劉 婷劉 鵬，2劉惠民王連春吳亞楠郭曉月（.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南昆明650224；2.杭州傳化科技服務(wù)有限公司，浙江杭州3200）

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不同栽培基質(zhì)對牛角瓜容器苗生長的影響

劉 婷1劉 鵬1，2劉惠民1王連春1吳亞楠1郭曉月1
（1.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南昆明650224；2.杭州傳化科技服務(wù)有限公司，浙江杭州311200）

摘要：采用｛4，3｝單形重心混料試驗(yàn)設(shè)計，以生物量、根冠比和根系為主要分析指標(biāo)建立回歸方程，參考地上部分生長指標(biāo)，分析泥炭、蛭石、珍珠巖和紅壤4種基質(zhì)對牛角瓜容器苗生長和根系發(fā)育的影響。結(jié)果表明：采用不同基質(zhì)配比對容器苗生長和根系發(fā)育具有顯著影響，不同基質(zhì)對牛角瓜容器苗苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積的影響規(guī)律不同，影響力大小順序?yàn)槟嗵?蛭石>紅壤>珍珠巖；采用V（泥炭）∶V（蛭石）= 0.2∶0.8育苗基質(zhì)配比培育的容器苗，總體水平優(yōu)于其他基質(zhì)配比，是較為理想的配比組合，建議在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：牛角瓜；基質(zhì)配比；容器育苗；根系發(fā)育

牛角瓜（Calotropis gigantea）又名斷腸草、哮喘樹、羊浸樹，為蘿藦科（Asclepiadaceae）牛角瓜屬直立灌木。在我國主要分布于華南、西南低海拔向陽山坡、曠野、干熱河谷地區(qū)，而在南亞、非洲等干旱、半干旱及鹽堿地區(qū)也有分布［1-2］。牛角瓜用途廣泛，從其莖、葉中提煉出的白色乳汁，可做固體燃料亦可做藥用，全株鮮質(zhì)量、氮、磷、鉀含量高，可用作綠肥改良土壤結(jié)構(gòu)，其莖皮纖維可供造紙、制繩索及人造棉，織麻布、麻袋，種毛可作絲絨原料及填充物，是一種具有開發(fā)潛力的纖維經(jīng)濟(jì)作物［3］。目前，牛角瓜基本處于野生狀態(tài)，人工栽培技術(shù)還不夠成熟，僅李克烈等［4］、高柱等［5］分別進(jìn)行過組織培養(yǎng)及播種繁殖技術(shù)研究，另外劉鵬等［6］、袁曉慧等［7］對牛角瓜施肥方面進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，容器育苗方面尚未見報道。

與傳統(tǒng)的造林技術(shù)相比，容器育苗技術(shù)具有節(jié)約種子、縮短育苗周期、苗木生長快且整齊等特點(diǎn)，而育苗基質(zhì)的配比是容器育苗的關(guān)鍵技術(shù)?；炝显囼?yàn)的設(shè)計方法，已應(yīng)用于冶金、化工、農(nóng)林等［8-11］領(lǐng)域，并取得了良好的效果。一些研究者就該方法在容器育苗與基質(zhì)方面的應(yīng)用開展了一些基礎(chǔ)研究工作，如林霞等［12］的研究結(jié)果表明：不同基質(zhì)對無柄小葉榕（Ficus concinna var.subsessilis）容器苗生長和葉片生理特性有顯著影響，其中草泥炭、珍珠巖組合基質(zhì)更有利于其容器苗的形態(tài)生長；陳巧明［13］的研究結(jié)果表明：不同輕型基質(zhì)配方對馬尾松（Pinus massoniana）容器苗有重要影響，其中草泥炭、鋸屑組合基質(zhì)更有利于其容器苗的苗高、地徑的生長。但應(yīng)用混料試驗(yàn)設(shè)計方法對牛角瓜容器育苗進(jìn)行研究，以確定育苗基質(zhì)的合理配置比例，尚未見報道。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

容器育苗用采自云南省元江縣牛角瓜野生居群成熟飽滿種子。2013年3月24日用牛角瓜種子進(jìn)行托盤育苗，4月22日將生長一致的牛角瓜幼苗移到13 cm×21 cm的黑色營養(yǎng)袋，每袋一株，每個處理10株，并設(shè)置3個重復(fù)。試驗(yàn)地設(shè)在昆明西南林業(yè)大學(xué)格林溫室內(nèi)。

1.2試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)基質(zhì)配方采用｛4，3｝單形重心混料試驗(yàn)設(shè)計，把泥碳、珍珠巖、蛭石和紅壤當(dāng)作4個因子，共設(shè)計置14個處理，分別由泥碳、珍珠巖、蛭石和紅壤組成的基質(zhì)配方，統(tǒng)一編號為1～14號。在0≤xi≤1（1≤i≤p）和∑xi= 1的約束下，取泥碳下限值0.2，得出｛4，3｝單形重心混料試驗(yàn)設(shè)計結(jié)果，見表1。

1.3苗木生長指標(biāo)測定

于2013年5月17日開始從每個處理中分別隨機(jī)選取生長正常的容器苗，分別用直尺（精確至0.01 cm）和游標(biāo)卡尺（精確至0.001 cm）測量苗高和地徑，每10 d測量1次。9月4日采用平均標(biāo)準(zhǔn)株（5株）方法，全株完整取出，使用根系掃描儀（EPSON PERFECTION V700 PHOTO）對根系進(jìn)行掃描分析，測定主根長、根表面積、根體積等指標(biāo)，測定各基質(zhì)配比容器苗的全株、葉、莖、根鮮質(zhì)量。并帶回實(shí)驗(yàn)室先經(jīng)105℃殺青30 min，經(jīng)70℃烘干，用電子分析天平（精確至0.000 1 g）分別稱取各部分的干質(zhì)量并計算單株總干質(zhì)量；并使用葉面積儀（CI-203）對不同基質(zhì)配方的容器苗的葉子進(jìn)行測定。

表1　不同基質(zhì)配方的配比表Table 1 Matching table of different matrix formula

1.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及圖形繪制，應(yīng)用SAS對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、因子主效應(yīng)分析及模型優(yōu)化分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同栽培基質(zhì)對牛角瓜容器苗生長和根系發(fā)育的影響

基質(zhì)是容器苗生長的載體，其成分和配比直接影響到苗木的生長狀態(tài)［14］。不同栽培基質(zhì)對牛角瓜容器苗生長和根系發(fā)育的影響見表2。

2.1.1不同育苗基質(zhì)對牛角瓜容器苗地上部分生長的影響

苗高和地徑是評價容器苗出圃品質(zhì)的重要形態(tài)指標(biāo)，在一定程度上可以反映植株的健壯程度和生長速度［15］。對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析結(jié)果表明，不同基質(zhì)配比對牛角瓜的苗高、地徑生長的影響達(dá)極顯著差異水平。采用處理1、3基質(zhì)配比的容器苗形態(tài)生長表現(xiàn)最好，其中處理1苗高、地徑生長分別達(dá)到24.04 cm、4.97 mm，處理3苗高、地徑生長分別達(dá)到20.61 cm、5.36 mm；處理10的苗高和地徑均最小，僅為7.55 cm和2.43 mm，分別比最好處理低68.59%、51.10%。處理1的苗高與其他處理差異極顯著，處理3的地徑與其他處理差異極顯著（表2），因此，處理1的基質(zhì)對牛角瓜容器苗苗高生長最好，處理3對地徑的生長最好，而處理10對牛角瓜容器苗的生長均最差。

表2　不同基質(zhì)組合對牛角瓜容器苗生長和根系發(fā)育的影響Table 2 Effects of different cultivation substrates on growth and root system development of container seedling of C.gigantean

苗木的生長是一個連續(xù)的過程，牛角瓜各基質(zhì)組合的苗高、地徑生長曲線基本上呈逐漸上升趨勢，但不同基質(zhì)配比對平均苗高、地徑均具有顯著的影響（圖1）。在2013年6月16日之前，不同處理對于牛角瓜幼苗苗高、地徑的增長趨勢基本保持一致，增長速度較慢。從2013年6月16日左右處理1、3、4、6的苗高開始出現(xiàn)生長高峰，生長速度明顯加快；6月26日左右處理1、3的地徑出現(xiàn)生長高峰，并且處理1在8月5日左右出現(xiàn)第2個生長高峰，生長速度明顯加快。處理1苗高生長最快，其次是處理3，處理10生長最慢；處理3地徑生長最快，其次是處理1，處理10生長最慢。因此，在容器苗生長迅速階段可以適量地增施肥料，促使苗木生長。

圖1　不同育苗基質(zhì)容器苗的生長變化Fig.1 Growth of container seedlings in different cultivation substrates

2.1.2不同育苗基質(zhì)對牛角瓜容器苗生物量和根冠比的影響

植物生物量是單位面積植物積累物質(zhì)的數(shù)量，苗木全株的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和地上、地下部分鮮質(zhì)量、干質(zhì)量是評價容器苗生物量的重要指標(biāo)。采用處理1、3基質(zhì)配比培育的牛角瓜容器苗的生物量積累表現(xiàn)較好，分別達(dá)28.48 g、5.40 g和25.51 g、4.81 g，總鮮質(zhì)量和總干質(zhì)量積累量與其他基質(zhì)配比差異極顯著（表2）；采用處理10的基質(zhì)配比培育的牛角瓜容器苗總鮮質(zhì)量和總干質(zhì)量積累量均最差，分別為3.30 g、0.59 g，比最好處理低88.41%、87.73%。采用處理6基質(zhì)配比培育的牛角瓜容器苗的根冠比最大，達(dá)到0.80；其次是處理3，達(dá)0.71，顯著高于其他基質(zhì)處理組合；最小的是處理10，僅為0.39，比最大值低51.25%。方差分析結(jié)果表明：采用不同基質(zhì)組合對牛角瓜容器苗生物量的影響達(dá)極顯著水平，對根冠比的影響達(dá)顯著水平。

2.1.3不同育苗基質(zhì)對牛角瓜容器苗葉面積的影響

葉片是植株進(jìn)行光合作用和呼吸作用的主要器官，對植物的生長有重要的影響。采用處理1的基質(zhì)對牛角瓜容器苗葉面積生長最好，達(dá)到437.56 cm2，與其他處理差異極顯著；其次是處理3，達(dá)327.36 cm2，與處理2差異不顯著，與處理4、5、6差異顯著（表2）；最差的是處理8，僅為149.06 cm2，比最好處理低65.93%。方差分析結(jié)果表明，采用不同基質(zhì)組合對牛角瓜容器苗的葉面積影響達(dá)極顯著水平。

2.1.4不同育苗基質(zhì)對牛角瓜容器苗根系發(fā)育的影響

根系的作用是固定和吸收植物生長發(fā)育所需要的水分、無機(jī)營養(yǎng)和少量的有機(jī)營養(yǎng)，合成生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，強(qiáng)大的根系促進(jìn)植株地上和地下部分的生長。采用處理4的基質(zhì)，牛角瓜容器苗的主根長僅為23.13 cm，顯著低于其他各個處理；采用處理10的基質(zhì)，牛角瓜容器苗的根表面積僅為15.04 cm2，除與處理14的差異不顯著，與其他各基質(zhì)處理組合呈極顯著差異；采用處理10的基質(zhì)，牛角瓜容器苗的根體積最小，僅為0.75 cm3，且顯著低于其他各基質(zhì)處理組合（表2）。牛角瓜容器苗的主根長、根表面積、根體積最適基質(zhì)配比分別為處理3、1、6，分別為27.93 cm，48.29 cm2，3.23 cm3。方差分析結(jié)果表明，采用不同基質(zhì)組合對牛角瓜容器苗的主根長、根表面積、根體積的影響達(dá)極顯著水平。

綜合考慮以上分析結(jié)果認(rèn)為：以生物量、根冠比和根系指標(biāo)為主，并以地上部分生長指標(biāo)為參考，采用處理3育苗基質(zhì)培育的容器苗總體水平優(yōu)于其他處理基質(zhì)配比，作為牛角瓜容器育苗的優(yōu)選配方基質(zhì)。

2.2育苗基質(zhì)配方回歸方程的確定和優(yōu)化

由于混料試驗(yàn)設(shè)計的各個因素之間是有關(guān)聯(lián)的，使用一般的回歸模型會由于混料條件的限制而引起信息矩陣退化，所以本試驗(yàn)采用Scheffe規(guī)范多項(xiàng)式混料模型，模型中y表示試驗(yàn)指標(biāo)，x1、x2、x3…xp表示混料系統(tǒng)中p種成分各占的百分比，并且0≤xi≤1（1≤i≤p）｛4，3｝單形重心混料試驗(yàn)設(shè)計的數(shù)學(xué)回歸模型為：

因此，得到生長期為120 d的苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積對基質(zhì)編碼值回歸方程：

為了比較方程模擬估測與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果的差異，將各試驗(yàn)點(diǎn)分別代入（2）、（3）、（4）、（5）式得出各點(diǎn)的理論苗高、地徑、總干質(zhì)量、根表面積與實(shí)際試驗(yàn)的觀測值（表3）?？梢?，理論值與實(shí)測基本相同，這說明模型（2）、（3）、（4）、（5）能較好地反映試驗(yàn)的實(shí)際情況。

表3　苗高、地徑、總干質(zhì)量、根表面積理論值與測定值Table 3 The measured and theoretical value of height，ground diameter，total dry weigh and root surface area

2.3各基質(zhì)成分含量對牛角瓜苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積的影響規(guī)律

通過JMP預(yù)測刻畫器得到各基質(zhì)成分含量對牛角瓜容器苗苗高（y1）、地徑（y2）、平均單株干物質(zhì)量（y3）和根表面積（y4）的影響規(guī)律（圖2）。由圖2可以看出，基質(zhì)中泥炭含量為20%～100%，牛角瓜容器苗的苗高、地徑、干質(zhì)量和根表面積4個指標(biāo)與基質(zhì)中的泥炭含量的關(guān)系為正相關(guān)關(guān)系，即牛角瓜容器苗的4個指標(biāo)隨基質(zhì)中泥炭含量增加而增加?；|(zhì)中珍珠巖的含量為0～80%的區(qū)間內(nèi)牛角瓜容器苗的苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積4個指標(biāo)與基質(zhì)中的珍珠巖含量的關(guān)系為曲線生長關(guān)系，即基質(zhì)中珍珠巖的含量為0～20%時，容器苗的4個指標(biāo)隨基質(zhì)中珍珠巖的含量增加而減少；基質(zhì)中珍珠巖的含量為20%～80%時，容器苗的苗高、根表面積隨基質(zhì)中珍珠巖的含量增加而緩慢增長，容器苗的地徑、總干質(zhì)量隨基質(zhì)中珍珠巖的含量增加而減少?；|(zhì)中蛭石的含量在0～80%的區(qū)間內(nèi)牛角瓜容器苗的苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積4個指標(biāo)與基質(zhì)中的草泥炭含量的關(guān)系為曲線生長關(guān)系，即基質(zhì)中的蛭石為0～20%時，容器苗的4個指標(biāo)隨基質(zhì)中蛭石的含量增加而減少；基質(zhì)中蛭石的含量為20%～80%時，牛角瓜容器苗的4個指標(biāo)隨基質(zhì)中蛭石含量增加而增加?；|(zhì)中紅壤的含量在0～80%的區(qū)間內(nèi)牛角瓜容器苗的苗高、地徑和總干質(zhì)量3個指標(biāo)呈緩慢正相關(guān)關(guān)系，根表面積呈曲線生長關(guān)系，即基質(zhì)中紅壤的含量為0～20%時，容器苗的根表面積隨基質(zhì)中紅壤含量的增加而減少；基質(zhì)中紅壤的含量為20%～80%時，容器苗的根表面積隨基質(zhì)中紅壤含量的增加而緩慢增加。

影響苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積的因子很多，因此，必須從中找出主要的因子。由圖2可以看出，試驗(yàn)中的4種成份對苗高和總干質(zhì)量影響的大小依次為x1（泥炭）> x3（蛭石）> x4（紅壤）> x2（珍珠巖），因而可以認(rèn)為，以泥炭和蛭石作為主要的基質(zhì)成份，苗高和總干質(zhì)量生長較好；試驗(yàn)中的4種成份對地徑影響的大小依次為x3（蛭石）>x1（泥炭）>x4（紅壤）>x2（珍珠巖），因而可以認(rèn)為，以泥炭和蛭石作為主要的基質(zhì)成份，地徑生長較好；試驗(yàn)中的4種成份對根表面積影響的大小依次為x1（泥炭）>x3（蛭石）>x2（珍珠巖）>x4（紅壤），因而可以認(rèn)為，以泥炭和蛭石作為主要的基質(zhì)成份，根系生長較好。由此可以得出，影響苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積因子的順序?yàn)槟嗵?蛭石>紅壤>珍珠巖。

圖2　各基質(zhì)成分含量對牛角瓜苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積的影響規(guī)律Fig.2 The effects of different substrates on height，ground diameter，total dry weigh and root surface area of C.gigantea

3　討論與結(jié)論

對牛角瓜進(jìn)行14種基質(zhì)配方的容器育苗試驗(yàn)，結(jié)果表明：不同基質(zhì)配方對牛角瓜容器苗的苗高、地徑影響達(dá)極顯著水平，采用不同基質(zhì)組合，牛角瓜容器苗的總鮮質(zhì)量、總干質(zhì)量、根冠比、葉面積、主根長、根表面積、根體積均有極顯著差異。由此可見，牛角瓜容器苗對栽培基質(zhì)的組成和配比的變化敏感，其生長和根系發(fā)育受基質(zhì)組成和配比的影響極為顯著。有研究表明［16］，優(yōu)質(zhì)的純草泥炭容器苗生長表現(xiàn)比一些其他配方好，這與本實(shí)驗(yàn)處理1所得數(shù)據(jù)相一致。在4種參試基質(zhì)中，以泥炭、蛭石為主的基質(zhì)配比（處理3、處理1、處理6）容器苗生長效果較好，其中采用處理3基質(zhì)配比其苗木生長快，生物量積累較多，根系發(fā)達(dá)，苗木總體質(zhì)量高，這可能是由于2種基質(zhì)物理性質(zhì)好，養(yǎng)分充足，保水能力強(qiáng)，給足容器苗在生長過程中所需要的水分和養(yǎng)分［17］。以紅壤、珍珠巖為主的基質(zhì)配比（處理8、處理10、處理14）地上部分生長不理想，其中采用處理14基質(zhì)配比地上部分和根系生長均不理想，采用處理10基質(zhì)配比整體生長水平最差。其原因可能是由于珍珠巖、紅壤2種基質(zhì)物理性狀差，珍珠巖在使用過程中發(fā)生性狀改變或者自身質(zhì)量有差別［16］，紅壤黏性重透水透氣性差，容易造成板結(jié)不利根系的延伸和生長。

以生物量、根冠比和根系指標(biāo)為主，并以地上部分生長指標(biāo)為參考，綜合分析認(rèn)為：處理3苗高、地徑、總干質(zhì)量、根冠比比最差基質(zhì)配比處理10分別高172.98%、120.58%、715.25%、82.05%，是最佳處理。當(dāng)取泥炭下限值0.2時，由基質(zhì)配比對牛角瓜容器苗苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積4個指標(biāo)的模擬回歸方程以及影響規(guī)律圖可以看出，蛭石取0.8時容器苗的苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積綜合表現(xiàn)最好，影響苗高、地徑、總干質(zhì)量和根表面積因子的順序?yàn)槟嗵?蛭石>紅壤>珍珠巖。故采用處理3育苗基質(zhì)培育的容器苗總體水平優(yōu)于其他處理基質(zhì)配比，是較為理想的基質(zhì)配比，遵循育苗基質(zhì)的適用性和經(jīng)濟(jì)性原則其可以在生產(chǎn)上推廣使用。

另外，本試驗(yàn)中，僅僅針對育苗基質(zhì)配比進(jìn)行了優(yōu)化，考察其對牛角瓜容器苗生長的影響，而容器規(guī)格、緩釋肥施用量等因素也會影響其生長，因此，在后續(xù)牛角瓜容器育苗試驗(yàn)中可以進(jìn)一步考察這些因素對牛角瓜容器育苗的影響，以期培育出高質(zhì)、優(yōu)壯苗。

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（責(zé)任編輯韓明躍）

第1作者：劉婷（1990—），女，碩士生。研究方向：森林培育。Email：liut0906＠163.com。

Effects on Growth of Container Seedling of Calotropis gigantean in Different Cultivation Substrates

Liu Ting1，Liu Peng1，2，Liu Huimin1，Wang Lianchun1，Wu Yanan1，Guo Xiaoyue1
（1.College of Forestry，Southwest Forestry University，Kunming Yunnan 650224，China；2.Hangzhou Transfer Technology Service Co.，Ltd，Hangzhou Zhejiang 311200，China）

Abstract：The influences on the growth and root system development of container seedlings of Calotropis gigantea in four different substrates（peat，vermiculite，perlite and red loam）were studied with the｛4，3｝simplex entered mixture design.This study was mainly analyzed based on the regression equation with the index of biomass，root-shoot ratio and root，growth index above ground as a reference.The results showed that the growth and root system development of container seedlings were significantly affected by the different substrate proportions.The influence rules of different mediums on the height，ground diameter，total dry weigh and root surface area of the container seedling were different，and the influence degree presented as the order：peat > vermiculite > red loam > perlite.The growth of container seedlings cultivated in the No.3 treatments（V（peat）∶V（vermiculite）= 0.2∶0.8）was considered as the better one than that in the other substrate proportions.Therefore，the No.3 nursery substrate was the ideal collocation for Calotropis gigantea and recommended for practical production.

Key words：Calotropis gigantea，substrate proportion，container nursery，root system development

通信作者：劉惠民（1957—），男，博士，教授。研究方向：森林培育。Email：hmliu＠swfu.edu.cn。

基金項(xiàng)目：國家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201304810）資助；西南地區(qū)生物多樣性保育國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助。

收稿日期：2015-11-20

doi：10.11929/ j.issn.2095-1914.2016.03.012

中圖分類號：S723.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-1914（2016）03-0066-07