不同基質(zhì)2年生楠木容器苗生長特征

楊杰峰，羅海兵，汪 洋，胡劍民，徐曉婷

（1.湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430200；2.隨縣林業(yè)局，湖北 隨縣 431500；3.麻城市職業(yè)技術(shù)教育集團，湖北 麻城 438300）

楠木（Phoebe zhennan）俗稱雅楠、楨楠，樟科（Lauraceae）楠屬常綠大喬木。楠木為中國特有樹種，國家Ⅱ級珍稀瀕危保護植物［1］，在中國分布范圍為26°41′—31°7′N，101°51′—110°57′E，主要分布在四川盆周山地、貴州、重慶、湖南西部和湖北西部，垂直分布位于海拔139～1 524 m的地區(qū)［2］。楠木樹干通直，高達30 m，其樹形優(yōu)美，葉終年不謝，為優(yōu)秀的綠化行道樹種。其木材芳香，紋理直而結(jié)構(gòu)細(xì)密，不易變形和開裂，為建筑、高級家具等優(yōu)良木材［3］。

學(xué)界針對楠木育苗技術(shù)進行了廣泛研究，涉及楠木種子的撒播、條播、遮陰對比試驗［4］，楠木幼苗對弱光環(huán)境的適應(yīng)性研究［5］，光、溫、水、肥調(diào)控對楠木幼苗氮素積累影響的研究［6］，中氮量有機肥對楠木幼苗影響的研究［7］。此外，薛沛沛等［8］還研究了楠木天然次生林的生長規(guī)律。

育苗基質(zhì)是適合植物萌發(fā)的人工土壤，由有機、無機及微生物材料科學(xué)配制而成，是規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化容器育苗的基礎(chǔ)［9］。目前，容器育苗研究已發(fā)展到從基質(zhì)配方延伸到苗木光合、生理等相關(guān)領(lǐng)域，為科學(xué)育苗奠定了理論基礎(chǔ)［10-12］。在楠木育苗方面，何芝然等［13］以半年生楨楠幼苗為試材，采用正交試驗設(shè)計，研究了不同基質(zhì)配比對楠木幼苗生長量、生物量及苗木質(zhì)量的影響。輕基質(zhì)容器袋育苗結(jié)合空氣修根，與常規(guī)容器苗培育方法相比，根系更發(fā)達，造林成活率更高［14］。何燦鸞等［15］提出了楠木容器育苗營養(yǎng)基質(zhì)配方、催芽播種、苗木移杯技術(shù)組合模式。王戈等［16］采用改良的布雷金多性狀綜合評定法，對2年生楠木苗期生長性狀進行評價，并對楠木不同種源家系的后期生長進行了預(yù)測。

目前，2年生楠木育苗及容器育苗方面的報道較為鮮見?；谝延醒芯砍晒瑸榱诉M一步優(yōu)化楠木2年生容器育苗方案，從經(jīng)濟和人力投入最節(jié)約的角度，綜合設(shè)計并選擇最適宜的育苗基質(zhì)配方，提高鄂東南地區(qū)2年生楠木容器苗質(zhì)量，本試驗設(shè)計了3種基質(zhì)配方，研究不同基質(zhì)對2年生楠木容器苗地上生長發(fā)育指標(biāo)的影響。并利用客觀賦權(quán)法對不同基質(zhì)培育的楠木生長指標(biāo)和苗木分級合格比例進行賦權(quán)，通過苗木質(zhì)量對基質(zhì)配方進行評價，為鄂東南地區(qū)規(guī)?；嘤齼?yōu)質(zhì)楠木容器苗提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與試驗材料

試驗地位于湖北省崇陽縣實驗林場苗圃內(nèi)（113°43′—114°21′E，29°12′—29°41′N），海拔121～124 m，屬典型的中亞熱帶季風(fēng)氣候，光照充足；年均溫15.5℃左右，年均降雨量1 500 mm，相對空氣濕度80%左右；年無霜期263 d，全年≥10℃的活動積溫5 299℃，年均日照1 770 h。試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，以1年生楠木容器苗為材料，選擇生長一致苗，設(shè)置3個不同基質(zhì)處理：M1，30%河沙+70%黃心土；M2，50%蛭石+50%黃心土；M3，30%鋸末+70%黃心土；CK，以黃心土為參照。每個處理30株，重復(fù)3次。試驗前配制基質(zhì)時，按2.5 kg/m3加入美國生產(chǎn)的愛貝斯（EPX）長效緩釋肥，肥效為9個月。緩釋肥全氮、有效磷、全鉀質(zhì)量分別為180、80、80 g/kg［17］。3月下旬移栽，完成后澆透水。根據(jù)楠木幼苗對弱光環(huán)境的適應(yīng)性，選擇其最適遮陰率50%的遮陽網(wǎng)［5］。試驗期間進行常規(guī)除草、水分和病蟲害管理。生長期內(nèi)不再施肥。楠木容器苗育苗基質(zhì)成分及配比如表1所示。

1.2 測定指標(biāo)

2年生楠木苗的年生長規(guī)律研究從4月15日開始，每間隔15 d對地徑和苗高觀測記錄1次，直至11月上旬楠木生長結(jié)束為止。共調(diào)查15次，最后記錄時間為11月15日。調(diào)查時用卷尺測定苗高，精確至0.1 cm；用游標(biāo)卡尺測量地徑，精確至0.1 mm。

1.3 楠木生長模型擬合

以生長時間（t）為自變量，楠木地徑和苗高生長量為因變量，利用具有S曲線增長特征的函數(shù)，如Logistic、Chanter函數(shù)［18］、指數(shù)函數(shù)和單分子函數(shù)［19］，擬合不同基質(zhì)2年生楠木容器苗生長模型。

邏輯斯諦函數(shù)（Logistic equation）：

式中，Logistic函數(shù)和單分子函數(shù)中，k為累積生長的飽和值或稱之為生物學(xué)上限［20］，不同函數(shù)中a、b和c為函數(shù)待定參數(shù)，y為因變量，y0為應(yīng)變量初值，t為自變量。

1.4 苗木質(zhì)量評價指數(shù)模型

依據(jù)容器苗分級標(biāo)準(zhǔn)［21］（表2），分別統(tǒng)計不同基質(zhì)2年生容器苗Ⅰ級苗木百分比和Ⅱ級苗木百分比，本研究Ⅱ級苗木包括達到表2中2年生基質(zhì)容器苗標(biāo)準(zhǔn)和全部2年生Ⅰ級苗木。結(jié)合生長結(jié)束期不同基質(zhì)中楠木生長數(shù)據(jù)和高徑比（H/D），采用CRIT?IC客觀賦權(quán)法計算各指標(biāo)權(quán)重，記為W。采用乘除法［22］對指標(biāo)進行多目標(biāo)統(tǒng)計，各指標(biāo)取大為優(yōu)，高徑比取小為優(yōu)，公式如下。

表2 楠木輕基質(zhì)容器苗分級標(biāo)準(zhǔn)

式中，P（a）為不同基質(zhì)苗木綜合評分；D、H、G1、G2和H/D分別為2年生楠木容器苗地徑、苗高、Ⅰ級苗木百分比、Ⅱ級苗木百分比和高徑比（將苗高單位轉(zhuǎn)化為mm后與地徑的比值）；ED、EH、EG1、EG2和分別為地徑、苗高、Ⅰ級苗木百分比、Ⅱ級苗木百分比和高徑比的權(quán)重。將P（a）歸一化處理，使不同基質(zhì)育苗綜合評分總和為1。

1.5 統(tǒng)計分析

采用Excel 2007軟件整理數(shù)據(jù)，采用SPSS 22.0軟件對所有指標(biāo)進行方差分析和Duncan多重比較，采用Matlab 2016 a軟件擬合回歸函數(shù)，采用Sigmaplot 10作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)對楠木生長的影響

由表3可知，不同基質(zhì)配方對地徑與苗高的影響存在極顯著差異。其中，地徑在M1基質(zhì)中生長量最大，為7.850 mm；其次在M2和M3基質(zhì)中生長較大，分別為7.444 mm和6.780 mm；CK最小，為6.011 mm。地徑生長在M1和M2基質(zhì)中均與CK差異極顯著。苗高生長在M2基質(zhì)中最大，為61.494 cm；其次在M1和M3基質(zhì)中，分別為59.656 cm和58.633cm；CK最小，為52.744 cm。M1、M2和M3基質(zhì)苗高與CK均差異顯著，M2基質(zhì)的苗高與CK差異極顯著。苗高地徑比在CK基質(zhì)中最高，為89.384，在M3、M2和M1基質(zhì)中分別為86.952、84.546和76.682。CK、M3基質(zhì)的苗高地徑比與M1基質(zhì)差異顯著，說明M1基質(zhì)的苗木最健壯，CK中苗木最瘦弱。

表3 不同基質(zhì)配方對楠木生長的影響

2.2 地徑苗高的生長變化特征

以觀測時間t為橫坐標(biāo)，以地徑和苗高凈生長量為縱坐標(biāo)繪制不同基質(zhì)栽培的楠木2年生容器苗凈生長曲線（圖1）。以2020年4月15日為觀測起始時間，直到當(dāng)年11月15日苗木基本停止生長為止。圖1a為2年生楠木地徑凈生長曲線。不同基質(zhì)中地徑生長在5月1日之前呈現(xiàn)快速生長，其中，M1基質(zhì)中苗木地徑生長最快，M3基質(zhì)中楠木地徑從4月15日到6月1日（49 d）持續(xù)快速增長。其后，不同基質(zhì)中地徑生長呈多次“快-慢-快-慢”的生長節(jié)奏，8月下旬到9月初（124～141 d）第二次快速生長，10月下旬呈現(xiàn)慢增長。M1、M2和M3基質(zhì)中地徑凈生長量均高于CK，且差異較大。

圖1b為不同基質(zhì)栽培2年生楠木容器苗苗高的凈生長曲線。由圖1b可知，不同基質(zhì)中，2年生楠木的苗高也呈“快-慢-快-慢”的生長節(jié)奏。但5月1日之前呈第一次快速生長趨勢（0～17 d），且明顯高于同時間地徑的快速生長趨勢，說明4月下旬到5月上旬是楠木苗高快速生長期。8月初到8月中旬（110～124 d）是苗高凈生長的第二個高峰期，其后生長逐漸減緩。11月上中旬（202～216 d）苗高生長基本停止。M1、M2和M3基質(zhì)中苗高凈生長量總體差異不大，但都明顯高于CK。

圖1 不同基質(zhì)楠木2年容器苗凈生長曲線

2.3 楠木生長量隨時間的關(guān)系

以生長時間t為自變量，苗木地徑和苗高為因變量，2年生苗高生長及地徑生長Logistic函數(shù)參數(shù)擬合結(jié)果如表4所示。在Matlab中建立的Logistic函數(shù)、Chanter函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和單分子函數(shù)對楠木2年容器苗的地徑和苗高進行擬合。擬合數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)對應(yīng)點誤差的平方和（SSE）越接近于0，決定系數(shù)（R2）越接近1，說明模型選擇和擬合更好，數(shù)據(jù)預(yù)測也越成功。

表4 不同基質(zhì)配方楠木容器苗生長擬合

Chanter函數(shù)僅對CK地徑的擬合效果較好（R2=0.951，SSE=5.146）。指數(shù)函數(shù)對地徑擬合較好，M1基質(zhì)中R2=0.990，SSE=0.139；M2基質(zhì)中R2=0.988，SSE=0.156；M3基質(zhì)中R2=0.944，SSE=0.458；CK基質(zhì)中R2=0.981，SSE=0.122。指數(shù)函數(shù)對苗高擬合也較好，M1基質(zhì)中R2=0.942，SSE=96.210；M2基質(zhì)中R2=0885，SSE=237.600；M3基 質(zhì) 中R2=0.911，SSE=173.300；CK基質(zhì)中R2=0.933，SSE=96.870。

Logistic函數(shù)對2年生楠木容器苗地徑節(jié)律擬合的R2均≥0.994，SSE均≤0.068；Logistic函數(shù)對苗高生長節(jié)律擬合的R2均≥0.991，SSE均≤18.960，其擬合效果優(yōu)于其他3種函數(shù)。表明Logistic函數(shù)對不同基質(zhì)2年生楠木苗的地徑和苗高生長曲線擬合度高，與其他3種函數(shù)相比，最適合擬合楠木苗地徑和苗高生長曲線。

2.4 不同基質(zhì)栽培楠木苗質(zhì)量評價

根據(jù)楠木2年生容器苗的地徑、苗高指標(biāo)在各基質(zhì)配方生長差異和合格苗木分級比例，研究采用CRITIC客觀賦權(quán)法對地徑、苗高和合格苗木質(zhì)量比等多個指標(biāo)進行賦權(quán)，應(yīng)用乘除法對各指標(biāo)進行多目標(biāo)統(tǒng)計，并對評價結(jié)果進行歸一化處理（表5）。地徑、苗高、苗高地徑比、I級苗比例和II級苗比例的權(quán)重（W）分別為0.133、0.177、0.347、0.217和0.126。其中苗高地徑比權(quán)重最高，說明苗木的健壯程度是影響苗木質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。M1基質(zhì)處理楠木質(zhì)量綜合評分為0.32，表現(xiàn)最佳。不同處理與對照的綜合評價排序為M1（0.32）>M2（0.29）>M3（0.24）>CK（0.15）。

表5 不同基質(zhì)栽培楠木2年生苗質(zhì)量綜合評價

3 小結(jié)與討論

基質(zhì)是決定植物根系生長發(fā)育完善的最主要因素，基質(zhì)特性影響著植物對水分、養(yǎng)分的吸收及根系的擴展［23］，合適的育苗基質(zhì)能提高苗木的成活率和生長發(fā)育［24］。緩釋肥施用量是影響容器苗生長和質(zhì)量的重要因子［25］。在試驗中，為了避免苗木試驗過程中水肥管理差異，基于減少育苗過程中因多次追肥的用工和滿足苗木生長對養(yǎng)分的緩慢釋放需求，使用了等量緩釋肥于各基質(zhì)配方中，從而降低了育苗成本［26，27］。由于不同基質(zhì)中添加肥料的比例相同，緩釋肥的添加對不同基質(zhì)配方栽培楠木的影響是等效的。不同基質(zhì)配方栽培2年生楠木苗，地徑、苗高、苗高地徑比存在顯著差異。其中，在基質(zhì)30%河沙+70%黃心土中2年生楠木苗木的地徑生長最好，苗高生長僅弱于50%蛭石+50%黃心土基質(zhì)，且楠木苗高地徑比最小，苗木生長最健壯。

雖然地徑和苗高凈生長在30%河沙+70%黃心土、50%蛭石+50%黃心土和30%鋸末+70%黃心土基質(zhì)中明顯高于CK（黃心土），但不同基質(zhì)中2年生楠木容器苗地徑和苗高生長均呈多次“快-慢-快-慢”的生長節(jié)奏，呈現(xiàn)的整體規(guī)律也基本一致。此外，地徑和苗高與苗期生長時間的變化節(jié)律也基本一致。因此，根據(jù)楠木生長節(jié)律，在4月下旬和5月上旬，8月中下旬和9月上中旬，有效組織水肥管理、適當(dāng)做好遮陰，是調(diào)控2年生楠木快速生長的關(guān)鍵措施。

2年生楠木容器苗生長動態(tài)規(guī)律符合“S”型生長曲線，可用符合“S”型曲線的函數(shù)進行擬合。4種函數(shù)中，Logistic數(shù)學(xué)模型擬合效果最佳。Logistic數(shù)學(xué)模型中，k為累積生長的飽和值或生物學(xué)上限［20］，a和b為模型的待定參數(shù)，時間t為自變量。4個處理地徑的Logistic擬合函數(shù)中，30%河沙+70%黃心土處理地徑的生物學(xué)飽和值為11.590 mm，50%蛭石+50%黃心土為11.150 mm，30%鋸末+70%黃心土為7.317 mm，CK為7.514 mm，而30%河沙+70%黃心土基質(zhì)中地徑生長的試驗測量值為7.850 mm，50%蛭石+50%黃心土為7.444 mm，30%鋸末+70%黃心土為6.780 mm，CK為6.011 mm。模型擬合的生物學(xué)上限，說明2年生楠木苗仍具有很大生長潛力，也表明了水熱條件對楠木苗期生長的影響很大［28］。如果根據(jù)試驗苗木生長節(jié)奏，對2年生楠木苗進行科學(xué)的水肥管理，可極大提高苗木的生長量和苗木質(zhì)量。

楠木苗期實施早期選擇是有效的、可行的［16］。本試驗利用客觀賦權(quán)法中的CRITIC法，根據(jù)試驗測得地徑D、苗高H和高徑比H/D等參數(shù)，結(jié)合苗木質(zhì)量主觀評價標(biāo)準(zhǔn)［21］，解釋不同評價指標(biāo)間生物學(xué)關(guān)系和差異性［29］。采用乘除法對楠木生長指標(biāo)和苗木分級合格率等參數(shù)進行多目標(biāo)統(tǒng)計［22］，通過苗木生長綜合質(zhì)量篩選苗木生長基質(zhì)，可測量性明顯，結(jié)果具有科學(xué)性。本研究的苗高與地徑的比值和I級苗合格率的權(quán)重最高，說明2年生楠木容器育苗中，苗木生長健壯程度是苗期管理與調(diào)控的關(guān)鍵指標(biāo)，應(yīng)該通過注重水肥管理和適度減少遮陰培養(yǎng)壯苗來實現(xiàn)。

通過對2年生楠木容器苗在不同基質(zhì)的生長規(guī)律和差異性研究可知，30%河沙+70%黃心土作為楠木2年生容器苗基質(zhì)，具有經(jīng)濟和易于獲得基質(zhì)材料的優(yōu)勢；在4—5月和8—9月2個生長高峰期加強水肥管理，通過適度遮陰控制苗高與地徑的比值。該生產(chǎn)模式適宜于鄂東南地區(qū)低投入、高產(chǎn)出大規(guī)模楠木容器育苗。