不同土壤質(zhì)地對(duì)米槁幼苗生長(zhǎng)特性的影響

劉濟(jì)明，梁格林，高 攀，劉 歡，唐子燕，李如琪

（1.貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550025；2.貴州大學(xué)森林生態(tài)研究中心，貴州貴陽(yáng) 550025）

米槁（Cinnamomum migaoH. W. Li），系樟科（Lauraceae）樟屬（Cinnamomum）常綠大喬木。其成熟的干燥果實(shí)又稱(chēng)大果木姜子，是貴州民間用以醫(yī)治腹脹、胸痛等的常用藥物。對(duì)大果木姜子進(jìn)行藥理、化學(xué)成分的研究，研制出了以大果木姜子為主藥的米槁心樂(lè)滴丸、心胃丹膠囊、米槁精油滴丸等國(guó)家二三類(lèi)中藥新藥［2］。近年來(lái)，由于生態(tài)環(huán)境的惡化和可觀的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值，米槁被廣泛的開(kāi)發(fā)和利用，致使其野生資源不斷匱乏。在可用資源有限的情況下，幼樹(shù)少見(jiàn)，通常是大樹(shù)，導(dǎo)致種群數(shù)量大量減少［3］。植株根系的生長(zhǎng)發(fā)育及對(duì)養(yǎng)分的吸收利用受土壤理化性質(zhì)優(yōu)劣的影響［4］。我國(guó)米槁主要分布范圍為貴州、廣西、云南等西南地區(qū)，土壤類(lèi)型及其分布變化較大。土壤質(zhì)地作為影響土壤潛在生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是土壤重要的物理性質(zhì)的一部分［5］。不同質(zhì)地的土壤理化性質(zhì)存在很大差別，土壤質(zhì)地對(duì)土壤的理化性質(zhì)和肥力有著極其重要的影響，土壤粒級(jí)的組成差別造成了土壤水、肥、氣、熱的差異，影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育［6］。苗木的根系生長(zhǎng)以及根系的形態(tài)和分布都受土壤理化性質(zhì)的影響，同時(shí)根系的生長(zhǎng)發(fā)育也影響著苗木的地上部分的生長(zhǎng)發(fā)育［7］。侯加民等［8］對(duì)烤煙的研究顯示：煙葉的生長(zhǎng)與化學(xué)性質(zhì)、抗病害、品質(zhì)的高低與根系發(fā)育有著密切關(guān)系，所以不同的土壤質(zhì)地導(dǎo)致烤煙根系發(fā)育差異，勢(shì)必會(huì)影響地上部分生長(zhǎng)的不一致，進(jìn)而影響煙葉本身的品質(zhì)。研究表明［9］，在不同的土壤質(zhì)地條件下，玉米根條數(shù)和根干重依次為砂壤>壤土>黏土。Masoni 等［10］研究表明，不同質(zhì)地的土壤下小麥的產(chǎn)量和干物質(zhì)積累黏壤土優(yōu)于砂壤土。綜上，土壤質(zhì)地的不同，土壤的理化性質(zhì)、水肥、顆粒組成等都有所不同，這些與植株的生長(zhǎng)發(fā)育都密切相關(guān)，說(shuō)明土壤質(zhì)地的差異會(huì)影響米槁生長(zhǎng)的程度，而對(duì)不同質(zhì)地條件下米槁生長(zhǎng)特性方面的研究鮮有報(bào)道。探究砂土、壤土、黏土對(duì)米槁的苗高、地徑、生物量和形態(tài)特征的變化，旨在明確適宜米槁高質(zhì)高產(chǎn)的土壤質(zhì)地類(lèi)型，并為此提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于貴州大學(xué)林學(xué)院，26°27′12″N，106°39′12″E，海拔1020 m，屬于典型的亞熱帶季風(fēng)性溫潤(rùn)氣候，年均氣溫15.6℃，日照時(shí)數(shù)1144.6 h，最熱月（6 月）39.1℃，最冷月（12 月）-7.8℃；年均降雨量1300 mm，一年中陰雨天氣較多，平均為240.6 d，相對(duì)濕度為71%。根據(jù)國(guó)際制土壤質(zhì)地分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，種植米槁前土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 不同土壤質(zhì)地種植米槁前土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physical and chemical properties before planting C. migao with different soil textures

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試米槁品種于2014 年10 月中旬在貴州省羅甸縣采集的米槁種子，經(jīng)沙藏后，選取300粒飽滿(mǎn)種子于2015 年3 月進(jìn)行播種［11］。土壤采集于貴州省羅甸縣逢亭鎮(zhèn)米槁分布地，選擇3 種不同的土壤質(zhì)地（砂土、壤土、黏土）進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)供試土壤分別進(jìn)行風(fēng)干、過(guò)篩、熏蒸、消毒和稱(chēng)量處理后，裝入口徑45 cm，高45 cm，底徑40 cm 的花盆，每盆裝土25 kg，按1 m × 1 m 的株行距埋入土中，盆的外延與地面平齊，使花盆中的土壤緊實(shí)度與相應(yīng)的田間土壤接近，每個(gè)處理重復(fù)3 次。在移栽前每盆施尿素4 g、P2O54 g、K2O 2 g、有機(jī)肥（羊糞）12 g，均勻的施于15 cm土層。2015年4月中旬，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的米槁苗于每種質(zhì)地的土壤類(lèi)型移栽100 株，進(jìn)行隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。后期管理同一般大田生產(chǎn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

選擇各處理中長(zhǎng)勢(shì)一致的米槁10 株，掛牌標(biāo)記，每隔20 d 測(cè)定一次苗高、莖粗、側(cè)枝長(zhǎng)和根長(zhǎng)；數(shù)出分枝數(shù)目。測(cè)量幼苗形態(tài)后，選取3 株將幼苗的根、莖、葉分開(kāi)，用電子天平（精準(zhǔn)度=0.001 g）分別稱(chēng)出根、莖、葉的鮮重；進(jìn)行殺青處理記錄干重，殺青處理?xiàng)l件：105℃，15 min；60℃烘干。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

logistic 方程能夠較好的擬合幼苗的生長(zhǎng)過(guò)程［12］，以生長(zhǎng)時(shí)間（t）為自變量，累積生長(zhǎng)量（y）為因變量，所用的logistic表達(dá)式為：

式中a、b為待測(cè)系數(shù)，t為時(shí)間，k為生長(zhǎng)極限。

通過(guò)方程將（1）式t 求二階導(dǎo)數(shù)并令d2y/dt2= 0，得到幼苗生長(zhǎng)發(fā)育速度最大值時(shí)的t0值，即t0= a/b，t0為連日生長(zhǎng)量速度最大的時(shí)間，也稱(chēng)為速生點(diǎn)；再對(duì)式（1）進(jìn)行三階求導(dǎo)數(shù)，即d3y/dt3= 0，可得到生長(zhǎng)量日變化速率最快的兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，t（生長(zhǎng)拐點(diǎn)）= a -ln（2 ±）/b，則t1= a - 1.317/b和t2= a + 1.317/b。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析使用Excel 2016 和SPSS25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，采用Origin2018 繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤質(zhì)地對(duì)米槁生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表2可知，不同土壤質(zhì)地對(duì)米槁幼苗的苗高和地徑影響有顯著差異。在不同土壤質(zhì)地條件下，幼苗都呈“慢-快-慢”的生長(zhǎng)規(guī)律。到12月底，壤土處理苗高82.23 cm、地徑1.72 cm，砂土處理苗高61.65 cm、地徑1.33 cm，黏土處理苗高53.07 cm、地徑1.26 cm，均是壤土處理長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于砂土和黏土處理。

表2 米槁幼苗苗高、地徑定期觀測(cè)結(jié)果Table 2 Regular observation results of the height and ground diameter of C. migao seedlings

2.2 土壤質(zhì)地對(duì)苗高地徑生長(zhǎng)過(guò)程的擬合

根據(jù)米槁幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中所需時(shí)間（t/d）、苗高（H/cm）、地徑（D/mm），擬合得到的logistic 方程式見(jiàn)表3。

由表3 可知：在回歸方程檢驗(yàn)都達(dá)到極顯著水平（P<0.001）下，決定系數(shù)RH2和RD2分別達(dá)到0.990以上和0.987以上。從圖1-2中可知，苗高與地徑的生長(zhǎng)擬合曲線呈“S”型，且兩個(gè)指標(biāo)生長(zhǎng)的實(shí)測(cè)值和擬合值擬合的都較好?？梢?jiàn)利用logistic 方程擬合米槁苗高和地徑的生長(zhǎng)節(jié)律效果很好。根據(jù)擬合和計(jì)算的結(jié)果，大致可以將米槁幼苗生長(zhǎng)時(shí)期劃分為3個(gè)階段：生長(zhǎng)前期、速生期、生長(zhǎng)后期。

圖1 幼苗苗高在不同土壤質(zhì)地條件下生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)曲線與logistic擬合曲線Fig. 1 Growth dynamic curve and logistic fitting curve of seedling height under different soil texture conditions

表3 苗高和地徑生長(zhǎng)過(guò)程擬合的logistic方程Table 3 Logistic equations for the growth process of seedling height and ground diameter

圖2 幼苗地徑在不同土壤質(zhì)地條件下生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)曲線與logistic擬合曲線Fig. 2 Growth dynamic curve and logistic fitting curve of seedling diameter under different soil texture conditions

由表4 可知：砂土、壤土、黏土處理下苗高和地徑速生期進(jìn)程有所差別，苗高較地徑稍早進(jìn)入速生期，速生點(diǎn)也早，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)（壤土除外）。速生期苗高累計(jì)生長(zhǎng)分別為36.153 cm、52.226 cm、31.798 cm，分別占觀察期苗高總生長(zhǎng)量的58.63%、63.51%、59.92%；地徑累計(jì)生長(zhǎng)分別為0.802、1.062、0.750，分別占觀察期地徑總生長(zhǎng)量的60.30%、61.71%、59.52%。壤土處理下速生期持續(xù)時(shí)間短，進(jìn)入速生點(diǎn)時(shí)間早，但凈生長(zhǎng)量及占總生長(zhǎng)量的比率最大。

表4 不同土壤質(zhì)地苗高和地徑生長(zhǎng)時(shí)期劃分Table 4 Different soil texture seedling height and ground diameter growth period division

2.3 土壤質(zhì)地對(duì)米槁幼苗構(gòu)件生長(zhǎng)的影響

由表5可見(jiàn)：采用壤土處理米槁幼苗的分枝數(shù)、葉片數(shù)、葉面積、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)最大，分別為6.06、60.81、58.5 cm2、26.34 cm 和8.00，顯著高于其他兩種質(zhì)地；且表現(xiàn)出顯著差異（P< 0.05），砂土和黏土處理的米槁幼苗表現(xiàn)的差異不顯著。壤土處理組較構(gòu)件生長(zhǎng)最差的土壤處理組分別高27.6%、43.5%、47.9%、38.6%、41.1%。比較結(jié)果表明：米槁幼苗在壤土質(zhì)地上培育對(duì)幼苗構(gòu)件的生長(zhǎng)發(fā)育最為有利。

表5 不同土壤質(zhì)地對(duì)幼苗構(gòu)件生長(zhǎng)的影響Table 5 Effects of different soil textures on seedling growth morphology

2.4 土壤質(zhì)地對(duì)米槁地上部干物質(zhì)積累的影響

從圖3可以看出，不同土壤質(zhì)地條件下，米槁地上部分干物質(zhì)積累呈“S”型曲線，整體呈遞增規(guī)律變化。干物質(zhì)量的大小表現(xiàn)為壤土處理最大，砂土次之，黏土最小。從圖3 還可得出，在米槁移栽后120 d～140 d 期間，壤土處理的物質(zhì)的積累速率最大，達(dá)到0.28 g/d，黏土處理最小為0.12 g/d，但在移栽后140 d～160 d 的時(shí)候，黏土處理的積累速率最大達(dá)到0.13 g/d。壤土處理的米槁地上部分干物質(zhì)量的積累速率一直高于其他兩種處理。

圖3 土壤質(zhì)地對(duì)米槁地上部分干物質(zhì)量的影響Fig. 3 The Influence of Soil Texture on the Dry Matter Quality of the Aboveground Part of C. migao

3 討論

土壤是植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因子，不同質(zhì)地土壤的肥力狀況及環(huán)境特征等都存在差異，其差異表現(xiàn)在根、莖、葉等不同生長(zhǎng)部位，進(jìn)而直接影響植株產(chǎn)量和質(zhì)量的形成［13］。本研究表明，米槁幼苗的生長(zhǎng)規(guī)律遵循logistic 方程，苗期生長(zhǎng)符合“S”型生長(zhǎng)曲線。在速生期，壤土處理下苗高和地徑的凈生長(zhǎng)量分別占總生長(zhǎng)量的63.51% 和61.71%，優(yōu)于砂土和黏土處理。但苗高和地徑生長(zhǎng)表現(xiàn)出異速生長(zhǎng)現(xiàn)象，苗高生長(zhǎng)較地徑生長(zhǎng)早進(jìn)入速生期，苗高速生期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于地徑生長(zhǎng)。這可能是植株不同生長(zhǎng)階段有不同的生長(zhǎng)中心［14］，也可能是為了使能量?jī)?yōu)先投入高生長(zhǎng)來(lái)?yè)屨加邢奚婵臻g以及保證葉片數(shù)量，為爭(zhēng)得上方光源制造有機(jī)物質(zhì)提供有利的條件。同時(shí)，也有研究表明這種異速生長(zhǎng)現(xiàn)象苗高生長(zhǎng)晚于地徑生長(zhǎng)［15-16］或者差異不太大［17］；此外，速生期持續(xù)的時(shí)間大部分種群表現(xiàn)出地徑生長(zhǎng)長(zhǎng)于苗高，在傅大立等［16］、龐世龍等［15］對(duì)泡桐和大葉櫟苗期生長(zhǎng)研究中發(fā)現(xiàn)地徑生長(zhǎng)的速生期持續(xù)時(shí)間比苗高生長(zhǎng)長(zhǎng)20～30 d。

土壤質(zhì)地不同，土壤的孔隙度也存在差異，并對(duì)土壤的水、肥、氣、熱產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響根的生長(zhǎng)發(fā)育，而地下部分的生長(zhǎng)發(fā)育與地上部分具有一定的相關(guān)性［18-19］。本試驗(yàn)的研究結(jié)果證實(shí)了此觀點(diǎn)，黏性土壤粘粒含量較高，對(duì)于根系生長(zhǎng)的機(jī)械阻力較大，有機(jī)質(zhì)分解和氧氣輸送水平降低，從而抑制根系生長(zhǎng)，分布范圍減少，間接就導(dǎo)致地上部分光合速率的減弱，總生長(zhǎng)量低于壤土和砂土。而壤土質(zhì)地上米槁幼苗的生長(zhǎng)和根系發(fā)育總體較好，且總生物產(chǎn)量較高。在速生期米槁地上部分干物質(zhì)的積累量及積累速率均是：壤土＞砂土＞黏土，這表明壤土栽培的米槁產(chǎn)量可能較高。

本試驗(yàn)顯示米槁適宜的生長(zhǎng)土壤質(zhì)地為壤土，砂土和黏土米槁的栽培可以以此為標(biāo)準(zhǔn)加以調(diào)節(jié)。黏土可以考慮添加適合的外源物質(zhì)來(lái)減小土壤的體積質(zhì)量，增大透氣的孔隙，促進(jìn)根系和地上部分的協(xié)調(diào)生長(zhǎng)；砂土可以采取多次施肥來(lái)控制養(yǎng)分的貧乏，也要注意后期的水肥管理，從而使地上部分的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)趨向于壤土栽培的米槁。

4 結(jié)論

不同土壤質(zhì)地對(duì)米槁幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育壤土＞砂土＞黏土，砂土土壤質(zhì)地疏松，保水保肥性較差；黏土土壤質(zhì)地致密，透氣和透水性差，容易導(dǎo)致植株積水缺氧；壤土土壤的通氣性和致密性介于兩者之間，土壤養(yǎng)分適中，利于米槁生長(zhǎng)發(fā)育。