不同原料及粒徑容器基質(zhì)對(duì)落葉松幼苗根系生長(zhǎng)的影響

王春榮，畢 君*，楊艷秋，崔建華

（1. 河北省林業(yè)科學(xué)研究院，河北 石家莊 050061；2. 河北省林木良種工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊 050061；3. 河北省平泉縣國(guó)有前衛(wèi)林場(chǎng)，河北 平泉 067500）

不同原料及粒徑容器基質(zhì)對(duì)落葉松幼苗根系生長(zhǎng)的影響

王春榮1,2，畢 君1,2*，楊艷秋3，崔建華3

（1. 河北省林業(yè)科學(xué)研究院，河北 石家莊 050061；2. 河北省林木良種工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊 050061；3. 河北省平泉縣國(guó)有前衛(wèi)林場(chǎng)，河北 平泉 067500）

2014年4月，選用不同粒徑的松樹(shù)皮、香菇渣做1年生落葉松（Larix gmelini）實(shí)生苗的容器育苗基質(zhì)，2014年10月測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)，研究基質(zhì)原料和粒徑對(duì)其根系生長(zhǎng)及形態(tài)構(gòu)成的影響。結(jié)果表明，基質(zhì)原料種類和粒徑大小對(duì)落葉松幼苗根系的體積、表面積、總長(zhǎng)度、平均直徑、根尖數(shù)和分支數(shù)量等形態(tài)指標(biāo)影響顯著，各指標(biāo)間顯著相關(guān)；以粒徑1 mm≤D＜2 mm的松樹(shù)皮（P2）作為容器育苗基質(zhì)最好，落葉松幼苗根系的總長(zhǎng)度、根尖數(shù)量和分支數(shù)最多，細(xì)根（根徑D＜2 mm）所占比例也較高，根系吸收能力強(qiáng)。

容器基質(zhì)；粒徑；落葉松幼苗；根系

落葉松（Larix gmelinii）為松科（Pinaceae）落葉松屬（Larix）的落葉喬木，是喜光的強(qiáng)陽(yáng)性樹(shù)種，適應(yīng)性強(qiáng)，在干旱瘠薄的山地陽(yáng)坡也能生長(zhǎng)，是我國(guó)北方主要三大針葉用材林樹(shù)種之一，也是我國(guó)山地造林的主要樹(shù)種之一。落葉松造林多采用秋季裸根苗縫植的方式，但目前待造林地干旱瘠薄，裸根苗造林成功率低，容器苗造林具有成活率高、生長(zhǎng)快等優(yōu)點(diǎn)[1～3]，落葉松造林也由裸根苗轉(zhuǎn)向容器苗。

根系是植物的重要組成部分，植物正常生長(zhǎng)發(fā)育是地上部光合作用與地下部根系吸收水分、養(yǎng)分協(xié)調(diào)的結(jié)果[5]。根系形態(tài)決定植株獲得水分和養(yǎng)分的能力，反映根系形態(tài)指標(biāo)的根系長(zhǎng)度、表面積、體積、生物量等是影響產(chǎn)量形成的重要器官[6]。根系生長(zhǎng)狀況，直接制約著地上部分的生長(zhǎng)，培育良好的根系是提高林木造林成活率和生長(zhǎng)量的關(guān)鍵技術(shù)措施之一[7～8]。栽培基質(zhì)作為作物生長(zhǎng)的介質(zhì)，為作物生長(zhǎng)提供良好的水、氣、肥條件，根際環(huán)境應(yīng)具有支持、固定植株和供給水分、養(yǎng)分和氧氣的功能，保證根際的氣體交換，這些基質(zhì)功能的發(fā)揮都是由基質(zhì)本身的性質(zhì)所決定的[4]，不同原料及粒徑基質(zhì)的理化性質(zhì)不同，比如孔隙度、容重、持水量等，苗木根系生長(zhǎng)的環(huán)境也各異，苗木生長(zhǎng)發(fā)育也不同。試驗(yàn)選擇了不同粒徑的香菇渣、松樹(shù)皮等做育苗基質(zhì)，進(jìn)行落葉松移栽容器育苗試驗(yàn)，研究不同基質(zhì)原料及粒徑對(duì)落葉松幼苗根系及生長(zhǎng)的影響，以期為篩選落葉松適宜的基質(zhì)材料及粒徑范圍提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在河北省承德市平泉縣國(guó)有前衛(wèi)林場(chǎng)苗圃進(jìn)行，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春季風(fēng)大干旱，回暖較快，夏季暖熱多雨，雨量集中，秋季雨量驟減，氣候干燥。年平均降水量540 mm，80%集中在5－9月。

1.2 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)于2014年4月上旬進(jìn)行，供試苗木為試驗(yàn)地苗圃培育的1年生落葉松實(shí)生苗，選擇苗高、地徑、主根粗度和須根量基本一致的苗木，并且在栽植前進(jìn)行修根，主根剪留長(zhǎng)度為10 cm，使其根長(zhǎng)根量保持一致，避免苗木自身的差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。供試基質(zhì)為香菇渣（當(dāng)?shù)厣a(chǎn)香菇后的廢棄培養(yǎng)基，主要原料是碎木屑）、污泥（平泉縣污水處理廠生產(chǎn)的污水污泥）、松樹(shù)皮（取自當(dāng)?shù)啬静募庸S，主要是油松、馬尾松等的樹(shù)皮）、田園土（當(dāng)?shù)芈淙~松育苗土），各原料均經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理，過(guò)篩，采用機(jī)械混配法復(fù)配基質(zhì)，共設(shè)9個(gè)處理（各基質(zhì)及粒徑配方見(jiàn)表1）。每處理50～60株，3次重復(fù)，每缽栽植1株，容器用玉田生產(chǎn)的10 cm×15 cm(底徑×高)的黑色塑料營(yíng)養(yǎng)缽。春季隨起苗隨移栽隨澆水，栽后日常管理，2014年10月取樣進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析。

表1 不同基質(zhì)及粒徑配方Table 1 Different substrates for container seedling cultivation

1.3 測(cè)定內(nèi)容和方法

10月初，苗木停止生長(zhǎng)后每處理隨機(jī)抽取30株，用清水洗凈根部，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。用直尺測(cè)定苗高，游標(biāo)卡尺測(cè)定地徑；生物量用精度1/1000的電子天平稱量烘干重。加拿大Regent公司雙光專用掃描儀對(duì)根系掃描，根系圖像分析采用該公司的分析軟件WinRHIZO Pro2005b，計(jì)算出根系長(zhǎng)度、根系表面積、根系體積等指標(biāo)。根系形態(tài)構(gòu)成中的分級(jí)依據(jù)根系直徑：D≤1 mm（細(xì)根），1mm＜D≤2 mm（中粗根），D＞2 mm（粗根）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

調(diào)查數(shù)據(jù)采用Excel和DPS（v3.1）數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行分析處理，對(duì)幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)和形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，用Tukey法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理落葉松幼苗的生長(zhǎng)指標(biāo)

不同原料及粒徑基質(zhì)栽培落葉松，1年后幼苗根系生長(zhǎng)指標(biāo)及方差分析結(jié)果見(jiàn)表2，各指標(biāo)間相關(guān)性見(jiàn)表3。從表2 中看，不同基質(zhì)及粒徑對(duì)落葉松幼苗的苗高、地徑、地上干重、根系干重和總生物量影響差異顯著。從表3的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出，根系干重與總生物量、地上生物量、苗高、地徑均極顯著相關(guān)，即落葉松幼苗根系干重在一定程度上可以代表苗木生長(zhǎng)狀況，苗木根系生長(zhǎng)狀況，直接制約著地上部分的生長(zhǎng)。從根系干重分析，香菇渣單一基質(zhì)中隨著粒徑的增大根干重降低，松樹(shù)皮單一基質(zhì)中P2優(yōu)于P1和P5；香菇渣和松樹(shù)皮單一基質(zhì)的落葉松幼苗根干重均顯著低于田園土的處理；松樹(shù)皮和香菇渣中添加20%污泥后落葉松根干重明顯增加，GN較G2增加45.5%，PN較P2增加42.4%。也就是說(shuō)用香菇渣、松樹(shù)皮單一粒徑基質(zhì)培育落葉松，較田園土效果略差，但香菇渣、松樹(shù)皮中添加污泥后落葉松幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)顯著增加。因此，從落葉松幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)來(lái)看，香菇渣或者松樹(shù)皮單一基質(zhì)用于落葉松大田育苗效果不理想，而香菇渣或松樹(shù)皮與污泥的混合基質(zhì)培育落葉松，幼苗生長(zhǎng)優(yōu)于香菇渣、松樹(shù)皮、田園土單一粒徑基質(zhì)。

表2 不同基質(zhì)及粒徑的落葉松幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)Table 2 Growth traits of seedlings in different substrates

表3 落葉松幼苗各生長(zhǎng)指標(biāo)間相關(guān)性Table 3 Correlation of growth traits of seedlings

2.2 不同處理基質(zhì)中落葉松幼苗根系生長(zhǎng)狀況

不同處理基質(zhì)中落葉松幼苗根系形態(tài)生長(zhǎng)指標(biāo)及方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同處理基質(zhì)中落葉松根系形態(tài)指標(biāo)分析Table 4 Root traits of seedlings in different substrates

2.2.1 不同處理的基質(zhì)對(duì)根系總體積的影響 不同處理間根系體積差異顯著，單一原料基質(zhì)中松樹(shù)皮的最大，香菇渣的最??；GN＞G2，PN＞P2，松樹(shù)皮和香菇渣與污泥復(fù)配基質(zhì)較單一基質(zhì)的根系體積大，差異極顯著；單一原料不同粒徑基質(zhì)的落葉松幼苗根系總體積P1＞P2＞P5，G1＞G2＞G5，表明隨著粒徑的增大，根系體積有減小的趨勢(shì)。

2.2.2 不同處理的基質(zhì)對(duì)根系總表面積的影響 不同處理間根系表面積差異顯著，PN最大，G5最小。不同原料間差異顯著，松樹(shù)皮基質(zhì)的最大，香菇渣基質(zhì)的最小，香菇渣和松樹(shù)皮中添加20%污泥后根系表面積顯著增加。

2.2.3 不同處理的基質(zhì)對(duì)根系總長(zhǎng)度的影響 不同處理間苗木根系的總長(zhǎng)度差異顯著，其中根系最長(zhǎng)的是處理P2，與其它處理間差異均達(dá)極顯著水平。不同原料基質(zhì)對(duì)落葉松幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)影響顯著，其中松樹(shù)皮基質(zhì)的根系最長(zhǎng)，顯著優(yōu)于田園土和香菇渣基質(zhì)，香菇渣基質(zhì)的最小，香菇渣中加入20%污泥（GN）比純香菇渣（G2）根長(zhǎng)增加34.9%，松樹(shù)皮中加入20%污泥（PN）卻比純松樹(shù)皮（P2）的根長(zhǎng)降低了5.9%。同種原料不同粒徑基質(zhì)間根長(zhǎng)差異明顯，G2＞G1＞G5，P2＞P5＞P1，松樹(shù)皮和香菇渣基質(zhì)的落葉松幼苗總根長(zhǎng)均以1 mm≤D ＜2 mm粒徑的最長(zhǎng)。

2.2.4 不同處理的基質(zhì)對(duì)根系平均直徑的影響 不同處理間落葉松幼苗根系的平均直徑差異極顯著，P1最大，P5最小?；|(zhì)粒徑對(duì)苗木根系平均直徑影響較大，單一基質(zhì)中G1＞G2＞G5，P1＞P2＞P5，隨著基質(zhì)粒徑的增大，根系平均直徑有減少的趨勢(shì)；松樹(shù)皮和香菇渣中添加20%污泥后，苗木根系平均直徑明顯增加，GN較G2增加7.3%，PN較P2增加27.8%，也就是說(shuō)，添加污泥后苗木根系更粗。

2.2.5 不同處理的基質(zhì)對(duì)根尖與分支數(shù)量的影響 不同處理間落葉松幼苗的根尖和分支數(shù)量差異顯著。P2最高，與其它處理間差異均達(dá)極顯著水平，GN最少。不同基質(zhì)原料對(duì)落葉松幼苗根尖數(shù)和分支數(shù)有影響，松樹(shù)皮基質(zhì)的優(yōu)于田園土和香菇渣，以P2最多，平均根尖數(shù)達(dá)1 415.9個(gè)/株，分支數(shù)3 521.6個(gè)/株。根尖是植物最主要的吸收部位，根系的分支越多根尖數(shù)越多，根尖越多吸收能力越強(qiáng)，因此，從根系分支數(shù)和根尖數(shù)來(lái)看，松樹(shù)皮基質(zhì)中落葉松幼苗的吸收潛力最大，生長(zhǎng)潛力也最大。

2.2.6 落葉松幼苗根系指標(biāo)間相關(guān)性 對(duì)落葉松幼苗根系各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 落葉松幼苗根系各指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果Table 5 Correlation of root traits of seedlings

從表中看，根系干重與根系總體積、總表面積、總根長(zhǎng)及根系分支數(shù)量之間均極顯著正相關(guān)，與根系平均直徑顯著相關(guān)；平均直徑與根干重、總表面積、體積顯著正相關(guān)；根尖數(shù)量與總體積、總表面積、總根長(zhǎng)和分支數(shù)之間極顯著正相關(guān)，與根系平均直徑間顯著相關(guān)；根系分支數(shù)與根系干重、根尖數(shù)、總體積、總表面積、總根長(zhǎng)之間極顯著正相關(guān)。也就是說(shuō)根尖數(shù)和分支數(shù)是決定著根系的總表面積、總體積、總根長(zhǎng)等的主要指標(biāo)，直接影響著根系的干重。另外，從表3中可以看出，根系干重與苗木總生物量、地上生物量、苗高、地徑均極顯著相關(guān)，也就是落葉松幼苗根系干重在一定程度上可以代表苗木生長(zhǎng)狀況，苗木根系生長(zhǎng)狀況，直接制約著地上部分的生長(zhǎng)。因此，苗木根系分支及根尖數(shù)多，根系越發(fā)達(dá)，苗木生長(zhǎng)越健壯。

表6 不同基質(zhì)間落葉松幼苗各級(jí)根系所占比例Table 6 Percentage of different diameter root of seedling in different substrates

2.3 不同基質(zhì)對(duì)落葉松幼苗根系形態(tài)構(gòu)成的影響

將落葉松幼苗根系根據(jù)直徑分成3級(jí)，分別統(tǒng)計(jì)各級(jí)根系的長(zhǎng)度、體積和表面積所占比例，結(jié)果見(jiàn)表6。

從不同直徑根系的長(zhǎng)度所占比例來(lái)看，各處理落葉松幼苗根系長(zhǎng)度均以細(xì)根所占比例最大，占總根長(zhǎng)的93%以上，粗根所占比例非常低。GN和PN較G2和P2細(xì)根長(zhǎng)度所占比例低，也就是加入污泥后改變了不同直徑根系根長(zhǎng)的分布比例。從表6中看，不同處理間不同直徑根系的體積和表面積差異明顯，純香菇渣和松樹(shù)皮基質(zhì)的落葉松幼苗細(xì)根體積和表面積所占比例較大，田園土的處理細(xì)根比例較低；香菇渣和松樹(shù)皮中添加污泥后細(xì)根比例降低，粗根比例提高，也就是說(shuō)加入污泥后落葉松幼苗根系更粗壯。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果顯示，基質(zhì)原料和粒徑對(duì)落葉松幼苗的地上部分和根系形態(tài)指標(biāo)影響顯著，各指標(biāo)間顯著相關(guān)，與常君等[9]對(duì)薄殼山核桃的研究結(jié)果相近。從基質(zhì)原料類型看，單一的松樹(shù)皮和香菇渣基質(zhì)栽培落葉松幼苗1

年后地徑和生物量均較田園土略低，但松樹(shù)皮基質(zhì)中落葉松幼苗根系的總表面積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)量和分支數(shù)量均顯著高于田園土，而且細(xì)根所占比例較高，這是因?yàn)樗蓸?shù)皮基質(zhì)通透性好，其物理性狀更適合落葉松幼苗根系的生長(zhǎng)；松樹(shù)皮和香菇渣中加入20%污泥后，苗高、地徑、生物量均顯著提高，根系也更粗壯，這是由于加入污泥后改善了基質(zhì)的理化性質(zhì)，污泥中的營(yíng)養(yǎng)成分促進(jìn)了苗木的生長(zhǎng)，這與王新等的研究結(jié)果相一致[10～12]。從基質(zhì)粒徑分析，香菇渣單一基質(zhì)中，香菇渣粒徑越大，落葉松幼苗根系生長(zhǎng)指標(biāo)均降低，這與武亞敬等[13]用香菇渣做油松容器苗基質(zhì)結(jié)果相近；松樹(shù)皮單一基質(zhì)中，落葉松幼苗根系平均直徑、總體積、總表面積均隨著松樹(shù)皮基質(zhì)粒徑的增大而降低，而根干重、根長(zhǎng)、根尖數(shù)和分支數(shù)均以處理P2松樹(shù)皮的最大。估計(jì)落葉松幼苗根系不僅與基質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān)，還受基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)影響。

造林地干旱是影響落葉松造林成活的主要因子，George[14]在篩選植物苗期耐旱性形態(tài)指標(biāo)研究中發(fā)現(xiàn)，根系長(zhǎng)度作為評(píng)價(jià)耐旱性的形態(tài)指標(biāo)最為合適，慕自新[15]等對(duì)玉米根系形態(tài)性狀和空間分布對(duì)水分利用效率的研究中也發(fā)現(xiàn)，為了保證在干旱逆境下最大限度地獲取水源，在形態(tài)上主要是增加總根長(zhǎng)，在空間分布上主要是增加吸收根（D＜2 mm）的長(zhǎng)度和數(shù)量。據(jù)此分析，本試驗(yàn)處理P2（1≤D＜2 mm純松樹(shù)皮）基質(zhì)中落葉松幼苗根系的總長(zhǎng)度、根尖數(shù)量最大，而且＜2 mm吸收根所占比例較高，根系吸收面積大，吸收能力強(qiáng)，幼苗的抗旱性強(qiáng)，表明該基質(zhì)較適合培育落葉松。

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Effect of Different Substrates on Seedling and Root Growth of Larix gmelinii

WANG Chun-rong1,2，BI Jun1,2*，YANG Yan-qiu3，CUI Jian-hua3
（1. Hebei Academy of Forestry Science, Shijiazhuang 050061, China; 2. Hebei Improved Forest Seed Engineering Center, Shijiazhuang 050061, China; 3. Pingquan Qianwei State Forest Farm of Hebei, Pingquan 067500, China）

s∶ Different diameter of pine bark, waste mushrooms media were selected for container seedling cultivation of 1-year Larix gmelinii in April 2014 at Qianwei Forest Farm, Hebei province. Growth and root traits were determined in October 2014. The results showed that different substrates with different diameter had significant effects on volume, surface area, length, diameter of root system, number of root tips and branched roots, and their traits were significantly correlated. The experiments demonstrated that the best substrate for seedling cultivation of L. gmelinii was pine bark with diameter of 1≤d＜2mm. Seedlings had the longest root system, the most root numbers and branched roots, the highest percentage of fine root.

∶ container substrate; diameter; Larix gmelinii seedling; root system

S723.1+33

A

1001-3776（2016）06-0058-05

2016-05-16；

2016-09-21

河北省引進(jìn)國(guó)外智力項(xiàng)目“污水污泥處理及利用技術(shù)”（項(xiàng)目編號(hào)：2014A003）

王春榮（1973－），女，河北滿城人，林業(yè)高級(jí)工程師，從事廢棄物處理及營(yíng)林技術(shù)研究；*通訊作者。