不同容器對(duì)1年生殼菜果幼苗生長(zhǎng)和育苗經(jīng)濟(jì)效益的影響1)

朱茂成 楊錦昌 董明亮 余紐 莫崇杏 李榮生

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所,廣州,510520)

育苗容器直接影響苗木根系走向和分布[1],對(duì)苗木生長(zhǎng)發(fā)育的影響重大,在起苗、運(yùn)輸和造林過(guò)程中能夠起到保護(hù)苗木根系的作用,提高造林成活率,有利于造林苗木早期生長(zhǎng)[2-3],其中選擇適當(dāng)?shù)娜萜黝愋秃鸵?guī)格是提高苗木質(zhì)量的2個(gè)重要手段[4]。容器類型直接影響苗木根系構(gòu)型以及養(yǎng)分的分配和積累,進(jìn)而影響苗木的規(guī)格[5];容器規(guī)格影響苗木根系對(duì)水和養(yǎng)分的吸收面積,進(jìn)而影響苗木形態(tài)和生理特性[6-7]。近年來(lái)有學(xué)者對(duì)黑荊樹(shù)(AcaciamearnsiiDe Will)、橡樹(shù)(QuercuspalustrisMünchh)、松樹(shù)(Pinus)、栓皮櫟(QuercusvariabilisBl.)、核桃(JuglansregiaL.)、木荷(Schimasuperba)[8-13]樹(shù)種的容器類型或容器規(guī)格進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)適宜的容器對(duì)苗木生長(zhǎng)具有很好的促進(jìn)作用;然而適宜的容器類型及規(guī)格往往因樹(shù)種而異,因此要針對(duì)某一樹(shù)種進(jìn)行容器類型和規(guī)格的研究[14]。此外,國(guó)內(nèi)外關(guān)于容器類型和規(guī)格的研究往往缺少經(jīng)濟(jì)效益的核算,容易造成為了追求質(zhì)量而不注重生產(chǎn)成本,使得科研成果與生產(chǎn)相脫節(jié),不利于科技成果的轉(zhuǎn)化,應(yīng)結(jié)合育苗成本和經(jīng)濟(jì)效益,分析不同容器對(duì)苗木培育的影響[15]。

殼菜果(Mytilarialaosensis)是金縷梅科(Hamamelidaceaw)殼菜果屬(Mytilaria)常綠闊葉喬木,別名米老排,是中國(guó)熱帶、亞熱帶優(yōu)良速生樹(shù)種,主要分布在我國(guó)廣東、廣西、云南等省(區(qū)),在越南、老撾等地區(qū)也有分布[16]。殼菜果的干形通直優(yōu)美,材質(zhì)優(yōu)良,木材色澤及花紋美觀,具有較高的耐用性,可作為高檔家具原材料[17-18],同時(shí)該樹(shù)種生長(zhǎng)快,成材早,出材量大,是南方地區(qū)混交造林和生物防火的優(yōu)良樹(shù)種[19-20]。目前,殼菜果壯苗的研究主要集中在組培育苗[21]、基質(zhì)肥料[22]、種源選擇[23]以及培育密度[24]等方面,但是關(guān)于容器類型及規(guī)格對(duì)殼菜果的影響暫未見(jiàn)報(bào)道。因此,本研究以來(lái)源于同一種源的殼菜果種子作為材料,育苗后移栽至不同類型和規(guī)格的育苗容器內(nèi),觀察殼菜果生長(zhǎng)表現(xiàn),以期揭示不同容器類型及規(guī)格對(duì)殼菜果幼苗生長(zhǎng)的影響,同時(shí)結(jié)合育苗過(guò)程中涉及的育苗成本及經(jīng)濟(jì)效益,為合理培育殼菜果壯苗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用殼菜果種子于2019年10月底采于廣東省郁南林場(chǎng)殼菜果子代測(cè)定林的優(yōu)樹(shù),栽培基質(zhì)參考黎少瑋等[25]的研究,由黃心土和泥炭土按體積比例3∶2混合而成。試驗(yàn)所用容器為不同規(guī)格的黑色塑料袋、白色無(wú)紡布袋和黑色穴盤(pán),其中塑料袋和無(wú)紡布袋均購(gòu)于鑫茂原育苗袋工廠店,穴盤(pán)購(gòu)于廣東省林業(yè)科學(xué)研究院。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在廣東省廣州市天河區(qū)綠林苗圃內(nèi)進(jìn)行,采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)置5種容器類型與規(guī)格的組合(見(jiàn)表1),每個(gè)處理重復(fù)3次,每個(gè)重復(fù)苗木60株。

表1 容器類型和規(guī)格的組合

2020年1月中旬,殼菜果種子消毒后播種于沙床上,播種后均勻?yàn)⑺?經(jīng)過(guò)催芽后,于2月中旬待幼苗長(zhǎng)出真葉后,選擇長(zhǎng)勢(shì)基本一致的幼苗移栽至育苗容器內(nèi),其中塑料袋和無(wú)紡布袋每袋移栽1株,黑色穴盤(pán)每穴1株。苗圃配有噴灌設(shè)施,保證苗木生長(zhǎng)所需的水分要求,同時(shí)進(jìn)行病蟲(chóng)害防治等常規(guī)管理。

1.3 取樣與測(cè)定

試驗(yàn)苗木于2021年2月進(jìn)行苗高、地徑和冠幅的測(cè)量。然后進(jìn)行破壞性取樣,每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取平均木8株,其中4株殼菜果鮮葉采用乙醇-分光光度法測(cè)定[26]A665和A649值,并計(jì)算出葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。另外4株挖取完整苗木植株,用枝剪在莖底部土痕處將苗木分為地上部和地下部,清除苗木上面的附著雜物,依次用自來(lái)水和蒸餾水沖洗,待清洗干凈后用吸水紙吸去表面的水分,再分別將地上部和地下部置于燒杯中,利用電子天平測(cè)定苗木的鮮質(zhì)量;然后采用萬(wàn)深LA-S根系掃描儀及ScanWizard EZ分析軟件測(cè)定總根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根平均直徑,參考岳龍等[1]的根系分級(jí)方法,將殼菜果根系分為細(xì)根(0<根直徑<2 mm)和粗根(根直徑≥2 mm);然后將每株樣品的地上部和地下部分別放入牛皮紙袋中,放在烘箱中80 ℃烘48 h至恒質(zhì)量,再用電子天平測(cè)定苗木的干質(zhì)量,計(jì)算苗木的鮮質(zhì)量/干質(zhì)量及根冠比,并計(jì)算苗木質(zhì)量指數(shù),苗木質(zhì)量指數(shù)=苗木總干質(zhì)量/[(苗高/地徑)+(莖干質(zhì)量/根干質(zhì)量)]。

殼菜果從播種到出圃所需要的成本包括物資成本、人工成本及租金成本,其中物資成本包括種子費(fèi)用、肥料及基質(zhì)和容器費(fèi)用,以用于育苗的物資市場(chǎng)價(jià)格作為物資成本;人工成本包括裝袋、移栽、搬苗和除草等人工費(fèi),其中搬苗、施肥及除草3個(gè)月1次,共4次,租金成本以苗圃的實(shí)際租金為準(zhǔn),租金每年為6 000元/畝。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0對(duì)苗高、地徑等指標(biāo)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)和正態(tài)分布檢驗(yàn),并進(jìn)行單因素方差分析和Pearson相關(guān)性分析,用Excel 2010整理數(shù)據(jù),用Duncan法進(jìn)行多重比較。參考隋德宗等[27]方法對(duì)殼菜果進(jìn)行基于主成分分析和隸屬函數(shù)值分析的綜合評(píng)價(jià)。

隸屬函數(shù):U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),i=1、2、…、n。式中,Xmin為第i綜合指標(biāo)的最小值,Xmax為第i綜合指標(biāo)的最大值,Xi為第i綜合指標(biāo),U(Xi)為隸屬函數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同容器對(duì)殼菜果生長(zhǎng)的影響

由表2可知,每個(gè)組合處理對(duì)殼菜果苗高和地徑影響顯著。S2處理的苗高最大(63.4 cm),顯著大于其它處理(P<0.05),而X1處理的苗高最小(24.0 cm);S2處理的地徑最大(7.11 mm),而X1處理的地徑只有4.51 mm,顯著低于S2、W1、W2處理(P<0.05);S2處理的苗木高徑比最大(89.75),X1處理高徑比最小(53.67),X1、S1、W1處理無(wú)顯著差異,但與其它處理差異顯著(P<0.05);S2處理的地上生物量、地下生物量及總生物量最大,分別為7.28、3.22、10.50 g,顯著大于除W2處理之外的其它處理,而X1處理的地上生物量、地下生物量、總生物量最小,分別為2.51、0.89、3.41 g;S2處理的質(zhì)量指數(shù)值最大(0.93),與X1、W1處理差異顯著(P<0.05),與S1、W2處理差異不顯著,X1處理苗木質(zhì)量指數(shù)最小(0.42)。

表2 不同容器的殼菜果生長(zhǎng)狀況

2.2 不同容器對(duì)殼菜果根系發(fā)育的影響

2.2.1不同容器對(duì)殼菜果根總長(zhǎng)、根表面積、根體積及根平均直徑的影響

由表3可知,不同處理對(duì)殼菜果根系生長(zhǎng)性狀影響顯著。S2處理的根系總長(zhǎng)度顯著大于其它處理(P<0.05);W1處理的根系總長(zhǎng)度最小,且與S1、S2和W2處理差異顯著(P<0.05),但與X1差異不顯著。S2處理的根表面積最大,顯著大于其它處理(P<0.05);W1處理的根表面積最小,顯著小于S1、S2處理(P<0.05)。S2處理的根體積最大,顯著大于其它處理(P<0.05);而X1處理的根體積最小,與S1、W1差異不顯著;根平均直徑W1處理最大,顯著大于其它處理(P<0.05),但其它處理之間無(wú)顯著性差異;X1處理的比根長(zhǎng)最大,與W1、W2處理差異顯著(P<0.05),與其它處理均差異不顯著,其中W1處理比根長(zhǎng)最小。

表3 不同容器的殼菜果根系性狀

2.2.2不同容器對(duì)殼菜果粗細(xì)根總長(zhǎng)度、表面積、體積分布的影響

由表4可知,不同處理殼菜果粗根和細(xì)根所占比例有所不同,X1處理的細(xì)根在根總長(zhǎng)度、根總表面積和根總體積上所占的比例最大,分別為0.99、0.94、0.69,而W1處理的細(xì)根在根總長(zhǎng)度、根總表面積和根總體積上所占的比例最小,分別為0.92、0.68、0.28;在細(xì)根占根總長(zhǎng)度的比例方面,各處理細(xì)根占根總長(zhǎng)度的比例都在0.90以上;除處理W1外,各處理細(xì)根的根表面積占根總表面積比例都達(dá)到0.90以上。

表4 不同容器的殼菜果粗細(xì)根總長(zhǎng)度、表面積、體積分布

2.3 不同容器對(duì)殼菜果葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表5可知,S2處理的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大(分別為1.36、0.53、1.89 mg·g-1);W2處理的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小;S2處理的葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其它處理有顯著性差異(P<0.05);S2處理的葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)與S1、W2處理差異顯著(P<0.05);S2處理的總?cè)~綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其它處理差異顯著(P<0.05);W1處理的w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)最小,與W2、X1處理差異顯著(P<0.05)。

表5 不同容器的殼菜果葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.4 不同容器對(duì)殼菜果苗木質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

2.4.1 主成分分析

由表6可知,前3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為57.83%、27.22%和13.90%,累計(jì)貢獻(xiàn)率高達(dá)98.95%,因此可用這3個(gè)主成分表示殼菜果幼苗苗木質(zhì)量情況。第一主成分中,苗高、地徑、根系結(jié)構(gòu)及生物量等指標(biāo)的系數(shù)較大,是殼菜果幼苗生長(zhǎng)的綜合反映;第二主成分中,葉綠素和比根長(zhǎng)的系數(shù)較大,反映了殼菜果光合和根系吸收能力情況;第三主成分中,根平均直徑和w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)指標(biāo)的系數(shù)較大,代表殼菜果幼苗粗細(xì)根分布狀況及光合能力。

表6 各綜合指標(biāo)的系數(shù)及貢獻(xiàn)率

2.4.2隸屬函數(shù)值、權(quán)重及苗木質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)值的確定

由表7可知,由各指標(biāo)系數(shù)求得3個(gè)主成分的綜合指標(biāo)值和隸屬函數(shù)值,根據(jù)貢獻(xiàn)率用權(quán)重公式求出各指標(biāo)的權(quán)重為0.58、0.28、0.14。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)值大小進(jìn)行排序,其中S2處理的綜合評(píng)價(jià)值最大(0.94),處理X1最小(0.29)。

表7 各處理綜合指標(biāo)值、隸屬函數(shù)值、權(quán)重及苗木質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

2.5 不同容器類型及規(guī)格的育苗成本及經(jīng)濟(jì)效益

由表8可知,殼菜果從播種到出圃所需要的成本包括物資成本、人工成本及租金成本。S2處理的單株育苗成本最高(0.666元),而X1處理的單株育苗成本最小(0.587元),并且黑色塑料袋的育苗成本高于白色無(wú)紡布袋的育苗成本。

從表9可知,育苗成本中,S1處理的育苗成本最大(63.83×104元·hm-2·a-1),X1處理的育苗成本最低(19.33×104元·hm-2·a-1);根據(jù)市場(chǎng)定價(jià),S1、S2、W1、W2和X1處理的苗木價(jià)格分別為0.8、1.2、0.9、1.1和0.6元·株-1,經(jīng)計(jì)算,W1處理銷售額最高(95.18×104元·hm-2·a-1);處理S2的利潤(rùn)最大(35.35×104元·hm-2·a-1),而處理X1的利潤(rùn)最低,每畝每年虧損為-3.52×104元·hm-2·a-1。

表8 不同容器單株育苗成本

表9 不同容器每畝每年經(jīng)濟(jì)效益

3 討論

在容器育苗中,從眾多變量中找到影響苗木質(zhì)量的關(guān)鍵因素十分有必要[28],而容器類型和規(guī)格會(huì)對(duì)苗木的生長(zhǎng)發(fā)育和質(zhì)量產(chǎn)生影響[29],而且其影響程度也有所不同。本試驗(yàn)以容器類型和容器規(guī)格的組合為變量,通過(guò)方差分析和多重比較結(jié)果表明,兩者對(duì)殼菜果容器苗的生長(zhǎng)影響顯著。

苗高和地徑不僅是評(píng)價(jià)苗木質(zhì)量的重要指標(biāo),而且苗木生物量也能夠體現(xiàn)苗木的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力,因?yàn)樗芊从趁缒镜墓庹战邮彰娣e、根系大小、莖和枝大小[30-32]。在本試驗(yàn)5個(gè)處理中,相同類型容器的苗高、地徑、地上生物量、地下生物量、總生物量及質(zhì)量指數(shù)等隨著容器規(guī)格的增大而增大,表明苗木生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)與容器規(guī)格存在著一定的關(guān)聯(lián)性,即大規(guī)格容器更有利壯苗的培育[33]。在大規(guī)格容器中,黑色塑料袋苗木的苗高、地徑、地上生物量、地下生物量、總生物量及質(zhì)量指數(shù)高于白色無(wú)紡布袋和黑色穴盤(pán);而在小規(guī)格容器中,白色無(wú)紡布袋苗木的苗高、地徑及地上生物量卻高于黑色塑料袋苗木,而苗木的地下生物量、總生物量、質(zhì)量指數(shù)趨勢(shì)則與大規(guī)格容器保持一致,表明苗木生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)與容器類型存在著一定的關(guān)聯(lián)性。黑色塑料袋更有利于苗木生物量的積累,而小規(guī)格容器中白色無(wú)紡布袋更有利于生物量向苗木地上部積累,增加苗木高度[34]。黑色穴盤(pán)僅底部有漏水孔,同時(shí)由于不用搬動(dòng),易造成土壤基質(zhì)板結(jié),進(jìn)而導(dǎo)致水分難以向下滲透,易形成澇害,不利于苗木的生長(zhǎng)。

總根長(zhǎng)、根表面積和根體積是反映根系形態(tài)的重要指標(biāo)[35]。本試驗(yàn)中總根長(zhǎng)、根表面積、根體積和比根長(zhǎng)隨著容器規(guī)格的增大而增大,根平均直徑大小卻呈相反趨勢(shì),通過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)不同規(guī)格容器內(nèi)苗木粗細(xì)根所占的比例有所不同,根平均直徑的變化趨勢(shì)和細(xì)根所占比例相反,因?yàn)榇笠?guī)格容器給植物提供的養(yǎng)分較多,同時(shí)根系生長(zhǎng)空間大,有利于細(xì)根的生長(zhǎng),吸收更多的養(yǎng)分。同時(shí)黑色塑料袋除根平均直徑外,各指標(biāo)明顯大于白色無(wú)紡布袋和黑色穴盤(pán),因?yàn)闊o(wú)紡布袋通透性好,保水能力差,造成大量水分的流失,而穴盤(pán)中土壤和基質(zhì)容易板結(jié),不利于根系生長(zhǎng)[36]。發(fā)達(dá)根系有利水分和養(yǎng)分的吸收,促進(jìn)苗木生物量的積累,因此試驗(yàn)中殼菜果根系的若干指標(biāo)變化趨勢(shì)與生物量變化趨勢(shì)一致,如總根長(zhǎng)度、根表面積與生物量的變化趨勢(shì)大致相同。

光合色素是光合作用的基礎(chǔ),其含量直接影響著光合作用速率,是反映光合強(qiáng)度的重要指標(biāo)[36]。3種容器類型中無(wú)紡布袋苗木葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,同時(shí),相同類型容器中,大規(guī)格黑色塑料袋苗木各葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于小規(guī)格格黑色塑料袋的苗木,而白色無(wú)紡布袋卻相反。一般認(rèn)為水分脅迫阻止原葉綠素酯的形成和葉綠素的積累,尤其是阻止葉綠素b的累積,因而使w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)值升高[37-38]。本實(shí)驗(yàn)中由于大規(guī)格無(wú)紡布袋表面積大,通透性強(qiáng),水分散失快,對(duì)苗木造成缺水脅迫,進(jìn)而導(dǎo)致苗木葉綠素各指標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降。

4 結(jié)論

苗木質(zhì)量是評(píng)價(jià)育苗狀況的重要指標(biāo),但育苗成本和經(jīng)濟(jì)效益也是需要考慮的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中黑色穴盤(pán)每畝的育苗成本最低,但是其單株育苗成本最高,占地面積較大,同時(shí)生長(zhǎng)狀況較差,銷售較差。相同規(guī)格下白色無(wú)紡布袋成本較低,小規(guī)格條件下無(wú)紡布袋培育的苗木較好,經(jīng)濟(jì)效益較高,但其苗木在實(shí)際生產(chǎn)中折損率較大,而大規(guī)格黑色塑料袋培育的苗木經(jīng)濟(jì)效益更高,折損率較低。因此,通過(guò)綜合分析苗木質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益,1年生殼菜果容器苗培育應(yīng)選擇規(guī)格為8.0 cm×9.0 cm的黑色塑料袋進(jìn)行培育,有利于提高苗木質(zhì)量,到達(dá)壯苗的效果,同時(shí)能夠節(jié)約育苗成本,提高苗木的經(jīng)濟(jì)效益。