利用主成分分析法篩選北美紅花槭雙容器栽培基質(zhì)配方

穆艷娟,李文清,魯儀增

(山東省林木種質(zhì)資源中心,山東 濟南250014)

利用主成分分析法篩選北美紅花槭雙容器栽培基質(zhì)配方

穆艷娟,李文清,魯儀增?

(山東省林木種質(zhì)資源中心,山東 濟南250014)

利用引進的25加侖雙容器栽培系統(tǒng)和10種配方基質(zhì)培育大規(guī)格北美紅花槭苗木,對9指標(biāo)進行主成分分析,側(cè)根總重量和側(cè)根平均長度是衡量基質(zhì)配方優(yōu)劣的主要指標(biāo),其次為年均胸徑生長量和年均高生長量,其中年均胸徑生長量和年均高生長量是苗木培育中最重要的需求指標(biāo)。根據(jù)年均胸徑生長量和年均高生長量指標(biāo),基質(zhì)從優(yōu)到劣排序為:P1＞MM2＞P3＞MO＞MM1＞MS＞CKP1＞CM＞P2＞MY＞MX＞CK土。聚類分析可將基質(zhì)劃分為3大類,其中P1、MM2和P3為一大類。經(jīng)濟指標(biāo)分析顯示,基質(zhì)MM2(菇渣和木屑)復(fù)合基質(zhì)價格最低。

北美紅花槭;雙容器栽培;基質(zhì);主成分分析

北美紅花槭(A.rubrumL.)具有較高的觀賞價值,國外對其容器栽培基質(zhì)類型進行了較多研究,多是根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源自配基質(zhì)。1989年,Martin等研究了在大容器中基質(zhì)對容器內(nèi)北美紅花槭生長量的影響,研究認為需要選擇適宜基質(zhì)類型用于北美紅花槭容器苗木栽培[1]。1998年,Fain等在3種不同基質(zhì)對雙容器栽培系統(tǒng)中‘弗蘭克紅’北美紅花槭影響的研究中表明,‘弗蘭克紅’北美紅花槭的生長受使用基質(zhì)影響[2]。這3種基質(zhì)分別是純松樹皮,松樹皮:泥炭＝4:1(體積比,下同),松樹皮:椰殼纖維＝4:1[2]。其中松樹皮:泥炭＝4:1內(nèi)枝干重最重,與純松樹皮內(nèi)苗木相比,松樹皮:泥炭＝4:1內(nèi)苗木高增加12%,松樹皮:椰殼纖維＝4:1內(nèi)苗木高增加17%[2]。2005年,Zhu,H.等在雙容器系統(tǒng)研究中,苗木為‘弗蘭克紅’北美紅花槭,栽培基質(zhì)由55%的成年松樹皮、3%的純石英砂、5%的膨脹陶粒頁巖土調(diào)節(jié)劑、20%由苗圃清理物和陶制雜質(zhì)等腐熟堆制肥料、12%富纖維輕質(zhì)泥炭、5%城市污水泥按體積比組成[3]。該混配基質(zhì)抑制腐霉菌和疫霉菌造成的根腐病[4]。國內(nèi)未見北美紅花槭雙容器栽培系統(tǒng)相關(guān)研究。本文以北美紅花槭優(yōu)株無性系為試驗材料、利用引進的雙容器栽培系統(tǒng)和技術(shù)開展大規(guī)格北美紅花槭雙容器培育基質(zhì)配方篩選,以期解決北美紅花槭國產(chǎn)化容器栽培基質(zhì)配方問題。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點設(shè)在棗園基地,相關(guān)情況參見相關(guān)文獻5。

1.2 材料

2007年春,以觀賞效果好、價位高、生長健壯、地徑約2～2.5cm的北美紅花槭優(yōu)株為栽培材料。以從美國引進的25加侖(上內(nèi)口徑58cm,深43cm;體積約94.64L)內(nèi)、外容器(NS－10000 GL)和阻根布為雙容器栽培容器體系,容器內(nèi)壁噴有Cu(OH)2阻根劑,每兩容器間均嵌入適當(dāng)面積的阻根布,以阻止根系從底部孔內(nèi)逃逸(阻根物質(zhì)為Cu(OH)2)。購進50cm×40cm無紡布袋,用于對照;水泥柱樁、鋼絲等用于固定容器內(nèi)苗木。栽培基質(zhì)原料腐熟后按照適當(dāng)配比,并進行理化性質(zhì)調(diào)節(jié)(另文發(fā)表),配出的10種基質(zhì)配方分別為:樹皮過100目篩(P1),樹皮過100目篩、樹皮過50目篩1:1混合(P2),樹皮過50目篩、菇渣3:1混合(P3),純棉桿(MO),棉桿、菇渣1:1混合(MM1),加硫棉桿(MS),棉桿、玉米秸1:1混合(MY),棉桿、小麥秸1:1混合(MX),純木屑(CM)和木屑、菇渣1:1混合(MM2)。

1.3 方法

借鑒美國雙容器系統(tǒng)生產(chǎn)栽培試驗經(jīng)驗基徑平均為1.4cm的‘弗蘭克紅’北美紅花槭采用15加侖(直徑為43.2cm)雙容器栽培,每5株為1個處理,株行距為1.5m×1m,栽后其一個生長季節(jié)后基徑平均為2.5cm[6]),結(jié)合本試驗栽培材料大小和容器規(guī)格,在試驗中,株行距按照1.3×1.3m定植,成活率為100%,整體生長良好。栽植過程中正常進行水肥及田間管理。

栽植后調(diào)查1次,作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2009年春,對北美紅花槭年均高生長量、年均胸徑生長量、年地徑生長量、側(cè)根平均數(shù)、側(cè)根平均長度、側(cè)根總重量、當(dāng)年生枝條平均數(shù)量、當(dāng)年生枝條平均長度、當(dāng)年生枝條總重量等9個指標(biāo)進行統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)通過excel、DPS2.0分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主成分分析

北美紅花槭相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)見表1。

表1 北美紅花槭9指標(biāo)數(shù)據(jù)

方差分析顯示,除側(cè)根總重量不顯著外,年均地徑生長量和當(dāng)年生枝條總重量顯著,其余6個因子在各基質(zhì)間差異性極顯著。說明在不同基質(zhì)中生長的北美紅花槭生長量和生物量存在顯著差異,說明基質(zhì)配方對北美紅花槭的生物量和生長量存在非常大的影響,從而說明通過從北美紅花槭生長量和生物量上可以判斷基質(zhì)配方的優(yōu)劣,進而依據(jù)生長量和生物量指標(biāo)可以初步篩選基質(zhì)配方。側(cè)根總重量不顯著,可能是因為根系部分均為毛細根,生物量相對較小,致使其重量在基質(zhì)間差異不大。方差分析結(jié)果見表2。

表2 基質(zhì)間方差分析

表3 相關(guān)系數(shù)矩陣

表3顯示,影響北美紅花槭生長量和生物量大小的9個重要因子具有相關(guān)性。對上述9個因子進行主成分分析,見下表4。提取(特征值大于1)累計貢獻率達到85%以上的主成分[7－9]。

表4 相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、貢獻率及累計貢獻率

由特征值和累計貢獻率(表5)可知,前4個主成分因子累計貢獻率已經(jīng)達到91.49336%,幾乎反映了全部數(shù)據(jù)信息,因此可以只提取4個主成分因子。用這4個互不相關(guān)的主成分代替7個原始變量。

表5 特征向量

由表5可知,第1主成分與側(cè)根總重量和側(cè)根平均長度有較大的負荷系數(shù),正值,說明側(cè)根總重量和側(cè)根平均長度是衡量基質(zhì)配方優(yōu)劣的重要因子,且側(cè)根總重量越重和側(cè)根平均長度越長,其所生長的基質(zhì)配方可能越好,其中側(cè)根生物量是根系反應(yīng)基質(zhì)情況的主要因子。第2主成分與年均胸徑生長量和年均高生長量負荷系數(shù)均較大,正值,說明高和胸徑年均生長量越大,其所生長的基質(zhì)配方可能越好,其中年均胸徑生長量是生長量中反應(yīng)基質(zhì)情況的主要因子。第3主成分與當(dāng)年生枝總重量和當(dāng)年生枝平均長負荷系數(shù)較大,正值,說明當(dāng)年生枝越重、當(dāng)年生枝平均長度越長,其所生長的基質(zhì)配方可能越好,其中枝條生物量是枝條反應(yīng)基質(zhì)情況的主要因子。第4主成分與當(dāng)年生枝平均數(shù)量負荷系數(shù)較大,正值,說明當(dāng)年生枝越多,地上部分生物量越大,其所生長的基質(zhì)配方可能越好。

由以上可以綜合判斷,4個主成分均從正面反映基質(zhì)配方的情況,地上和地下部分生物量是衡量基質(zhì)配方優(yōu)劣的重要方面,其次為年均胸徑、高生長量,其中胸徑和高生長量是最簡便、明顯的外部可測指標(biāo),也是苗圃培育中需求的最重要的指標(biāo)。地徑年均生長量在判斷基質(zhì)配方上,也起到相對重要的作用。

表6 主成分分析因子得分

續(xù)表6

按照第2主成分(年均胸徑生長量和年均高生長量)得分值,對北美紅花槭栽培進行排序,基質(zhì)從優(yōu)到劣的順序為P1＞MM2＞P3＞MO＞MM1＞MS＞CKP1＞CM＞P2＞MY＞MX＞CK土。

根據(jù)主成分得分值,代替原來的變量,進行聚類分析,利用系統(tǒng)聚類法,歐氏距離,離方差平方和法聚類,得到聚類圖如下(圖1)。

圖1 基質(zhì)聚類圖

從聚類圖(圖1)上看出,經(jīng)過聚類之后,大體上可將試驗基質(zhì)配方分為3個類,第1類包括基質(zhì)P1、MM2和P3,第2類包括基質(zhì) MO、ck P1、MM1和ck土,第3類包括P2、MS、MX、MY和CM。

2.2 基質(zhì)開發(fā)成本分析

在實際應(yīng)用中,基質(zhì)原料及相應(yīng)腐熟原料價格見表7。由表7不同基質(zhì)原料及腐熟后價格表對比可知,基質(zhì)原料腐熟后以玉米秸桿最低,其次為菇渣,再次為木屑、樹皮和棉桿。雖然小麥秸原料較便宜,但是其腐熟后原料體積大幅萎縮,因此其價格大幅上升。根據(jù)這些原料價格,可以推算出任何配比的每方復(fù)合基質(zhì)價格,進而可知每容器內(nèi)基質(zhì)單價。

根據(jù)對理化性質(zhì)穩(wěn)定性較好的基質(zhì)P1、基質(zhì)MS和基質(zhì)MM2的對比來看,其每1m3成本價分別為121元、179元和91.5元(1:1配制),以菇渣和木屑復(fù)合基質(zhì)價格最低,并且低于其它常用輕基質(zhì),如泥炭(180元/m3)、蛭石(130/m3)和珍珠巖(120元/m3)等的價格,基質(zhì) MM2具有較好的經(jīng)濟性狀。

表7 雙容器育苗基質(zhì)成本核算明細表Tab4－56 a list of cost of substrate in pot－in－pot

3 結(jié)論

利用引進的25加侖雙容器栽培系統(tǒng)和10種配方基質(zhì)培育大規(guī)格北美紅花槭苗木,對9指標(biāo)進行主成分分析,4個主成分因子累計貢獻率已經(jīng)達到91.49336%,幾乎反映了全部數(shù)據(jù)信息,因此可以只提取4個主成分因子。4個主成分均從正面反映基質(zhì)配方的情況,地上和地下部分生物量是衡量基質(zhì)配方優(yōu)劣的重要方面,其次為年均胸徑、高生長量,其中胸徑和高生長量是最簡便、明顯的外部可測指標(biāo),也是苗圃培育中需求的最重要的指標(biāo)。地徑年均生長量在判斷基質(zhì)配方上,也起到相對重要的作用。按照第2主成分(年均胸徑生長量和年均高生長量)得分值,對北美紅花槭栽培進行排序,基質(zhì)從優(yōu)到劣的順序為P1＞MM2＞P3＞MO＞MM1＞MS＞CKP1＞CM＞P2＞MY＞MX＞CK土。聚類分析可將基質(zhì)劃分為3大類,第1類包括基質(zhì)P1、MM2和P3,第2類包括基質(zhì) MO、ck P1、MM1和ck土,第3類包括P2、MS、MX、MY和CM?；|(zhì)MM2(菇渣和木屑)復(fù)合基質(zhì)價格最低。

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S723.1＋33

A

1002－2724(2016)05－0064－05

2016－08－09

引進國際先進農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)項目“城市綠化樹種雙容器培育技術(shù)引進”資助。

?通訊作者:魯儀增:E－mail luyizeng＠126.com。