王草纖維的育苗效果
——以橡膠樹為例

姚行成 涂寒奇 王新龍 王軍

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所 海南?？?571101；2.省部共建國家重點實驗室培育基地-海南省熱帶作物栽培生理學(xué)重點實驗室 海南?？?571101；3.?？谑袩釒е参锓N苗創(chuàng)新重點實驗室 海南海口 571101）

橡膠樹生產(chǎn)的天然橡膠是重要的工業(yè)原料。由于天然橡膠在工業(yè)和國防上的重要性，我國政府要求在我國熱帶地區(qū)務(wù)必保證一定的橡膠樹種植面積，以確保一定的自給率。國務(wù)院2017年在《關(guān)于建立糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護(hù)區(qū)的指導(dǎo)意見》中提出，要保證我國1 800萬畝（1畝≈667 m2）的天然橡膠生產(chǎn)保護(hù)區(qū)（國發(fā)2017[24]號）。依據(jù)此面積，我國膠園每年更新種植需要的橡膠樹苗木近2 000萬株。傳統(tǒng)橡膠樹苗主要以聚乙烯塑料袋培育，以表土為培育基質(zhì)。每年我國橡膠樹育苗需要消耗表土超過4萬m3。由于膠園土壤可能含有根病病原菌，從膠園山地挖取的土壤不能作為橡膠苗基質(zhì)；育苗土壤只能從農(nóng)田或非膠園山地挖取。因此，非膠園環(huán)境土壤生態(tài)受到破壞。此外，因為土壤容重大，袋苗比較笨重，給苗木運輸帶來不便。因此，研發(fā)新型橡膠樹育苗基質(zhì)對橡膠樹育苗技術(shù)可持續(xù)發(fā)展和土壤環(huán)境良好生態(tài)保持具有重要意義。

育苗基質(zhì)對植物苗木生長具有重要作用[1-3]。泥炭土是一種優(yōu)質(zhì)育苗基質(zhì)，作為基質(zhì)的主要成分被廣泛應(yīng)用在苗木培育上[4-6]。椰糠屬于可再生材料，并且具備理想基質(zhì)性狀[7]，作為主成分與其他原料配制成的基質(zhì)具有良好育苗效果[8-10]。在橡膠樹育苗基質(zhì)研究方面，泥炭土和椰糠作為基質(zhì)成分，與土壤混合配制的基質(zhì)能夠較好地促進(jìn)橡膠苗木生長[11-14]。然而，泥炭土和椰糠的價格較高，大規(guī)模應(yīng)用在橡膠樹育苗上將顯著增加育苗成本。此外，泥炭土不可再生，在開采時可造成濕地環(huán)境破壞[15-16]。因此，近年來，很多研究者都在研發(fā)基于植物纖維的環(huán)保育苗基質(zhì)原料，如桉樹皮[17]、松樹皮[18]、玉米芯[19]、秸稈[20]等。

王草，學(xué)名皇竹草，原產(chǎn)于熱帶地區(qū)，適應(yīng)性廣，抗逆性強，纖維產(chǎn)量高且營養(yǎng)豐富，用途較廣，可應(yīng)用在生態(tài)保護(hù)、畜牧業(yè)、工業(yè)和食品等方面[21-22]。王草耐刈割、生物量大，且對生長條件要求低，這些栽培和生長特征可為大量需求王草纖維時提供保證。以王草纖維作為橡膠樹育苗基質(zhì)未有報道，王草的橡膠樹育苗效果也不清楚。本研究以王草作為橡膠樹育苗基質(zhì)原材料，研究王草基質(zhì)對橡膠樹苗木的生長及生理影響，研究結(jié)果將為生產(chǎn)輕質(zhì)、環(huán)保的橡膠樹育苗基質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地概況試驗地點位于海南省儋州市（109°29′ E，19°31′ N）中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗場內(nèi)，年平均溫度25 ℃，年降雨量約1 800 mm，熱帶季風(fēng)氣候。

1.1.2 試材采用的王草熱研4號種植在海南省儋州市的試驗場膠林林段。采收時，王草株高約2.5 m，直徑約2.0 cm，從根基部約5 cm處砍下王草植株。培育橡膠苗木采用無性系熱研7-33-97芽接樁，砧木直徑1.5～1.8 cm。

1.2 方法

1.2.1 試驗處理將剛采收的新鮮王草用園林綠化粉碎機粉碎成0.3～1.0 cm的碎末，然后建堆，蓋上薄膜，自然發(fā)酵80 d，每20 d翻堆1次。在翻第3次時（第60天），按每立方基質(zhì)加入200 g土壤處理劑，充分拌勻，繼續(xù)發(fā)酵。

試驗設(shè)置4個基質(zhì)處理：純王草纖維，王草與土壤等體積混合，對照椰糠和土壤。椰糠由進(jìn)口椰糠磚發(fā)泡后打散。育苗容器為15 cm×40 cm（直徑×高度）的圓柱形控根容器。育苗容器在裝基質(zhì)時插入橡膠樹芽接樁。育苗容器置于育苗架子上，容器底部沒有接觸地面土壤，懸空培育，以防止從地面吸取水分和養(yǎng)分。每個處理3個重復(fù)，每個重復(fù)15株。

待橡膠苗第1葉蓬穩(wěn)定后，每20 d噴施微補全力高氮水溶肥。每個星期視降雨情況澆水2～3次。試驗從2020年4月開始，2020年11月結(jié)束。

1.2.2 基質(zhì)的容重與養(yǎng)分含量分析4個基質(zhì)配制好后，分析各基質(zhì)的容重與營養(yǎng)成分。樣品的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮采用氧化鎂-代氏合金蒸餾法測定[23]，速效磷采用鉬銻抗比色法測定[24]，速效鉀采用火焰光度法測定[24]。

有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量-外加熱法測定[25]；全氮采用半微量凱氏蒸餾法測定，全磷采用酸溶-鉬銻抗比色法測定，全鉀采用堿溶-火焰光度法測定[23]。

在試驗的中期和結(jié)束前10 d，從控根容器內(nèi)挖出部分基質(zhì)，分別測量2次的基質(zhì)含水量。

1.2.3 苗木生長指標(biāo)分析（1）生理指標(biāo)分析在接穗抽生的第2個葉蓬穩(wěn)定時，取頂蓬葉片，分析葉綠素含量和葉片營養(yǎng)元素含量。葉綠素用乙醇提取，經(jīng)分光光度計測定吸光度。奈氏比色法測定葉片氮含量，鉬銻抗比色法測定磷、鉀含量，火焰原子吸法測定鈣、鎂含量。以上指標(biāo)測定方法參照李合生《植物生理生化實驗原理和技術(shù)》[25]。

（2）苗木的生長數(shù)據(jù)測量 試驗結(jié)束前10 d，測量接穗的株高和莖干直徑。用卷尺測量接穗從芽接口到頂芽的株高；用游標(biāo)卡尺測量芽接口上方10 cm處接穗的直徑。試驗結(jié)束后，從砧穗結(jié)合部將接穗與砧木分開，取接穗的枝葉并烘干，測接穗的干重。打開控根容器，取出根團，用流動水沖洗掉根團的基質(zhì)，取側(cè)根和新萌長的主根，烘干并稱重新長根系的干重。

（3）基質(zhì)的微生物區(qū)系分析 基質(zhì)的細(xì)菌、真菌、放線菌分別用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬丁培養(yǎng)基、改良高氏培養(yǎng)基培養(yǎng)一定時間，計數(shù)培養(yǎng)皿上生長的菌落數(shù)，以菌落形成單位表示，菌數(shù)(CFU/g)=菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)，具體實驗操作參照孫樹晴等[26]的研究。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行單因素顯著性分析（p=0.05），用OriginPro 2016作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 王草基質(zhì)的容重、含水量及養(yǎng)分含量比較

純王草基質(zhì)的容重為0.12 g/cm3，略低于椰糠的容重。王草-土壤等體積混合基質(zhì)的容重為0.78 g/cm3，顯著低于對照土壤的容重。純王草基質(zhì)的含水量為70%，顯著低于對照椰糠的82%。王草-土壤混合基質(zhì)的含水量約為25%，顯著高于對照土壤的10%?？梢?，王草纖維基質(zhì)具有較高的保水能力，與土壤混合后，能夠提高土壤的保水能力。

純王草基質(zhì)的有機質(zhì)、全氮和全磷含量顯著高于對照椰糠和土壤，其全鉀含量顯著低于對照土壤，但高于對照椰糠（表1）。王草-土壤混合基質(zhì)的有機質(zhì)、全氮和全磷含量居于對照王草和土壤兩者中間水平。

表1 不同基質(zhì)的容重與養(yǎng)分比較

純王草基質(zhì)的速效氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的總和）、速效磷和速效鉀都顯著高于其他3個基質(zhì)（表1）。純王草基質(zhì)的速效氮含量幾乎是土壤的6倍。純王草基質(zhì)的速效磷含量幾乎是土壤的9.5倍、椰糠的20倍。純王草基質(zhì)的速效鉀含量約是土壤的146倍，椰糠的1.8倍。王草-土壤混合基質(zhì)的速效氮、速效磷和速效鉀含量均顯著低于王草基質(zhì)，其速效氮和速效鉀含量顯著低于椰糠，但顯著高于土壤。

2.2 王草基質(zhì)的微生物數(shù)量分析

微生物類群數(shù)量在4個基質(zhì)中的排序均為細(xì)菌>放線菌>真菌。細(xì)菌數(shù)量占微生物總量的84.46%～91.99%，放線菌數(shù)量占微生物總量的7.21%～14.15%，真菌數(shù)量占微生物總量的0.80%～1.86%。土壤的三大微生物數(shù)量最高，而椰糠的三大微生物數(shù)量最低；純王草基質(zhì)的細(xì)菌和放線菌數(shù)量均低于王草-土壤混合基質(zhì)（表2）。在微生物總量上，土壤最高，王草-土壤混合基質(zhì)次之，純王草基質(zhì)再次，椰糠最少，表明以植物纖維作為育苗基質(zhì)，不利于微生物生長繁殖。

表2 不同基質(zhì)的微生物數(shù)量

2.3 王草基質(zhì)對橡膠苗生長的影響

基質(zhì)能夠影響橡膠樹苗木的生長，不同基質(zhì)培育的苗木在植株形態(tài)上可表現(xiàn)出差異（圖1-A）。椰糠培育的苗木在葉片顏色上呈淡黃色，微生物總數(shù)/(×104CFU·g-1)40.61 64.14 6.25 134.58表現(xiàn)出黃化癥狀（圖1-B），但是同為植物纖維的純王草基質(zhì)培育的苗木表現(xiàn)正常。王草-土壤混合基質(zhì)培育的植株在形態(tài)上也表現(xiàn)正常，但是土壤培育的苗木部分植株出現(xiàn)葉片干枯現(xiàn)象，表現(xiàn)出缺水癥狀（圖1-C）。

圖1 不同基質(zhì)培育的苗木的生長形態(tài)比較

圖2 不同基質(zhì)下橡膠苗的葉片葉綠素含量

圖3 不同基質(zhì)下橡膠苗葉片的營養(yǎng)元素含量

王草-土壤混合基質(zhì)能夠顯著促進(jìn)橡膠苗的生長速度（表3），所培育苗木的直徑、株高和接穗干物質(zhì)重量顯著高于其他基質(zhì)培育的苗木。王草-土壤混合基質(zhì)的苗木比椰糠的苗木增高17%，比純王草基質(zhì)的苗木增高26%，比土壤的苗木增高24%。在苗木直徑增長方面，王草-土壤混合基質(zhì)的苗木比椰糠的苗木增粗24%，比純王草基質(zhì)的苗木增粗23%，比土壤的苗木增粗23%。純王草基質(zhì)培育的苗木與對照椰糠、土壤培育的苗木在株高、直徑和接穗生物量上沒有顯著差異。在苗木新長根系量方面，純王草基質(zhì)顯著高于王草-土壤混合基質(zhì)，而王草-土壤混合基質(zhì)又顯著高于對照椰糠和土壤，表明純王草基質(zhì)能夠積極促進(jìn)橡膠苗的根系生長。

表3 不同基質(zhì)對橡膠樹苗木生長的影響

2.4 王草基質(zhì)對橡膠苗的生理性狀影響

分析苗木葉片的葉綠素含量和營養(yǎng)元素氮、磷、鉀、鈣和鎂含量發(fā)現(xiàn)：對于葉綠素含量，王草-土壤混合基質(zhì)的苗木顯著高于對照椰糠和土壤，與純王草基質(zhì)的苗木沒有差異；椰糠培育的苗木葉綠素含量最低，這與淡黃色的葉片表型相一致。對于葉片的氮含量，純王草基質(zhì)、王草-土壤混合基質(zhì)和土壤三者培育的苗木無顯著差異，均顯著高于椰糠。對于葉片的磷含量，各處理苗木表現(xiàn)出顯著差異，順序為王草-土壤混合基質(zhì)>純王草>土壤>椰糠。對于葉片的鉀含量，純王草、王草-土壤混合基質(zhì)和椰糠三者培育的苗木無顯著差異，但均高于土壤。對于葉片的鈣含量，4個基質(zhì)的苗木之間沒有顯著差異。對于葉片的鎂含量，純王草基質(zhì)培育的苗木最高，其次是王草-土壤混合基質(zhì)和椰糠的，土壤培育的苗木最低。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

王草具有速生、高產(chǎn)、抗逆性強等特性，主要應(yīng)用在生態(tài)環(huán)境治理、飼草和能源等方面[27]，但尚未作為育苗基質(zhì)開發(fā)利用。本研究以王草為原材料，植株經(jīng)粉碎和發(fā)酵后得到的王草纖維為基質(zhì)原料，設(shè)置單一王草基質(zhì)和王草-土壤混合基質(zhì)2個處理培育橡膠苗木，測定基質(zhì)的養(yǎng)分含量、苗木的生長參數(shù)及生理指標(biāo)，結(jié)果表明，王草纖維具有較高的養(yǎng)分，王草纖維與土壤混合基質(zhì)能夠促進(jìn)橡膠苗木生長和提高苗木質(zhì)量。

基質(zhì)的容重、保水性和養(yǎng)分含量是衡量基質(zhì)優(yōu)劣與否的重要指標(biāo)。王草植物纖維作為育苗基質(zhì)，具有較好的保水性（含水量約70%），雖然低于椰糠的保水性，但是顯著高于土壤基質(zhì)。王草纖維與椰糠同為植物纖維，具有總孔隙度高特點，這是保水性高的主要原因。王草纖維屬植物類纖維，容重較小，以之為育苗基質(zhì)可減輕容器苗根團重量，便于育苗生產(chǎn)操作與苗木搬運。王草纖維與土壤等體積混合基質(zhì)的容重為0.78 g/cm3，處于適宜的基質(zhì)容重范圍內(nèi)（0.1～0.8 g/cm3）[28]，用于橡膠樹育苗生產(chǎn)，可顯著降低苗木的重量。純王草基質(zhì)的總養(yǎng)分、速效養(yǎng)分和有機質(zhì)含量都極高，高于對照土壤和椰糠，有利于容器苗的養(yǎng)分積累。

椰糠是一種重要的育苗基質(zhì)原材料，但是受來源地狹窄影響，我國椰糠基本依賴進(jìn)口，其價格也昂貴。本研究發(fā)現(xiàn)，純王草基質(zhì)與椰糠相比較，其養(yǎng)分含量更高，培育的橡膠苗質(zhì)量更優(yōu)，表現(xiàn)在葉綠素含量和葉片營養(yǎng)元素（N、P、Mg）含量更高，因此王草纖維可作為椰糠的主要替代物。此外，王草在我國可種植地很廣，從熱帶地區(qū)海南省到溫帶地區(qū)內(nèi)蒙古自治區(qū)均可種植[27]，因此可保證王草的供應(yīng)量，且能保證價廉。

本研究結(jié)果表明，不同基質(zhì)在細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量上存在顯著差異。孫樹晴等[26]的研究發(fā)現(xiàn)，三大微生物的數(shù)量與土壤含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)。本研究4個基質(zhì)的微生物數(shù)量也呈現(xiàn)出隨著基質(zhì)的含水量升高而降低的趨勢，與孫樹晴等[26]研究相一致?；|(zhì)的微生物數(shù)量差異可能是由于基質(zhì)的含水量差異導(dǎo)致的。純王草基質(zhì)和椰糠基質(zhì)的含水量高，雖然有利于苗木吸收水分，但是微生物總數(shù)量較低，可能影響植物根系吸收基質(zhì)的營養(yǎng)養(yǎng)分。

研究表明，混合基質(zhì)的育苗效果優(yōu)于單一基質(zhì)[29-31]。單一基質(zhì)如椰糠、純王草及土壤培育的橡膠苗，苗木質(zhì)量都不如王草-土壤混合基質(zhì)培育的苗木。育苗基質(zhì)的養(yǎng)分含量能夠影響植株的生長[19]。雖然純王草基質(zhì)的養(yǎng)分含量很高，但是其育苗效果不如養(yǎng)分含量較低的王草-土壤混合基質(zhì)，表明基質(zhì)的養(yǎng)分含量與其他因素如微生物數(shù)量、含水量等一起協(xié)同影響苗木的生長。王草-土壤混合基質(zhì)培育的橡膠苗木在生長參數(shù)和生理指標(biāo)上更好，表現(xiàn)出生長速度快、營養(yǎng)水平高。因此，為了合理利用王草纖維和增強其育苗效果，王草纖維應(yīng)與土壤或其他基質(zhì)混合使用。本文僅研究了王草纖維與土壤等體積比例混合的育苗效果，更優(yōu)的混合比例尚待進(jìn)一步研究確定。

3.2 結(jié)論

王草植株經(jīng)過粉碎和發(fā)酵腐熟制成育苗基質(zhì)，具有保水性好、養(yǎng)分高、容重輕等優(yōu)點。純王草基質(zhì)培育的橡膠苗在生長參數(shù)如株高、莖粗、接穗生物量與椰糠、土壤培育的無差異，但是苗木的綜合營養(yǎng)水平更高。王草-土壤混合的基質(zhì)育苗效果更佳，培育的苗木在株高、莖粗、接穗生物量、綜合營養(yǎng)水平顯著高于純王草、椰糠和土壤培育的苗木。因此，王草植物纖維可作為一種優(yōu)良的育苗基質(zhì)，應(yīng)用在橡膠樹苗木生產(chǎn)上，可降低苗木的根團重量，提高苗木的生長速率和苗木質(zhì)量。