遮蔭對樟樹幼苗生長及生物量分配的影響

何杰明

(福州市林業(yè)局林業(yè)科技推廣站，福建 福州 350007)

樟樹(Cinnamomumcamphora)為樟科(Lauraceae)樟屬(Cinnamomum)的常綠喬木樹種，是我國二級重點保護(hù)野生植物，具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐貧瘠等特點，也是我國亞熱帶常綠闊葉樹的代表樹種之一[1]。在我國以福建、江西、浙江等地居多，廣泛用于園林綠化和防護(hù)林種植，也因其伴有特殊香氣和含有豐富的精油而廣泛用于化工生產(chǎn)[2-3]。光照是影響植物生長發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境因素之一，光環(huán)境的改變直接影響植物生長發(fā)育進(jìn)程[4-5]，而同一植物根據(jù)其栽培目的不同，對光照的需求也存在差異[6]。高強(qiáng)度光照會導(dǎo)致植物受損，過弱光照會導(dǎo)致植物生長需要的光能不足，植物生長受到抑制[7]，適宜的光環(huán)境是植物生長發(fā)育的重要保證，遮蔭是苗木培育過程中調(diào)節(jié)光環(huán)境的重要手段，鑒于不同遮蔭強(qiáng)度對樟樹苗期生長和生物量分配的影響研究甚少，因此，本研究對樟樹幼苗進(jìn)行不同強(qiáng)度遮蔭處理，研究遮蔭處理后樟樹幼苗的環(huán)境適應(yīng)及生長情況，篩選出適宜樟樹苗期生長的光環(huán)境，為樟樹苗期培育和管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于原福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)楊廷苗圃，地處東經(jīng)119°35′、北緯25°15′，海拔約26 m，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，雨量充沛，年降水量達(dá)1342 mm，年無霜期312 d；年均氣溫20.1 ℃，最高氣溫42 ℃，最低氣溫約-2 ℃；試驗土壤為略含砂礫的Ⅱ～Ⅲ類的黃紅壤土。

1.2 試驗設(shè)計與方法

采用完全隨機(jī)試驗設(shè)計，將樟樹苗平均分為4組進(jìn)行遮光處理，每個處理3次重復(fù)，每次重復(fù)15株，2020年2月選擇長勢基本一致且健康的近1年生根部帶土的樟樹實生苗180株，平均苗高24.28 cm，平均地徑為 0.37 cm。栽培于原福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)楊廷苗圃，株間距離25 cm×25 cm ，各處理間無相互遮光，進(jìn)行一致的日常管理并緩苗30 d。于2020年3—9月，以全光照為對照，另外3組分別進(jìn)行遮蔭率30%、50%、85%的遮光處理。采用不同密度遮光網(wǎng)搭建長寬高2 m×3 m×2 m的遮蔭棚，遮蔭網(wǎng)底部距地面10 cm，保證四周通風(fēng)，棚內(nèi)放置溫濕度記錄儀，并進(jìn)行統(tǒng)一的除草、水肥等管理[8]。

1.3 生長指標(biāo)及生物量測定

2020年9月在每個遮光處理中隨機(jī)選取15株樟樹苗，用鋼卷尺測量其樹高、冠幅，用游標(biāo)卡尺測量地徑。測量完地上生長指標(biāo)后，將苗木根系全部取出，測量其根長、根幅。然后，將各處理中調(diào)查的樟樹苗葉、莖、根分開，在105 ℃烘箱殺青15 min，80 ℃溫度下烘干至恒重并記錄干重，計算標(biāo)準(zhǔn)株各構(gòu)件生物量(干重)。高徑比=苗高 (cm)/地徑 (cm)；冠根比=[葉干質(zhì)量(g)+莖干質(zhì)量(g)]/根干質(zhì)量 (g) ；苗木質(zhì)量指數(shù)=單株生物量/(高徑比+冠根比)[8-9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理和圖表繪制，利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析進(jìn)行顯著性檢驗(P<0.05)，同時采用LSD最小顯著差法進(jìn)行多重比較，數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮蔭對樟樹幼苗生長的影響

由表1可知，樟樹幼苗的苗高、地徑、冠幅、根深和根幅均以遮蔭率50%處理最大，其次是遮蔭率30%和全光照處理，遮蔭率85%的處理最小。遮蔭處理的苗高、地徑、冠幅和根幅均與全光照處理存在顯著差異，其中遮蔭率50%處理的苗高、地徑、冠幅、根深、根幅分別比全光照高出32.03%、38.47%、38.03%、52.63%、30.98%。遮蔭率85%處理的樟樹幼苗生長狀況明顯差于全光照，說明重度遮蔭不利于樟樹幼苗生長。

表1 遮蔭處理下樟樹幼苗生長狀況

2.2 遮蔭對樟樹幼苗各器官生物量的影響

由表2可看出，樟樹幼苗的葉、莖、根生物量和單株生物量，遮蔭率30%和50%遮蔭處理均顯著高于全光照和遮蔭率85%處理，遮蔭率50%處理顯著高于遮蔭率30%處理；遮蔭率85%處理與全光照處理間差異不顯著，以遮蔭率85%處理最小。遮蔭率50%處理的樟樹苗葉、莖、根生物量、單株生物量分別比全光照高出46.44%、71.46%、45.34%、52.09%。除遮蔭率85%處理外，其它處理各器官生物量均表現(xiàn)為：葉生物量>根生物量>莖生物量，葉生物量明顯高于莖、根生物量，說明樟樹幼苗生長以葉生長為主體。

表2 遮蔭處理下樟樹幼苗生物量分配特征

2.3 遮蔭處理下樟樹幼苗質(zhì)量指數(shù)

由于單個指標(biāo)不能反映苗木的總體生長狀況，而苗木各器官之間的協(xié)調(diào)和平衡生長對苗期發(fā)育又十分重要，因此，采用多指標(biāo)的綜合指數(shù)來反映苗木質(zhì)量[8]。苗木質(zhì)量指數(shù)綜合了苗木生物量、苗高和地徑等參數(shù)，是評價苗木質(zhì)量的一項重要指標(biāo)[10-11]。

由表3可知，苗木的高徑比，以遮蔭率50%處理最小，為63.90；而遮蔭率85%處理最大，為81.95；高徑比從大到小依次為：遮蔭率85%>遮蔭率30%>全光照>遮蔭率50%，其中遮蔭率30%和50%處理均與全光照無顯著差異，其它處理間差異顯著。苗木的冠根比，以遮蔭率85%處理最大，為2.71；全光照處理最低，為2.34；冠根比大小順序為：遮蔭率85%>遮蔭率50%>遮蔭率30%>全光照，遮蔭率85%處理與其它處理間差異顯著，其它處理間差異不顯著。苗木的質(zhì)量指數(shù)，以遮蔭率50%處理最大，為0.14；遮蔭率85%處理最小，為0.07；不同遮蔭處理的質(zhì)量指數(shù)大小順序為：遮蔭率50%>遮蔭率30%>全光照>遮蔭率85%，各處理間質(zhì)量指數(shù)均差異顯著。

表3 遮蔭處理下樟樹幼苗質(zhì)量指數(shù)

2.4 遮蔭處理下樟樹生長性狀的綜合評價

對12個苗木生長及質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行主成分分析[12]，結(jié)果見表4。從表4可知，提取2個綜合指標(biāo)，代表12個單項指標(biāo)的絕大部分信息，2個綜合評價指標(biāo)分別定義為第1主成分、第2主成分，其特征值分別為10.397、1.436，方差貢獻(xiàn)率分別為86.643%、11.963%，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)98.606%。由表4～表6可知，以每個主成分對應(yīng)特征值的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重建立綜合評價模型，其表達(dá)式為F=0.866F1+0.120F2，由此表達(dá)式可計算各遮蔭處理的生長特性及苗木質(zhì)量的綜合評價值，并得出排名。根據(jù)綜合評價值，4種遮蔭處理的樟樹幼苗生長特性及質(zhì)量由高到低為：遮蔭率50%>遮蔭率30%>全光照>遮蔭率85%。

表4 主成分特征值、方差貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率

表5 主成分系數(shù)

表6 不同遮蔭處理下樟樹幼苗生長狀況綜合評價值及排名

3 結(jié)論與討論

植物生長發(fā)育過程離不開光環(huán)境，通過光照來調(diào)節(jié)植物生長、發(fā)育及形態(tài)，以此更好地適應(yīng)環(huán)境變化[13]。從研究結(jié)果看，遮蔭率50%處理下樟樹幼苗相對生長速率最快，地徑、苗高、根系生長和各器官生物量積累較快，說明樟樹苗期在此光照環(huán)境下生長最好，這與張巧巧等[14]、代大川等[15]的研究結(jié)果基本一致。研究結(jié)果表明，遮蔭率50%處理的樟樹幼苗能很好地捕獲到滿足生長所需的光能，并且環(huán)境溫度和濕度相較于全光照和遮蔭率30%處理更加適宜，因此光合效率高，積累的光合產(chǎn)物多，而遮蔭率85%處理的樟樹幼苗能捕獲到的光能有限，光合效率低，積累的光合產(chǎn)物少，說明適度遮蔭有利于生物量的積累，過度遮蔭則抑制生物量的積累，這與智西民等[16]的研究結(jié)果一致。遮蔭率85%處理的樟樹幼苗莖與根生物量無顯著差異，而葉生物量顯著高于根和莖；其它遮蔭處理樟樹幼苗各器官生物量分配規(guī)律為葉>根>莖，說明樟樹在幼苗期葉生長速率快于根和莖。

遮蔭率50%處理的樟樹幼苗的高徑比最小，說明此光照條件下，樟樹幼苗高生長和粗度生長較平衡，遮蔭率85%處理的高徑比過大，表明弱光條件下樟樹苗生長細(xì)弱[14]。隨著遮蔭強(qiáng)度增加，樟樹幼苗冠根比呈現(xiàn)降低趨勢，而遮蔭率85%處理時顯著增大，表明遮蔭率30%和50%處理的地上部分和地下部分生長較平衡，而光照過弱時地上部分生長加快以獲取更多的光照。遮蔭率50%處理下樟樹幼苗質(zhì)量指數(shù)最高，遮蔭率85%處理最低。一般情況下，苗木質(zhì)量指數(shù)越大，單株有機(jī)物積累越多，高徑比和冠根比反而越小[8]。采用單一指標(biāo)難以衡量遮蔭處理下樟樹幼苗的總體生長狀況，形態(tài)指標(biāo)是評判苗木生長狀況最有效的指標(biāo)[13]，因此利用主成分分析法對遮蔭條件下樟樹幼苗生長狀況進(jìn)行綜合評價，遮蔭率50%處理下樟樹幼苗綜合性狀最優(yōu)，而遮蔭率85%條件下最差。因此，適當(dāng)?shù)恼谑a處理能有效促進(jìn)樟樹苗生長和各器官有機(jī)物的合理分配，全光照和弱光照都不利于其生長發(fā)育。說明采取遮蔭率50%的遮蔭處理最有利于樟樹苗期正常生長發(fā)育。