柳文杰，李紫帥，辛福梅

(西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，西藏 林芝 860000)

【研究意義】在林木育苗過(guò)程中，容器育苗是目前應(yīng)用較廣泛的一種育苗手段，將苗木栽植于配制好的基質(zhì)容器中進(jìn)行育苗，不僅減小了實(shí)際生產(chǎn)中因起根、運(yùn)輸而破壞根系的風(fēng)險(xiǎn)，而且提高了惡劣造林地條件下移栽的成活率[1]。同時(shí)，基質(zhì)作為苗木水、熱、氣、肥的主要來(lái)源[2]，其組成是苗木成活率和苗木質(zhì)量的主要影響因素之一。因此，選擇適合苗木生長(zhǎng)的最佳基質(zhì)配方至關(guān)重要?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來(lái)，基質(zhì)育苗作為一種較新型的育苗手段，在閩楠、蒙古櫟、油茶等[3-5]很多樹種育苗過(guò)程中廣泛運(yùn)用。其原因主要是基質(zhì)容器苗在容器中易形成根團(tuán)而不會(huì)在移栽過(guò)程中受到損傷，顯著提高苗木移栽的成活率和造林效果。青藏高原氣候寒冷、土壤退化嚴(yán)重、造林條件惡劣，而基質(zhì)育苗可有效解決因以上問(wèn)題而導(dǎo)致的造林障礙。故尋找一種適合青藏高原造林樹種的育苗基質(zhì)配方，對(duì)保護(hù)青藏高原脆弱生態(tài)屏障有重要意義。砂生槐(Sophoramoorcroftiana)為豆科槐屬灌木，是西藏地區(qū)分布最廣、最具代表性的灌木樹種，主要分布在雅魯藏布江中游海拔2800～4500 m的河積階地、洪積扇、河漫灘、石質(zhì)山坡等不同生境下[6]，在青藏高原防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源、保持水土中起著重要的生態(tài)作用[7]。由于砂生槐分布的地理環(huán)境的特殊性，研究其容器育苗，運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)解決西藏高寒區(qū)域育林中面臨的生長(zhǎng)季短、土層貧瘠、造林不易成活的立地條件提供了造林的可能，為維持青藏高原脆弱生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡提供科學(xué)支持。砂生槐作為深根性樹種，在苗木培育過(guò)程中，發(fā)達(dá)的根系相互盤結(jié)，導(dǎo)致起苗時(shí)根系損傷嚴(yán)重，移栽后成活率較低，而容器育苗就能很好的解決根系損傷這一問(wèn)題。因此，尋找適宜的砂生槐容器苗培育基質(zhì)對(duì)研究西藏退化土壤治理、防風(fēng)固沙、水土保持等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。【本研究切入點(diǎn)】本研究立足青藏高原，以沙土、腐殖土和園土為基質(zhì)，進(jìn)行不同基質(zhì)配比的砂生槐育苗試驗(yàn)，對(duì)比分析砂生槐幼苗生長(zhǎng)和根系形態(tài)特征在不同基質(zhì)中的異質(zhì)性，評(píng)價(jià)不同基質(zhì)條件下砂生槐苗木質(zhì)量。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】篩選出適合砂生槐生長(zhǎng)的最佳基質(zhì)配比，以期為砂生槐容器苗培育提供理論和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用砂生槐種子來(lái)自西藏林木科學(xué)院。試驗(yàn)于2020年7-10月在西藏農(nóng)牧學(xué)院苗圃溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。

沙土：將沙土過(guò)2 mm土壤篩后保存?zhèn)溆谩?/p>

園土：取自苗圃大田，過(guò)5 mm篩后備用。

腐殖土：在市場(chǎng)購(gòu)買的生態(tài)通用型超級(jí)營(yíng)養(yǎng)土，pH 6.0～6.5(貴州鳴門沃農(nóng)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將1.1材料根據(jù)表1體積比進(jìn)行配制，裝于規(guī)格為24 cm×30 cm×24 cm(底徑×上口徑×高)的塑料花盆中，然后用惡霉靈(山西運(yùn)城綠康實(shí)業(yè)有限公司)和猝倒立枯靈(河北贊峰生物工程有限公司)對(duì)土壤進(jìn)行消毒處理，后用塑料膜覆蓋，1周后播種。砂生槐種子選取種粒飽滿、大小均勻、無(wú)病蟲害的種子，用高錳酸鉀消毒后，用60 ℃熱水浸泡1 d，待種子露白后播種于花盆中，每盆30粒，每組5個(gè)重復(fù)，每隔3 d澆一次水，每次每盆澆水500 mL。一個(gè)月后統(tǒng)計(jì)出苗率并進(jìn)行間苗，每盆按一定的株行距隨機(jī)留6株，共計(jì)每處理30株，試驗(yàn)過(guò)程中按照常規(guī)方法進(jìn)行澆水、鋤草等工作。

不同基質(zhì)pH表現(xiàn)為：MS3>MS2>GS>SS>MS1>HS(表1)，土壤有機(jī)碳含量表現(xiàn)為：HS>MS1>MS2>GS>MS3>SS，全氮含量表現(xiàn)為：HS>GS>MS1>MS2>MS3>SS，全磷含量表現(xiàn)為：GS>HS>MS1>MS2>MS3>SS，全鉀含量表現(xiàn)：GS>MS1>HS>MS2>MS3>SS。

表1 不同基質(zhì)配方及土壤養(yǎng)分含量

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 培養(yǎng)至90 d，從每個(gè)處理中隨機(jī)選取砂生槐各18株，用游標(biāo)卡尺(精確至0.01 mm)和直尺(精確至0.1 cm)測(cè)量其苗高、地徑，并計(jì)算高莖比。將砂生槐整株挖出，地上、地下部分洗凈分離后放入烘箱，105 ℃溫度條件下殺青30 min，65 ℃烘至恒重，分別稱取砂生槐幼苗地上、地下生物量，并計(jì)算出總生物量和根冠比。再?gòu)拿總€(gè)處理剩余的12株砂生槐幼苗中選30片葉片，重復(fù)5次，用根系掃描儀測(cè)量葉面積，將葉片烘干后計(jì)算比葉重。

1.3.2 根系形態(tài)指標(biāo)測(cè)定 將1.3.1測(cè)量苗高、地徑的18株幼苗，整株挖掘，從根莖處將地上部分和地下部分剪開，根系用蒸餾水洗凈后，用Epson Twain Pro數(shù)字化掃描儀進(jìn)行掃描，圖像用Win-RHIZO根系圖像分析系統(tǒng)分析，得到總根長(zhǎng)、根表面積、根體積等數(shù)據(jù)。

1.3.3 土壤養(yǎng)分含量測(cè)定 土壤有機(jī)碳(Soil organic carbon，SOC)采用重鉻酸鉀-外加熱法，即稱取土壤樣品0.05～0.10 g，加入1/6 K2Cr2O7和濃H2SO4各5 mL，180 ℃條件下沸騰消煮5 min，消煮液冷卻后轉(zhuǎn)移至250 mL三角瓶中備用，轉(zhuǎn)移液用0.2 mol/L的Fe2SO4·7H2O滴定，根據(jù)空白樣品消耗的Fe2SO4·7H2O的量計(jì)算樣品中的SOC含量；土壤全氮(Totalnitrogen，TN)含量測(cè)定采用半微量凱氏法，即稱取土壤樣品1.00 g，加入混合催化劑和10 mL濃H2SO4高溫共煮1 h，然后采用定氮儀(UDK149型，意大利VELP公司)在50 mL 10 mol/L堿性溶液中堿解蒸餾3 min，蒸餾液用20 g/L的H3BO3吸收，吸收液用0.01 mol/L HCl滴定。根據(jù)空白樣品所消耗HCl的量計(jì)算樣品全氮含量；土壤TP、TK含量測(cè)定采用H2SO4-HClO4法，即稱取過(guò)0.149 mm篩的風(fēng)干土壤樣品0.50～1.00 g，樣品經(jīng)水潤(rùn)濕后加8 mL濃H2SO4搖勻，再加10滴72%HClO4，搖勻后消煮，消煮液冷卻后定容至100 mL容量瓶中(事先加入30 mL蒸餾水)，靜置過(guò)夜，上清液中的磷采用磷鉬藍(lán)比色法測(cè)定。上清液中的鉀稀釋5倍后采用火焰光度法測(cè)定。pH值測(cè)定采用pH測(cè)定儀測(cè)定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理采用Excel 2010，采用DPS 7.05系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，處理間各指標(biāo)的顯著性比較采用新復(fù)極差(Duncan)法，作圖及相關(guān)性分析采用Origin 9.0(Originlab公司，美國(guó))進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)對(duì)砂生槐幼苗生長(zhǎng)的影響

2.1.1 出苗率、苗高和地徑 由表2可知，不同基質(zhì)配方對(duì)砂生槐出苗率的影響存在差異，其中SS出苗最高達(dá)85%，GS出苗率最低只有61%，其余基質(zhì)均在70%以上。基質(zhì)HS的砂生槐幼苗苗高和地徑均最大，其值分別為22.84 cm和2.32 mm，分別是SS的2.15和2.00倍，苗高和地徑在SS處最小，分別為10.62 cm和1.16 mm。高徑比MS3最大(11.53)，SS最小(9.17)。不同基質(zhì)間的苗高、地徑和高徑比均存在顯著差異(P<0.05)，多重比較發(fā)現(xiàn)HS的苗高顯著高于SS、GS、MS2和MS3(P<0.05)；HS的地徑均與其他各基質(zhì)間差異顯著(P<0.05)；MS3的高徑比與SS、HS和MS1之間差異顯著(P<0.05)。

表2 不同基質(zhì)對(duì)砂生槐幼苗發(fā)芽率、苗高、地徑和高徑比的影響

表3 不同基質(zhì)對(duì)砂生槐幼苗比葉重和生物量的影響

2.1.2 比葉重和生物量 砂生槐幼苗比葉重在HS處最大(圖3)，其值為1.70 mg/cm2，SS最小，其值為1.16 mg/cm2，并與其它各基質(zhì)間差異顯著(P<0.05)。砂生槐幼苗總生物量以HS最大，MS1次之，其值分別為1.61和1.60 g，兩者的生物量分別是SS的6.44和6.40倍，多重比較發(fā)現(xiàn)HS和MS1之間差異不顯著(P>0.05)，但與其它基質(zhì)間差異顯著(P<0.05)。砂生槐幼苗根冠比SS最大(1.43)，HS最小(0.59)，且與SS和MS3之間差異顯著(P<0.05)。

2.2 不同基質(zhì)條件下砂生槐幼苗根系形態(tài)特征

2.2.1 根系形態(tài)指標(biāo) 砂生槐總根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根生物量均在MS1處最大(表4)，其值分別為376.19 cm、78.91 cm2、1.32 cm3和0.67 g，在SS處最小，其值分別為165.29 cm、33.03 cm2、0.53 cm3和0.15 g，MS1分別是SS的2.28、2.39、2.49和4.47倍。方差分析表明：不同基質(zhì)間的總根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根生物量均存在顯著差異(P<0.05)，多重比較發(fā)現(xiàn)MS1的總根長(zhǎng)、根表面積和根體積均與其它各基質(zhì)間差異顯著(P<0.05)，根生物量MS1與GS、HS、MS2和MS3之間差異不顯著(P>0.05)，但與SS之間差異顯著(P<0.05)。

表4 不同基質(zhì)對(duì)砂生槐幼苗根系形態(tài)指標(biāo)的影響

砂生槐幼苗比根長(zhǎng)和比表面積均在SS處最大，其值分別為12.21 m/g和247.25 cm2/g，與其它各基質(zhì)間差異顯著(P<0.05)，除SS外，其它各基質(zhì)比根長(zhǎng)均介于5.78～6.74，比表面積均分布在113.90～136.91，各基質(zhì)之間差異不顯著(P>0.05)。根組織密度HS處理時(shí)最大，其值為0.58 g/cm3，是SS的2.15倍，SS處理時(shí)最小，其值為0.27 g/cm3，與其它各基質(zhì)之間差異顯著(P<0.05)。

2.2.2 不同徑級(jí)根系形態(tài)指標(biāo) 樹木根系可以按照直徑大小劃分為粗根和細(xì)根，粗根主要起支持、固著和輸導(dǎo)的作用，細(xì)根主要起吸收水分和養(yǎng)分的功能[9]。已有研究中，大多學(xué)者將根系直徑≤2.0 mm的分類為細(xì)根[10-11]，也有學(xué)者將0.5、1.0或5.0 mm的根分為細(xì)根[12-13]。有研究發(fā)現(xiàn)≤2.0 mm的根系中約有42%～75%的根系屬于具有吸收功能的細(xì)根[14]。本研究根據(jù)根系直徑(D)大小將砂生槐根系分為3個(gè)徑級(jí)：0.0 mm

根系長(zhǎng)度除MS3外，其它各基質(zhì)均在0.0 mmHS>GS>MS2>MS3>SS，MS1根長(zhǎng)最長(zhǎng)，其值為195.29 cm，與GS、HS和MS2差異不顯著(P>0.05)，但與SS之間差異顯著(P<0.05)。0.5 mmMS2>MS3>HS>GS>SS，MS1與HS、GS和SS之間差異顯著(P<0.05)。2.0 mm

各基質(zhì)根表面積均在徑級(jí)為0.5 mmHS>GS>MS2>MS3>SS，MS1根表面積最大(19.45 cm2)，與SS、GS、MS2和MS3之間差異顯著(P<0.05)。在2.0 mmGS>MS2>MS3>HS>SS，MS1亦最大(12.86 cm2)，SS最小(1.71 cm2)，且二者與其它各基質(zhì)間差異顯著(P<0.05)。

根體積除GS和HS在2.0 mmHS>MS2>GS>MS3>SS，MS1值為0.17 cm3，與SS和MS3之間差異顯著(P<0.05)。0.5 mmGS>MS2>MS3>HS>SS，MS1亦最大，其值為0.97 cm3，SS最小，僅為0.10 cm3，與其它各基質(zhì)間差異顯著(P<0.05)。

3 討 論

育苗基質(zhì)是苗木培育的關(guān)鍵影響因素之一，不同種類的基質(zhì)，其營(yíng)養(yǎng)成分和肥力不同，對(duì)苗木的生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響存在差異。采用不同基質(zhì)進(jìn)行組合，篩選出最優(yōu)的基質(zhì)配比，不但能夠有效彌補(bǔ)單一成分基質(zhì)的不足，還能改善土壤中理化性質(zhì)，從而促進(jìn)苗木生長(zhǎng)、提高成活率和培育效率。本試驗(yàn)采用沙土、腐殖土和園土作為基質(zhì)的主要成分，研究不同基質(zhì)對(duì)砂生槐幼苗生長(zhǎng)及根系形態(tài)的影響。SS出苗率最高，GS出苗率最低。這主要是因?yàn)榉N子在萌發(fā)期主要受基質(zhì)物理性狀的影響。沙土較園土透氣性好，可為砂生槐種子的萌發(fā)提供足夠的優(yōu)質(zhì)的萌發(fā)環(huán)境。程龍霞等[15]研究不同基質(zhì)對(duì)歐洲鵝耳櫪生長(zhǎng)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，透氣性較好的基質(zhì)出苗較高，園土出苗率最低，與本研究結(jié)果基本一致?；|(zhì)對(duì)種子出苗的影響主要與水分、溫度、土壤孔隙度和土壤pH有關(guān)[16]，沙土的透氣性以及中性環(huán)境對(duì)砂生槐種子發(fā)芽非常有利[17]，園土結(jié)構(gòu)緊密，與沙土相比透氣性差，澆水后容易板結(jié)，導(dǎo)致出苗率較低。HS所育砂生槐幼苗的苗高和地徑均顯著高于其他基質(zhì)處理，但在生長(zhǎng)后期HS處理幼苗出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的白粉病，且植株倒伏嚴(yán)重，這可能是因?yàn)楦惩梁写罅康母迟|(zhì)，養(yǎng)分含量較高，疏松透氣，且保水性能較好，使得苗木生長(zhǎng)旺盛，但由于腐殖土顆粒較大，細(xì)菌含量多，且質(zhì)地松軟，不能與根系緊密接觸，使得植株容易倒伏和感染病害[18]，另外，腐殖土育苗成本較高，故在生產(chǎn)中不建議推廣應(yīng)用。本研究中，除HS外，苗高、地徑MS1最大，SS最小，MS1基質(zhì)是由沙土、腐殖土和園土按照體積1∶1∶1的比例進(jìn)行混合，其中，沙土可以增加基質(zhì)的孔隙度，促進(jìn)苗木根系生長(zhǎng)，腐殖土可有效增加基質(zhì)中供苗木生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素，并調(diào)節(jié)基質(zhì)pH，園土取材方便，可以提高基質(zhì)的保水和保肥能力[19-20]，促進(jìn)了苗木的生長(zhǎng)；SS營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏，保水能力差，夏季溫度較高，根部缺水，抑制了苗木的生長(zhǎng)[21]。有研究發(fā)現(xiàn)沙土作為珙桐的育苗基質(zhì)時(shí)，會(huì)抑制苗高和地徑的生長(zhǎng)，因?yàn)榧兩惩寥狈︷B(yǎng)分，容易漏水漏肥，導(dǎo)致苗木生長(zhǎng)緩慢[22]，與本研究結(jié)果相一致。高徑比SS最小，原因可能是沙土營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少，根系為了吸收更多的營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)根系的生長(zhǎng)，但是根系吸收的養(yǎng)分仍不能滿足地上部分生長(zhǎng)，導(dǎo)致高徑比較小[23]。除SS和HS外，MS1高徑比最小，表明MS1相較于其他基質(zhì)苗木比較粗壯，抗性較強(qiáng)，MS3高徑比最大，苗木表現(xiàn)為細(xì)高，抗性差。

比葉重和生物量是反映葉片和苗木質(zhì)量的重要指標(biāo)，它能有效反映苗木是否徒長(zhǎng)[24]。有研究發(fā)現(xiàn)，歐洲鵝耳櫪1年生播種苗以園土、珍珠巖、蛭石和草炭為主要成分的混合基質(zhì)的葉重比和總生物量均比對(duì)照(園土)的大[25]。本研究中，比葉重和總生物量均表現(xiàn)為HS最大，MS1次之，SS最小。水分、有機(jī)碳、氮、磷、鉀素都是植物生長(zhǎng)的所需的重要營(yíng)養(yǎng)元素，葉片又是植物進(jìn)行光合作用，積累有機(jī)物質(zhì)的主要場(chǎng)所，基質(zhì)中養(yǎng)分含量高，會(huì)促進(jìn)根系吸收養(yǎng)分，使得輸送到地上部分的養(yǎng)分增多，植物生長(zhǎng)旺盛，導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)的積累增加，使得比葉重和生物量增大[26-27]。根冠比是反映植物地下部分與地上部分相關(guān)性的重要指標(biāo)，外界環(huán)境條件會(huì)對(duì)植物根冠比有一定影響[28]。本研究中，根冠比表現(xiàn)為SS最大，HS最小，有研究發(fā)現(xiàn)，不同基質(zhì)配比對(duì)木荷容器苗地下部分的根系發(fā)育影響顯著，基質(zhì)飽和持水量大，透氣性差，會(huì)影響根系發(fā)育，但在營(yíng)養(yǎng)成分足夠的前提下，基質(zhì)中加入適量的谷糠能有效改善土壤透氣性，使基質(zhì)與根系形成緊密的根團(tuán)，從而促進(jìn)容器苗的根系生長(zhǎng)，降低根冠比[29]。

基質(zhì)配比是苗木生長(zhǎng)的一個(gè)重要影響因素，研究表明，不同基質(zhì)和不同基質(zhì)配比的交互作用對(duì)苗木生長(zhǎng)和根系發(fā)育均有顯著影響[29]。MS1基質(zhì)培育的砂生槐幼苗根系發(fā)育狀況最好，SS基質(zhì)培育的砂生槐幼苗根系發(fā)育最差，推測(cè)原因是MS1基質(zhì)較為松散，有利于根系的延長(zhǎng)和伸展，且養(yǎng)分充足，可提供豐富的有機(jī)質(zhì)，有利于砂生槐幼苗的干物質(zhì)積累和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[30]，SS基質(zhì)容重較大，保水保肥能力差，水分和養(yǎng)分極不穩(wěn)定，因此水分和養(yǎng)分成為了根系生長(zhǎng)的主要限制因子[31]。不同基質(zhì)根系徑級(jí)0.0 mm

4 結(jié) 論

(1)通過(guò)本研究發(fā)現(xiàn)，沙土更適合砂生槐種子的萌發(fā)，其出苗率高達(dá)85.0%，而相對(duì)于沙土來(lái)說(shuō)，GS的出苗率僅有61.0%，在后期的砂生槐種子萌發(fā)試驗(yàn)以及生產(chǎn)實(shí)踐中，建議采用沙土作為萌發(fā)基質(zhì)，而不建議采用GS作為萌發(fā)基質(zhì)。結(jié)合本研究中的幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)，砂生槐幼苗比葉重、總生物量、苗高、地徑均在HS處最大，但HS基質(zhì)中植株容易倒伏和感染病害，且成本較高，而MS1僅次于HS，且成本低，建議推廣。

(2)從砂生槐總根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根生物量來(lái)看，均表現(xiàn)為在MS1最優(yōu)，這可進(jìn)一步說(shuō)明MS1基質(zhì)有利于幼苗期砂生槐的培育。

(3)通過(guò)分析不同基質(zhì)對(duì)砂生槐幼苗不同徑級(jí)根系形態(tài)指標(biāo)的影響，可知根系長(zhǎng)度除MS3外，其它各基質(zhì)均在0.0 mmHS>MS2>GS>MS3>SS，在2.0 mmGS>MS2>MS3>HS>SS。可見(jiàn)，MS1基質(zhì)較其他基質(zhì)更有益于砂生槐根系生長(zhǎng)，且培育的苗木質(zhì)量較高。