楊曉慧 徐 放 楊會(huì)肖 廖煥琴?gòu)埿l(wèi)華 陳新宇 潘 文

（廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院， 廣東 廣州 510520）

容器育苗是當(dāng)今苗木培育廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)技術(shù)，而育苗基質(zhì)是幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的載體，是影響苗木質(zhì)量的關(guān)鍵因素[1-2]，因而成為苗木培育研究的重點(diǎn)。最早用作栽培基質(zhì)的包括黃心土、砂礫、河沙、碎瓷、石礫、陶粒、珍珠巖、巖棉及活性炭等。后來(lái)，逐漸被以樹(shù)皮、木屑、椰棕、枯枝落葉、啤酒花等為原料的輕基質(zhì)所代替[1,3]。材料的選擇多具有地域性，根據(jù)不同的樹(shù)種和不同的栽培需求提出不同的基質(zhì)配比方案。

紅錐Castanopsis hystrix 屬殼斗科Fagaceae 栲屬Castanopsis 常綠喬木，具有生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、材質(zhì)優(yōu)、價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)華南地區(qū)珍貴的鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)種[4]。此外，紅錐具有極高的生態(tài)效益，因此，近年來(lái)也作為重要的生態(tài)公益林樹(shù)種大面積推廣。紅錐苗木質(zhì)量是影響其造林成功與否的重要因素，因而一直是育苗技術(shù)研究的重點(diǎn)[1-3]。黎明等[5]首先利用黃心土、火燒土、錐林表土、松林表土等原料配置不同比例的栽培基質(zhì)，獲得最適的育苗基質(zhì)為黃心土75%+錐林表土25%+磷肥0.5%。近年來(lái)，多項(xiàng)研究通過(guò)利用農(nóng)林廢棄物，結(jié)合部分育苗基質(zhì)，配置多種類(lèi)型基質(zhì)，以篩選適宜紅錐容器苗栽培的最佳基質(zhì)[6-7]。例如，溫恒輝等[4]以砂質(zhì)壤土、漚制樹(shù)皮、炭化松樹(shù)皮和漚制松皮粉等為原料配置3 種不同基質(zhì)，研究其對(duì)2 年生紅錐幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響。黎明等[7]以漚制松樹(shù)皮、炭化松樹(shù)皮、珍珠巖和黃心土為原材料按不同比例配制成6 種基質(zhì)配方，采用相關(guān)分析、主成分分析對(duì)其育苗效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出適宜紅錐育苗生長(zhǎng)的基質(zhì)配方為漚制松樹(shù)皮60%+珍珠巖20%+黃心土20%。陳琳等[6]采用黃心土、漚制樹(shù)皮、碳化樹(shù)皮、錐林表土等為原料配置11 種基質(zhì)，研究不同基質(zhì)配方對(duì)不同年齡紅錐幼苗生長(zhǎng)及造林效果的影響，獲得了適宜不同年齡紅錐幼苗的栽培基質(zhì)。然而，以往的研究主要以黃心土和錐林表土等土壤為主要原料，存在基質(zhì)重量大、造林成本高等問(wèn)題，因此，選擇適宜紅錐幼苗生長(zhǎng)的輕基質(zhì)，減輕造林成本，是當(dāng)前需要解決的重要問(wèn)題。本研究通過(guò)比較16 種不同基質(zhì)配方對(duì)紅錐苗木地上部分、地下部分、壯苗指數(shù)等指標(biāo)的影響，為最佳栽培輕基質(zhì)的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在廣東省林業(yè)科學(xué)研究院內(nèi)， 23°14′N(xiāo)，113°23′E，海拔25.00 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均溫度為23.00 ℃，最低月為1 月，平均氣溫為13.30 ℃，氣溫最高月為8 月，平均氣溫為38.10 ℃。年降水量為1 638.00 mm，年平均濕度為79.00%，4—9 月份的降水量占全年降水量的80.00%。

1.2 試驗(yàn)材料

供試驗(yàn)的材料為長(zhǎng)勢(shì)一致的紅錐實(shí)生苗，為廣東省汕尾市陸河種源。廣東省汕尾市陸河縣地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫約21.30 ℃（極端氣候?yàn)樽畹?.00℃，最高37.80 ℃）， 相 對(duì) 溫 度78.00%， 年 降 雨 量2 100.00～2 300.00 mm。采種后，于2018 年12 月播種于以黃心土為基質(zhì)的苗床上，覆蓋1.00 cm 厚沙子。9 個(gè)月后，隨機(jī)抽取50 株生長(zhǎng)狀況基本一致的紅錐實(shí)生苗進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)和生物量測(cè)定，其平均苗高為6.44 cm，平均地徑為0.04 mm，平均主根長(zhǎng)為9.50 cm，平均鮮重為0.34 g，平均生物量為0.15 g。并于2019 年9 月9—12 日移栽到規(guī)格為26.00 cm×21.00 cm（上口徑×高）的15孔育苗穴盤(pán)中，每孔栽植1 株苗木。試驗(yàn)周期為2019 年9 月至2020 年7 月。

1.3 試驗(yàn)方法

本研究以商用泥炭土、椰糠、珍珠巖為主要原料，采用混料設(shè)計(jì)[8]，設(shè)置黃心土為對(duì)照，共設(shè)有16 種基質(zhì)配方，詳見(jiàn)表1。于2020 年2 月施加一次緩釋翠筠便利肥，其主要成分為硝酸銨、磷酸銨、硝酸鉀和高分子樹(shù)脂，氮 : 磷 : 鉀質(zhì)量比為14 : 14 : 14，施肥量為每穴約為8.32 g。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與數(shù)據(jù)收集

為研究不同基質(zhì)配方的EC 指標(biāo)對(duì)紅錐苗木生長(zhǎng)的影響，本研究采用SX723 型pH/mV/電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x（上海三信儀表廠）對(duì)不同栽培基質(zhì)的電導(dǎo)率、可溶性固體總量、鹽度、電阻率進(jìn)行了測(cè)定，操作方法按照說(shuō)明書(shū)介紹的步驟進(jìn)行。2020年7 月試驗(yàn)期結(jié)束后，每個(gè)處理隨機(jī)選取10 株紅錐苗，用清水清洗干凈，分別測(cè)量苗高和主根長(zhǎng)。根系的平均直徑、總根長(zhǎng)、總根表面積等指標(biāo)采用WinRHIZO Pro 2016a 根系掃描儀（Regent Instruments Inc.）獲得。根系指標(biāo)測(cè)量完成后，將材料置于75 ℃的鼓風(fēng)干燥機(jī)中充分干燥至恒重，分別測(cè)量總生物量、地上部分和根系生物量等指標(biāo)。SPAD 值采用葉綠素儀SPAD-502 Plus（KONOCA MINOLTA, INC, Japan）測(cè)定。

表1 紅錐育苗基質(zhì)體積配方Tab.1 Volume compositions of Castanopsis hystrix seedling growth media

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

采用Microsoft Excel 2003，R 語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析、方差分析、相關(guān)性分析等。方差分析用于檢驗(yàn)不同的施肥處理對(duì)紅錐幼苗苗高、鮮重和生物量、根系等生長(zhǎng)指標(biāo)產(chǎn)生的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 幼苗根系參數(shù)主成分分析

采用WinRHIZO Pro 2016a 根系掃描儀對(duì)不同基質(zhì)下的根系發(fā)育情況進(jìn)行研究，獲得根長(zhǎng)、根系表面積在內(nèi)的59 個(gè)指標(biāo)。為獲得對(duì)不同基質(zhì)起主要作用的指標(biāo)，對(duì)59 個(gè)根系指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果顯示，第1 主成分中X4、X5、X6 占有最高系數(shù)，均為0.95 以上。X3、X10、X11、X12、X13、X20、X21、X22、X23、X30、X31、X32、X33、X40、X41、X42、X43、X51、X52占有較高系數(shù)，均為0.80 以上，方差貢獻(xiàn)率為56%，說(shuō)明第1 主成分是表示總根體積、總根表面積及根系直徑d ≤2.00 mm 的各個(gè)指標(biāo)的綜合因子。在第2 主成分中X16、X26、X36、X46 占有最高系數(shù)，均為0.75，方差貢獻(xiàn)率為17%，說(shuō)明第2 主成分是表示3.00mm ＜d ≤3.50 mm 根系性狀的綜合因子。第3 主成分中X17、X27、X37、X47 占有最高系數(shù)，方差貢獻(xiàn)率為11%，說(shuō)明第3主成分是表示直徑在3.50 mm ＜d ≤4.00 mm 的根長(zhǎng)、根表面積、根投影面積、根體積性狀的綜合因子。前3 個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為83%，包含了59 個(gè)指標(biāo)的大部分信息。因此選取前3 個(gè)主成分作為紅錐幼苗根部性狀選擇的綜合指標(biāo)。

2.2 幼苗根系參數(shù)的相關(guān)分析

為了研究各個(gè)根系指標(biāo)之間的相關(guān)性，以進(jìn)一步減少分析指標(biāo)，我們對(duì)紅錐幼苗根系指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析（表3）。結(jié)果顯示，同一根系直徑的根長(zhǎng)、根表面積、根投影面積、根體積之間存在顯著極強(qiáng)相關(guān)（r2≥0.99，P = 0.00）。因此，對(duì)紅錐容器苗根系早期評(píng)價(jià)指標(biāo)可針對(duì)X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12、X13、X16、X51、X52 進(jìn)行進(jìn)一步分析。

表2 不同栽培基質(zhì)下紅錐幼苗根系指標(biāo)主成分分析Tab.2 The principal component analysis of the root system indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different cultivation media

項(xiàng)目Category PC1指標(biāo)Index主成分分析PCA 方差解釋度Explained variance PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 h2 X36：根直徑介于3.0～3.5 mm 的根投影面積 0.3 0.75 0.01 -0.3 -0.13 -0.45 0.97 X37：根直徑介于3.5～4.0 mm 的根投影面積 -0.26 0.57 0.6 -0.23 -0.2 0.32 0.95 X38：根直徑介于4.0～4.5 mm 的根投影面積 -0.23 0.37 0.54 0.52 0.48 -0.1 0.99 X39：根直徑大于4.5 mm 的根投影面積 0.72 0.02 -0.47 0.06 0.23 0.09 0.81 X40：根直徑介于0～0.5 mm 的根體積 0.88 -0.3 0.24 -0.14 0.05 0.05 0.94 X41：根直徑介于0.5～1.0 mm 的根體積 0.86 -0.24 0.22 0.08 -0.07 0.1 0.86 X42：根直徑介于1.0～1.5 mm 的根體積 0.85 0.02 0.06 0.37 -0.25 -0.08 0.93 X43：根直徑介于1.5～2.0 mm 的根體積 0.83 0.25 -0.07 0.29 -0.19 -0.02 0.87 X44：根直徑介于2.0～2.5 mm 的根體積 0.76 0.39 -0.22 0.01 0.1 0.13 0.81 X45：根直徑介于2.5～3.0 mm 的根體積 0.64 0.47 -0.14 -0.31 0.31 0.15 0.87 X46：根直徑介于3.0～3.5 mm 的根體積 0.3 0.75 0.01 -0.3 -0.13 -0.45 0.97 X47：根直徑介于3.5～4.0 mm 的根體積 -0.26 0.57 0.6 -0.23 -0.2 0.33 0.94 X48：根直徑介于4.0～4.5 mm 的根體積 -0.23 0.36 0.54 0.53 0.48 -0.1 0.99 X49：根直徑大于4.5 mm 的根體積 0.75 0.07 -0.42 -0.02 0.2 0.08 0.79 X50：根直徑介于0～0.5 mm 的根尖數(shù) 0.77 -0.35 0.33 -0.25 0.07 -0.15 0.92 X51：根直徑介于0.5～1.0 mm 的根尖數(shù) 0.84 -0.12 0.25 0.05 -0.05 0 0.79 X52：根直徑介于1.0～1.5 mm 的根尖數(shù) 0.83 0.03 0.19 0.22 -0.13 -0.04 0.79 X53：根直徑介于1.5～2.0 mm 的根尖數(shù) 0.74 0.12 -0.04 0.21 -0.19 -0.03 0.64 X54：根直徑介于2.0～2.5 mm 的根尖數(shù) 0.54 0.25 -0.06 -0.04 -0.1 0.22 0.42 X55：根直徑介于2.5～3.0 mm 的根尖數(shù) 0.24 0.37 -0.25 0.09 -0.04 0.08 0.28 X56：根直徑介于3.0～3.5 mm 的根尖數(shù) 0.44 0.46 -0.11 -0.11 0.08 0 0.43 X57：根直徑介于3.5～4.0 mm 的根尖數(shù) -0.11 0.22 0.21 -0.1 -0.08 0 0.12 X58：根直徑介于4.0～4.5 mm 的根尖數(shù) 0.1 -0.08 0.14 0.06 0.16 -0.05 0.07 X59：根直徑大于4.5 mm 的根尖數(shù) 0.24 0.24 -0.22 0.07 0.2 0.12 0.22特征值 Eigen values 26.84 8.07 5.08 3.88 2.57 1.78 -方差解釋度 Proportion Explained 0.56 0.17 0.11 0.08 0.05 0.04 -累積貢獻(xiàn)率 Cumulative Proportion 0.56 0.72 0.83 0.91 0.96 1 -特征向量Eigen vectors

2.3 不同基質(zhì)對(duì)幼苗生長(zhǎng)和根系參數(shù)的影響

為獲得紅錐最適培養(yǎng)基，對(duì)不同栽培基質(zhì)主要生長(zhǎng)指標(biāo)和主要根系指標(biāo)進(jìn)行了多重比較分析（表4，表5）。結(jié)果顯示，J1、J11、J12 的苗高，地徑、葉生物量、主干生物量及根生物量均顯著高于其他處理（P < 0.05）。J13 的苗高雖顯著低于上述3 種基質(zhì)，然而其根系生物量卻高于其他3 種處理，且4 種處理均顯著高于J14（黃心土）。J13 的葉生物量，側(cè)枝生物量均顯著低于J11。J3、J5、J6、J7 和J9 的各項(xiàng)指標(biāo)均低于其他幾種處理。此外，根生物量及d ≤2.00 mm 的根長(zhǎng)及根直徑介于0.50 mm ＜d ≤1.50 mm 的根尖數(shù)在各個(gè)基質(zhì)中均差異顯著，說(shuō)明不同的基質(zhì)配方主要影響d ≤2.00 mm 的根系指標(biāo)。對(duì)于壯苗指數(shù)而言，最高的為J15（2.83），其次為J10 和J13，均為2.63。J3 的壯苗指數(shù)最低，僅為0.83。結(jié)果顯示，育苗早期，幼苗成活率均高于98%。然而，10 個(gè)月后的保存率最高的為基質(zhì)J15，為82.22%；其次為基質(zhì)J1，為67.62%。保存率最低的為基質(zhì)J2，為0，說(shuō)明各個(gè)基質(zhì)的鹽度、保水率差異可能是導(dǎo)致不同處理紅錐幼苗保存率差異的重要因素。

表3 不同基質(zhì)下紅錐幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)及根系指標(biāo)相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis of growth index and root index of Castanopsis hystrix seedlings in different substrates

表4 不同栽培基質(zhì)條件下紅錐幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)Tab.4 Growth indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different cultivation media

表5 不同栽培基質(zhì)條件下紅錐幼苗根系指標(biāo)多重比較分析Tab.5 Multiple comparative analysis of the root indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different culture media

2.4 不同基質(zhì)可溶性鹽濃度差異分析

輕基質(zhì)的可溶性鹽濃度對(duì)幼苗成活率影響極大。用來(lái)反映溶液中可溶性鹽濃度的指標(biāo)為EC 值（表6）。為研究各個(gè)基質(zhì)物理性質(zhì)對(duì)紅錐幼苗生長(zhǎng)性狀的影響，本研究對(duì)不同基質(zhì)的EC 值進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果顯示，椰糠的電導(dǎo)率最高，為（1 430.00±71.50）μS/cm；其次是J3，值為（1 096.00± 54.80）μS/cm；最低的是J14，為（30.50±1.50）μS/cm 和J15，為（31.90±1.60）μS/cm。此外，J2 的可溶解固體總量、鹽度、電阻率均較高，分別為（764.00±38.20）g/L、（0.54±0.03）‰、（9.10±0.50）MΩ·cm。J2 鹽度最大，高達(dá)0.54±0.03，J3 的鹽度次之，為0.49±0.04。以黃心土為主要成分的栽培基質(zhì)J14、J15 鹽度最低，均僅為0.01。以黃心土為主要成分的基質(zhì)配方的電導(dǎo)率和可溶解固體總量也均較低。

為進(jìn)一步研究不同基質(zhì)的理化性質(zhì)對(duì)紅錐幼苗生長(zhǎng)及成活率的影響，對(duì)基質(zhì)EC 值與生長(zhǎng)性狀及紅錐幼苗保存率進(jìn)行了相關(guān)性分析（表7）。結(jié)果顯示，基質(zhì)的電導(dǎo)率、可溶解固體總量、鹽度等指標(biāo)與紅錐幼苗2 個(gè)月成活率及壯苗指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（r2<-0.40，P<0.01），與10 個(gè)月的保存率顯著強(qiáng)負(fù)相關(guān)（r2<-0.89，P<0.01），說(shuō)明基質(zhì)EC 含量對(duì)紅錐幼苗的成活具有重要作用。此外，壯苗指數(shù)與紅錐幼苗2 個(gè)月成活率及10 個(gè)月的保存率顯著強(qiáng)相關(guān)（r2>0.70，P<0.01）,說(shuō)明紅錐幼苗生長(zhǎng)狀況也是影響紅錐保存率的關(guān)鍵因素。苗高與主干生物量顯著強(qiáng)相關(guān)（r2= 0.91, P = 0.01），與地徑、葉生物量、主干生物量、側(cè)枝生物量、根生物量顯著相關(guān)（r2>0.70，P<0.01），說(shuō)明苗高可在一定程度上代表苗木的生長(zhǎng)狀況。SPAD 值與葉生物量相關(guān)性較高，為0.51，說(shuō)明葉綠素含量與葉片生長(zhǎng)量存在較大的相關(guān)性。

3 討論與結(jié)論

育苗基質(zhì)是苗木生長(zhǎng)發(fā)育的重要載體，因直接關(guān)系后期造林或苗木推廣而在不同植物中被廣泛研究[9-12]。輕基質(zhì)育苗因其透水透氣性好、幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)好、造林省工、幼林成活率高等優(yōu)勢(shì)而被國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用[3]。我國(guó)紅錐早期育苗主要以黃心土、火燒土、錐林表土、松林表土為主[5]，近年來(lái)開(kāi)始在育苗基質(zhì)中添加泥炭、樹(shù)皮、鋸末等多種類(lèi)型輕型基質(zhì)[5-6,8]。然而，由于主要成分多以黃心土或錐林表土為主[5-6,8]，育苗基質(zhì)較重，增加了造林成本。因此，篩選適宜紅錐育苗的輕基質(zhì)，可為紅錐壯苗繁育及推廣提供支持。

表6 紅錐育苗基質(zhì)EC 指標(biāo)測(cè)定Tab.6 Determination of EC indexes of different Castanopsis hystrix seedlings culture media

表7 不同基質(zhì)下紅錐幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)與基質(zhì)鹽度的相關(guān)性分析Tab.7 Correlation analysis of growth index and root index of Castanopsis hystrix seedlings in different substrates

本研究采用混料設(shè)計(jì)，以泥炭土、椰糠、珍珠巖為主要原料，配制14 種輕基質(zhì)，并以傳統(tǒng)黃心土為主的栽培基質(zhì)作對(duì)比。通過(guò)比較不同栽培基質(zhì)下紅錐幼苗的生長(zhǎng)指標(biāo)、存活率、根系指標(biāo)及壯苗指數(shù)等指標(biāo)，為最佳栽培基質(zhì)的選擇提供依據(jù)。結(jié)果顯示，輕基質(zhì)配方J11、J1、J13 的苗高、地徑等指標(biāo)明顯高于以黃心土為栽培基質(zhì)的苗木，且這幾類(lèi)基質(zhì)的壯苗指數(shù)均遠(yuǎn)高于對(duì)照黃心土，說(shuō)明輕基質(zhì)在提高苗木質(zhì)量方面具有顯著效果。本研究結(jié)果與非洲桃花心木Swietenia mahagni、西南樺Betula alnoides、桉樹(shù)Eucalyptus urophylla×E. grandis、馬尾松Pinus massoniana 和濕加松P. elliottii×P. oaribaea 中的研究結(jié)果具有一致性，說(shuō)明輕基質(zhì)育苗適宜應(yīng)用于林木育苗生產(chǎn)中[13-17]。

根系是植物吸收水分、養(yǎng)分的主要器官，其發(fā)育狀況反映了苗木生長(zhǎng)情況[18]。其中，由根毛和細(xì)根組成的微根系是根系執(zhí)行吸收功能的主要部位，其生長(zhǎng)狀況與植物的生長(zhǎng)狀況具有較強(qiáng)的相關(guān)性[19-21]。本研究結(jié)果顯示，不同栽培基質(zhì)下紅錐幼苗根生物量出現(xiàn)顯著差異。其中，J13、J1、J11、J12 的根生物量顯著高于其他處理（P <0.05），其中J13 根生物量最高，且4 種輕基質(zhì)配方的根生物量均顯著高于J14（黃心土）此外，根生物量及d ≤2.00 mm 的根長(zhǎng)及根直徑介于0.50 mm ＜d ≤1.50 mm 的根尖數(shù)在各個(gè)基質(zhì)中均差異顯著，說(shuō)明不同的基質(zhì)配方主要影響d ≤2.00 mm的根系指標(biāo)。

苗木成活率是考察基質(zhì)適宜與否的另一個(gè)重要因素。本研究結(jié)果顯示，育苗早期，幼苗成活率均高于98%。然而，10 個(gè)月后以黃心土為主要栽培基質(zhì)的苗木保存率最高，其次為以泥炭土為主要成分的栽培基質(zhì)，保存率最低為椰糠。為了研究基質(zhì)類(lèi)型與保存率之間的關(guān)系，本研究對(duì)苗木保存率與基質(zhì)EC 值進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，保存率與鹽度呈顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明基質(zhì)鹽度是限制紅錐幼苗成活的關(guān)鍵因素。移栽2 個(gè)月后紅錐苗木成活率高，可能與早期充足的灌溉有關(guān)，說(shuō)明充足的水分可在一定程度上減輕基質(zhì)中鹽度對(duì)苗木的傷害，然而，從灌溉成本及后期保存率看，以椰糠為主要原料的栽培基質(zhì)不適于紅錐幼苗的栽培。