穆艷娟,李文清,魯儀增

(山東省林木種質(zhì)資源中心,山東 濟(jì)南250014)

利用主成分分析法篩選北美紅花槭雙容器栽培基質(zhì)配方

穆艷娟,李文清,魯儀增?

(山東省林木種質(zhì)資源中心,山東 濟(jì)南250014)

利用引進(jìn)的25加侖雙容器栽培系統(tǒng)和10種配方基質(zhì)培育大規(guī)格北美紅花槭苗木,對(duì)9指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,側(cè)根總重量和側(cè)根平均長(zhǎng)度是衡量基質(zhì)配方優(yōu)劣的主要指標(biāo),其次為年均胸徑生長(zhǎng)量和年均高生長(zhǎng)量,其中年均胸徑生長(zhǎng)量和年均高生長(zhǎng)量是苗木培育中最重要的需求指標(biāo)。根據(jù)年均胸徑生長(zhǎng)量和年均高生長(zhǎng)量指標(biāo),基質(zhì)從優(yōu)到劣排序?yàn)?P1＞MM2＞P3＞MO＞MM1＞MS＞CKP1＞CM＞P2＞MY＞MX＞CK土。聚類分析可將基質(zhì)劃分為3大類,其中P1、MM2和P3為一大類。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析顯示,基質(zhì)MM2(菇渣和木屑)復(fù)合基質(zhì)價(jià)格最低。

北美紅花槭;雙容器栽培;基質(zhì);主成分分析

北美紅花槭(A.rubrumL.)具有較高的觀賞價(jià)值,國(guó)外對(duì)其容器栽培基質(zhì)類型進(jìn)行了較多研究,多是根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源自配基質(zhì)。1989年,Martin等研究了在大容器中基質(zhì)對(duì)容器內(nèi)北美紅花槭生長(zhǎng)量的影響,研究認(rèn)為需要選擇適宜基質(zhì)類型用于北美紅花槭容器苗木栽培[1]。1998年,Fain等在3種不同基質(zhì)對(duì)雙容器栽培系統(tǒng)中‘弗蘭克紅’北美紅花槭影響的研究中表明,‘弗蘭克紅’北美紅花槭的生長(zhǎng)受使用基質(zhì)影響[2]。這3種基質(zhì)分別是純松樹(shù)皮,松樹(shù)皮:泥炭＝4:1(體積比,下同),松樹(shù)皮:椰殼纖維＝4:1[2]。其中松樹(shù)皮:泥炭＝4:1內(nèi)枝干重最重,與純松樹(shù)皮內(nèi)苗木相比,松樹(shù)皮:泥炭＝4:1內(nèi)苗木高增加12%,松樹(shù)皮:椰殼纖維＝4:1內(nèi)苗木高增加17%[2]。2005年,Zhu,H.等在雙容器系統(tǒng)研究中,苗木為‘弗蘭克紅’北美紅花槭,栽培基質(zhì)由55%的成年松樹(shù)皮、3%的純石英砂、5%的膨脹陶粒頁(yè)巖土調(diào)節(jié)劑、20%由苗圃清理物和陶制雜質(zhì)等腐熟堆制肥料、12%富纖維輕質(zhì)泥炭、5%城市污水泥按體積比組成[3]。該混配基質(zhì)抑制腐霉菌和疫霉菌造成的根腐病[4]。國(guó)內(nèi)未見(jiàn)北美紅花槭雙容器栽培系統(tǒng)相關(guān)研究。本文以北美紅花槭優(yōu)株無(wú)性系為試驗(yàn)材料、利用引進(jìn)的雙容器栽培系統(tǒng)和技術(shù)開(kāi)展大規(guī)格北美紅花槭雙容器培育基質(zhì)配方篩選,以期解決北美紅花槭國(guó)產(chǎn)化容器栽培基質(zhì)配方問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在棗園基地,相關(guān)情況參見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)5。

1.2 材料

2007年春,以觀賞效果好、價(jià)位高、生長(zhǎng)健壯、地徑約2～2.5cm的北美紅花槭優(yōu)株為栽培材料。以從美國(guó)引進(jìn)的25加侖(上內(nèi)口徑58cm,深43cm;體積約94.64L)內(nèi)、外容器(NS－10000 GL)和阻根布為雙容器栽培容器體系,容器內(nèi)壁噴有Cu(OH)2阻根劑,每?jī)扇萜鏖g均嵌入適當(dāng)面積的阻根布,以阻止根系從底部孔內(nèi)逃逸(阻根物質(zhì)為Cu(OH)2)。購(gòu)進(jìn)50cm×40cm無(wú)紡布袋,用于對(duì)照;水泥柱樁、鋼絲等用于固定容器內(nèi)苗木。栽培基質(zhì)原料腐熟后按照適當(dāng)配比,并進(jìn)行理化性質(zhì)調(diào)節(jié)(另文發(fā)表),配出的10種基質(zhì)配方分別為:樹(shù)皮過(guò)100目篩(P1),樹(shù)皮過(guò)100目篩、樹(shù)皮過(guò)50目篩1:1混合(P2),樹(shù)皮過(guò)50目篩、菇渣3:1混合(P3),純棉桿(MO),棉桿、菇渣1:1混合(MM1),加硫棉桿(MS),棉桿、玉米秸1:1混合(MY),棉桿、小麥秸1:1混合(MX),純木屑(CM)和木屑、菇渣1:1混合(MM2)。

1.3 方法

借鑒美國(guó)雙容器系統(tǒng)生產(chǎn)栽培試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)基徑平均為1.4cm的‘弗蘭克紅’北美紅花槭采用15加侖(直徑為43.2cm)雙容器栽培,每5株為1個(gè)處理,株行距為1.5m×1m,栽后其一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)后基徑平均為2.5cm[6]),結(jié)合本試驗(yàn)栽培材料大小和容器規(guī)格,在試驗(yàn)中,株行距按照1.3×1.3m定植,成活率為100%,整體生長(zhǎng)良好。栽植過(guò)程中正常進(jìn)行水肥及田間管理。

栽植后調(diào)查1次,作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2009年春,對(duì)北美紅花槭年均高生長(zhǎng)量、年均胸徑生長(zhǎng)量、年地徑生長(zhǎng)量、側(cè)根平均數(shù)、側(cè)根平均長(zhǎng)度、側(cè)根總重量、當(dāng)年生枝條平均數(shù)量、當(dāng)年生枝條平均長(zhǎng)度、當(dāng)年生枝條總重量等9個(gè)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)通過(guò)excel、DPS2.0分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主成分分析

北美紅花槭相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 北美紅花槭9指標(biāo)數(shù)據(jù)

方差分析顯示,除側(cè)根總重量不顯著外,年均地徑生長(zhǎng)量和當(dāng)年生枝條總重量顯著,其余6個(gè)因子在各基質(zhì)間差異性極顯著。說(shuō)明在不同基質(zhì)中生長(zhǎng)的北美紅花槭生長(zhǎng)量和生物量存在顯著差異,說(shuō)明基質(zhì)配方對(duì)北美紅花槭的生物量和生長(zhǎng)量存在非常大的影響,從而說(shuō)明通過(guò)從北美紅花槭生長(zhǎng)量和生物量上可以判斷基質(zhì)配方的優(yōu)劣,進(jìn)而依據(jù)生長(zhǎng)量和生物量指標(biāo)可以初步篩選基質(zhì)配方。側(cè)根總重量不顯著,可能是因?yàn)楦挡糠志鶠槊?xì)根,生物量相對(duì)較小,致使其重量在基質(zhì)間差異不大。方差分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 基質(zhì)間方差分析

表3 相關(guān)系數(shù)矩陣

表3顯示,影響北美紅花槭生長(zhǎng)量和生物量大小的9個(gè)重要因子具有相關(guān)性。對(duì)上述9個(gè)因子進(jìn)行主成分分析,見(jiàn)下表4。提取(特征值大于1)累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上的主成分[7－9]。

表4 相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率

由特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率(表5)可知,前4個(gè)主成分因子累計(jì)貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到91.49336%,幾乎反映了全部數(shù)據(jù)信息,因此可以只提取4個(gè)主成分因子。用這4個(gè)互不相關(guān)的主成分代替7個(gè)原始變量。

表5 特征向量

由表5可知,第1主成分與側(cè)根總重量和側(cè)根平均長(zhǎng)度有較大的負(fù)荷系數(shù),正值,說(shuō)明側(cè)根總重量和側(cè)根平均長(zhǎng)度是衡量基質(zhì)配方優(yōu)劣的重要因子,且側(cè)根總重量越重和側(cè)根平均長(zhǎng)度越長(zhǎng),其所生長(zhǎng)的基質(zhì)配方可能越好,其中側(cè)根生物量是根系反應(yīng)基質(zhì)情況的主要因子。第2主成分與年均胸徑生長(zhǎng)量和年均高生長(zhǎng)量負(fù)荷系數(shù)均較大,正值,說(shuō)明高和胸徑年均生長(zhǎng)量越大,其所生長(zhǎng)的基質(zhì)配方可能越好,其中年均胸徑生長(zhǎng)量是生長(zhǎng)量中反應(yīng)基質(zhì)情況的主要因子。第3主成分與當(dāng)年生枝總重量和當(dāng)年生枝平均長(zhǎng)負(fù)荷系數(shù)較大,正值,說(shuō)明當(dāng)年生枝越重、當(dāng)年生枝平均長(zhǎng)度越長(zhǎng),其所生長(zhǎng)的基質(zhì)配方可能越好,其中枝條生物量是枝條反應(yīng)基質(zhì)情況的主要因子。第4主成分與當(dāng)年生枝平均數(shù)量負(fù)荷系數(shù)較大,正值,說(shuō)明當(dāng)年生枝越多,地上部分生物量越大,其所生長(zhǎng)的基質(zhì)配方可能越好。

由以上可以綜合判斷,4個(gè)主成分均從正面反映基質(zhì)配方的情況,地上和地下部分生物量是衡量基質(zhì)配方優(yōu)劣的重要方面,其次為年均胸徑、高生長(zhǎng)量,其中胸徑和高生長(zhǎng)量是最簡(jiǎn)便、明顯的外部可測(cè)指標(biāo),也是苗圃培育中需求的最重要的指標(biāo)。地徑年均生長(zhǎng)量在判斷基質(zhì)配方上,也起到相對(duì)重要的作用。

表6 主成分分析因子得分

續(xù)表6

按照第2主成分(年均胸徑生長(zhǎng)量和年均高生長(zhǎng)量)得分值,對(duì)北美紅花槭栽培進(jìn)行排序,基質(zhì)從優(yōu)到劣的順序?yàn)镻1＞MM2＞P3＞MO＞MM1＞MS＞CKP1＞CM＞P2＞MY＞MX＞CK土。

根據(jù)主成分得分值,代替原來(lái)的變量,進(jìn)行聚類分析,利用系統(tǒng)聚類法,歐氏距離,離方差平方和法聚類,得到聚類圖如下(圖1)。

圖1 基質(zhì)聚類圖

從聚類圖(圖1)上看出,經(jīng)過(guò)聚類之后,大體上可將試驗(yàn)基質(zhì)配方分為3個(gè)類,第1類包括基質(zhì)P1、MM2和P3,第2類包括基質(zhì) MO、ck P1、MM1和ck土,第3類包括P2、MS、MX、MY和CM。

2.2 基質(zhì)開(kāi)發(fā)成本分析

在實(shí)際應(yīng)用中,基質(zhì)原料及相應(yīng)腐熟原料價(jià)格見(jiàn)表7。由表7不同基質(zhì)原料及腐熟后價(jià)格表對(duì)比可知,基質(zhì)原料腐熟后以玉米秸桿最低,其次為菇渣,再次為木屑、樹(shù)皮和棉桿。雖然小麥秸原料較便宜,但是其腐熟后原料體積大幅萎縮,因此其價(jià)格大幅上升。根據(jù)這些原料價(jià)格,可以推算出任何配比的每方復(fù)合基質(zhì)價(jià)格,進(jìn)而可知每容器內(nèi)基質(zhì)單價(jià)。

根據(jù)對(duì)理化性質(zhì)穩(wěn)定性較好的基質(zhì)P1、基質(zhì)MS和基質(zhì)MM2的對(duì)比來(lái)看,其每1m3成本價(jià)分別為121元、179元和91.5元(1:1配制),以菇渣和木屑復(fù)合基質(zhì)價(jià)格最低,并且低于其它常用輕基質(zhì),如泥炭(180元/m3)、蛭石(130/m3)和珍珠巖(120元/m3)等的價(jià)格,基質(zhì) MM2具有較好的經(jīng)濟(jì)性狀。

表7 雙容器育苗基質(zhì)成本核算明細(xì)表Tab4－56 a list of cost of substrate in pot－in－pot

3 結(jié)論

利用引進(jìn)的25加侖雙容器栽培系統(tǒng)和10種配方基質(zhì)培育大規(guī)格北美紅花槭苗木,對(duì)9指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,4個(gè)主成分因子累計(jì)貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到91.49336%,幾乎反映了全部數(shù)據(jù)信息,因此可以只提取4個(gè)主成分因子。4個(gè)主成分均從正面反映基質(zhì)配方的情況,地上和地下部分生物量是衡量基質(zhì)配方優(yōu)劣的重要方面,其次為年均胸徑、高生長(zhǎng)量,其中胸徑和高生長(zhǎng)量是最簡(jiǎn)便、明顯的外部可測(cè)指標(biāo),也是苗圃培育中需求的最重要的指標(biāo)。地徑年均生長(zhǎng)量在判斷基質(zhì)配方上,也起到相對(duì)重要的作用。按照第2主成分(年均胸徑生長(zhǎng)量和年均高生長(zhǎng)量)得分值,對(duì)北美紅花槭栽培進(jìn)行排序,基質(zhì)從優(yōu)到劣的順序?yàn)镻1＞MM2＞P3＞MO＞MM1＞MS＞CKP1＞CM＞P2＞MY＞MX＞CK土。聚類分析可將基質(zhì)劃分為3大類,第1類包括基質(zhì)P1、MM2和P3,第2類包括基質(zhì) MO、ck P1、MM1和ck土,第3類包括P2、MS、MX、MY和CM?；|(zhì)MM2(菇渣和木屑)復(fù)合基質(zhì)價(jià)格最低。

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S723.1＋33

A

1002－2724(2016)05－0064－05

2016－08－09

引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目“城市綠化樹(shù)種雙容器培育技術(shù)引進(jìn)”資助。

?通訊作者:魯儀增:E－mail luyizeng＠126.com。