詹孝慈， 羅在柒， 武忠亮， 梁 嫻

(1.興義民族師范學(xué)院生物與化學(xué)學(xué)院，貴州興義 562400； 2.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴州貴陽(yáng) 550005)

油茶(CamelliaoleiferaAbel.)屬山茶科山茶屬，常綠灌木或小喬木，是我國(guó)特有的木本油料植物，與油橄欖、油棕、椰子并稱為世界四大食用木本油料樹(shù)種[1]。油茶成熟果實(shí)中榨取的茶油富含不飽和脂肪酸、維生素E、山茶苷等生理活性物質(zhì)，具有極高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值[2]，果皮為提制栲膠的原料[3]。油茶具有很高的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，研究育苗基質(zhì)對(duì)油茶苗生長(zhǎng)和光合特性的影響，篩選適合培育油茶苗的理想基質(zhì)，對(duì)油茶高效育苗具有重要意義。目前，關(guān)于油茶的研究主要集中在茶油加工[4]、良種選育[5]、繁育栽培[6]、副產(chǎn)品[7]、提取工藝[8]、組織培養(yǎng)[9]、成分分析[10]、生理生化[11]等方面，有關(guān)育苗基質(zhì)對(duì)油茶苗生長(zhǎng)及光合特性影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。育苗基質(zhì)是苗木生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)和水分基礎(chǔ)，不同基質(zhì)具有不同的透氣性和持水、持肥能力，是植物生長(zhǎng)的重要影響因子之一[12]。研究表明，植物生命活動(dòng)受多種因子綜合影響，植物生理特性會(huì)隨著基質(zhì)的不同而發(fā)生變化，如植物的光合作用、蒸騰作用都會(huì)受到一定的影響[13-14]。不同基質(zhì)在容重、孔隙度、飽水度等方面存在顯著差異，對(duì)油茶苗成活率和油茶生理指標(biāo)變化造成一定影響[15]。本研究以泥炭土、珍珠巖、鋸屑、碳化稻殼4種輕基質(zhì)按不同體積比混配成不同的育苗基質(zhì)，通過(guò)育苗試驗(yàn)研究不同輕基質(zhì)配比對(duì)油茶苗生長(zhǎng)及光合特性的影響，以期篩選出適宜油茶生長(zhǎng)發(fā)育的栽培基質(zhì)，為當(dāng)?shù)赜筒杳缗嘤屯茝V提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)地位于貴州省興義民族師范學(xué)院校園苗圃地(地處104°98′E、25°17′N(xiāo))，年平均氣溫17 ℃，年降水量1 400 mm，無(wú)霜期300 d左右，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨熱同季，具有發(fā)展油茶生產(chǎn)的良好環(huán)境條件。供試苗木為望謨縣油茶種植基地提供的生長(zhǎng)情況基本一致、健壯的1年生望謨紅球油茶嫁接苗，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析確認(rèn)無(wú)差異。本試驗(yàn)選用基質(zhì)材料為泥炭土、珍珠巖、鋸屑、碳化稻殼4種輕基質(zhì)，育苗容器為無(wú)紡布育苗袋，規(guī)格為18 cm×23 cm(直徑×高)，上述基質(zhì)材料購(gòu)于興義市幸福路人工湖花鳥(niǎo)市場(chǎng)。本試驗(yàn)選擇常規(guī)土壤作為對(duì)照，所采用的黃心土取自興義民族師范學(xué)院中心校區(qū)校園內(nèi)。育苗容器為無(wú)紡布育苗袋，規(guī)格18 cm×23 cm(直徑×高)，每袋1株。

1.2 方法

1.2.1 基質(zhì)配比 試驗(yàn)于2016年5月20日采用混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的單純形重心設(shè)計(jì)方法對(duì)不同輕基質(zhì)進(jìn)行混配，設(shè)置下限值為泥炭土不低于20%，通過(guò)DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)為14種不同體積比的基質(zhì)配方，以黃心土作為對(duì)照，共計(jì)15組(表1)。基質(zhì)使用前采用多菌靈消毒液進(jìn)行消毒，將各基質(zhì)按設(shè)計(jì)配比裝袋，分別將油茶苗栽植于無(wú)紡布育苗袋并做好標(biāo)記，各處理按照相同的日常撫育管理措施進(jìn)行管理。

1.2.2 基質(zhì)物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定 采用常規(guī)測(cè)定方法測(cè)定各基質(zhì)的容重、總孔隙度、最大持水量等物理性質(zhì)[16]。按照鮑士旦等的方法[17]測(cè)定基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，其中pH值采用酸度計(jì)測(cè)定，有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法，總氮的測(cè)定采用用凱氏定氮法，總磷的測(cè)定采用磷鉬藍(lán)比色法，速效鉀測(cè)定采用乙酸銨浸提-火焰光度法。以上各指標(biāo)重復(fù)3次。

1.2.3 油茶苗生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 每個(gè)基質(zhì)設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)栽種30株油茶苗。從每種基質(zhì)隨機(jī)抽取10株苗木作為供試材料，分別測(cè)定各基質(zhì)容器苗的苗高、地徑、地上和地下干物質(zhì)積累量等生長(zhǎng)指標(biāo)[18]，地徑采用精度為 0.01 mm 的數(shù)顯游標(biāo)卡尺，長(zhǎng)度用精度為0.01 m的鋼卷尺，地上部和地下部干質(zhì)量于80 ℃的恒溫箱里烘干12 h后用萬(wàn)分之一天平稱質(zhì)量。利用苗木品質(zhì)公式計(jì)算植株的質(zhì)量指數(shù)[19]。

1.2.4 油茶苗葉片光合特性的測(cè)定 采用LI-6400型便攜式光合作用測(cè)定儀， 測(cè)定油茶容器苗葉片的光合特性。選擇在晴朗天氣進(jìn)行測(cè)定，觀測(cè)時(shí)間為12：00時(shí)，每種處理選取5株油茶苗，每株選擇中部正常生長(zhǎng)且葉位基本一致的葉片進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定時(shí)保持葉片自然著生角度和方向不變。測(cè)定指標(biāo)有凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)。每個(gè)光合生理指標(biāo)各重復(fù)測(cè)定5次，最后取平均值。

表1 各試驗(yàn)基質(zhì)配方比例

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel及SPSS 17.0分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

表2是不同基質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，從結(jié)果可以看出，CK的容重最大，為0.88 g/cm3；M7處理的容重最小，僅為0.15 g/cm3；其他處理的容重在0.19～0.37 g/cm3之間。土壤容重是土壤肥瘦和耕作質(zhì)量的重要指標(biāo)，土壤容重高說(shuō)明土壤緊實(shí)，孔隙數(shù)量少，土壤的水分、空氣、熱量狀況較差，通常土壤容重為1.00～1.35 g/cm3[20]。從結(jié)果看出，所有14個(gè)處理的容重均低于對(duì)照，說(shuō)明輕基質(zhì)的通透性和持水力等比對(duì)照的黃心土更優(yōu)良。

總孔隙度是指基質(zhì)中持水空隙和通氣空隙的總和，總孔隙度反映了基質(zhì)的空隙狀況，理想基質(zhì)的總孔隙度為70%～90%[21]。總孔隙度越大的基質(zhì)，其空氣和水的容納空間就越大，從而更有利于根系生長(zhǎng)，反之就差。從表2看出，M13處理的總孔隙度最大，達(dá)89.81%；CK的總孔隙度最小，僅為45.33%；其他基質(zhì)的總孔隙度在65.42%～85.19%之間。結(jié)果表明，14個(gè)處理的總孔隙度均顯著高于對(duì)照，說(shuō)明輕基質(zhì)相比對(duì)照的黃心土更有利于油茶苗根系的伸展和生長(zhǎng)。

最大持水量指土壤完全為水所飽和時(shí)的含水量，其中M7處理的最大持水量最高，為76.76%；CK的最大持水量最小，僅為29.77%；其他栽培基質(zhì)的最大持水量在60.36%～74.32%之間。

油茶喜微酸性生長(zhǎng)環(huán)境，CK的pH值最高，為6.52，M5的pH值最低，為4.76，其他處理的pH值在4.80～6.03之間，M2、M5與M10處理，M7與M13處理，M8與M13處理之間差異性不大。M11處理的有機(jī)質(zhì)含量最高，為 449.13 g/kg，CK的有機(jī)質(zhì)含量最低，僅為76.17 g/kg，其他栽培基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量都在99.90～435.42 g/kg之間，說(shuō)明輕基質(zhì)的肥力較高，因此與CK相比，其他各種輕基質(zhì)組合均能給油茶苗的生長(zhǎng)提供一定的有機(jī)質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。M8處理的總磷含量最大，為 1.05 g/kg；CK的總磷含量最小，僅為 0.43 g/kg；其他基質(zhì)的總磷含量在0.47～0.97 g/kg之間。M5的總氮含量最大，為10.03 g/kg；M14的總氮含量最小，僅為1.23 g/kg；其他基質(zhì)的總氮含量在2.83～9.24 g/kg之間。M4的速效鉀含量最大，為680.56 mg/kg；CK的速效鉀含量最小，僅為72.77 mg/kg；其他基質(zhì)的速效鉀含量在 624.06～674.10 mg/kg之間(表2)。

表2 不同基質(zhì)的基本物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)比較

注：同列不同字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

由基質(zhì)理化性質(zhì)的測(cè)定結(jié)果可知，與常規(guī)土壤(CK)相比，輕基質(zhì)配方在各項(xiàng)理化指標(biāo)上都要優(yōu)于常規(guī)土壤，人工配制的輕基質(zhì)質(zhì)地疏松、質(zhì)量輕，具有良好的透氣性能和持水能力，酸堿度適中、養(yǎng)分豐富，可為苗木的生長(zhǎng)發(fā)育提供優(yōu)質(zhì)條件。

2.2 不同基質(zhì)對(duì)油茶苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

油茶苗經(jīng)過(guò)移植栽種后，苗木經(jīng)過(guò)6個(gè)月的培育及日常管護(hù)，于2017年1月20日開(kāi)始測(cè)定油茶苗木的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)。不同栽培基質(zhì)培育的油茶苗的生長(zhǎng)指標(biāo)見(jiàn)表3。

由表3可知，不同處理對(duì)油茶容器苗苗高影響的大小順序?yàn)镸6>M8>M5>M10>M7>M4>M2>M1>M11>M14>M12>M13>M9>M3>CK，其中以M6處理培育的油茶苗的苗高最高，M8苗高次之，對(duì)照組CK培育的苗高最低，說(shuō)明M6對(duì)油茶容器苗的苗高的影響最為明顯。

不同處理對(duì)油茶容器苗地徑影響的大小順序?yàn)镸6>M8>M5>M7>M4>M10>M2>M1>M11>M14>M12>M13>M9>CK>M3，其中M6處理油茶苗地徑最大，M8處理培育的地徑次之，而M3處理油茶苗地徑最小。說(shuō)明M6處理對(duì)油茶容器苗的地徑的影響最為明顯。

不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶容器苗地上、地下部分的干質(zhì)量影響的大小順序?yàn)镸6>M8>M5>M10>M7>M4>M2>M11>M1>M14>M12>M13>M9>M3>CK，其中測(cè)定出M6處理油茶苗的地上、地下部分干質(zhì)量最大，M8處理次之，對(duì)照組CK培育苗木的地上、地下部分干質(zhì)量最小。說(shuō)明M6處理對(duì)油茶容器苗的地上、地下部分干質(zhì)量的影響最為明顯。

通過(guò)對(duì)油茶苗地上部、地下部測(cè)定的數(shù)值計(jì)算出苗木的生物量。由表3可知，不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶容器苗生物量影響的大小順序?yàn)镸6>M8>M5>M10>M7>M4>M2>M11>M1>M14>M12>M13>M9>M3>CK，其中測(cè)定出M6處理油茶苗的生物量最大，M8處理苗木生物量次之，對(duì)照組CK苗木的生物量最小。說(shuō)明M6處理對(duì)油茶容器苗的生物量的影響最為明顯。

苗木質(zhì)量指數(shù)(QI)越高，苗木質(zhì)量越好，其計(jì)算公式為苗木質(zhì)量指數(shù)(QI)=苗木總干質(zhì)量/[(苗高/地徑)+(莖干質(zhì)量/根干質(zhì)量)]。苗木質(zhì)量指數(shù)綜合數(shù)個(gè)指標(biāo)而得，能較好地反映苗木的品質(zhì)好壞。苗木的高徑比、地上地下干質(zhì)量比越小，總生物量越大，質(zhì)量指數(shù)越高，苗木品質(zhì)也越好。由表3中苗木質(zhì)量指數(shù)可知，不同處理培養(yǎng)的油茶容器苗生長(zhǎng) 180 d 后，苗木的質(zhì)量指數(shù)差異較大，質(zhì)量指數(shù)的大小順序?yàn)镸6>M8>M5>M7>M10>M4>M2>M11>M1>M14>M12>M9>M13>M3>CK，說(shuō)明M6處理對(duì)油茶容器苗品質(zhì)的影響最為明顯。

表3 不同基質(zhì)對(duì)油茶苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.3 不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶容器苗光合特性各項(xiàng)指標(biāo)的影響

2.3.1 不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶苗葉片凈光合速率的影響 光合作用反映了植物積累有機(jī)物質(zhì)的能力，是植物生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)。凈光合速率可直接反映植物利用光能的大小，進(jìn)一步可反映植物積累光合產(chǎn)物的能力[22]。由圖1可知，不同處理對(duì)凈光合速率有很大的影響。不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶容器苗凈光合速率在3.01～11.82 μmol/(m2·s)之間變化，其中M6處理油茶苗的凈光合速率最大，為 11.82 μmol/(m2·s)；M8處理油茶容器苗凈光合速率次之，為 11.71 μmol/(m2·s)；對(duì)照組CK油茶容器苗凈光合速率最小，為3.01 μmol/(m2·s)。不同處理的油茶無(wú)紡布容器苗的凈光合速率從大到小的順序?yàn)镸6>M8>M5>M1>M10>M7>M11>M9>M2>M13>M4>M12>M3>M14>CK。

2.3.2 不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶苗葉片氣孔導(dǎo)度的影響氣孔導(dǎo)度是反映葉片氣體交換的重要指標(biāo)，它影響著光合作用、呼吸作用及蒸騰作用。由圖2可知，不同處理間氣孔導(dǎo)度差異顯著。其中M6處理的油茶苗氣孔導(dǎo)度最大，為 0.131 mol/(m2·s)，M8處理的油茶容器苗氣孔導(dǎo)度次之，為 0.113 mol/(m2·s)。 CK處理油茶容器苗氣孔導(dǎo)度最小， 為0.045 mol/(m2·s)，其余處理的油茶容器苗的氣孔導(dǎo)度在0.053～0.113 mol/(m2·s)之間變化。不同處理的油茶容器苗的氣孔導(dǎo)度排列順序?yàn)镸6>M8>M1>M10>M9>M5>M11>M2>M7>M3>M13>M12>M4>M14>CK。

2.3.3 不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶苗葉片胞間CO2濃度的影響 由圖3可知，不同栽培基質(zhì)配方下油茶無(wú)紡布容器苗葉片胞間CO2濃度大小不同，其中，M3處理的油茶苗胞間CO2濃度最高，為268.72 μmol/mol，顯著高于其他處理；M14胞間CO2濃度最低，為154.67 μmol/mol其余處理的油茶容器苗胞間CO2濃度在160.13～258.16 μmol/mol之間變化。

2.3.4 不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶苗葉片蒸騰速率的影響 蒸騰速率的大小在一定程度上反映了植物調(diào)節(jié)水分損失及適應(yīng)逆境的能力，而植物根系吸水能力與土壤基質(zhì)有關(guān)，因此基質(zhì)性質(zhì)對(duì)葉片的蒸騰速率會(huì)產(chǎn)生一定影響[23]。由圖4可知，不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶容器苗蒸騰速率變化情況不同，其中M6處理的油茶苗蒸騰速率最大，為6.95 mmol/(m2·s)，顯著高于其他處理。CK處理的油茶容器苗蒸騰速率最小，為 1.01 mmol/(m2·s)。不同處理培養(yǎng)的油茶無(wú)紡布容器苗的蒸騰速率排列順序?yàn)镸6>M8>M5>M10>M9>M7>M1>M3>M2>M13>M12>M4>M14>CK。

3 討論

3.1 不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶容器苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

研究表明，油茶容器苗的生長(zhǎng)與基質(zhì)選擇密切相關(guān)，優(yōu)質(zhì)基質(zhì)是苗木正常生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一，基質(zhì)配比對(duì)苗木生長(zhǎng)所起的作用很大，不同基質(zhì)配方對(duì)油茶容器苗形態(tài)指標(biāo)等因素的影響存在不同差異。試驗(yàn)表明，利用輕基質(zhì)無(wú)紡布網(wǎng)袋育苗優(yōu)于常規(guī)土壤育苗，輕基質(zhì)的選用對(duì)提高苗木質(zhì)量具有重要作用。在15種處理中，以M6處理(46.66%泥炭土+26.67%珍珠巖+26.67%碳化稻殼)和M8處理(46.66%泥炭土+26.67%鋸屑+26.67%碳化稻殼)對(duì)油茶苗的苗高、地徑、生物量、苗木質(zhì)量指數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)的影響最大，尤其在苗木質(zhì)量指數(shù)方面，QI越高，代表苗木質(zhì)量越好，因此M6和M8處理相對(duì)于對(duì)照組和其他處理對(duì)油茶苗的生長(zhǎng)促進(jìn)最明顯，在透水、透氣、保溫、保水等方面有利于油茶容器苗的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.2 不同栽培基質(zhì)對(duì)油茶容器苗光合特性的影響

栽培基質(zhì)是植物生長(zhǎng)的介質(zhì)，植物產(chǎn)能大小在很大程度上取決于栽培基質(zhì)質(zhì)量[24]。試驗(yàn)表明，M1、M5、M6、M8處理的油茶苗有相對(duì)較高的凈光合速率，即比其他處理積累光合產(chǎn)物的能力更強(qiáng)。15個(gè)基質(zhì)培養(yǎng)的油茶容器苗的氣孔均能不同程度地開(kāi)張以控制水分的蒸騰和光合速率，其中M6、M8處理相比其他處理有較高的氣孔導(dǎo)度。M5、M6、M8處理的油茶苗蒸騰速率較高，蒸騰速率的大小在一定程度上反映了植物調(diào)節(jié)水分損失及適應(yīng)逆境的能力，表明這幾個(gè)處理的油茶苗生理活動(dòng)更加旺盛，同時(shí)也將消耗更多的土壤水分。研究表明，泥炭土、珍珠巖、鋸屑、碳化稻殼都具有透氣、保水、有機(jī)質(zhì)含量高等特點(diǎn)，又因各具不同特性，在實(shí)際應(yīng)用中多以混配基質(zhì)發(fā)揮最佳效果[25]。試驗(yàn)表明，摻入適量泥炭土和珍珠巖的栽培基質(zhì)能提高油茶苗葉片的凈光合速率，這與崔娜娜等的研究結(jié)果[26-27]一致，可見(jiàn)疏松透氣的基質(zhì)是栽培油茶苗的首選。

已有研究表明，影響光合速率的因素主要分為兩大類，一類是氣孔因素，主要受氣孔的數(shù)量、孔徑和開(kāi)度等的影響[28-29]；另一類為非氣孔因素，主要受光合色素含量、光合機(jī)構(gòu)活性和光合酶活性等多種因素控制[30]。從試驗(yàn)結(jié)果看，M1、M5、M6、M8處理的油茶苗凈光合速率顯著高于其他基質(zhì)，對(duì)應(yīng)的氣孔導(dǎo)度也較高，受氣孔因素影響明顯。而M3、M12、M14、CK處理的油茶苗凈光合速率顯著低于其他基質(zhì)，其中M14和CK處理凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率都較低，說(shuō)明由于氣孔因素的限制，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的CO2濃度減小而抑制了油茶苗的光合作用，同時(shí)也降低了油茶苗的蒸騰速率；而M3和M12處理的油茶苗氣孔導(dǎo)度相對(duì)較小，但胞間CO2濃度不降反升，氣孔導(dǎo)度與胞間CO2濃度呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明氣孔因素不是造成這2種基質(zhì)容器苗凈光合速率降低的主要原因，可能原因是受到非氣孔導(dǎo)度的影響。關(guān)于非氣孔因素的因子，如光合色素含量、光合機(jī)構(gòu)活性和光合酶活性等對(duì)油茶容器苗光合特性的影響還須進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

在本研究中的不同配比輕基質(zhì)配方組合中，通過(guò)人工配制的M6、M8基質(zhì)質(zhì)地疏松，具有良好的透氣性能和持水能力，養(yǎng)分豐富，能增強(qiáng)光合作用效率和環(huán)境的適應(yīng)能力，可為苗木的生長(zhǎng)發(fā)育提供優(yōu)質(zhì)條件。與其他處理和對(duì)照相比，M6和M8處理栽培的油茶苗生長(zhǎng)指標(biāo)和光合特性綜合指標(biāo)均最大，M6和M8可作為培育油茶良種壯苗的理想基質(zhì)。本研究所采用的油茶育苗基質(zhì)多為農(nóng)林廢棄物，就地取材，價(jià)格低廉，可減少育苗成本，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義，研究結(jié)果為輕基質(zhì)油茶育苗應(yīng)用和進(jìn)一步研究其調(diào)控機(jī)制提供了理論依據(jù)。