不同容器和基質(zhì)配比對櫸樹容器苗生長的影響

劉澤茂 楊曉玥 吳 文 張于卉 喻方圓

（1. 南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江蘇 南京 210037；2. 江蘇省淮安市盱眙縣國庫支付中心，江蘇 淮安 223001；3. 上海市林業(yè)總站，上海 200040）

櫸樹（Zelkova schneideriana）為榆科櫸屬落葉喬木，是我國重要的珍貴用材和園林綠化樹種，被列為國家保護(hù)植物[1]。目前櫸樹的造林綠化用苗量持續(xù)增加，但是對于櫸樹的研究，大多都是針對其生物學(xué)特性，葉色變化原因，園林應(yīng)用，良種繁育、扦插、組培和大田育苗等方面[2-9]，對于櫸樹的容器育苗研究不是很多。開展對櫸樹容器育苗技術(shù)的研究，以盡快培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)壯苗并且通過機(jī)械化模式提高育苗工作的效率，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本試驗(yàn)以櫸樹為材料，研究基質(zhì)配比、容器規(guī)格及兩因素的交互作用對其容器苗生長的影響，為找出最適合櫸樹容器苗生長的容器規(guī)格和基質(zhì)配方提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

不同容器制作材料、容器規(guī)格、育苗特性和價(jià)格差異很大。用于容器育苗的容器按制作材料可分為塑料容器（塑料薄膜、軟塑料杯、硬塑料杯）、紙容器、無紡布容器等。按照能否分解，又可分為可降解與不可降解兩大類，其中常用的不可降解育苗容器是黑色塑料容器，其成本低、操作技術(shù)含量低，但是培育出的苗木質(zhì)量不高，窩根、卷根現(xiàn)象嚴(yán)重；常用的可降解育苗容器是無紡布育苗袋，其透水、透氣性好，能控制根的生長，培育出的苗木質(zhì)量好、移植成活率高，但是育苗年限短，成本高[10]。育苗容器的形狀有圓柱形、棱柱形、方形、錐形、蜂窩狀等，選擇合適的容器類型和尺寸有利于容器苗的生長[11]。

基質(zhì)是容器苗生產(chǎn)的基礎(chǔ)，為苗木提供養(yǎng)分和水分，不含病蟲害和雜草種子，質(zhì)地輕、肥分高、保水性能好、透氣性好是基質(zhì)應(yīng)有的最基本的特點(diǎn)[12]。使用單一的育苗基質(zhì)會導(dǎo)致基質(zhì)的養(yǎng)料不足、基質(zhì)的持水孔隙過低，通氣性差等問題，所以容器育苗時(shí)大都使用復(fù)配基質(zhì)[13]?；|(zhì)成分和配比共同決定了基質(zhì)的養(yǎng)分狀況和理化性質(zhì)，其全氮、全磷、全鉀含量以及容重、pH 值等是影響容器苗生長的主要因素[14]，這些因子直接影響容器苗根系的發(fā)育和生長[15-16]。并且基質(zhì)配比變化帶來的容重、總孔隙度、持水量及水分變化直接影響根系延伸和發(fā)展，從而間接影響著對養(yǎng)分的吸收[17]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地所處的金山區(qū)楓涇鎮(zhèn)，地處東經(jīng)121°01′，北緯30°53′，占地面積91.7 km2。金山區(qū)土壤起源類型以沼澤潛育土和草甸土為主，共有3 個(gè)亞類、13 個(gè)土屬、28 個(gè)土種，其中以青黃泥、黃班青紫泥、青紫泥、青黃土、黃泥頭等5個(gè)土種為主，土壤較肥沃，pH 為6.5，有機(jī)質(zhì)含量豐富，土壤保肥供肥能力強(qiáng)。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明；年日照時(shí)數(shù)約為1900 h；年降雨量約為1 142 mm；年平均氣溫15.3 ℃，無霜期約230 d，適宜櫸樹的生長。

1.2 試驗(yàn)材料

以櫸樹幼苗作為材料，于2017 年2 月播種，5 月27 日選擇生長狀況一致的幼苗移入已經(jīng)按照不同比例配好的基質(zhì)和不同容器規(guī)格的育苗容器中，12 月19 日收獲苗木，進(jìn)行隨機(jī)取樣，測定相關(guān)指標(biāo)。選取上海市金山區(qū)楓涇鎮(zhèn)當(dāng)?shù)氐拿缙酝寥溃约安少彽霓r(nóng)林廢棄物（成分為已腐熟的農(nóng)作物秸稈）、珍珠巖作為基質(zhì)配比的材料。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 容器育苗試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，因素分別是容器規(guī)格和基質(zhì)配比。容器規(guī)格有4 個(gè)水平（表1）；基質(zhì)配比有5 個(gè)水平（表2）。共20 個(gè)處理，1 個(gè)區(qū)組內(nèi)試驗(yàn)單元為20 株，每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)重復(fù)。

表1 容器規(guī)格Table 1 The containers size

表2 基質(zhì)成分配比Table 2 The matrix proportion

1.3.2 測定指標(biāo)及方法

1）基質(zhì)物理性質(zhì)?；|(zhì)混合后，隨機(jī)取自然風(fēng)干的混合基質(zhì)，加滿環(huán)刀，環(huán)刀規(guī)格為（直徑×高）5 cm×5 cm（質(zhì)量為m0，單位為g；體積v0，單位為cm3），稱量（m1）。烘箱設(shè)定在105 ℃，烘干后稱量（m2）。浸入水中，24 h 后稱量（m3）。最后去掉底蓋，在鋪有干沙的盤中倒置12 h 后稱量（m4）。

2）基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)。測定不同基質(zhì)下的全氮、全磷和全鉀的化學(xué)性質(zhì)。全氮和全磷用硫酸銅-硫酸鉀-硫酸消解[18]，采用AA3 型連續(xù)流動(dòng)分析儀進(jìn)行測定。全鉀的測定采用火焰光度計(jì)法[19]。

3）苗木形態(tài)指標(biāo)。本次試驗(yàn)測定的苗木形態(tài)指標(biāo)包括：苗高、地徑（并計(jì)算高徑比）；根系總長、根系表面積、根系體積和根干質(zhì)量。其中根干質(zhì)量測定的方法為：將根裝入信封，放入烘干箱，105 ℃殺青20 min，然后將溫度設(shè)定在70 ℃，烘至恒質(zhì)量再用天平稱其干質(zhì)量。

4）隸屬函數(shù)法分析。以苗木生長相關(guān)理論與試驗(yàn)測定結(jié)果為依據(jù)，按照郝小琴等[20]和翟新秘等[21]的隸屬函數(shù)分析法，對各個(gè)容器和基質(zhì)的平均隸屬函數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。隸屬函數(shù)分析中涉及的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算參照下式：

若指標(biāo)與苗木生長呈正相關(guān)，則用U(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin) 計(jì)算；若若指標(biāo)與苗木生長負(fù)相關(guān)，則用U(Xj) = 1 - (Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)計(jì)算。式中，Xj表示第j個(gè)指標(biāo)的測定值，Xmax表示第j個(gè)指標(biāo)的最大值，Xmin表示第j個(gè)指標(biāo)的最小值。隸屬函數(shù)D值為不同容器或基質(zhì)對于苗木生長的綜合評價(jià)值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有測定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差展示。利用Excel 2007 和SPSS 19.0 進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。采用雙因素方差分析和Duncan 多重比較檢驗(yàn)處理間差異顯著性（P＜0.01 表示差異極顯著；P＜0.05 表示差異顯著）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)理化性質(zhì)分析

2.1.1 不同基質(zhì)物理性質(zhì)分析

從表3 可以得出：5 種基質(zhì)的容重差異極顯著（P＜0.01），其中M1的容重最大，超過了適宜的基質(zhì)容重范圍值；其余4 種基質(zhì)的容重為M2＜M5＜M4＜M3，均處于適宜的基質(zhì)容重（0.1～0.8 g/cm）[22]范圍值內(nèi)。5 種基質(zhì)配比的總孔隙度都在適宜的范圍內(nèi)（54%～96%）[23]，M2、M3和M5的總孔隙度差異不顯著，M1與M4差異不顯著，M1與M2差異性極顯著（P＜0.01）；M2、M5的通氣孔隙度（非毛管孔隙度）差異不顯著，M1、M3、M4也差異不顯著，但是M1與M2差異性顯著（P＜0.05），而通氣孔隙度影響的是根系的呼吸，從表3 的數(shù)據(jù)推測M2、M5的根系呼吸作用強(qiáng)于M1、M3、M4；持水孔隙度的差異性規(guī)律與通氣孔隙度一致。

表3 不同基質(zhì)配比的物理性質(zhì)分析Table 3 Analysis of physical properties of different matrix ratio

2.1.2 不同基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)分析

M2的全氮、全磷含量是最高的，全鉀含量與其他基質(zhì)差異顯著，5 種不同基質(zhì)配比的全氮、全磷含量皆存在顯著性差異。從全氮含量來看M2＞M5＞M3＞M4＞M1；5 種基質(zhì)配比的全磷與全氮含量變化一致；從全鉀含量的角度來看M5＞M1＞M3＞M4＞M2（表4）。

表4 不同基質(zhì)配比的化學(xué)性質(zhì)分析Table 4 Analysis of chemical properties of different matrix ratiog/kg

2.2 不同基質(zhì)配比、容器規(guī)格對苗木生長性狀的影響

2.2.1 苗高、地徑、高徑比的雙因素方差分析

容器規(guī)格對苗木生長的高度和地徑的影響達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01），對高徑比的影響也達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）?；|(zhì)配比對容器苗苗高的影響呈極顯著水平（P＜0.01），對地徑的影響呈顯著水平（P＜0.05），對高徑比的影響不顯著。而容器規(guī)格和基質(zhì)配比的交互效應(yīng)對櫸樹容器苗苗高的影響呈極顯著水平（P＜0.01），對地徑的影響呈顯著水平（P＜0.05），對高徑比無顯著影響。

2.2.2 基質(zhì)配比對苗木生長性狀的影響

從表5 分析得出：基質(zhì)配比主效應(yīng)影響下，苗高、地徑的趨勢相同，都是隨著M2、M3、M5、M1、M4依次減小，而高徑比差異不顯著。因此，M2、M3較好，M5、M1次之，M4最差。

表5 容器規(guī)格、基質(zhì)配比對苗木生長性狀影響的多重比較Table 5 Multiple comparison of growth traits in different container size and matrix ratio

2.2.3 不同容器對苗木生長性狀的影響

在不同容器方面，只有C4的高徑比與其他3 個(gè)有顯著差異（P＜0.05），而C4高徑比值最大，為6.83，而C1、C2、C3之間差異不顯著。同時(shí)，C2和C3的苗高總體上都低于C1和C4，因此從苗高上來看，C1、C4的容器規(guī)格較好，C2、C3較差。在苗高一定的情況下，高徑比越小說明苗木生長越粗壯，其苗木質(zhì)量越好。通常高徑比以不超過7 為好，本試驗(yàn)中苗木的高徑比均低于7，比較理想。

2.3 不同基質(zhì)配比、容器規(guī)格對容器苗根系的影響

2.3.1 容器苗根系的雙因素方差分析

容器規(guī)格、基質(zhì)配比及2 個(gè)因素的交互作用均對容器苗根系的相關(guān)指標(biāo)有很大的影響。從容器規(guī)格大小來看，除根系體積差異不顯著以外，其他4 個(gè)指標(biāo)間都存在極顯著差異（P＜0.01）；從基質(zhì)配比的效應(yīng)來看，不同基質(zhì)配比容器苗的根系體積、比根表面積（SRA）存在顯著性差異，其他3 個(gè)指標(biāo)間存在極顯著差異（P＜0.01）；從容器規(guī)格和基質(zhì)配比的交互效應(yīng)來看，除比根表面積（SRA）未達(dá)顯著差異水平以外，其他4 個(gè)指標(biāo)都達(dá)到極顯著差異水平（P＜0.01）。

2.3.2 基質(zhì)配比對容器苗根系的影響

從表6 的數(shù)據(jù)可以看出，根系總長長度由大到小排序?yàn)镸5＞M1＞M2＞M4＞M3，其中M5根系總長值最大為919.09 cm，M3根系總長值最小為648.08 cm；M1、M5、M2無顯著性差異，M3、M4無顯著性差異，即M1、M5、M2較好，M3、M4較差。根系表面積由大到小排序?yàn)镸1＞M5＞M3＞M2＞M4，其中M1根系表面積最大為683.38 cm2，M4根系表面積最小為524.01 cm2；M1、M3、M5無顯著性差異，M2、M3無顯著性差異，M1、M2、M3、M5與M4皆有顯著性差異（P＜0.05），即M1、M5、M3較好，M2次之，M4最差。根系體積由大到小排序?yàn)镸3＞M2＞M5＞M1＞M4，M1、M2、M4、M5無顯著性差異，M3根系體積值（69.04 cm3）與其他處理皆有顯著性差異（P＜0.05），即M3最好，M1、M2、M4、M5較差。SRL 由大到小排序?yàn)镸1＞M5＞M4＞M2＞M3，其中M1值最大為10.83，M3值最小為6.51，M1比M3高4.32；M2與M3無顯著性差異，M4與M5無顯著性差異，M1值與其他處理間皆有顯著性差異（P＜0.05）；SRA由大到小排序?yàn)镸1＞M5＞M4＞M3＞M2，其中M1最大為8.75，M2最小為4.89，M1比M2高3.86；M1、M4、M5、無顯著性差異，M3、M4無顯著性差異，M2、M3無顯著性差異。總得看來，在根系方面M1、M5基質(zhì)配比較好，M3、M2其次，M4最差。

表6 不同容器規(guī)格和基質(zhì)配比根系相關(guān)指標(biāo)的多重比較Table 6 Multiple comparison of container size and matrix ratio on the root morphological index

2.3.3 不同容器對容器苗根系的影響

從表6 中還可以看出，在容器規(guī)格主效應(yīng)的影響下，根系總長變化趨勢從大到小為C1＞C2＞C4＞C3；根系表面積變化趨勢從大到小為C1＞C2＞C3＞C4；根系體積變化趨勢從大到小為C1＞C3＞C2＞C4；SRL 和SRA 變化趨勢一致，從大到小為C3＞C2＞C4＞C1。其中，在C1的容器規(guī)格處理下，根系總長、根系表面積、根系體積都是最大值，分別為984.90 cm、6.84 cm2、5.62 cm3。從根系總長來看，C1處理顯著高于C2處理26.43%（P＜0.05），顯著高于C4處理32.27%（P＜0.05），顯著高于C3處理51.87%（P＜0.05）；從根系表面積來看，C1處理顯著高于C3處理15.72%（P＜0.05），顯著高于C4處理33.80%（P＜0.05）；從根系體積來看，4 種容器處理下的結(jié)果并沒有顯著性差異。C1處理下SRL、SRA 都為最小值，分別是6.44 和4.55；同時(shí)，C1處理的SRL、SRA 均顯著低于C2、C3處理（P＜0.05），不顯著低于C4處理。從根系上總得來看，C1、C2較好，C3、C4較差。

2.4 不同容器和基質(zhì)對于苗木生長的隸屬函數(shù)分析

從表7 可以看出，不同容器對各測定指標(biāo)的隸屬函數(shù)值之間差別不大，C1和C2的平均隸屬函數(shù)值較大；M3的平均隸屬函數(shù)值較低，比M5的低了22.2%。其余4 種基質(zhì)的平均隸屬函數(shù)值差別不大。

表7 不同容器和基質(zhì)對各測定指標(biāo)的隸屬函數(shù)值Table 7 The membership function values of different containers and matrix ratio for each measurement index

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)的物理性質(zhì)一般關(guān)系到植物根系對水分和養(yǎng)分的吸收以及保證根系與外界環(huán)境的氣體交換[24]。在本試驗(yàn)中，除了M1的容重超過適宜的范圍值以外，其他4 種基質(zhì)配比之間雖然有顯著差異，但都在適應(yīng)的范圍內(nèi)，且M2、M3、M5的容重較小。而5 種基質(zhì)的總孔隙度也都處在適宜的范圍內(nèi)，且M2、M3、M5之間差異不顯著。M2、M3、M5含有更多的氮、磷、鉀，更有利于容器苗的營養(yǎng)積累。分析櫸樹容器苗具體生長情況得知：M2、M3、M5在苗高、地徑上的表現(xiàn)好于M1、M4；M2、M3、M5對于櫸樹容器苗的根系生長也有很好的促進(jìn)作用。SRA 的值體現(xiàn)了根吸收功能的強(qiáng)弱。M3在促進(jìn)櫸樹容器苗根伸長和增強(qiáng)根吸收功能上表現(xiàn)較差，并且其平均隸屬函數(shù)值較低，比M5的低了22.2%。因此選擇基質(zhì)類型時(shí)需要排除M3。故在基質(zhì)配比這一方面，可供最終選擇的為M2和M5。在選取合適的基質(zhì)時(shí)，要考慮適用性和經(jīng)濟(jì)性兩大原則。泥炭、蛭石和珍珠巖是最常用的可以標(biāo)準(zhǔn)化的基質(zhì)。但是隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，人們逐漸考慮添加處理過的工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢棄物，以期降低育苗成本并且符合環(huán)保要求。選用農(nóng)林廢棄物等經(jīng)濟(jì)環(huán)保型育苗基質(zhì)成為目前容器苗發(fā)展的趨勢[10,25]。但目前秸稈的回收、運(yùn)輸和儲存等體系還不夠完善，跟苗圃土相比各方面成本較高[26]。故農(nóng)林廢棄物越多，基質(zhì)價(jià)格就越高，故建議選擇M5基質(zhì)配比。

為了培育高質(zhì)量的容器苗，根據(jù)植物種類、育苗規(guī)格和育苗周期的不同選擇適用于樹種生物學(xué)特性和經(jīng)濟(jì)條件的育苗容器十分必要[27]。在本試驗(yàn)中，容器C1、C2、C4的苗高、地徑等形態(tài)指標(biāo)均顯著高于C3；但是根系總長、根系體積等指標(biāo)以C4為最差。這可能是因?yàn)镃4是無紡布，規(guī)格僅為20 cm×20 cm，在生長中根系可以穿過無紡布，直達(dá)地下，導(dǎo)致容器苗在生長時(shí)可以吸收容器外土壤的養(yǎng)分，使得苗木生長較高，但是收獲時(shí)會破壞容器外部的根系，同時(shí)收獲時(shí)也非常困難。因此選擇容器規(guī)格時(shí)需要排除C4。同時(shí)C1和C2的平均隸屬函數(shù)值都較大。另一方面，塑料薄膜容器還具有價(jià)格低廉、牢固、保溫、保濕、播種后出苗早和育苗效果好等優(yōu)點(diǎn)[28]。故在容器規(guī)格這一方面，可供最終選擇的為C1和C2。在一定的條件下，容器的規(guī)格越大，則越有利于容器苗的生長[29]；使用更大的容器，也更有利于苗木移栽后第1 個(gè)生長季的幼苗生長和養(yǎng)分積累[30]，這是因?yàn)檩^大的容器可以促進(jìn)苗木莖和根的生長[31]。但由于容器苗是工廠化育苗，必須考慮經(jīng)濟(jì)方面。最好的育苗容器應(yīng)該是成本低，同時(shí)有利于苗木的生長[32]。在保證培育健壯優(yōu)質(zhì)苗的前提下，育苗容器要盡可能小，以提高苗圃地利用率[33]。容器規(guī)格越大，所用基質(zhì)越多，育苗成本也就越高。C1的填充基質(zhì)較多，但除了根系總長顯著高于C2外，其余指標(biāo)均無明顯差異。故建議選擇C2容器。

綜上所述，通過分析測定數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)因素，建議在培育櫸樹容器苗時(shí)選擇規(guī)格為20 cm × 30 cm 的控根容器和25% 農(nóng)林廢棄物 +65%園圃土 + 10%珍珠巖的基質(zhì)配比。由于本試驗(yàn)用了苗圃土以及規(guī)格稍大的容器，導(dǎo)致基質(zhì)重量較大，運(yùn)輸成本大，不利于推廣使用。建議可以因地制宜，充分利用當(dāng)?shù)氐牟牧虾头试?，適當(dāng)?shù)靥砑幽拘肌⒛嗵客?、樹皮、花生殼、菇渣、稻殼和土木灰等輕基質(zhì)，以更好地降低成本和推廣使用[34-35]。還可以在基質(zhì)中添加一些物質(zhì)，以更好地滿足苗木的生長需求。如在培育番茄（Lycopersicon esculentum）幼苗的基質(zhì)中添加適量的草酰胺；而使用生物保水劑則可以提高土壤持水容量、總孔隙度和毛管孔隙度，降低土壤容重[13]。展望未來，可以開展針對櫸樹容器苗基質(zhì)添加劑的試驗(yàn)，以更好地培育出優(yōu)良的櫸樹容器苗。