不同家系馬尾松容器苗對(duì)基質(zhì)配比及控釋肥的響應(yīng)

張東北，王秀花，周生財(cái)，吳小林，楚秀麗，周志春

（1.浙江省慶元縣實(shí)驗(yàn)林場，浙江 慶元323800；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所 浙江省林木育種技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州311400）

馬尾松Pinus massoniana是中國亞熱帶地區(qū)特有的鄉(xiāng)土樹種，自然分布廣，適應(yīng)性強(qiáng)，生長迅速，廣泛用于制漿造紙、建筑和松香制造等［1-2］。不僅是營建針闊混交林的首選樹種，因其樹體高大、冠層稀疏，其林分還是早期喜陰珍貴樹種的天堂［3］。馬尾松為傳統(tǒng)造林樹種，過去采用裸根苗造林，造林后易成林。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，容器苗逐步代替裸根苗。浙江等南方省份逐漸將來源廣的谷殼和具有保水透氣質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)的泥炭引入容器育苗基質(zhì)［4-6］，控釋肥的興起更是推進(jìn)了其在容器育苗中的應(yīng)用［7-8］。然而，相關(guān)應(yīng)用研究多集中于珍貴闊葉樹種［9-10］，對(duì)馬尾松容器苗育苗基質(zhì)配比［11-12］及控釋肥加載量的確定多憑生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。馬尾松為針葉樹種，對(duì)水分和養(yǎng)分的需求可能并不如珍貴闊葉樹種大，基質(zhì)中較多泥炭和控釋肥的添加造成育苗成本偏高及資源浪費(fèi)，因此，需明確基質(zhì)中泥炭比例及控釋肥加載量。已有研究表明，不同基因苗木對(duì)施肥的生長反應(yīng)差異較大［13-15］。本研究以馬尾松不同家系容器苗為對(duì)象，研究其在不同基質(zhì)配比、控釋肥加載量及其互作下生長及養(yǎng)分吸收利用差異，以期為不同來源馬尾松優(yōu)質(zhì)容器苗培育提供實(shí)踐指導(dǎo)和科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在浙江省慶元縣實(shí)驗(yàn)林場育苗基地開展， 27°37′20″N， 119°03′26″E， 平均海拔為 450 m， 屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫為17.6℃，7月平均氣溫為26.9℃，極端最高氣溫為41.1℃，年均降水量為1721.3 mm，無霜期約255 d。整個(gè)試驗(yàn)在苗圃具有噴霧遮陽設(shè)施的鋼構(gòu)大棚下進(jìn)行，棚高2.2 m，棚頂覆蓋1層50%透光率的遮陽網(wǎng)。

1.2 試驗(yàn)材料

供試馬尾松3個(gè)家系種子產(chǎn)自浙江蘭溪市苗圃馬尾松種子園，3個(gè)家系均為雙親控制授粉后代［16］，分別為 32 號(hào)［1145（廣西）×1139（廣西）］、35 號(hào)［6627（江西）×5907（浙江）］和 36 號(hào)［6627（江西）×1003（廣東）］家系。育苗輕基質(zhì)為東北泥炭和當(dāng)?shù)刂饕r(nóng)作物廢棄物稻谷谷殼，泥炭纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為200 g·kg-1，粗灰分 158.0 g·kg-1， 有機(jī)質(zhì) 720.9 g·kg-1，總腐植酸 381.8 g·kg-1， pH 6.0，全氮 14.2 g·kg-1， 全磷 0.7 g·kg-1，全鉀2.7 g·kg-1，干密度0.3 kg·m-3?？蒯尫蕿槊绹疗談诠旧a(chǎn)的愛貝施（Apex），其全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為180 g·kg-1，有效磷為80 g·kg-1，全鉀為80 g·kg-1，肥效9個(gè)月。育苗容器為4.5 cm ×10 cm規(guī)格的無紡布網(wǎng)袋。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置了基質(zhì)配比和控釋肥加載量2因素析因設(shè)計(jì)試驗(yàn)，其中基質(zhì)配的泥炭和谷殼按體積比設(shè)置4個(gè)處理（S1： 4∶6； S2： 5∶5； S3： 6∶4 和 S4： 7∶3）［4,9,17］， 控釋肥加載量設(shè)置 3 個(gè)水平（F1： 1.5 kg·m-3； F2： 2.5 kg·m-3； F3： 3.5 kg·m-3）［4,9］， 共 12個(gè)處理。 基質(zhì)和控釋肥經(jīng)人工數(shù)次混合后再用 2D150型攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆颍^孔徑1 cm篩，最終加工成網(wǎng)袋腸容器。將網(wǎng)袋腸整捆放入水池4～6 h浸濕消毒后，按規(guī)格（4.5 cm×10.0 cm）人工切割網(wǎng)袋容器，再將其放入育苗盤中，每育苗盤放置81個(gè)網(wǎng)袋容器，每處理2個(gè)育苗盤，即每處理162袋。馬尾松種子經(jīng)水選，大小均一、無病蟲害，再用清水浸泡24 h后撈出陰干，于2017年3月下旬進(jìn)行點(diǎn)播育苗。育苗期間及時(shí)噴水及控水，保持基質(zhì)潮濕，每周調(diào)換各處理苗盤位置，以消除邊緣效應(yīng)。其他管理措施同常規(guī)容器育苗。

1.4 測(cè)定分析方法

2017年10月底，各處理隨機(jī)選擇30株生長正常的容器苗，測(cè)苗高和地徑，并隨機(jī)取10株容器苗進(jìn)行生物量及養(yǎng)分含量測(cè)定。植株分成根、莖、葉3部分，分別置于105℃烘箱中殺青30 min，再在68℃下烘至恒量，測(cè)定各器官干質(zhì)量并計(jì)算總生物量等指標(biāo)。稱取各部位干樣，采用H2SO4-H2O2法消煮，分別采用凱氏定氮法和ICP-OES（Vista-Mpx,Varian,美國）測(cè)定氮和磷［18］。苗木氮和磷計(jì)算參照參考文獻(xiàn)［5］。高徑比為苗高（cm）與地徑（cm）的比值，根冠比則為地上部分干質(zhì)量（g）與根系干質(zhì)量（g）的比值；養(yǎng)分利用指數(shù)（INU）采用每單元葉片養(yǎng)分所占苗木生物量來衡量［19］。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理及相關(guān)圖形制作，利用SPSS 20.0程序進(jìn)行方差分析，Duncan’s檢驗(yàn)（α=0.05）和一般線性模型多因素分析。當(dāng)基質(zhì)配比與控釋肥加載量間交互效應(yīng)顯著時(shí)，進(jìn)行兩因素處理組合方差分析，反之，進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)配比與控釋肥加載量下馬尾松容器苗生長差異

不同基質(zhì)配比對(duì)馬尾松3個(gè)家系容器苗的生長，包括苗木高徑比和根冠比均無顯著影響，而控釋肥加載量對(duì)3個(gè)家系容器苗苗高、地徑和單株及葉生物量積累均有明顯影響?；|(zhì)配比和控釋肥加載量對(duì)32號(hào)家系苗高、單株生物量的互作效應(yīng)顯著（表1）。基于此，對(duì)32號(hào)家系可進(jìn)行處理組合間比較，而對(duì)35和36號(hào)家系則只需進(jìn)行控釋肥處理分析。

表1 家系容器苗生長的基質(zhì)配比與控釋肥加載量雙因素方差分析Table 1 Two factors analysis of substrate proportion and control released fertilizer loading on container seedling growth of the 3 families

從圖1可以看出：同一基質(zhì)配比下32號(hào)家系容器苗長勢(shì)隨控釋肥加載量的增加而加強(qiáng)，較優(yōu)的處理為S2F3或S3F3，施用3.5 kg·m-3控釋肥能夠較好地促進(jìn)該家系容器苗生長。35和36號(hào)家系容器苗生長均隨基質(zhì)中控釋肥加載量的增加而提高，均在添加控釋肥3.5 kg·m-3時(shí)長勢(shì)較好，兩者苗高分別為23.25和23.08 cm，地徑分別為3.51和3.52 mm，單株生物量則分別為2.44和2.50 g。此外，35號(hào)家系單株生物量在控釋肥加載量2.5和3.5 kg·m-3間差異不顯著。

2.2 不同基質(zhì)配比與控釋肥加載量下馬尾松容器苗氮和磷吸收利用差異

雙因素比較分析發(fā)現(xiàn)：與生長情況相似，育苗基質(zhì)配比對(duì)家系容器苗的氮和磷吸收無顯著影響，同時(shí)，亦無顯著的基質(zhì)配比和控釋肥加載量的互作效應(yīng)，僅控釋肥加載量顯著影響家系容器苗氮和磷的吸收，家系間存在顯著差異。具體表現(xiàn)為：控釋肥加載量僅對(duì)32號(hào)家系氮吸收及36號(hào)家系的磷吸收有顯著影響；控釋肥加載量對(duì)3個(gè)家系氮和磷質(zhì)量均有顯著影響；對(duì)3個(gè)家系容器苗氮和磷利用指數(shù)影響方面，基質(zhì)配比無顯著影響，加載量影響顯著，而基質(zhì)配比和控釋肥僅對(duì)32號(hào)家系表現(xiàn)出顯著的效應(yīng)。

基于上述分析，對(duì)32號(hào)家系容器苗的氮和磷吸收利用進(jìn)行基質(zhì)配比和控釋肥處理組合間的比較，對(duì)35和36號(hào)家系進(jìn)行控釋肥加載量間的比對(duì)。32號(hào)家系，除氮和磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)外，不同處理組合間氮和磷利用指數(shù)差異顯著（表3），均表現(xiàn)在處理組合S3F3達(dá)最大值，即基質(zhì)配比泥炭和谷殼的體積比為6∶4，控釋肥加載量為3.5 kg·m-3。35號(hào)和36號(hào)家系在不同控釋肥加載量間表現(xiàn)各異。35號(hào)家系容器苗氮和磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不同加載量間差異不顯著，而其氮和磷質(zhì)量及利用指數(shù)差異顯著，且F2（2.5 kg·m-3）和F3（3.5 kg·m-3）間差異不顯著，表明加載量2.5 kg·m-3已能滿足其氮和磷的吸收利用。36號(hào)家系容器苗氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不同處理間差異不顯著，其他指標(biāo)在不同處理間差異均顯著，均在加載量F3（3.5 kg·m-3）時(shí)達(dá)最大值。除磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)外，此時(shí)氮和磷吸收利用指標(biāo)均顯著大于加載量F1（1.5 kg·m-3）和F2（2.5 kg·m-3），表明加載量3.5 kg·m-3更適于36號(hào)家系氮和磷吸收利用。

圖1 控釋肥加載量對(duì)馬尾松家系容器苗生長的影響Figure 1 Effect of control released fertilizer loading on growth of the 3 families

表2 家系容器苗氮和磷吸收利用的基質(zhì)配比與控釋肥加載量雙因素方差分析Table 2 Two factors analysis of Substrate proportion and control released fertilizer loading on container seedling N and P absorption and use of the 3 families

2.3 家系與控釋肥加載量對(duì)容器苗生長及氮和磷吸收利用的影響

不同基質(zhì)配比對(duì)馬尾松家系苗生長及氮和磷的吸收利用差異甚微，分析家系和控釋肥兩因素對(duì)容器苗的影響。結(jié)果顯示（表4）：家系效應(yīng)僅體現(xiàn)在苗高和地徑，而控釋肥效應(yīng)不僅體現(xiàn)在苗高、地徑，還涉及生物量積累及氮和磷的吸收利用。家系和控釋肥兩因素的交互效應(yīng)亦極其微弱，僅磷利用指數(shù)表現(xiàn)出顯著的兩因素交互效應(yīng)。

表3 不同基質(zhì)及控釋肥處理下家系容器苗養(yǎng)分吸收利用分析Table 3 Analysis of Substrate proportion and control released fertilizer loading on container seedling nutrition use of the three families

表4 容器苗生長及養(yǎng)分吸收利用的家系和控釋肥加載量雙因素方差分析Table 4 Two factors analysis of family and control released fertilizer loading on container seedling growth and nutrition use

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果顯示：所設(shè)置基質(zhì)配比對(duì)馬尾松3個(gè)家系生長及氮和磷吸收利用的影響均不顯著。本研究是基于已有研究及生產(chǎn)實(shí)踐，以較佳基質(zhì)成分體積配比［V（泥炭）∶V（谷殼）=6∶4］［6,11］為參考設(shè)置基質(zhì)配比，結(jié)果顯示：基質(zhì)配比間容器苗生長差異較小，表明此配比范圍內(nèi)基質(zhì)保水透氣等特性均較適宜。生產(chǎn)上配備馬尾松容器苗培育基質(zhì)時(shí)，可在一定適宜范圍內(nèi)，結(jié)合育苗成本等生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)配。

控釋肥是容器苗生長的主要養(yǎng)分來源，其加載水平將影響容器苗養(yǎng)分吸收，進(jìn)而影響其生長及生物量積累［20-22］。本研究3個(gè)家系表型生長及養(yǎng)分吸收均顯著受控釋肥加載量的影響，隨加載量的增加容器苗生長均得以顯著改進(jìn)。加載量為3.5 kg·m-3時(shí)，各家系容器苗氮和磷質(zhì)量及利用指數(shù)亦達(dá)最大值，36號(hào)家系的氮和磷質(zhì)量及利用指數(shù)顯著大于其他加載量，但32和35號(hào)家系在加載量3.5和2.5 kg·m-3處理下差異不顯著。所以，施肥量須控制在一定范圍內(nèi)，過量加載則易引起肥害［4-5］。此外，各家系容器苗養(yǎng)分吸收隨加載量的變化表明，不同遺傳背景引起了容器苗對(duì)加載量的不同響應(yīng)［1］。

基質(zhì)配比和控釋肥加載量對(duì)容器苗品質(zhì)的影響并不孤立，其交互作用亦顯著影響容器苗品質(zhì)［4,6,9］。本研究中，不同家系容器苗的基質(zhì)配比和緩釋肥加載量互作效應(yīng)存在差異，32號(hào)家系容器苗的苗高、地徑和生物量以及氮和磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)、單株氮磷含量和氮磷利用指數(shù)均表現(xiàn)出明顯的雙因素交互效應(yīng)，而母本均來自江西的35和36號(hào)家系容器苗則相反，該現(xiàn)象也表明了母本基因效應(yīng)的顯著性?；诖耍嘤?2號(hào)家系容器苗需同時(shí)考慮基質(zhì)配比和控釋肥加載量。通過綜合比對(duì)，基質(zhì)配比以泥炭∶谷殼體積比為5∶5，控釋肥加載量為3.5 kg·m-3和基質(zhì)配比泥炭∶谷殼體積比為6∶4，控釋肥加載量3.5 kg·m-3組合表現(xiàn)較優(yōu)；在本試驗(yàn)基質(zhì)配比范圍內(nèi)，35和36號(hào)家系只需合適控釋肥的加載量，分別為2.5和3.5 kg·m-3。家系和控釋肥交互作用下，各家系容器苗僅磷利用指數(shù)存在顯著差異，此結(jié)果可能與其長期生長的土壤環(huán)境即中國南方土壤有效磷含量較低有關(guān)［1］。通常情況下，植物生長的遺傳效應(yīng)大于施肥等環(huán)境效應(yīng)［1］，然而，本研究結(jié)果顯示：3個(gè)家系容器苗的控釋肥效應(yīng)大于家系效應(yīng)。造成該現(xiàn)象的原因可能為馬尾松容器苗早期生長更受制于環(huán)境養(yǎng)分等情況，遺傳效應(yīng)則在后期的生長中有更明顯的優(yōu)勢(shì)。該現(xiàn)象亦表明苗期基質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)水平對(duì)優(yōu)質(zhì)容器苗培育至關(guān)重要。