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        不同基質對浙江樟幼苗生長及養(yǎng)分吸收的影響

        2021-09-03 01:40:04盛衛(wèi)星許在恩徐裕良周冠楊建詳吳小盈
        四川林業(yè)科技 2021年4期
        關鍵詞:枝干氮磷生物量

        盛衛(wèi)星, 許在恩, 徐裕良, 周冠, 楊建詳, 吳小盈

        建德市林業(yè)局,浙江 建德 311600

        浙江樟(Cinnamomum chekiangense),又名浙江桂,是樟科(Lauraceae)樟屬(Cinnamomum)常綠的特產植物和珍貴稀有樹種,具有喜光、耐寒、深根性和萌芽性強的特點。浙江樟具有材質優(yōu)良、樹形優(yōu)美、樹冠端莊、枝葉濃密,是優(yōu)良的用材、綠化觀賞和防護林樹種[1-3]。前人研究表明,浙江樟種子最適發(fā)芽溫度為20 ℃,發(fā)芽率可達75%以上[4]。規(guī)格為20 cm×20 cm的容器對浙江樟根系生長較為有利[5],而18 cm×18 cm的無紡布容器袋有利于浙江樟容器苗的生長[6];谷殼︰泥炭︰黃心土=40︰35︰25有利于浙江樟地徑和生物量的生長[7];施用尿素、鈣鎂磷肥、氯化鉀分別為 5.32,13.32,3.56 g·株?1是培育浙江樟2年生容器苗的最佳施肥量[8-9],育苗基質中添加 N︰P=1.75︰1 的緩釋肥 1.5 kg m?3可滿足浙江樟生長的養(yǎng)分需求[10],加載 3.5 kg·m?3緩釋肥的浙江樟根長、根表面積和體積為最大,培育2年生浙江樟容器苗 N、P施肥水平以1.67,0.74 g·株?1為宜[11-12]。

        育苗基質為植物生長提供肥、氣以及穩(wěn)固植株,決定著苗木能否培育成功及苗木質量,一直是國內外學者研究的重點。前人在北美紅杉[13]、香椿[14]、栓皮櫟[15]、楨楠[16]等的研究表明,不同樹種容器苗生長的最佳基質的差異較大。本文以浙江樟1年生苗為研究對象,設置5種不同比例的泥炭、鋸末和黃心土的基質配方,采用盆栽方法,研究不同基質配比對幼苗株高、地徑及生物量的生長和氮磷鉀等養(yǎng)分吸收的影響,旨在篩選出適合浙江樟容器苗培育的基質配比,為優(yōu)質苗木培育提供基礎。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地概況

        試驗地設在浙江省建德市新安江林場朱家埠林區(qū)珍貴樹種溫室大棚 (29°29′N,119°16′E),屬于中亞熱帶季風氣候,年平均溫度16.9 ℃,最熱月(7月)平均溫度29.2 ℃,最冷月(1月)平均溫度 4.7 ℃。年均日照時數 1 940 h,年均無霜期 254 d。年均降雨量1 504 mm,空氣相對濕度82%。苗木生長期間溫室大棚中的氣溫23~33 ℃,空氣濕度60%~75%。

        1.2 材料與方法

        試驗用苗為浙江樟的1年生幼苗,苗高18.82±2.86 cm,地徑 0.38±0.04 cm。

        2018 年 3 月 1 號采用 23 cm×24 cm×28 cm (底徑×上口徑×高) 的花盆,每盆栽植1株,每盆基質10 L,不同基質按質量配比如表1所示。采用隨機試驗,每個處理種植10株苗木,重復3次。置于溫室大棚中進行水分、施肥等日常管理,所有育苗措施均一致。

        表1 不同基質的配制比例Tab.1 Mixing ratio of different substrate compositions

        不同處理按一定基質配比完成后,均取樣1 kg,用于基本理化性質分析,分析方法采用魯如坤主編的《土壤農業(yè)化學分析法》,分析結果如表2所示。

        表2 不同基質的基本理化性質Tab.2 Basic physical and chemical properties of different substrates

        1.3 樣品采集與分析

        1.3.1 苗木測量與采樣

        2018年11月30 日對所有處理的苗木進行調查,用鋼卷尺分別測定幼苗株高,用游標卡尺測量地徑。然后選擇不同處理的標準株4株,采用全收獲法,分別將葉片、枝干和根系分離并洗凈,分別置于烘箱中殺青 30 min(105 ℃),而后將溫度調至70 ℃,烘干至恒重,測定不同器官生物量。烘干后的植物樣品經粉碎后,過0.149 mm篩,待用。

        1.3.2 分析方法

        育苗基質的pH用pH計法(土水比1∶5),有機碳用重鉻酸鉀-外加熱法,容重和孔隙度采用環(huán)刀法,速效鉀用乙酸銨溶液浸提-火焰光度計法[17]。植物樣品氮含量用元素分析儀法;經H2SO4-H2O2消煮后,火焰光度計法測鉀含量,鉬藍比色-分光光度法測磷含量[17]。

        1.4 數據處理與分析

        總生物量 (g·株?1) =根生物量+莖生物量+葉生物量。

        不同養(yǎng)分積累量(mg·株?1) =葉片、枝干、根系不同養(yǎng)分含量×不同器官生物量。

        整株養(yǎng)分積累量(mg·株?1)= 葉片養(yǎng)分積累量+枝干養(yǎng)分積累量+根系養(yǎng)分積累量

        采用Excel 2010對數據進行統(tǒng)計分析。采用單因素和Duncan法進行方差分析和多重比較(α=0.05),利用 Excel 2010 作圖。

        2 結果與分析

        2.1 不同基質對幼苗株高和地徑生長的影響

        從圖1可知,浙江樟幼苗株高在不同基質中的排 序 為 A3( 110.3 cm) > A2( 100.0 cm) > A4(97.8 cm)> A1(94.1 cm)> A5(91.2 cm),其中A3基質配方培育的浙江樟幼苗株高顯著高于A5(P<0.05),高出20.9%。浙江樟苗木地徑介于0.97~1.21 cm(見圖2),其中 A3顯著大于 A5(P<0.05)。幼苗高徑比在不同基質間也沒有顯著差異,其值介于91.1~95.8(見圖3)。

        圖1 不同基質培育的浙江樟幼苗株高Fig.1 Plant height of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

        圖2 不同基質培育的浙江樟幼苗地徑Fig.2 Plant ground diameter of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

        圖3 不同基質對浙江樟高徑比的影響Fig.3 Height-diameter ratio of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

        2.2 不同基質配比對浙江樟生物量的影響

        從表3可知,浙江樟不同器官平均生物量大小表現為根系(31.00 g·株?1)> 枝干(26.16 g·株?1)>葉片(20.75 g·株?1)。浙江樟葉片、枝干、根系、總生物量分別介于15.57~33.63,18.58~39.57,21.96~48.43,56.10~121.64 g·株?1,A3 基質配方培育的浙江樟葉片、枝干、根系和總生物量均顯著高于其它處理(P<0.05);浙江樟苗木根冠比介于0.63~0.71,不同基質配方間沒有顯著性差異(P>0.05)。

        表3 不同基質配比對浙江樟生物量的影響Tab.3 Biomass of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

        2.3 不同基質配比對浙江樟養(yǎng)分積累的影響

        2.3.1 不同基質配比對幼苗氮質量分數的影響

        從表4可知,浙江樟不同器官營養(yǎng)元素平均質量分數大小排序為:氮為葉片(29.35 g·kg?1)>根系(27.50 g·kg?1)>枝干(24.94 g·kg?1),磷為根系(1.49 g·kg?1)>枝干(1.15 g·kg?1)>葉片(0.86 g·kg?1),鉀為葉片(6.85 g·kg?1)> 根系(5.72 g·kg?1)> 枝干(4.67 g·kg?1)。

        表4 不同基質配比對幼苗氮磷鉀質量分數的影響Tab.4 Effects of different substrates on the mass percentage of nitrogen, phosphorus and potassium of Cinnamomum chekiangense seedlings

        從表中可知,除A1基質配方培育的浙江樟葉片氮質量分數顯著低于其他處理(P<0.05),浙江樟根系氮質量分數表現為A3顯著低于A1、A2(P<0.05),而磷質量分數則表現為A2處理顯著高于A3、A4(P<0.05),其他相同器官相同營養(yǎng)元素在不同基質中的差異并不顯著。

        2.3.2 不同基質配比對幼苗氮積累的影響

        如圖4所示,浙江樟幼苗葉片氮積累量為396.9~1025.0 mg·株?1,大小排序均為 A3 > A2 > A4 > A5 >A1,其中A3顯著高于A2、A4,又顯著高于A1、A5(P<0.05);枝干、根系、全株氮積累分別為458.1~1024.9,604.0~1118.8,1501.8~3168.8 mg·株?1,大小排序均為 A3 > A2 > A1 > A4 > A5,其中枝干、根系氮積累表現為A3顯著高于A1、A2,又顯著高于A4、A5(P<0.05),全株氮積累量則表現為A3顯著高于A1、A2,又顯著高于A5(P<0.05)。

        圖4 不同基質配比對浙江樟幼苗氮積累的影響Fig.4 Effects of different substrates on nitrogen accumulation of Cinnamomum chekiangense seedlings

        2.3.3 不同基質配比對幼苗磷積累的影響

        如圖5所示,浙江樟幼苗葉片、枝干、全株磷積累量為 11.2~26.1,22.7~46.7,66.7~137.3 mg·株?1,大小排序均為 A3> A2 > A1 > A4 > A5,其中葉片磷積累量表現為A3顯著高于A1、A2,又顯著高于A5(P<0.05),枝干磷積累量表現為A3顯著高于A2,又顯著高于A4、A5(P<0.05),全株磷積累量表現為 A3顯著高于 A1、A2,又顯著高于 A4、A5(P<0.05);根系磷積累量為 30.6~64.5 mg·株?1,大小排序為 A3 > A2 > A1 > A5 > A4,其中 A3 顯著高于A1,又顯著高于A4、A5(P<0.05)。

        圖5 不同基質配比對浙江樟幼苗磷積累量Fig.5 Effects of different substrates on phosphorus accumulation of Cinnamomum chekiangense under different substrate composition

        2.3.4 不同基質配比對幼苗鉀積累的影響

        如圖6所示,浙江樟幼苗葉片鉀積累量為113.3~204.5 mg·株?1,大小排序均為 A3> A2 > A4 >A5 > A1; 枝 干 、 全 株 鉀 積 累 量 為 90.7~185.1,341.1~673.1 mg·株?1,大小排序均為 A3> A2 > A4 >A1 > A5;根系鉀積累量為 133.4~283.5 mg·株?1,大小排序為 A3 > A2 > A1 > A4 > A5。A3 基質培育的浙江樟葉片、枝干、根系、全株鉀積累量均顯著高于其他處理(P<0.05)。

        圖6 不同基質配比對浙江樟幼苗鉀積累量Fig.6 Effects of different substrates on potassium accumulation of Cinnamomum chekiangense seedlings

        2.4 不同基質配比對浙江樟幼苗氮磷鉀分配的影響

        從圖7可知,浙江樟幼苗地上部(葉片、枝干)生物量、氮、磷、鉀積累量占全株的比率分別為58.5%~61.4%,54.7%~64.7%,47.7%~55.7%,57.2%~68.1%,不同處理間沒有顯著性差異(P>0.05);3種營養(yǎng)元素地上部所占比率平均值大小排序為:鉀(59.8%)>氮(59.7%)>磷(51.2%)。

        圖7 不同基質配比的浙江樟生物量及氮磷鉀的分配Fig.7 Distribution pattern of nitrogen, phosphorus, potassium and biomass of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

        2.5 灰色關聯度法評價不同基質配比

        由灰色系統(tǒng)理論與應用的配套建模軟件計算得出6個指標的關聯度系數值,如表5所示。從表中可知,培育浙江樟幼苗適宜基質的排序為A3>A2>A1>A4>A5,即浙江樟幼苗培育的最佳基質為A3(黃心土︰泥炭︰鋸末=40︰30︰30)。

        表5 不同基質配比對苗木生長的關聯度Tab.5 Correlation coefficient value of seedling growth under different substrates

        3 討論與結論

        3.1 不同基質配比與幼苗苗高、地徑和生物量的關系

        育苗基質是苗木生長發(fā)育的關鍵載體,不同的基質配比對苗木的生長和質量產生顯著影響[18]。在基質選配時需要考慮樹種的適應性和經濟性[19]。鋸末為微營養(yǎng)基質,黃心土為中營養(yǎng)基質,泥炭為富營養(yǎng)基質。3種原料的不同組合和比例決定了育苗基質的物理、化學性質,顯著影響著苗木的生長[20]。苗木的株高、地徑和生物量是比較容易測量的苗木形態(tài)指標[21],可以直接反映珍貴樹種的苗木質量,是非常重要的形態(tài)學指標[22],在一定程度上可以預測造林效果。不同樹種由于生物學、態(tài)學學、生長特性的不同,苗木生長對基質的要求和配方也存在較大的差異,苗木株高、地徑、生物量等形態(tài)學指標對不同的基質配比會產生明確的響應,本研究表明,浙江樟容器苗株高、地徑生長以A3(黃心土︰泥炭︰鋸末=40︰30︰30)基質為最優(yōu),顯著高于A5的20.9%和24.9%(P<0.05)。高生物量的苗木在造林后,與雜草競爭的優(yōu)勢更加明顯[23]。不同基質配比對苗木生物量的影響與苗木株高、地徑的表現規(guī)律一致,即浙江樟葉片、枝干、根系和總生物量均以A3基質為最高,均顯著高于其他處理(P<0.05)。在株高、地徑、生物量等方面在A1、A5基質配方中的表現最差,主要原因是基質配比中的黃心土比例過高(黃心土占比80%、100%),造成基質過于黏重、孔隙度小、透氣性差,不利于浙江樟的生長。而A4基質(黃心土︰泥炭︰鋸末=20︰40︰40)培育的幼苗的生長情況也表現一般,主要原因是泥炭和鋸末所占比例過高(占80%),而黃心土占比過?。?0%),其飽和持水率大、容重?。▋H 0.34 g·cm?3),植物根團不容易形成,影響植物根系的生長、對幼苗的生長發(fā)育產生明顯的抑制作用[24-25]。

        3.2 不同基質配比與幼苗養(yǎng)分吸收、積累與分配的關系

        幼苗植株體內氮磷鉀吸收和積累量對幼苗造林后期起著關鍵作用。在造林初期,苗木是否能存活及生長的好壞與植株體內貯藏的氮磷鉀多少有關。新移栽的幼苗根系緩慢生長,很難從土壤中獲取氮磷鉀等養(yǎng)分,其生長主要依靠植株體內貯存的氮磷鉀等養(yǎng)分的再分配與轉移。造林成活后,幼苗新抽的芽、根系等不同器官中的氮素有40%~60%來源于原有苗木體內氮的轉移和再分配[23]。因此幼苗體內高含量的氮磷鉀可以顯著增強苗木的生長和抗逆性。植株不同器官氮磷鉀含量的變化可反映不同育苗基質的優(yōu)劣,植株體內養(yǎng)分積累量的多少不僅決定于生物量,而且也取決于不同器官氮、磷、鉀質量分數。本研究發(fā)現,浙江樟全株氮、磷、鉀積累量以A3基質為佳,積累量分別為3168.8,137.3,673.1 mg·株?1。有利于苗木株高、地徑生長的基質配方,也有利于氮磷鉀等養(yǎng)分的積累。這與劉歡[26]、肖遙[11]、李峰卿[12]等表明的苗木株高、地徑、生物量與植株體內氮磷等養(yǎng)分承載量有顯著性相關的研究結果相似。

        3.3 結論

        浙江樟幼苗株高和地徑均以A3基質為最佳,其葉片、枝干、根系和總生物量均為最高,顯著高于其他處理,全株氮、磷、鉀吸收量也以A3基質為最大?;疑P聯度法評價表明,A3基質是浙江樟容器苗生長的最優(yōu)基質。

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