王生云，陶永明，司劍華

（1.青海省瑪可河林業(yè)局，青海 果洛 814300；2.青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院，青海 西寧 810003）

鱗皮云杉Picea retroflexa屬松科Pinaceae云杉屬Picea喬木，為中國(guó)特有樹種，壽命長(zhǎng)，材質(zhì)好，耐蔭耐寒性較強(qiáng)，主要分布于四川省岷江支流雜谷河流域、大渡河流域上游和雅碧江流域及青海省東南部[1-2]。鱗皮云杉作為亞高山針葉林的主要建群種之一，在亞高山區(qū)森林植被中占有重要的地位。近年來(lái)隨著退耕還林、封山育林及天保工程的實(shí)施，鱗皮云杉也逐漸用于川西高原、青海東南部等亞高山地區(qū)造林[3]。

目前，很多苗圃為節(jié)約成本，采用傳統(tǒng)大田育苗，不僅根系較小，起苗時(shí)根系受損較重，對(duì)造林成活率影響較大[4-5]。多數(shù)研究表明容器育苗是提高苗木質(zhì)量的重要途徑，容器苗具有根系旺盛、無(wú)返苗期等特點(diǎn)，不僅可提高造林成活率，并且不受造林季節(jié)的限制，增加了造林季節(jié)的靈活性[6]。而容器育苗的關(guān)鍵在于基質(zhì)的選擇和配制，作為苗木成活和生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，是決定苗木質(zhì)量的關(guān)鍵因素，對(duì)容器育苗的成敗起決定作用[7]。

然而，自容器育苗推廣以來(lái)，大多數(shù)育苗仍以森林腐殖質(zhì)土及當(dāng)?shù)啬嗤磷鳛榛|(zhì)，不僅不利于根系的延伸，而且質(zhì)量較大，不便運(yùn)輸，上山造林人工成本較高[8-9]。輕基質(zhì)是經(jīng)過(guò)發(fā)酵或炭化處理的農(nóng)林廢棄物與泥炭、珍珠巖、蛭石等輕體礦物質(zhì)組成的混合物，養(yǎng)分豐富、疏松透氣，便于根系的生長(zhǎng)，并且質(zhì)量輕、移栽簡(jiǎn)便不傷根、造林成活率高、有效節(jié)約造林成本，是目前容器苗發(fā)展的主要趨勢(shì)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)容器育苗等行業(yè)[10-11]。因此，本研究在青海省瑪珂河林區(qū)內(nèi)，以泥炭、椰糠、珍珠巖為基質(zhì)原料，配制多種輕基質(zhì)，研究不同輕基質(zhì)配方對(duì)鱗皮云杉幼苗生長(zhǎng)的影響，以篩選適合當(dāng)?shù)伧[皮云杉容器育苗的最佳配方，為鱗皮云杉的育苗及造林工程提供有效的技術(shù)指導(dǎo)及科技支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在瑪珂河林區(qū)，位于青海省果洛藏族自治州班瑪縣境內(nèi)，100°45′E，32°39′N。年平均氣溫2.4℃，極端最高氣溫28.1℃，極端最低氣溫-29.7℃，年平均降水量638.4 mm，年平均日照時(shí)數(shù)為2 655 h。鱗皮云杉種子采自瑪珂河林區(qū)的鱗皮云杉母樹林，采種時(shí)間為2014年10月中旬。選擇無(wú)紡布育苗袋（直徑8 cm，高12 cm）。育苗輕基質(zhì)設(shè)置5個(gè)處理，分別為P1（泥炭：椰糠：珍珠巖=4.5:4.5:1，均為體積比），P2（泥炭：椰糠：珍珠巖=5:4:1），P3（泥炭：椰糠：珍珠巖=6:3:1），P4（泥炭：椰糠：珍珠巖=7:2:1），P5（泥炭：椰糠：珍珠巖=8:1:1），泥炭、椰糠、珍珠巖均購(gòu)于當(dāng)?shù)鼗ɑ苁袌?chǎng)，并以當(dāng)?shù)赝寥溃ò底厝溃┳鳛閷?duì)照基質(zhì)（CK），各處理的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。2015年4月10日配制不同配比輕基質(zhì)，同時(shí)對(duì)種子采用0.5%的硫酸銅溶液浸泡0.5 h，然后置于干凈的河砂中進(jìn)行沙藏，相對(duì)含水量保持在60%～70%。10 d后將各配比的輕基質(zhì)分別裝入無(wú)紡布育苗袋中，各200個(gè)，1個(gè)育苗袋播2～3粒種子，待種子發(fā)芽后進(jìn)行間苗，保持1袋1株苗。連續(xù)培育3 a，各處理常規(guī)管理一致，2018年5月上旬進(jìn)行各處理相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，包括苗高、地徑、生物量、根系形態(tài)、根系活力及光合參數(shù)。

1.2 測(cè)定方法

各處理隨機(jī)抽取10株鱗皮云杉苗進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定（抽樣方法分東南西北中5個(gè)區(qū)域，各區(qū)域隨機(jī)取2株，共取10株），苗高、地徑、生物量的測(cè)定參照陶永明等[12]的方法；根系形態(tài)采用加拿大WinRHIZO根系分析系統(tǒng)測(cè)定，包括根系表面積、根長(zhǎng)及根尖數(shù)量[13]；根系活力采用張志勇等[14]的TTC法；光合參數(shù)采用美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)的Li-6400光合作用測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定，測(cè)定時(shí)選擇生長(zhǎng)正常、成熟的功能葉，葉室采用針葉葉室，測(cè)定時(shí)間選在晴天9:00-11：00，測(cè)定時(shí)葉室內(nèi)光強(qiáng)設(shè)定為1 200 μmol·m-2·s-1，CO2濃度同外界大氣濃度，葉片溫度25～30℃。測(cè)定參數(shù)包括凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率，水分利用效率直接用測(cè)得的凈光合速率與蒸騰速率的比值計(jì)算[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，OriginPro 8.0進(jìn)行作圖，SPSS 17.0進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理鱗皮云杉的苗高和地徑

如圖1所示，鱗皮云杉培育3 a后，苗高和地徑在不同基質(zhì)條件下表現(xiàn)出了明顯的差異，5個(gè)處理的苗高和地徑均顯著高于CK（P＜0.05）。5種輕基質(zhì)中，P3，P4，P5處理的苗高較大（三者間差異不顯著），高出CK 14.8%以上（圖1A），其次是P1和P2，高出CK 7.80%以上。5種輕基質(zhì)條件下鱗皮云杉的地徑無(wú)顯著性差異（圖1B），但均高出CK 18.5%以上。

圖1 不同配方輕基質(zhì)鱗皮云杉的苗高和地徑（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差）Figure1 Height and ground diameter of Picea retroflexa seedlings on different medims(mean±SE)

2.2 不同配方輕基質(zhì)鱗皮云杉的生物量

如圖2所示，鱗皮云杉的地上部分和根系生物量在不同基質(zhì)條件下均表現(xiàn)出了明顯差異，均顯著高于CK（P＜0.05）。如圖2A，5種輕基質(zhì)中，P4和P5的地上部分生物量最大（兩者間差異不顯著），比CK高出67.4%以上，其次是P1，P2和P3（三者間差異不顯著），比CK高出35.9%。圖2B顯示，5種輕基質(zhì)中，P3，P4和P5的根系生物量最大（三者間差異不顯著），比CK高出90.7%以上，其次是P1和P2，比CK高出44.4%。

圖2 不同配方輕基質(zhì)鱗皮云杉的生物量（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差）Figure2 Biomass of P.retroflexa seedlings on different medium(mean±SE)

2.3 不同配方輕基質(zhì)鱗皮云杉的根系生長(zhǎng)情況

如表2所示，鱗皮云杉的根系生長(zhǎng)在不同基質(zhì)條件下均表現(xiàn)出了明顯差異。5個(gè)處理的根系表面積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)量和根系活力均顯著高于CK（P＜0.05），其中，P4和P5的根系表面積最大，兩者無(wú)顯著性差異，但均高出CK 107.6%，其次是P3，高出CK 71.5%，而P1和P2相對(duì)較小；5種輕基質(zhì)中，P4和P5的總根長(zhǎng)較大，兩者間無(wú)顯著性差異，但均高出CK 116.9%以上，其次是P1，P2和P3，顯著高出CK 80.3%以上；5種輕基質(zhì)中，P4和P5的根尖數(shù)量較大，兩者間無(wú)顯著性差異，但高出CK 99.1%以上，其次是P1，P2和P3，顯著高出CK 54.2%以上；5種輕基質(zhì)中，P3，P4和P5的根系活力最大，三者間無(wú)顯著性差異，但高出CK 79.2%，其次是P1和P2，顯著高出CK 45.8%以上，表現(xiàn)出更強(qiáng)的吸收能力。

表2 不同配方輕基質(zhì)鱗皮云杉的根系生長(zhǎng)（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差）Table2 Root growth of P.retroflexa seedlings on different medium(mean±SE)

2.4 不同配方輕基質(zhì)鱗皮云杉的光合參數(shù)

光合作用是植物生長(zhǎng)的物質(zhì)能量來(lái)源，其強(qiáng)弱直接關(guān)系著植物生長(zhǎng)發(fā)育的好壞。如圖3A，鱗皮云杉在5種輕基質(zhì)中，P3，P4和P5凈光合速率最大，三者間無(wú)顯著性差異，均高出CK 66.1%以上，而P1和P2相對(duì)較小，兩者間無(wú)顯著性差異，但均高出CK 29.3%。圖3B，3C看出，各基質(zhì)條件下鱗皮云杉的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均以P2最大，其次是P3和P5，而P1，P4和CK較小。水分利用效率是植物消耗單位重量水分所固定CO2的數(shù)量，水分利用效率越高，固定CO2的數(shù)量越多，光合能力就越強(qiáng)。圖3D顯示，鱗皮云杉在5種輕基質(zhì)中，P4的水分利用效率最大，顯著高于其它4種輕基質(zhì)處理（P＜0.05），且顯著高出CK 67.6%，其次是P1，P3和P5，顯著高出CK 38.8%以上（P＜0.05），P2最小，與CK間無(wú)顯著性差異。

圖3 不同配方輕基質(zhì)鱗皮云杉的光合參數(shù)（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差）Figure2 Photosynthetic parameters of P.retroflexa seedlings on different medium(mean±SE)

2.5 鱗皮云杉根系與地上部分生長(zhǎng)情況的相關(guān)性

對(duì)各輕基質(zhì)配方條件下鱗皮云杉的根系與地上部分生長(zhǎng)及光合情況進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表3。根系表面積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)量和根系生物量四者之間呈顯著正相關(guān)，而此四者與根系活力總體上也表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性。根系表面積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)量和根生物量總體上均與地上部分生長(zhǎng)情況（株高、地徑和地上部生物量）、凈光合速率及水分利用效率呈顯著正相關(guān)，并且根系活力同樣與地上部分生長(zhǎng)、凈光合速率及水分利用效率呈顯著的正相關(guān)?？梢?jiàn)，鱗皮云杉根系的生長(zhǎng)及吸收能力的增強(qiáng)對(duì)地上部分的生長(zhǎng)、光合強(qiáng)度及水分利用效率均有顯著的促進(jìn)作用。

表3 鱗皮云杉根系與地上部分生長(zhǎng)情況的相關(guān)系數(shù)Table3 Correlation coefficient of growth of root system and above-ground part of P.retroflexa seedlings

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)作為容器苗成活和生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，是決定苗木質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而不同育苗基質(zhì)直接反映在苗木地上形態(tài)的變化上[16-17]。本研究選擇泥炭、椰糠、珍珠巖3種育苗常用基質(zhì)材料，不僅質(zhì)量較輕，富含N，P，K等植物所需的營(yíng)養(yǎng)，并且3種材料混合后能克服單種基質(zhì)理化性狀一致的不足，達(dá)到更好的育苗效果。從5種輕基質(zhì)配方鱗皮云杉幼苗的生長(zhǎng)情況和光合參數(shù)可以明顯看出，5個(gè)處理的苗高、地徑、地上部分生物量、根系生物量、總根長(zhǎng)、根系表面積、根尖數(shù)量、根系活力等均顯著高于CK，表現(xiàn)出更強(qiáng)的長(zhǎng)勢(shì)。凈光合速率的強(qiáng)弱直接反應(yīng)了植物同化CO2，制造干物質(zhì)的能力，水分利用效率表示消耗單位質(zhì)量水所制造的干物質(zhì)量。5種配方輕基質(zhì)的鱗皮云杉凈光合速率和水分利用效率顯著高于CK，說(shuō)明輕基質(zhì)條件下鱗皮云杉的光合產(chǎn)能更大，并且可以利用較少的水分獲得更大的物質(zhì)積累，這對(duì)于降雨量較少的地區(qū)育苗具有重要意義。土壤結(jié)構(gòu)會(huì)影響土壤中氧氣和水分的含量，在植物種子萌發(fā)階段，水分、溫度和氧氣起著重要作用，但在幼苗生長(zhǎng)階段，光照和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)其生長(zhǎng)則顯得更為重要，充足的有效養(yǎng)分能夠更好的促進(jìn)植株的干物質(zhì)積累[18]。因此，本研究在各基質(zhì)水分充足且環(huán)境條件一致的情況下，5種輕基質(zhì)比土壤基質(zhì)更加的疏松透氣，可利用的有效N，P，K等養(yǎng)分更多，更好的促進(jìn)了鱗皮云杉的生長(zhǎng)。

本研究還發(fā)現(xiàn)，不同輕基質(zhì)配方的育苗結(jié)果也存在較大差異，總體上以P4和P5處理的鱗皮云杉長(zhǎng)勢(shì)更好。這與此兩種配方輕基質(zhì)的N，P，K等有效養(yǎng)分含量更高有關(guān)，同時(shí)，這兩個(gè)配方輕基質(zhì)鱗皮云杉的根系生長(zhǎng)情況顯著優(yōu)于其他幾個(gè)處理。許多研究表明，根系是植物吸收水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的主要器官，其大小、分布及活力直接關(guān)系著植物吸收養(yǎng)分和水分的數(shù)量，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有很大影響[19]。通過(guò)對(duì)配方各輕基質(zhì)鱗皮云杉的根系與地上部分生長(zhǎng)情況和光合參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)其根系表面積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)量、根生物量和根系活力均與地上部分的生長(zhǎng)呈顯著的正相關(guān)性，與地上針葉的凈光合速率及水分利用效率同樣呈顯著正相關(guān)，表明旺盛的根系對(duì)地上部分的生長(zhǎng)和光合產(chǎn)能均具有顯著的促進(jìn)作用。而地上部分生長(zhǎng)旺盛，光合能力增強(qiáng)，產(chǎn)生更多的物質(zhì)能量，反過(guò)來(lái)又能促進(jìn)根系的生長(zhǎng)。并且，根系旺盛的植物在移栽后更容易存活，能更快適應(yīng)新的土壤環(huán)境[20-21]，因此輕基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富、疏松透氣，能夠很好的促進(jìn)鱗皮云杉的生長(zhǎng)，尤其是促進(jìn)根系旺盛生長(zhǎng)，從而提高其上山造林的成活率。

綜上所述，P4和P5處理的鱗皮云杉的生長(zhǎng)情況均較好，兩者之間差異不明顯，但P4的水分利用效率更高。本研究選擇的幾種材料，泥炭成本最高，其次是椰糠，所以兼顧成本的情況下，以配方P4最優(yōu)。目前，多數(shù)輕基質(zhì)以泥炭為主要材料，且用量較大，而泥炭屬于不可再生資源，長(zhǎng)期的開采易耗竭，因此在未來(lái)鱗皮云杉的育苗研究中，還有待尋找替代泥炭且可再生的材料，促進(jìn)鱗皮云杉容器育苗產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。