(shù)之一。因此，基質(zhì)的通氣性在某種程度上比持水性更為重要。從表2中可以看出，不同基質(zhì)的總孔隙度為74.02%～80.53%，差異并不大，均在適宜基質(zhì)范圍之內(nèi)。但是不同基質(zhì)孔隙分配狀況并不一致，其氣水比范圍為0.169～0.377，差異非常明顯。隨著珍珠巖比例的增加，通氣孔隙有所增加，而持水孔隙有所減少，通氣孔隙與苗木根系呼吸和養(yǎng)分吸收關(guān)系非常大，雖然不同基質(zhì)的通氣孔隙差別很大，但基本在適宜基質(zhì)的范圍內(nèi)(表2)。持水孔隙對水分的循環(huán)有著巨大的作用，毛管孔隙度過低，會(huì)導(dǎo)致水分循環(huán)受到影響，同添加珍珠巖相反，隨著蛭石比例的增加，通氣孔隙比例不斷減少，而持水孔隙有所增加。

2.2 不同基質(zhì)處理刺槐的出苗及生長

2.2.1 不同基質(zhì)處理苗木葉片光合性能的差異

不同基質(zhì)處理的刺槐光合性能差異見表3，可以看出，不同基質(zhì)材料刺槐葉片光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)差別很大。T3和T5處理的光合速率和蒸騰速率相對較弱，顯著低于其他4個(gè)處理，T3最弱，其光合速率和蒸騰速率相對于最高處理分別降低了56%和65.9%。這說明這兩個(gè)基質(zhì)配比并不利于刺槐葉片光能的利用。其他各個(gè)處理中，T1、T4和T6處理的光合速率和蒸騰速率相對較強(qiáng)。由此可見，不同試驗(yàn)基質(zhì)配比對刺槐的光合生理產(chǎn)生了極大的影響。

表2 不同試驗(yàn)基質(zhì)的孔隙狀況

表3 不同試驗(yàn)基質(zhì)對刺槐光合性能的差異

2.2.2 不同試驗(yàn)基質(zhì)對刺槐出苗及生長的影響

從表4中可以看出，T2、T4、T6和T7處理刺槐成活率均達(dá)到了100%;T3處理最低，僅為91.90%，同其他處理間差異顯著。株高和地徑是植株長勢強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，在一定程度上可反映植株的健壯程度。不同基質(zhì)處理刺槐株高和地徑差異很大，其中T3和T5處理的苗高、地徑和生物量均較低，顯著小于其他試驗(yàn)處理。T3處理的苗高和地徑與最高處理(T1)的相比降低了69.1%和67.2%，而T5處理的苗高和地徑比T1處理的分別降低了62.7%和67.2%。其他基質(zhì)處理中，各指標(biāo)表現(xiàn)并不完全一致，T1、T4處理的苗高顯著高于其他處理，T1、T4和T6處理的地徑和生物量顯著要高。由此可見，各處理生長指標(biāo)差異顯著，但各生長指標(biāo)表現(xiàn)并不一致。

表4 不同基質(zhì)對刺槐出苗生長的影響

2.3 不同基質(zhì)苗木生長因子分析法評價(jià)

關(guān)于不同基質(zhì)的應(yīng)用效果評價(jià)，目前尚缺乏權(quán)威性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)研究者采用苗木的生產(chǎn)性狀和農(nóng)藝性狀來評價(jià)基質(zhì)優(yōu)劣，然而不同基質(zhì)對各性狀的影響會(huì)產(chǎn)生不一致性?；|(zhì)常用的評價(jià)方法為計(jì)算壯苗指數(shù)和綜合評價(jià)法［16］。壯苗指數(shù)只能反映苗木生長的健壯程度，而綜合評價(jià)法是在假設(shè)各生產(chǎn)性狀對苗木壯苗有同等作用的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，但是在實(shí)際中，這些指標(biāo)表現(xiàn)并不一致，且對苗木生長的作用大小也不相同，因此本研究采用因子分析對刺槐生長進(jìn)行評價(jià)。

對不同苗木的株高(X1)、莖粗(X2)、地上部分鮮質(zhì)量(X3)、根鮮質(zhì)量(X4)和成活率(X5)5個(gè)觀測指標(biāo)按照公式X'i=Xi-ˉxi/Si(其中X'i表示轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù);Xi表示轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù);ˉxi表示轉(zhuǎn)換前數(shù)據(jù)的均值;Si表示轉(zhuǎn)換前數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差)作標(biāo)準(zhǔn)化變換，提取2個(gè)公因子，結(jié)果如表5所示。第1個(gè)公因子的特征根是4.520，方差貢獻(xiàn)率是90.430%，代表了全部性狀信息的90.430%;第2個(gè)公因子的特征根是0.290，方差貢獻(xiàn)率是5.750%。這2個(gè)公因子的累積方差貢獻(xiàn)率為96.18%，表明原來5個(gè)觀測指標(biāo)96.18%的信息可由這2個(gè)公因子反映。

表5 公因子的特征根和貢獻(xiàn)率

表6 刺槐不同觀測指標(biāo)的初始因子旋轉(zhuǎn)后模型

圖1為刺槐各觀測指標(biāo)的因子載荷圖，在圖1中距離越近的指標(biāo)點(diǎn)表示它們對公因子影響也越接近，可以視為一類。根據(jù)圖1中各點(diǎn)的分布可以將這些指標(biāo)明顯分為2類，分別是成活率和生長指標(biāo)(包括株高、莖粗和鮮質(zhì)量)，同實(shí)際一致，這也說明用因子分析來評價(jià)刺槐育苗基質(zhì)的優(yōu)劣是適宜的。

通過線性回歸的方法將公因子表達(dá)成可觀測變量的函數(shù)，即因子得子，然后將因子得子與公因子權(quán)重相乘，求得各樣本綜合得分，最后進(jìn)行分析比較。

圖1 刺槐各觀測指標(biāo)的因子載荷

在影響刺槐生長的公因子中，各公因子的影響程度并不相同，特征根貢獻(xiàn)率大小已說明了這種情況。在評價(jià)基質(zhì)對刺槐育苗的適用性時(shí)，必須區(qū)別各公因子對影響基質(zhì)優(yōu)劣的主次關(guān)系，賦予不同的權(quán)重，權(quán)數(shù)越大，表示該公因子所起的作用也越大。由此可見，公因子權(quán)重的相對大小反映了各公因子在基質(zhì)評價(jià)中的相對地位。目前，通常確定權(quán)數(shù)的方法是采用專家打分或?qū)哟畏治龇?，但都帶有很大的主觀性。為了更合理地給出權(quán)重，突出各公因子的作用程度，定義權(quán)重值：Wi=λi/∑λi(其中λi為特征根貢獻(xiàn)率;Wi為權(quán)重值)。按因子分析的要求計(jì)算各個(gè)基質(zhì)處理的2個(gè)公因子得分值，然后將各處理的2個(gè)公因子得分與權(quán)重分別相乘，得到各個(gè)處理刺槐生長狀況的綜合得分(表7)。計(jì)算結(jié)果表明，T1的綜合分值最高，其次為T6和T4。綜合以上分析結(jié)果，T1、T6處理是最適合刺槐種子育苗的配合基質(zhì)。

表7 刺槐各配合基質(zhì)的公因子得分和綜合得分

3 小結(jié)

在泥炭中添加不同比例的珍珠巖和蛭石可有效地調(diào)節(jié)容器基質(zhì)的理化性質(zhì)，不同容器基質(zhì)的刺槐育苗效果差別很大。容器基質(zhì)中珍珠巖比例越大，基質(zhì)的通氣性能越好，但其持水性能有所下降，密度減少。相反，容器基質(zhì)中蛭石所占的比例越大，基質(zhì)的持水性能增加，但通氣性能有所降低。T2(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=2∶1)、T4(V(泥炭)∶V(蛭石)=3∶1)、T6(V(泥炭)∶V(蛭石)=1∶1)和T7(V(泥炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=6∶1∶1)處理刺槐成活率均為100%，而T3(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=1∶1)處理的僅為91.90%。不同容器基質(zhì)的刺槐容器育苗效果差別很大，且各生長指標(biāo)表現(xiàn)也不一致。統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)結(jié)果表明：T3處理的光合速率和蒸騰速率顯著低于其他處理，T1(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=3∶1)、T4、T6處理的光合速率和蒸騰速率相對較強(qiáng)，T3、T5(V(泥炭)∶V(蛭石)=2∶1)處理的苗高、地徑和生物量顯著小于其他試驗(yàn)處理，T1、T4處理的苗高顯著高于其他處理，T1、T4、T6處理的地徑和生物量顯著要高。應(yīng)用因子分析法對刺槐的育苗效果進(jìn)行評價(jià)是適宜的，結(jié)果表明，刺槐容器育苗的適宜基質(zhì)順序?yàn)椋篢1＞T6＞T4＞T2＞T7＞T3＞T5。

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