余 星 ，周運超 ，陳婷敬 ，李華林 ，丁光玲 ，雍 俊

(1. 貴州大學 a.貴州省森林資源與環(huán)境研究中心；b.林學院，貴州 貴陽 550025；2. 水城縣林業(yè)局，貴州 水城 553000)

馬尾松古蓬種源育苗過程對不同巖石發(fā)育土壤理化性質的響應

余 星1a，1b，周運超1a，1b，陳婷敬1b，2，李華林1b，丁光玲1b，雍 俊1b

(1. 貴州大學 a.貴州省森林資源與環(huán)境研究中心；b.林學院，貴州 貴陽 550025；2. 水城縣林業(yè)局，貴州 水城 553000)

為探索馬尾松優(yōu)質種源在不同巖石發(fā)育土壤上的育苗情況，采用大田育苗試驗研究馬尾松古蓬種源在4種不同巖性土壤上的發(fā)芽和生長，并對馬尾松苗木生長與土壤理化性質進行相關性分析。結果表明：苗木在4種土壤的出苗率、苗高、地徑及生物量均達極顯著水平；其中苗木的出苗率、苗高在玄武巖發(fā)育的土壤中最大,分別達56.1%、33.1 cm；苗木在長石石英砂巖土壤中地徑最大，達4.2 mm；苗木平均單株生物量在玄武巖土壤中的總生物量達4.57 g為最大；苗木對土壤理化性質具有顯著響應，揭示了馬尾松育苗在養(yǎng)分高、容重小、有效水高、砂礫多的土壤中效果明顯，為今后馬尾松育苗地的選擇提供一定參考依據。

馬尾松古蓬種源；育苗過程；土壤理化性質；相關性

土壤不僅提供植物生長養(yǎng)料，還保證植物在其中生根發(fā)芽并獲得土壤機械支撐，是影響植物生長的重要生態(tài)條件之一[1]。土壤理化性質將影響林木根系生長和分布，最終影響到地上部分生物量，地上部分生長除受空間狀況影響外，還與土壤關系密切[2]。馬尾松Pinus massoniana Lamb.為松科松屬常綠喬木，是我國松屬樹種中分布面積最廣的鄉(xiāng)土樹種，具有耐干旱、瘠薄、適應能力強、速生、豐產、優(yōu)質、綜合利用程度高等特點，已是我國南方工業(yè)用材樹種和主要的造林滅荒樹種[3]；馬尾松古蓬種源具有先鋒樹種特性[4-6]，在全國南方14省區(qū)馬尾松地理種源試驗中被列為優(yōu)良種源，現已被引種到全國各地進行生產[7-8]。壯苗培育是一項重要的造林措施，壯苗因生長勢強、營養(yǎng)物質多、組織緊密、抗害能力強，可提高造林成活率，從而促進林木健壯的生長和增強造林效益[9-11]。目前有很多關于苗木培育的報道，多數集中在不同育苗基質對苗木生長的影響，最終選擇最佳或較佳育苗基質配方[12-14]，很少關注土壤中哪些因素對培育壯苗起關鍵作用，當前在林業(yè)生產所用的大量苗木大多來自于大田育苗。全國范圍內的土壤存在很大差異，苗期苗木生長優(yōu)良與否將影響后期生長及速生豐產林的建立。基于以上原因，研究土壤與苗木生長的關系具有重要意義。到目前為止，在不同巖性土壤上植物生長效應研究不多[15-18]，馬尾松在不同巖性土壤上大田育苗的信息尚未見報道。因此，本文研究馬尾松古蓬種源在長石石英砂巖、石英砂巖、變余砂巖、玄武巖發(fā)育土壤上育苗生長效果及各生長指標與土壤理化性質之間的關系，目的在于弄清楚土壤中哪些因素對大田培育壯苗起決定作用，為今后大田育苗生產地的選擇提供基本依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在貴州省貴陽市花溪區(qū)貴州大學林學院教學科研苗圃進行，地屬于中亞熱帶季風濕潤氣候，黔中山原地貌，海拔1 100 m，相對高差5～20 m。春夏多雨，秋冬多晴天，年平均氣溫15.8℃，7 月平均溫24.7℃，極端最高溫39.5℃，1 月平均溫5.0℃，極端最低溫-9.5℃；≥10℃的年積溫4 637.5℃，年平均降水量1 229 mm，年均相對濕度79 %，太陽輻射總量為3 567 MJ/m2，年生長期為271 d。

1.2 試驗材料

種子是采自廣西古蓬地區(qū)生長健壯的馬尾松母樹，千粒重是11.55 g，凈度是99.7%，試驗材料均為飽滿、種皮無損傷的優(yōu)良種子。種子用0.3%的高錳酸鉀浸泡30 min后，將其撈出，用清水沖洗干凈，陰干后即可播種。

4種供試土壤的母巖來源于不同地方，玄武巖取自清鎮(zhèn)甘溝林場，石英砂巖取自龍里林場，長石石英砂巖取自花溪黔陶鄉(xiāng)，變余砂巖取自清鎮(zhèn)云歸鄉(xiāng)，這四類巖性發(fā)育的土壤均為心土層土體，即去掉土壤上層A層及部分B層中的植物根系、大塊石礫等。

1.3 方 法

本試驗采用單因素隨機區(qū)組試驗設計方法，試驗設3個重復。馬尾松種子于2013年4月26日播種，采用條播，播種密度為500粒/m2，播種后20 d記錄出苗情況，累計記錄，每周一次，6月14日完全出苗后結束記錄。完全出苗后開始間苗，間苗后密度為120株/m2。7月份進入速生期后開始隨機取樣跟蹤測量馬尾松幼苗的苗高和地徑，每個重復苗木20株，每個處理測量60株。20 d測量一次，共測4次。于12月底試驗結束后，在每個重復中各取生長一致的苗木3株，用其測定生物量。本次大田育苗過程中，定期地進行除草、澆水、病蟲害防治等常規(guī)育苗技術措施。

1.4 指標測定

1.4.1 供試土壤的測定

不同巖石發(fā)育土壤化學性質的pH值、土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮和速效鉀的含量分別采用電位法、油浴加熱重鉻酸鉀氧化—容量法、凱氏蒸餾法、消煮液—鉬銻抗比色法、堿熔—火焰光度、堿解擴散法、乙酸銨浸提—火焰光度法，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提—鉬酸銨比色法測定[19]；不同巖石發(fā)育土壤物理性質的容重、土壤萎焉系數、田間持水量、有效水均按《土壤知識與土壤普查技術》一書操作[20]，土壤機械組成是參照LY/T 1225-1999進行[21]。4種供試土壤的部分化學性質、物理性質見表1和表2。

1.4.2 生長指標的測定

使用鋼卷尺測量苗高，游標卡尺測量地徑，電子秤稱量植株生物量。

表1 不同巖性土壤的化學性質Table 1 Chemical properties of different rock soils

表2 不同巖性土壤的物理性質?Table 2 Physical properties of different rock soils

1.4.3 發(fā)芽的測定

出苗率計算公式為：

式（1）中：I表示出苗率；n表示測定時間的出苗株數；m表示供試種子總粒數。

1.5 數據統(tǒng)計分析

運用Microsoft Excel 2003軟件進行數據計算和圖表繪制，用SPSS 21.0軟件進行方差分析與相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同土壤上馬尾松苗木生長狀況

2.1.1 馬尾松種子出苗率

由于不同巖石發(fā)育土壤提供不同生長環(huán)境，對種子出苗率產生了一定的影響。如圖1所示，4種土壤中馬尾松種子出苗率均達到極顯著差異水平（P＜0.01），種子出苗率在玄武巖、石英砂巖、長石石英砂巖、變余砂巖發(fā)育的土壤中其值分別為：56.6%、39.3%、33.1%、39.1%，可見玄武巖發(fā)育的土壤上種子出苗率明顯地大于其他3種土壤。

圖1 不同巖性土壤中種子出苗率分析Fig.1 Different rock soil seeding germination rate analysis

2.1.2 馬尾松苗木苗高生長

苗高是衡量馬尾松生長的主要指標之一，直接影響苗木質量。如圖2所示，馬尾松苗木生長均達極顯著差異水平（P＜0.01）。到180 d后馬尾松苗木在玄武巖、石英砂巖、長石石英砂巖、變余砂巖發(fā)育的土壤苗高分別為33.1、26.5、31.2、21.9 cm。由此可見玄武巖發(fā)育的土壤中苗木的苗高達到最大。

圖2 不同巖性土壤中苗木苗高分析Fig.2 Different rock soil average nursery height analysis

2.1.3 馬尾松苗木地徑生長

地徑也是馬尾松生長發(fā)育主要指標，對苗木的粗壯程度、抗性強度具有非常大的關系。如圖3所示，不同巖石發(fā)育土壤上馬尾松幼苗地徑生長情況，幼苗的地徑生長差異達極顯著水平（P＜0.01）。在180 d后，馬尾松苗木在玄武巖、石英砂巖、長石石英砂巖、變余砂巖發(fā)育的土壤地徑分別為3.59、3.55、4.20、2.79 mm。長石石英砂巖土壤中馬尾松苗木的地徑最大。

圖3 不同巖性土壤中苗木地徑分析Fig.3 Different rock soil average ground diameter analysis

2.1.4 馬尾松苗木生物量積累

從生長角度來講，植物的生物量決定個體隨后的生長過程以及在特定環(huán)境中與其他個體或植物間的競爭能力。如表3所示，苗木各部分的生物量均達到顯著差異水平（P＜0.05）,苗木不同器官的干重大小為：葉＞莖桿＞根。玄武巖土壤上苗木的葉、莖桿、根、全株重上均大于其他3種土壤中的苗木；而變余砂巖發(fā)育的土壤上苗木的葉、莖桿、根、全株重均是最小的；苗木的平均單株生物量規(guī)律，即：玄武巖＞長石石英砂巖＞石英砂巖＞變余砂巖。

表3 馬尾松苗木平均單株生物量?Table 3 The average individual biomass of Masson pine seedlings g/株

2.2 土壤理化性質與馬尾松苗木生長相關性分析

2.2.1 土壤化學性質與馬尾松苗木生長相關性分析

土壤的部分化學性質與馬尾松生長之間的相互關系及直接相關性分析結果見表4。

表4 馬尾松生長與土壤化學性質的相關分析?Table 4 Correlation analysis of Masson pine growth and soil chemical properties

土壤中營養(yǎng)成分均與出苗率、苗木干重呈顯著或極顯著水平，而全鉀、速效鉀分別與出苗率、苗木干重呈顯著或極顯著負相關關系；全磷、速效磷均與苗高生長呈極顯著負相關關系，速效鉀和苗高呈顯著正相關關系；堿解氮和地徑生長呈顯著負相關關系。表明在育苗階段里，營養(yǎng)好的土壤上有利于種子發(fā)芽和植物生物量積累；土壤含鉀較多，促進苗高生長，增大高徑比，使得苗木抗性減弱，進而影響苗木造林成活率；而土壤中磷含量豐富，則控制苗高生長，減小高徑比，才能培育出壯苗；堿解氮含量高不利于苗木的地徑生長。

2.2.2 土壤的物理性質與馬尾松生長相關性分析

土壤的部分物理性質對植物生長的影響非常大。相關性分析結果見表5：土壤的田間持水量、有效水及砂粒級均與出苗率、苗木干重呈極顯著正相關關系，這些指標與苗高呈極顯著負相關；土壤的容重、粉砂粒及黏粒均與出苗率、苗木干重呈負相關關系，且達不顯著、顯著或極顯著水平；粉砂粒與苗高呈極顯著正相關關系，與地徑呈極顯著負相關關系，容重和地徑呈顯著正相關關系。表明水分含量高、疏松多孔的土壤上有利于種子的發(fā)芽和苗木生物量的積累，減小苗木的高徑比，反之，則不利于健壯苗木的培育。

表5 馬尾松生長與土壤物理性質的相關分析Table 5 Correlation analysis of Masson pine growth and soil physical properties

3 結論與討論

土壤養(yǎng)分是反映土壤肥力的重要指標之一，是林木生長發(fā)育所必需的物質基礎[22]。在自然條件下，土壤中礦質營養(yǎng)有限或有效性低，將會限制樹木的生長發(fā)育。土壤磷能促進種子發(fā)芽和積累苗木不同器官的生物量，對苗高生長起到一定抑制作用，減小高徑比，這結果和周瑋的研究大致相同[23]，可能是因為在一定程度上提高土壤中磷含量，使苗木根系發(fā)達，根表面積大，吸收能力強，增強苗木的光合作用，而且磷肥可促進根系對鈣、鎂等陽離子量的吸收，導致苗木體內陰陽離子失衡，并向土壤中分泌質子，土壤根際pH降低，刺激苗木酸性磷酸酶，利于植物根系吸收和利用有效磷[24-28]。對于土壤氮而言，也促進種子的發(fā)芽和苗木不同部位的生物量積累，因為氮是限制植物生長發(fā)育和增加生物量的首要因素，適宜氮供應能協(xié)調好根系和地上部分的關系，促進根系對氮高效吸收[29]，本試驗結果與King等[30]人研究結果相一致。與氮、磷相比，土壤鉀對馬尾松苗木生長無明顯促進作用，對種子發(fā)芽和苗木不同部位生物量反而起到一定抑制作用，這與一些研究報道相似[26]，可能是增加土壤鉀含量會使植物的硝酸還原酶活性最低，植物體內氮代謝弱，直接影響土壤中無機氮利用[25]，對植物的生長產生影響，也可能因為土壤中鉀增多會使根際土壤酶活性無促進作用，導致根際土和非根際土蔗糖酶活性最低，過氧化氫酶活性最低并在根際范圍內積累，對植物造成毒害[27]，進而影響苗木的正常生長。為使馬尾松苗木快速生長，可以改變土壤養(yǎng)分含量來改變馬尾松根系的生長及對養(yǎng)分的吸收利用，進而促進馬尾松苗木生長。

此外，植物生長與土壤物理性質密切相關。土壤物理性質比化學性質更為重要，因為礦質營養(yǎng)可以在育苗期間通過施肥來補充，物理性狀對苗木根系發(fā)育優(yōu)劣起決定作用。相關性分析表明，容重越大，種子出苗率和苗木各個營養(yǎng)器官的干重均越小，反之土壤容重越小，種子出苗率和不同營養(yǎng)器官的干重越大，前人一般認為容重大的土壤不利于植物根系生長及對水肥高效吸收[31-32]，可能是因為容重大的土壤具有緊實少孔，不利于土壤中微生物生活及植物根系生長和伸展，進而影響對水肥的吸收。土壤有效水是能被植物吸收利用的水，是提高造林成活率重要原因之一，本研究認為土壤中有效水高可明顯促進種子發(fā)芽和苗木生物量的積累，對苗高生長起到一定的抑制生長，減小高徑比，提高苗木質量，前人認為苗木新梢生長量與土壤濕度呈正相關關系，隨著土壤含水率下降，苗木成活株數將會越來越少[33]，因此土壤有效水的含量在苗木培育中起到至關重要的作用。黏土中粉粒和黏粒的含量較多，土壤通透性較弱，本試驗結果表明土壤中粉粒、黏粒越多，不利于促進種子發(fā)芽和苗木生物量的積累，有人指出在黏土中玉米產量最低[34]。土壤中砂粒含量適宜可促進種子發(fā)芽和苗木生物量積累，還減緩苗木高生長，減小高徑比，可能是因為砂礫含量多、透水透氣性較好，使微生物活動更加頻繁，酶活性增強，有利于營養(yǎng)元素的充分釋放，利于根系的生長和伸展。

本試驗中古蓬種源馬尾松在4種不同巖石發(fā)育土壤上的發(fā)芽、生長有很大差異；其中玄武巖發(fā)育土壤是砂質粘壤土，與其他3種土壤相比，其有機質、氮、磷營養(yǎng)元素含量高，鉀相對較少，其有效水多、容重小、砂礫含量多，土壤透水、透氣性好，利于馬尾松苗木生長；其余3種巖石發(fā)育的土壤均是壤質粘土，主要表現在營養(yǎng)元素含量低、有效水少、容重較大及粉粒、黏粒含量高，土壤透水、透氣性差，容易板結、積水，不利馬尾松苗木生長。相關性分析結果表明，馬尾松苗木在養(yǎng)分高、容重小、有效水多、砂礫含量多的土壤上生長良好，玄武巖發(fā)育的砂質粘壤土與上述特點相似，在其生長的苗木各生長指標均達較好水平，因此通過施肥、有效經營措施來調節(jié)土壤理化性質，對馬尾松育苗進行有目的的經營。

不同巖石發(fā)育土壤上對古蓬馬尾松種源育苗研究結果表明，苗木在4種土壤的出苗率、苗高、地徑及生物量均達極顯著水平（P＜0.01）；其中苗木的出苗率、苗高在玄武巖發(fā)育的土壤中最大；苗木在長石石英砂巖土壤中地徑最大；苗木平均單株生物量在玄武巖土壤中的總生物量達最大；苗木的苗高、地徑等方面均達到貴州主要造林樹種苗木質量等級中馬尾松一年生幼苗苗木Ⅱ級以上標準（苗高≥15.00 cm，地徑≥2.00 mm），并達到造林移栽的標準。馬尾松古蓬種源苗木生長過程對土壤中氮、磷兩種元素需求較大，對鉀的利用不明顯；土壤容重大，不利于苗木生長；有效水多、砂礫含量多的土壤適合培育馬尾松壯苗。

綜上所述，馬尾松古蓬種源苗木在養(yǎng)分含量高、容重小、有效水多、砂礫含量多的土壤中生長較好，這些特點與玄武巖發(fā)育的砂質粘壤土理化性質相似，今后可選擇上述理化性質相似的土壤，或通過施肥、有效經營措施來調節(jié)土壤屬性，用于大田培育馬尾松壯苗，可為今后大田育苗地的選擇起到一定的指導作用。

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Response of the process of Pinus massniana seeding of Gupeng provenance to physical and chemistry properties of different rock soil

YU Xing1a,1b, ZHOU Yun-chao1a,1b, CHEN Ting-jing1b,2, LI hua-lin1b, DING Guang-ling1b, YONG Jun1b
(1a. Research Center of Forest Resources and Environment in Guizhou Province; 1b. College of Forestry, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China; 2. Forestry Bureau of Shuicheng Country, Shuicheng 553000, Guizhou, China)

In order to explore seeding situation of good quality provenance of Pinus massoniana in different rock soil, by field seedling test study germination and growth of Pinus massoniana of Gupeng Provenance in 4 kinds of different rock soil, and correlation analysis of on the growth of Pinus massoniana seedlings and soil physicochemical properties. The results showed that the emergence rate of seedling,seedling height, ground diameter and biomass in 4 kinds of soil reached extremely significant level, in the basalt soil of emergence rate of seeding and Seedling height were maximum, upto 56.1%,33.1 cm; the ground diameter of seeding was the biggest in Feldspar quartz sandstone soil, upto 4.22 mm; the average individual biomass of seeding in the basalt soil was the biggest, its total biomass was 4.57 g;Nursery stocks have a significant response to physical and chemical properties of soil, it reveals that the seedlings of Pinus massoniana has a obvious effect in high nutrient content, bulk density of small, high effective water, grit soil, in order to provide some reference for the selection of seedlings of Pinus massoniana.

Pinus massoniana of Gupeng provenance; seeding process; the physical and chemical properties of soil; relevance

S791.248

A

1673-923X(2016)06-0034-06

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.06.007

2015-05-12

貴州重大專項“馬尾松多目標定向培育及產業(yè)關鍵技術研究與示范”(黔科合重大專項字2012-6011號); “百”層次人才計劃[黔科合人才(2015)4022號]

余 星，碩士研究生

周運超，教授，博士研究生導師；E-mail：yczhou@gzu.edu.cn

余 星，周運超，陳婷敬，等. 馬尾松古蓬種源育苗過程對不同巖石發(fā)育土壤理化性質的響應[J].中南林業(yè)科技大學學報，2016, 36(6): 34-39.

[本文編校：吳 彬]