不同容器和基質(zhì)配比對櫸樹容器苗營養(yǎng)積累的影響

曹媛媛，楊曉玥，吳 文，張于卉，喻方圓

（1.南京林業(yè)大學(xué) a.南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心；b.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）

容器育苗是世界先進(jìn)的育苗技術(shù)，但在我國相關(guān)技術(shù)的研究還不夠深入，加強(qiáng)容器育苗相關(guān)技術(shù)的研究十分必要[1]。大多數(shù)苗木在從起苗到移植后的幾周時間內(nèi)都不能進(jìn)行光合作用，雖然容器苗受到的影響沒有裸根苗大，但是基質(zhì)供應(yīng)的養(yǎng)分有限，運輸過程環(huán)境因素，及到造林地適應(yīng)新環(huán)境，都會影響其光合作用。在此期間，植物會利用其儲存的營養(yǎng)物質(zhì)來維持呼吸作用，修復(fù)受傷的組織，為進(jìn)行新的光合作用作準(zhǔn)備，因此在容器苗期間的營養(yǎng)積累對提高造林成活率至關(guān)重要[2]。植物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)主要包括非結(jié)構(gòu)性碳水化合物、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)元素，其中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物包括可溶性糖和淀粉，是生長代謝的能量來源，是植物在逆境下維持器官功能的保障[3]；蛋白質(zhì)維持植物體自身的結(jié)構(gòu)，碳氮、磷、鉀等礦物質(zhì)元素合理配合的施用可以促進(jìn)植物的生長[4]。而在容器育苗中，對容器苗的營養(yǎng)積累有直接影響的就是容器類型、規(guī)格和基質(zhì)。目前育苗的容器類型主要有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[5]；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[6]；對容器規(guī)格的選擇一般根據(jù)苗木的種類、所需苗齡的時長以及運輸和造林地的條件，目前，國內(nèi)外使用的育苗容器規(guī)格不一，為了培育質(zhì)量好一些的容器苗需要大容器，高度約為30 cm[7]。基質(zhì)為容器苗提供營養(yǎng)以供其生長發(fā)育，其理化性質(zhì)影響了苗木的水分和養(yǎng)分供給，從而控制著容器苗的生長發(fā)育[8]。容器基質(zhì)的配比在考慮材料優(yōu)良與否的同時，也要注重其成本及運輸問題，我國傳統(tǒng)的容器育苗基質(zhì)質(zhì)量大，運輸成本高，推廣使用受到一定限制[9]。目前以農(nóng)林廢棄物為主要原料的輕型基質(zhì)正在被越來越多的應(yīng)用，但不同樹種對基質(zhì)配比的要求不同，尋找適合具體樹種的基質(zhì)配比值得探討。

櫸樹Zelkova serrata，為榆科櫸屬落葉喬木，藥用、觀賞[10]，抗旱性能好，材質(zhì)特性優(yōu)良[11]，是材質(zhì)優(yōu)良、生長較快的珍貴硬闊葉樹種[12]。櫸樹分布范圍廣，在我國有大葉櫸、小葉櫸樹、光葉櫸和大果櫸4種。本試驗研究的是大葉櫸，其葉片大，表皮粗糙，葉邊緣有銳尖鋸齒，背面披絨毛，主要分布在長江中下游、淮河、秦嶺以南地區(qū)，在1 800～2 800 m的海拔也有其分布[13]?，F(xiàn)今，對櫸樹的生理學(xué)特性[14]、葉色變化[15]、種子繁殖技術(shù)、扦插技術(shù)、組培技術(shù)等方面都有研究[16]，但是關(guān)于櫸樹的容器育苗研究涉及較少并且不具體。本試驗擬通過比較不同容器規(guī)格和基質(zhì)配比對櫸樹容器苗營養(yǎng)累積的影響，篩選出最適宜的容器規(guī)格和基質(zhì)配比，以期為櫸樹容器苗的高效培育提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于上海市金山區(qū)楓涇鎮(zhèn)，全區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，日照時間比較長，其年日照時數(shù)約為1 900 h，一年中7月和8月的日照時間最長，平均大于200 h，年降水量1 100 mm，年平均氣溫15.3℃，水熱條件良好。

1.2 試驗材料

1.2.1 試驗苗移植和培育方法

該試驗選擇生長狀況相近的2017年2月播種的櫸樹實生苗，在2017年5月份移栽進(jìn)不同基質(zhì)配比和不同規(guī)格的育苗容器中進(jìn)行培育，并進(jìn)行相同條件的后期管理，最后在2017年12月中旬對所有的處理進(jìn)行取樣，測定相關(guān)養(yǎng)分指標(biāo)。

1.2.2 試驗容器規(guī)格

該試驗容器有四種，其中三種黑色塑料控根容器，一種普通無紡布容器，規(guī)格如表1。

表1 容器類型和規(guī)格Table1 Container type and specification

1.2.3 試驗基質(zhì)配比

該試驗基質(zhì)配比材料選用當(dāng)?shù)孛缙酝痢⒉少彽霓r(nóng)林廢棄物（已腐熟的農(nóng)作物秸稈）、珍珠巖，配比如表2。

表2 試驗設(shè)計的基質(zhì)成分配比 Table2 The formulation of experimental media %

1.3 試驗設(shè)計

本試驗采用雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計的方法，兩個因素分別是：容器規(guī)格和基質(zhì)配比。容器規(guī)格有4個水平，基質(zhì)配比有5個水平，共20個處理，每種處理設(shè)3個重復(fù)，每重復(fù)25株櫸樹幼苗。

苗木生物量測定：將待測苗木裝入信封，放入烘干箱，在105℃殺青20 min，然后將溫度設(shè)定在70℃，烘至恒質(zhì)量再用電子天平稱其干質(zhì)量（g）。

生理指標(biāo)測定：采用蒽酮比色法測定可溶性糖（mg·g-1）、淀粉（mg·g-1）的濃度；采用馬斯亮藍(lán)G-250 法測定蛋白質(zhì)（mg·g-1）的濃度；先用硫酸銅-硫酸鉀-硫酸消解，再消煮，然后用分光光度計法測定全氮（mg·g-1）、全磷（mg·g-1）的濃度；用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定法測定全碳（mg·g-1）的濃度；用火焰光度計法測定全鉀（mg·g-1）濃度。

1.4 指標(biāo)測定與試驗方法

基質(zhì)特性測定：隨機(jī)選取自然風(fēng)干的不同配方基質(zhì)，采用環(huán)刀法測定各處理基質(zhì)容重（g·cm-3）、總孔隙度（%）、毛管總孔隙度（%）；同時測定不同基質(zhì)成分配比的化學(xué)性質(zhì)，即先用硫酸銅-硫酸鉀-硫酸消解，再消煮，然后用分光光度計法測定全氮（mg·g-1）、全磷（mg·g-1）的濃度；用火焰光度計法測定全鉀（mg·g-1）濃度。

1.5 數(shù)據(jù)分析

將采集的數(shù)據(jù)用Excel 軟件進(jìn)行匯總整理，并繪制圖表。匯總整理的數(shù)據(jù)用SPSS18.0 中文版分析軟件進(jìn)行雙因素方差分析并進(jìn)行Duncan 多重比較，檢驗處理間差異顯著性（P＜0.01時，表示差異極顯著；0.01 ＜P＜0.05時，表示差異顯著）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配比基質(zhì)的理化性質(zhì)分析

比較本研究中不同基質(zhì)配比的物理化學(xué)性質(zhì)（表3），發(fā)現(xiàn)5種基質(zhì)配比處理所測得的物理、化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，包括基質(zhì)容重、總孔隙度、毛管孔隙度以及全氮、全磷、全鉀濃度間差異均達(dá)顯著水平。5種基質(zhì)配比容重排序如下：M1＞ 0.80 g·cm-3＞M3＞M4＞M5＞M2，其 中M1容重超過了適宜容重范圍（0.1～0.8 g·cm-3）[17]。5種基質(zhì)配比的總孔隙度都在適宜的范圍內(nèi)（54%～96%）[18]，大小排序如下：M5＞M2、M3＞M1、M4；5種基質(zhì)配比的毛管孔隙度差異顯著，排序如下：M1、M3、M4＞M2、M5。5種基質(zhì)配比的全氮、全磷和全鉀濃度差異顯著，其中5種基質(zhì)的全氮和全磷濃度大小排序一致，如下：M2＞M5＞M3＞M4＞M1，全鉀濃度大小排列如下：M1、M3、M4、M5＞M2。綜合以上5種基質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，基質(zhì)M2、M5最好，M3、M4次之。

2.2 容器苗各個指標(biāo)的雙因素方差分析

對容器苗的各個指標(biāo)進(jìn)行雙因素方差分析可知（表4），在容器規(guī)格為主效應(yīng)時，苗木的全株生物量、淀粉濃度、蛋白質(zhì)濃度、全磷濃度、全碳濃度、碳氮比等指標(biāo)的差異達(dá)到了極顯著水平；全鉀濃度差異達(dá)到顯著水平；而可溶性糖濃度、全氮濃度差異不顯著。在基質(zhì)配比為主效應(yīng)時，櫸樹容器苗的蛋白質(zhì)濃度、全氮濃度、全磷濃度、全碳濃度、碳氮比的差異都達(dá)到了極顯著的水平；全株生物量、可溶性糖濃度差異達(dá)到顯著水平；淀粉濃度、全鉀濃度差異不顯著。在容器規(guī)格和基質(zhì)配比交互效應(yīng)下，除了苗木全株生物量和可溶性糖濃度無顯著差異，其余7個指標(biāo)差異都達(dá)到了極顯著水平。

表3 不同基質(zhì)的基本理化性狀比較?Table3 The basic physical and chemical properties of different media

表4 櫸樹容器苗各指標(biāo)的雙因素方差分析?Table4 Two-factor analysis of variance for nutrient indicators of Zelkova schneideriana container seedlings

2.3 不同基質(zhì)配比和容器規(guī)格對櫸樹容器苗生物量的影響

對容器苗生物量進(jìn)行比較分析得（表5），5種不同基質(zhì)處理下櫸樹容器苗的全株生物量表現(xiàn)排序如下：M2＞M3、M5＞M1、M4，因此基質(zhì)M2在生物量方面表現(xiàn)最好，全株生物量達(dá)到了111.19 g，M3、M5次之，M1最差，全株生物量只有86.62 g。4種不同規(guī)格容器培育出的櫸樹容器苗的全株生物量存在顯著性差異。其中不同規(guī)格處理下櫸樹容器苗的全株生物量排序為：C1＞C4＞ C2＞C3，伴隨著控根容器規(guī)格的增大，櫸樹容器苗全株生物量也在增大。因此在容器規(guī)格方面，容器規(guī)格C1在生物量方面表現(xiàn)最好，全株生物量達(dá)到了148.20 g，C4、C2次之，C3在生物量方面表現(xiàn)最差，其處理下的全株生物量只有C1處理下全株生物量的30.28%。

表5 不同容器規(guī)格和基質(zhì)配比櫸樹容器苗生物量的差異Table5 Differences in biomass of Zelkova schneideriana container seedling in different container size and medium formulation

2.4 不同基質(zhì)配比和容器規(guī)格對櫸樹容器苗非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度的影響

通過對表6對比分析可知，在不同基質(zhì)處理下，容器苗中可溶性糖濃度排序為M2＞M1、M3、M5＞M4，其中M2處理下的容器苗中可溶性糖濃度最高（9.34 mg·g-1），M4最低（7.92 mg·g-1）；而不同基質(zhì)配比對淀粉濃度無顯著性差異影響，其中M1處理下的容器苗中淀粉濃度最高（12.60 mg/g），M3最低（11.89 mg/g）。由此看來，對于非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的積累，基質(zhì)配比M1、M2較好，M5次之。

而在不同容器處理下的櫸樹容器苗在可溶性糖濃度方面差異不顯著，其中C1處理下的可 溶性糖濃度最大（88.029 mg·g-1），C4最?。?.00 mg·g-1）。根據(jù)表6顯示，淀粉濃度的由大到小依次為C1、C4、C2＞C3，C1處理下的容器苗的淀粉濃度最高（13.42 mg·g-1），C3處理下的容器苗的淀粉濃度顯著低于其他三個容器，只有10.70 mg·g-1。由此看來，對于非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的積累，容器規(guī)格C1最好，C2次之。

表6 不同容器規(guī)格和基質(zhì)配比對櫸樹容器苗非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度的影響Table6 Effects of different container size and medium formulation on non-structural carbohydrate concentration of Zelkova schneideriana container seedlings

2.5 不同基質(zhì)配比和容器規(guī)格對櫸樹容器苗蛋白質(zhì)濃度的影響

通過對比分析不同基質(zhì)處理下蛋白質(zhì)的濃度可知（表7），櫸樹容器苗中蛋白濃度排序為M5＞M1、M2、M3＞M4，其 中M5處理下的容器苗中蛋白質(zhì)濃度最高（2.59 mg·g-1），M4最低（2.01 mg·g-1）。由此看來，對于蛋白質(zhì)的積累，基質(zhì)配比M5較好，M1、M2、M3次之。

不同容器規(guī)格處理下的櫸樹容器苗蛋白質(zhì)濃度差異顯著。C1處理下蛋白質(zhì)濃度最高（2.77 mg·g-1），C3處理下最低（1.78 mg·g-1）排序如下：C1＞C4＞C2＞C3,其中C1處理下的蛋白質(zhì)濃度比C3處理下的高55.77%。由此看來，對于蛋白質(zhì)的積累，容器規(guī)格C1最好，C2、C4次之。

表7 不同容器規(guī)格和基質(zhì)配比對櫸樹容器苗蛋白質(zhì)濃度的影響Table7 Effects of different container size and medium formulation on protein concentration of Zelkova schneideriana container seedlings

2.6 不同基質(zhì)配比和容器規(guī)格對櫸樹容器苗礦質(zhì)元素濃度的影響

由表8可知，在不同的基質(zhì)配比的影響下，不同處理間櫸樹容器苗莖中全鉀差異不顯著，全氮、全磷、全碳和碳氮比差異顯著。其中全氮濃度排序如下：M5、M2＞M3＞M1＞M4，處理M5的值最大（9.56 mg·g-1，M4最小（7.96 mg·g-1）；全磷濃度排序如下：M5、M2＞M3＞M4＞M1，處理M5的值最大（1.87 mg·g-1），M1最?。?.69 mg·g-1）；全碳濃度排序如下：M5、M2＞M3、M4＞M1；而碳氮比指標(biāo)處理M1顯著小于其他處理，其余處理間差異不顯著。由此可知處理M5、M2下櫸樹容器苗中礦質(zhì)元素濃度高，M3次之。

而在不同容器規(guī)格的影響下，不同處理間櫸樹容器苗莖中礦質(zhì)元素指標(biāo)差異都明顯。其中全氮濃度排序如下：C1、C4＞C2＞C3，處理C1下櫸樹容器苗的全氮濃度最高（9.18 mg·g-1），C3最低（8.44 mg·g-1）；全磷濃度排序如下：C1＞C2＞C3、C4，C1全磷濃度值比C4高0.48 mg·g-1；全鉀濃度排序如下：C1、C2＞C3＞C4，處理C2下櫸樹容器苗中全鉀濃度比C4高4.87%；全碳濃度排序如下：C1＞C2、C4＞C3，處理C1下 櫸樹容器苗的全碳濃度（614.65 mg·g-1），比處理C3高40.77%；碳氮比指標(biāo)排序如下：C1＞C2＞ C4＞C3，C1處理下櫸樹容器苗的碳氮比的比值最大（67.50）。比較不同容器規(guī)格中櫸樹容器苗中礦物質(zhì)元素濃度，容器規(guī)格C1最好、C2次之，C3、C4較差。

表8 不同容器規(guī)格和基質(zhì)配比對櫸樹容器苗礦質(zhì)元素濃度的影響?Table8 Effects of container size and medium formulation on mineral element concentration of Zelkova schneideriana container seedlings

3 結(jié)論與討論

通過對5種基質(zhì)理化性質(zhì)的比較，M2（90%農(nóng)林廢棄物+10%珍珠巖）、M5（5%苗圃土+ 65%農(nóng)林廢棄物+10%珍珠巖）的容重較小、總孔隙度較大，并且全氮、全磷、全鉀的濃度也較高，由此可以得出，基質(zhì)M2、M5的各項理化指標(biāo)表現(xiàn)較好，且質(zhì)量量輕、質(zhì)地疏松、具有良好的透氣性和持水能力，可以為櫸樹容器苗的營養(yǎng)積累提供有利條件。

從苗木生物量指標(biāo)的測定結(jié)果來看，對櫸樹容器苗的干質(zhì)量指標(biāo)影響較為顯著的是基質(zhì)M2，M3、M5次之；對干質(zhì)量指標(biāo)影響顯著的是容器C1，C2、C4次之。分析櫸樹容器苗中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度測定結(jié)果可知，基質(zhì)M2對其可溶性糖濃度指標(biāo)影響最顯著，M1、M3、M5次之，而不同基質(zhì)配比對其淀粉濃度影響不大；容器C1對其淀粉濃度指標(biāo)影響最顯著，C2次之，而不同容器規(guī)格對其可溶性糖濃度影響不顯著。分析櫸樹容器苗中蛋白質(zhì)濃度測定結(jié)果可知，基質(zhì)M5對其蛋白質(zhì)濃度指標(biāo)影響較顯著，M1、M2、M3次之；容器C1對其蛋白質(zhì)濃度指標(biāo)影響最顯著，C2、C4次之。比較櫸樹容器苗中礦物質(zhì)濃度測定結(jié)果可知，對櫸樹容器苗全氮、全磷、全碳濃度積累以及碳氮比指標(biāo)影響最大的是基質(zhì)M2、M5，而不同基質(zhì)配比對其全鉀濃度的積累影響不大；對櫸樹容器苗全氮、全磷、全碳和全鉀濃度積累以及碳氮比指標(biāo)影響最大的是容器C1，C2次之。

綜上各個方面的比較，對櫸樹容器苗營養(yǎng)積累相關(guān)指標(biāo)基本都有較好影響的基質(zhì)是基質(zhì)M2（90% 農(nóng)林廢棄物+10% 珍珠巖）和容器C2（20 cm×30 cm的黑色塑料控根容器）。因此，基質(zhì)M2和容器C2的組合是對櫸樹容器苗營養(yǎng)積累最為有利的基質(zhì)配比和容器規(guī)格組合。

本試驗選用的不是普通塑料容器，而是控根的塑料容器，從而改善了普通塑料容器中會出現(xiàn)的窩根、卷根等缺點[5]。本試驗發(fā)現(xiàn)，塑料控根容器C1、C2處理下的櫸樹容器苗在生物量、營養(yǎng)物質(zhì)濃度、礦物質(zhì)元素濃度方面的積累都要優(yōu)于無紡布容器C4，這與王琰華等[19]的研究結(jié)論一致，即容器育苗中塑料容器培育效果要優(yōu)于無紡布容器，這可能是因為無紡布透氣性好，水分散失快，而兩種類型容器的底部滲灌參數(shù)相同（80%），導(dǎo)致無紡布容器灌水頻率明顯大于硬塑料容器，使得其經(jīng)常處于過度濕狀態(tài)，容器內(nèi)濕度大于硬塑料容器造成的[20]。試驗中不同規(guī)格的塑料控根容器，對櫸樹容器苗營養(yǎng)積累影響的容器排序如下：C1＞C2＞C3，這與周新華等[21]研究發(fā)現(xiàn)杉木容器苗隨著容器規(guī)格的增大生長得更好的結(jié)論一致。

非結(jié)構(gòu)性碳水化合物主要由淀粉和可溶性糖組成[22]，實驗證明，通過滲透調(diào)節(jié)和改變細(xì)胞液壓，可以提高植株的抗旱能力[23]。在水稻實驗中可以得知，施用氮肥可以提高非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的儲備量，這與本研究中因為M2基質(zhì)中全氮濃度最高，所以其處理下的容器苗的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物也高的結(jié)論一致。

根據(jù)陳振德等[24]研究可知：試驗當(dāng)?shù)氐目啡┰⒚拮褮ぬ娲萏康那闆r下，復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)相似于草炭與蛭石的混合基質(zhì)，并且能降低育苗成本，因此本試驗選用了當(dāng)?shù)氐拿缙酝痢⑥r(nóng)林廢棄物配合著一定量的珍珠巖來設(shè)置不同的基質(zhì)配比。本試驗發(fā)現(xiàn)，隨著基質(zhì)中農(nóng)林廢棄物比重的增加，基質(zhì)更利于櫸樹容器苗營養(yǎng)生長，即基質(zhì)配比M2、M5處理下的櫸樹容器苗在生物量、營養(yǎng)物質(zhì)濃度、礦物質(zhì)元素濃度和葉綠素濃度方面的積累都表現(xiàn)出了優(yōu)勢，原因在于在理化性質(zhì)方面，基質(zhì)M2、M5中全氮和全磷濃度要高于其他基質(zhì)，這與魯敏等[25]在研究基質(zhì)性質(zhì)對油松容器苗的影響時發(fā)現(xiàn)的基質(zhì)中的N、P 濃度越高其生長狀況越好的結(jié)論一致。

容器基質(zhì)的配比在考慮材料優(yōu)良與否的同時，也要注重其成本及運輸問題，由于本試驗用了苗圃土以及規(guī)格稍大的容器，導(dǎo)致基質(zhì)重量較大，這與有泥炭土作配比的輕基質(zhì)[26]相比，運輸成本大，推廣使用會受到限制。近十幾年來，國內(nèi)一些林業(yè)工作者對輕基質(zhì)容器育苗技術(shù)進(jìn)行了研究[27-28]，證明以輕型的泥炭作為基礎(chǔ)基質(zhì)，根據(jù)不同樹種對基質(zhì)需求不同，再配以其他基質(zhì)，更利于容器育苗技術(shù)的發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展與苗木產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)步，容器育苗在尋求更適宜的容器規(guī)格與廉價輕型基質(zhì)配的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地投入機(jī)械化的操作，集約化的生產(chǎn)，網(wǎng)絡(luò)化的管理等高科技技術(shù)，向著高科技的育苗技術(shù)與高水平的管理營銷相結(jié)合的新階段發(fā)展[29-31]。