陳金玲 謝健 孫燕 史鋒厚 沈永寶 張于卉 尹中明
(南京林業(yè)大學(xué),南京,210037) (江蘇省揚(yáng)中市西來橋鎮(zhèn)人民政府) (江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院) (南京林業(yè)大學(xué)) (上海市林業(yè)總站)
容器育苗具有節(jié)約苗圃地和水資源、提高苗木移栽成活率、縮短育苗周期等優(yōu)點(diǎn)[1]。苗木根系在容器內(nèi)形成良好的根團(tuán)結(jié)構(gòu),在出圃、運(yùn)輸、造林過程中受到容器保護(hù),栽植過程中不易受到傷害,相比裸根苗其根系恢復(fù)生長較快,有利于苗木的初期生長,造林成活率高[2]。容器育苗過程中,對(duì)苗木生長影響較大的主要是容器材料、規(guī)格以及基質(zhì)。目前,常用的容器材料主要是黑色塑料袋、無紡布袋和控根容器等;而容器規(guī)格的選擇主要依據(jù)苗木種類、育苗期限及運(yùn)輸距離進(jìn)行選擇;基質(zhì)是苗木生長所需養(yǎng)分和水分的重要來源,基質(zhì)種類與配比對(duì)苗木生長具有顯著影響[3]。研究容器規(guī)格與基質(zhì)配比,對(duì)提高容器育苗技術(shù)和苗木質(zhì)量具有重要意義。
培忠杉(×Taxodiomerapeizhongii)是以墨西哥落羽杉為母本、以柳杉為父本進(jìn)行雜交培育的杉科新樹種,具有速生、抗風(fēng)、耐水濕、耐鹽堿等優(yōu)點(diǎn),適宜在鹽堿地、濕地、湖泊與河流沿岸種植,具有較好的防護(hù)價(jià)值和景觀價(jià)值[4]。目前,對(duì)于培忠杉樹種形態(tài)特征、扦插育苗、栽培應(yīng)用、逆境脅迫等方面的研究較多[5-10],但對(duì)培忠杉容器育苗的研究涉及較少且不具體。本研究擬選用3種不同規(guī)格的無紡布容器與4種不同配比的育苗基質(zhì)開展培忠杉容器育苗,分析容器規(guī)格和基質(zhì)配比對(duì)苗木生長的影響,擬篩選出最適宜的容器規(guī)格和基質(zhì)配比,為1年生培忠杉容器苗的高效培育提供技術(shù)支撐。
試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省南京市南京林業(yè)大學(xué)校內(nèi),該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候,雨量充沛,年均氣溫16.3 ℃,年降水量1 106 mm,平均日照時(shí)間2 240 h,水熱條件良好。培忠杉容器育苗試驗(yàn)在南京林業(yè)大學(xué)生物技術(shù)大樓樓頂進(jìn)行,配套建有遮陰網(wǎng)和自動(dòng)噴霧系統(tǒng)。
試驗(yàn)苗木為上海市林業(yè)總站提供的培忠杉扦插幼苗,為前一年7月中旬扦插的苗木,苗木生長狀況良好。育苗容器選用白色無紡布容器,育苗基質(zhì)由草炭、楊樹皮、腐熟雞肥、珍珠巖按不同體積比混合而成。3月中旬,選擇苗高為(15±1)cm的生根苗木,移栽至裝填不同配比基質(zhì)的不同規(guī)格無紡布容器中進(jìn)行培育,每個(gè)容器中移栽1株苗木,在室外開展相同水平的苗木養(yǎng)護(hù)管理。
采用雙因素完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),以容器規(guī)格(C)和基質(zhì)配比(M)為試驗(yàn)因素。無紡布容器格分別為(口徑×高)C1(9.5 cm×15.0 cm)、C2(10.8 cm×15.0 cm)、C3(12 cm×15 cm);4種基質(zhì)配比分別使用草炭、楊樹皮、腐熟雞肥、珍珠巖等4種原料按照不同體積比混合配制而成,4種基質(zhì)配比分別為:M1(V(草炭)∶V(楊樹皮)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=40∶20∶20∶20)、M2(V(草炭)∶V(楊樹皮)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=20∶40∶20∶20)、M3(V(草炭)∶V(楊樹皮)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=30∶30∶20∶20),M4基質(zhì)(V(草炭)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=60∶20∶20);試驗(yàn)共設(shè)12個(gè)處理,每個(gè)處理45株苗木,總計(jì)540株苗木。
基質(zhì)理化性質(zhì)測定:隨機(jī)選取自然風(fēng)干的各配比基質(zhì),用環(huán)刀法(環(huán)刀直徑×高為5 cm×5 cm)測定基質(zhì)的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度等物理指標(biāo)[11]。同時(shí),測定不同配比基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì):pH值采用點(diǎn)位法,全氮含量采用鉬藍(lán)比色法,全磷含量采用鉬銻抗比色法,全鉀含量采用原子吸收光譜法測定[12]。
苗高和地徑測定:從4月7日起至12月7日,于每月7日,每個(gè)處理隨機(jī)選取9株苗木,使用卷尺測定苗高,精度0.1 cm,使用游標(biāo)卡尺測量地徑,精度0.01 mm。根據(jù)苗高和地徑測量值計(jì)算苗木高徑比。
苗木生物量測定:12月7日試驗(yàn)結(jié)束時(shí),每個(gè)處理隨機(jī)選取25株苗木,用水將根系基質(zhì)沖洗干凈。將苗木分為地上部分(莖、葉)和地下部分(根),使用1/1000電子天平分別稱量苗木地上部分和地下部分鮮重。然后將苗木地下部分進(jìn)行根系相關(guān)指標(biāo)的測量;最后將苗木地上部分和地下部分分別裝入紙質(zhì)信封袋,放入烘箱中105 ℃殺青20 min,在烘箱中80 ℃烘干至恒質(zhì)量后準(zhǔn)確稱量各部分干質(zhì)量。
苗木根系指標(biāo)測定:12月7日,待測完苗木根系鮮重后,使用剪刀將根系的一級(jí)不定根剪下,并進(jìn)一步將一級(jí)不定根的側(cè)根剪下,記錄一級(jí)不定根和一級(jí)不定根側(cè)根數(shù)量,采用排水法分別測定一級(jí)不定根和一級(jí)不定根側(cè)根的體積。
采用Excel 2010軟件匯總處理數(shù)據(jù)并繪制相關(guān)表格,采用SPSS20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和多重比較。
基質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)在苗木生長過程中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用,基質(zhì)的密度和總孔隙度決定基質(zhì)的疏松程度、保水保肥及通氣能力[13],基質(zhì)的pH與養(yǎng)分含量是影響容器苗質(zhì)量與產(chǎn)量的重要因素[14],一般認(rèn)為育苗基質(zhì)的密度在0.1~0.8 g·cm-3、總孔隙度在54%~96%、pH在5.8~7.0范圍內(nèi)為宜[11]。
由表1可知,4種配比的育苗基質(zhì),除總孔隙度這一指標(biāo)間差異不顯著外,其他指標(biāo)包括基質(zhì)密度、pH、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)等指標(biāo)間的差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。4種基質(zhì)的密度為0.25~0.33 g·cm-3,均在適宜范圍區(qū)間內(nèi),其中,M4基質(zhì)的密度最小,且M4與M1基質(zhì)無顯著性差異,但與M2、M3基質(zhì)之間的差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01)。4種基質(zhì)的總孔隙度為64.33%~68.20%,均在適宜范圍區(qū)間內(nèi),其中,M4基質(zhì)的總孔隙度最大。4種基質(zhì)的pH區(qū)間為5.59~6.72,M4基質(zhì)的pH低于適宜pH下限值,且極顯著低于其他3種基質(zhì)的pH(P<0.01)。4種基質(zhì)的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.61~7.18 mg·g-1,其中,M4基質(zhì)全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,且與M1、M3基質(zhì)之間全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均無顯著性差異,但極顯著高于M2基質(zhì)中全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P<0.01)。4種基質(zhì)的全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.11~2.55 mg·g-1,其中M4基質(zhì)的全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,其次為M1、M3、M2基質(zhì),且M4基質(zhì)的全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著高于其他3種基質(zhì)的全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P<0.01)。4種基質(zhì)的全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.50~11.24 mg·g-1,其中M1基質(zhì)的全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,其次為M3、M2、M4基質(zhì),其中M1、M2、M3基質(zhì)間全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著,但全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均極顯著高于M4基質(zhì)(P<0.01)。
表1 不同配比基質(zhì)的理化性質(zhì)測定結(jié)果
育苗基質(zhì)中添加草炭能夠降低基質(zhì)的密度、增加基質(zhì)的總孔隙度、提高基質(zhì)的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同時(shí),各配比基質(zhì)中楊樹皮的比例大小排序與基質(zhì)pH大小排序一致,表明基質(zhì)中添加楊樹皮的比例將會(huì)改變基質(zhì)的pH。
由表2、表3可知,在培忠杉容器苗培育過程中,無紡布容器規(guī)格對(duì)苗木高生長和粗生長的影響均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),C3規(guī)格容器培育苗木的苗高和地徑指標(biāo)最大?;|(zhì)配比對(duì)培忠杉苗木高生長和粗生長的影響均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),M4基質(zhì)中培育苗木的苗高和地徑指標(biāo)最大。但容器規(guī)格和基質(zhì)配比對(duì)苗木高徑比均無顯著影響,C2規(guī)格容器和M4基質(zhì)中培育的苗木高徑比為最小值。無紡布容器規(guī)格和育苗基質(zhì)配比的交互作用對(duì)于苗木高生長的影響達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),對(duì)于苗木高徑比的影響達(dá)到了顯著水平(P<0.05),但對(duì)于苗木地徑無顯著影響。
表2 容器苗苗高、地徑、高徑比方差分析結(jié)果
表3 容器苗苗高、地徑、高徑比多重比較
培忠杉容器苗培育過程中,容器規(guī)格和育苗基質(zhì)配比均會(huì)對(duì)苗木高生長和粗生長產(chǎn)生影響;C3規(guī)格容器有利于促進(jìn)苗木的高生長和粗生長,其原因在于C3容器規(guī)格最大,裝填基質(zhì)最多,為苗木的生長提供了充足的養(yǎng)分,促進(jìn)了苗木的生長;M4基質(zhì)配比對(duì)于苗木的高生長和粗生長的促進(jìn)作用則源于該基質(zhì)較為疏松透氣,并且全氮、全磷含量也最高,有利于苗木快速生長。
由表4可知,容器規(guī)格、基質(zhì)配比對(duì)于培忠杉苗木生物量指標(biāo)具有重要影響,兩者間的交互作用同樣影響苗木生物量的積累。容器規(guī)格、基質(zhì)配比以及兩者的交互作用對(duì)于苗木地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量和地上干質(zhì)量指標(biāo)的影響均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),基質(zhì)配比以及容器規(guī)格與基質(zhì)配比間的交互作用對(duì)苗木地下干質(zhì)量指標(biāo)的影響也達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),而容器規(guī)格對(duì)于苗木地下干質(zhì)量指標(biāo)卻無顯著性影響。
表4 容器苗生物量指標(biāo)方差分析結(jié)果
由表5可知,在不同規(guī)格的無紡布容器中,C3規(guī)格容器中培育的苗木地上和地下鮮重以及地上和地下干質(zhì)量均為最大值,地上和地下鮮質(zhì)量指標(biāo)均極顯著高于其他兩種規(guī)格(P<0.01);C1規(guī)格容器中苗木的地上鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量等指標(biāo)均極顯著低于其他兩種規(guī)格容器培育的苗木(P<0.01),地上鮮質(zhì)量和地下鮮質(zhì)量值僅有C3容器中苗木的68.06%和74.41%;3種容器中苗木的地下干質(zhì)量之間無顯著差異。在4種配比基質(zhì)中,M4基質(zhì)中培育的培忠杉苗木地上和地下的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均為最大值,其各項(xiàng)指標(biāo)均極顯著高于M1、M2和M3基質(zhì)所培育的苗木;4種基質(zhì)所培育的苗木地上鮮質(zhì)量之間和地下鮮質(zhì)量之間均達(dá)到極顯著差異水平(P<0.01),M1、M2和M3基質(zhì)中培育的苗木地下干質(zhì)量指標(biāo)間并無顯著性差異。
表5 容器苗生物量測定指標(biāo)多重比較結(jié)果
在培忠杉容器育苗過程中,容器規(guī)格和基質(zhì)配比均會(huì)對(duì)培忠杉苗木生物量的積累產(chǎn)生影響。C3規(guī)格容器有利于培忠杉容器苗生物量的積累,由于隨著容器體積的增大,容器苗地下部分生長空間增大,對(duì)根系的約束較小,根系吸收營養(yǎng)物質(zhì)較多,從而對(duì)苗木地上部分和地下部分的生長都起到了促進(jìn)作用。M4基質(zhì)配比有利于苗木地上部分和地下部分生物量的積累,這與M4基質(zhì)中營養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高相關(guān),M4基質(zhì)中全氮和全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,其疏松的質(zhì)地和較高的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)有利于苗木的生長。
由表6可知,容器規(guī)格對(duì)于苗木一級(jí)不定根體積和一級(jí)不定根側(cè)根體積指標(biāo)的影響達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),對(duì)于一級(jí)不定根數(shù)量和一級(jí)不定根側(cè)根數(shù)量指標(biāo)的影響達(dá)到了顯著水平(P<0.05);基質(zhì)配比對(duì)于苗木一級(jí)不定根體積、一級(jí)不定根側(cè)根體積和一級(jí)不定根數(shù)量指標(biāo)的影響均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01);容器規(guī)格和基質(zhì)配比間的交互作用對(duì)于一級(jí)不定根側(cè)根體積、一級(jí)不定根數(shù)量和一級(jí)不定根側(cè)根數(shù)量等指標(biāo)的影響均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。
表6 容器苗根系指標(biāo)方差分析結(jié)果
由表7可知,無紡布容器規(guī)格對(duì)培忠杉苗木各根系生長指標(biāo)的影響均達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。C3規(guī)格容器中培育的苗木一級(jí)不定根體積和一級(jí)不定根側(cè)根體積均為最大值,均極顯著高于C1和C2規(guī)格容器中培育的苗木,但C1和C2容器中苗木的兩項(xiàng)指標(biāo)間無顯著性差異;C1和C2容器中苗木一級(jí)不定根數(shù)量相等,顯著低于C3容器中培育的苗木。C2和C3一級(jí)不定根側(cè)根數(shù)量相同,顯著低于C1容器中培育的苗木?;|(zhì)配比對(duì)于苗木根系生長指標(biāo)的影響存在差異,但對(duì)于苗木一級(jí)不定根體積和數(shù)量、一級(jí)不定根側(cè)根體積的影響則達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。M4基質(zhì)中培育的苗木一級(jí)不定根體積最大,與其他3種基質(zhì)間的差異達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),但其他3種基質(zhì)培育的苗木一級(jí)不定根體積間并無顯著性差異。M4基質(zhì)中培育的苗木一級(jí)不定根側(cè)根體積與M2苗木間的差異達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),但該兩種基質(zhì)與其他兩種基質(zhì)之間的差異卻未達(dá)到極顯著水平。M1、M2和M4基質(zhì)中,苗木一級(jí)不定根數(shù)量相等,顯著高于M3基質(zhì)中培育的苗木;4種基質(zhì)中所培育苗木的一級(jí)不定根側(cè)根數(shù)量無顯著差異。
表7 容器苗根系生長指標(biāo)的多重比較結(jié)果
在培忠杉容器育苗過程中,容器規(guī)格和基質(zhì)配比均會(huì)對(duì)苗木根系的生長產(chǎn)生影響。C3規(guī)格容器最有利于培忠杉容器苗根系的生長,源于該規(guī)格容器體積相對(duì)增大,裝填基質(zhì)量增多,可以為苗木提供更多的養(yǎng)分和水分,同時(shí),苗木根系生長受到約束較小,有利于根系的生長。M4基質(zhì)中培育苗木的根系指標(biāo)除一級(jí)不定根體積指標(biāo)相對(duì)于其他3種基質(zhì)具有明顯優(yōu)勢外,其余指標(biāo)并未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,但根據(jù)苗木根系生長指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),M4基質(zhì)仍處于最佳配比,分析原因在于該配比基質(zhì)具有較優(yōu)的理化性質(zhì),有利于苗木的根系生長。
根據(jù)苗木種類、苗木規(guī)格和育苗周期的差異來選擇育苗容器,有利于提高容器苗的育苗質(zhì)量[15]。大量研究表明,容器容積越大越有利于苗木對(duì)水肥的利用,增加苗木根系部分的生長量,進(jìn)而促進(jìn)苗木地上部分生長發(fā)育[16-18]。油棕(Elaeisguineensis)容器育苗過程中,填充相同肥力的基質(zhì),隨著容器容積的增大,苗木死亡率降低,并且苗木質(zhì)量顯著提高[19]。使用無紡布袋進(jìn)行容器育苗,具有空氣切根的作用,可以抑制主根生長,促進(jìn)側(cè)根、須根生長及根團(tuán)結(jié)構(gòu)的形成;同時(shí),無紡布可降解,苗木定植時(shí)可以將容器一起填埋,減少對(duì)苗木根系的傷害,提高苗木成活率[20]。本研究選用了3種規(guī)格的無紡布容器,且隨著容器體積的增大,培忠杉容器苗的苗高、地徑、地上和地下部分的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量、一級(jí)不定根體積和數(shù)量、一級(jí)不定根側(cè)根體積等指標(biāo)均呈逐漸升高的變化趨勢,即C3(12 cm×15 cm)規(guī)格容器中的苗木生長最好,這與多穗柯(Lithocarpuslitseifolius)[21]、蒙古櫟(Quercusmongolica)[22]、山桂花(Paramicheliabaillonii)[23]等容器育苗研究結(jié)果一致。
基質(zhì)對(duì)容器苗具有固根、保根、促根的作用,為容器苗提供賴以生存的養(yǎng)分和水分,使苗木不倒伏,是培育優(yōu)質(zhì)壯苗的前提[24]?;|(zhì)原料的選擇及合理、科學(xué)的配比是培育優(yōu)質(zhì)容器苗的基礎(chǔ)。理想的育苗基質(zhì)配比應(yīng)當(dāng)具有:良好的物理性狀,密度較小,充實(shí)緊密,有利于形成良好的根團(tuán)結(jié)構(gòu);有適當(dāng)?shù)目紫抖群屯ㄍ感?能夠保持苗木根系吸收利用所需水分和空氣;具有適宜的化學(xué)特性,能夠提供苗木生長所需養(yǎng)分及適宜的酸堿環(huán)境[25-26]。開展容器育苗時(shí),應(yīng)根據(jù)所培育苗木的種類,選擇適宜的育苗基質(zhì)。在江戶彼岸櫻(Cerasusspachianavar.spachiana)容器育苗過程中,可將泥炭土、珍珠巖和蛭石以及黃泥土混合用作育苗基質(zhì),當(dāng)泥炭土和蛭石比例偏高時(shí),基質(zhì)理化性質(zhì)較好,保水通氣能力較強(qiáng),養(yǎng)分含量最高,苗木的苗高、地徑、生物量及各項(xiàng)生理指標(biāo)均最優(yōu),顯著優(yōu)于純黃泥土基質(zhì)[27]。本研究中,基質(zhì)配比對(duì)培忠杉容器苗生長的影響達(dá)到了極顯著水平,增加草炭添加比例使得基質(zhì)的理化性質(zhì)更適合培忠杉苗木的生長,M4基質(zhì)(V(草炭)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=60∶20∶20)添加的草炭最高,基質(zhì)密度最低,總孔隙度最大,全氮、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)也最高;該配比基質(zhì)質(zhì)地疏松,保水、通氣能力相對(duì)較強(qiáng),有利于培忠杉容器苗根系的生長與發(fā)育。因此,苗木一級(jí)不定根及一級(jí)不定根側(cè)根的數(shù)量和體積均高于其它配比基質(zhì)中培育的苗木,根系的快速生長充分利用了基質(zhì)中的營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)了苗木的高生長和粗生長,進(jìn)而增加了苗木生物量的積累,使苗木高生長和徑生長以及地上、地下生物量的干質(zhì)量和鮮質(zhì)量均高于其它基質(zhì)配比,與在向日葵(Helianthusannuus)容器育苗研究中所獲得的結(jié)論相似[28]。此外,M4基質(zhì)中不含腐熟楊樹皮,基質(zhì)pH低至5.59,已經(jīng)低于基質(zhì)最適宜pH值范圍,但該基質(zhì)中的苗木生長并未表現(xiàn)出明顯的受制影響,說明培忠杉苗木可在偏酸性的基質(zhì)中正常生長。
容器規(guī)格和基質(zhì)配比是開展培忠杉容器育苗研究的重要核心要素,兩者或單獨(dú)或聯(lián)合對(duì)容器苗地上部分和地下部分的生長發(fā)育產(chǎn)生重要影響。育苗基質(zhì)中添加較多的營養(yǎng)物質(zhì)成分,且基質(zhì)密度、孔隙度等物理指標(biāo)較優(yōu),基質(zhì)具有較好的透氣性、保水性和保肥性,苗木根系呼吸可以獲得充足的氧氣,有利于苗木吸收基質(zhì)中的水分和養(yǎng)分,促進(jìn)苗木地上部分和地下部分的生長發(fā)育。育苗容器裝填相對(duì)較多的基質(zhì),可以進(jìn)一步滿足苗木生長對(duì)于營養(yǎng)物質(zhì)的需求,且根系生長舒展,更加有利于苗木地上部分生長。培忠杉容器苗在C3規(guī)格無紡布容器中和M4配比基質(zhì)中表現(xiàn)出明顯的生長優(yōu)勢,體現(xiàn)了肥水充足、基質(zhì)疏松透氣的育苗環(huán)境對(duì)于苗木生長的促進(jìn)效果。因此,1年生培忠杉容器苗培育最適無紡布容器規(guī)格為C3(12 cm×15 cm),最佳的基質(zhì)配比是M4(V(草炭)∶V(腐熟雞肥)∶V(珍珠巖)=60∶20∶20)。