王一菲,李澤根,鄧偉,于曉躍,路丙社,路斌

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院,河北 保定,071000)

杜梨(Pyrusbetulifolia)是薔薇科梨屬落葉喬木,廣泛分布于河北、山西、甘肅、新疆等地,對(duì)嚴(yán)寒、干旱和鹽堿等環(huán)境有非常強(qiáng)的抗性,是我國北方梨樹生產(chǎn)的重要砧木;其樹姿優(yōu)美、春季白花繁多、秋季葉色紅艷,觀賞價(jià)值高,也是我國重要鄉(xiāng)土園林綠化觀賞樹種。近年來,隨著梨樹生產(chǎn)和園林綠化對(duì)杜梨苗木的需求與日俱增,如何培育杜梨優(yōu)質(zhì)壯苗已引起了人們的高度重視。目前,杜梨的研究主要集中抗逆性、遺傳多樣性、田間播種育苗技術(shù)及砧木繁育技術(shù)等方面,有關(guān)輕基質(zhì)容器育苗的研究尚未見報(bào)道[1-4]。

輕基質(zhì)容器育苗是以泥炭、珍珠巖、蛭石等混配基質(zhì)代替天然土壤的育苗技術(shù),具有重量輕、便于搬運(yùn)、移栽成活率高等優(yōu)點(diǎn),已在木荷、白樺、崖柏、日本落葉松、杉木、香樟等苗木培育中廣泛應(yīng)用[5-11]。基質(zhì)種類及配比是影響容器苗木質(zhì)量的主要因素,開展基質(zhì)種類和配比篩選是培育優(yōu)質(zhì)壯苗生產(chǎn)的關(guān)鍵[12-13]。本研究以泥炭、珍珠巖、蛭石、椰糠為原料,通過研究不同基質(zhì)配比對(duì)杜梨容器苗生長、生物量、苗木質(zhì)量指數(shù)及光合熒光參數(shù)等的影響,篩選適宜杜梨容器培育的最佳復(fù)配基質(zhì),以期為杜梨優(yōu)質(zhì)壯苗培育和規(guī)?；a(chǎn)提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以泥炭、椰糠、珍珠巖和蛭石為原料,按不同體積比例配制混合基質(zhì),采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì),設(shè)置8個(gè)處理:T1(泥炭∶珍珠巖=4∶1);T2(泥炭∶珍珠巖=3∶1);T3(泥炭∶珍珠巖∶蛭石=2∶1∶1);T4(泥炭∶蛭石=3∶1);T5(泥炭∶椰糠=2∶1);T6(泥炭∶珍珠巖∶椰糠=2∶1∶1);T7(椰糠∶珍珠巖∶蛭石=3∶1∶1);T8(椰糠∶珍珠巖=4∶1)?；|(zhì)消毒處理后裝入無紡布袋(12 cm×16 cm)備用。

供試種子于2020年11月采自河北農(nóng)業(yè)大學(xué)西校區(qū)內(nèi)同株母樹,去除果肉篩選后置于冰箱保存,待使用時(shí)提前40 d進(jìn)行沙藏。2021年3月,將沙藏露白的杜梨種子點(diǎn)播于溫室穴盤中進(jìn)行幼苗培養(yǎng);2021年6月,選擇長勢(shì)一致的幼苗移植到裝有不同基質(zhì)的無紡布袋容器,于溫室中統(tǒng)一培養(yǎng),每處理3次重復(fù),每重復(fù)30株幼苗。培養(yǎng)3個(gè)月后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

生長指標(biāo)測(cè)定:隨機(jī)選取不同處理苗木10株,用直尺測(cè)定株高,用游標(biāo)卡尺測(cè)定苗木地徑。

高徑比=株高cm/地徑mm

生物量測(cè)定:隨機(jī)選取不同處理苗木10株,用電子天平分別稱其地上、地下鮮重和干重,計(jì)算生物量和苗木質(zhì)量指數(shù)[13]。

生物量=地上干重+地下干重

苗木質(zhì)量指數(shù)=苗木總干重g/(株高cm/地徑mm+徑干重g/根干重g)

根系指標(biāo)測(cè)定:利用Epson根系掃描儀和Win RHIZO根系分析系統(tǒng),對(duì)不同處理的根系圖像進(jìn)行分析,獲得根系形態(tài)指標(biāo)。

光合參數(shù)的測(cè)定:選擇生長發(fā)育成熟功能葉片,于晴天上午9:00-11:00用LI-6400便攜式光合系統(tǒng)分析儀測(cè)定凈光合速率。每處理測(cè)定3株幼苗,每株幼苗選取3片功能葉進(jìn)行測(cè)定。

葉綠素含量及熒光參數(shù)的測(cè)定:參照王學(xué)奎的方法測(cè)定葉綠素含量[14]。參照陶文文等的方法,利用葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定不同處理苗木葉綠素?zé)晒鈪?shù)[15]。每處理選取成熟無病害的葉片,暗適應(yīng)30 min后,測(cè)定初始熒光(F0)、最大熒光(Fm)、可變熒光(Fv)、PSⅡ最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)和PSⅡ潛在活性(Fv/F0)。

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制,SPSS 23.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用Duncan多重比較檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析。

采用隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),隸屬函數(shù)計(jì)算公式為:

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

式中:R(Xi)為隸屬度函數(shù);Xi為指標(biāo)測(cè)定值;Xmax為苗木某一指標(biāo)的最大特征數(shù)值;Xmin為最小特征數(shù)值。將不同基質(zhì)配比的不同指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行求和,并求其平均值,即為綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)配比對(duì)苗木地上生長指標(biāo)的影響

不同基質(zhì)處理對(duì)杜梨容器苗生長指標(biāo)的影響,見表1。

表1 不同基質(zhì)處理對(duì)杜梨容器苗生長指標(biāo)的影響Table 1 Effects of different substrate on growth index of Pyrus betulifolia seedlings

由表1可知,8個(gè)處理間株高存在顯著差異,T1培育的杜梨苗株高最大,為24.44 cm;株高表現(xiàn)較好的還有T2、T6;T7、T8的株高顯著低于其他處理(P<0.05);株高按從大到小的順序依次為:T1>T2>T6>T3>T4>T5>T7>T8。 8個(gè)處理間的苗木地徑存在顯著差異,T1地徑最大,為2.71 mm,顯著高于其他處理;T7、T8均顯著低于其他6個(gè)處理;地徑按從大到小的順序依次為:T1>T4>T2>T5>T3>T6>T7>T8。各處理組的葉片數(shù)在11～17片之間,葉片數(shù)最多的是T1,為16.2片;其次葉片數(shù)量較多的還有T2、T6,分別為15.6、15.2片。葉面積按從大到小的順序依次為: T6>T2>T1>T5>T3>T4>T8>T7,最大值T6為8.35 cm2,是最小值T7的1.67倍;T6、T1、T2培育的杜梨葉面積較大,處理間差異不顯著。T7和T8的葉片數(shù)及葉面積均顯著低于其他處理(P<0.05)。

2.2 不同基質(zhì)配比對(duì)容器苗地下根系指標(biāo)的影響

不同基質(zhì)配比對(duì)容器苗根系指標(biāo)的影響,見表2。

表2 不同基質(zhì)處理對(duì)杜梨苗木根系指標(biāo)的影響Table 2 Effect of different substrate on root index of Pyrus betulifolia seedlings

由表2可知,8種不同基質(zhì)培育的容器苗主根長、根系總長、根系表面積、根系體積和根尖數(shù)量存在顯著性差異(P<0.05)。T6、T5處理的主根長較大,分別為21.24、20.80 cm。T1的根系總長最大,為601.35 cm;其次較大的還有T6,為561.43 cm;這2組處理的根系總長顯著高于其他處理。另外,根表面積較大的有T1、T3、T5、T6,處理間差異不顯著。T1與T3、T5的根系體積處于同一水平,并顯著高于其他處理。T5根尖數(shù)量最多,為1 824.80個(gè);T1～T6根尖數(shù)量處于同一水平。T7、T8的主根長、根系總長、根表面積、根系體積均顯著低于其他6組(P<0.05)。

2.3 不同基質(zhì)配比對(duì)苗木生物量和質(zhì)量指數(shù)的影響

不同基質(zhì)配比對(duì)容器苗生物量和質(zhì)量指數(shù)的影響,見表3。

表3 不同基質(zhì)處理對(duì)杜梨苗木生物量的影響Table 3 Effect of different substrate treatments on biomass of Pyrus betulifolia seedlings

由表3可知,不同處理培育的容器苗總鮮重、地上干重、地下干重、總干重和質(zhì)量指數(shù)間均存在較大差異。其中,用椰糠替代了泥炭的T7和T8處理間的5個(gè)指標(biāo)沒有顯著差異,且這5個(gè)指標(biāo)均顯著低于添加泥炭的T1～T6。在所有處理中,T6的總鮮重、總干重最大,分別為4.37、2.09 g。地上干重最大的是T1,為0.78 g;其次是T6,為0.68 g;T1的地上干重顯著高于其他處理。T4、T5、T6地下干重差異不顯著,均顯著高于其他處理。

苗木質(zhì)量指數(shù)是通過多個(gè)指標(biāo)綜合衡量苗木質(zhì)量的指數(shù)[16]。由表3可知,不同基質(zhì)配比處理間的苗木質(zhì)量指數(shù)存在顯著差異,質(zhì)量指數(shù)按從大到小的順序排列依次為:T6>T3>T1>T4>T2>T5>T8>T7。其中,用椰糠完全替代了泥炭的T7和T8的苗木質(zhì)量指數(shù)差異不顯著,與其他處理的差異達(dá)到顯著水平。T6與T1、T2、T3、T4處理的苗木質(zhì)量指數(shù)差異不顯著,顯著高于T5、T7、T8,且苗木質(zhì)量指數(shù)最大,為0.33。

2.4 不同基質(zhì)配比對(duì)苗木葉綠素含量及光合熒光參數(shù)的影響

不同基質(zhì)配比對(duì)杜梨苗木葉綠素含量及光合熒光參數(shù)的影響,見表4。

表4 不同基質(zhì)配比對(duì)苗木葉綠素含量及光合熒光參數(shù)的影響Table 4 Effects of different substrate ratios on chlorophyll content and photosynthetic fluorescence parameters of Pyrus betulifolia seedlings

由表4可知,T1、T2、T5、T6處理之間葉綠素含量處于同一水平,并顯著高于其他處理,其中T1處理葉綠素含量最高,為1.15 mg/g,其次為T6。T1、T2、T3、T6的凈光合速率處于同一水平,T6凈光合速率最大,為17.58 μmol/(m2·s)。各處理組的Fv/Fm均在0.80左右,T8的Fv/Fm最小,為0.79,顯著低于T1、T3、T6,其他各組的值都大于或等于0.8,處于同一水平(P<0.05)。不同處理的Fv/F0值在3.81～4.61之間, T1、T3和T6處理Fv/F0處于同一水平,均顯著高于T7 、T8,說明這些處理苗木的葉片PSⅡ潛在活性較高。

2.5 隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)

容器苗質(zhì)量取決于苗木地上、地下生長的綜合表現(xiàn)。研究中采取隸屬函數(shù)對(duì)多個(gè)生長生理指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是較為科學(xué)的方法,隸屬函數(shù)值越大,苗木質(zhì)量越好[26]。根據(jù)前人的試驗(yàn),選取部分適宜評(píng)價(jià)苗木質(zhì)量的指標(biāo),模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。

表5 不同配比基質(zhì)處理的苗木綜合評(píng)價(jià)Table 5 Comprehensive evaluation of seedlings treated with different substrates

由表5可知,8種不同基質(zhì)配比處理苗木的隸屬函數(shù)值按由大到小的順序排列依次為:T6>T1>T2>T3>T5>T4>T7>T8。按不同配比基質(zhì)處理的杜梨苗木質(zhì)量的隸屬函數(shù)可以將8種基質(zhì)分為3類:T1、T6隸屬函數(shù)值在0.85以上,各個(gè)指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)良,這2種基質(zhì)培育適宜杜梨的培育;T2～T5隸屬函數(shù)值在0.60～0.75之間,表現(xiàn)較好,培育的苗木質(zhì)量中等;而T7、T8隸屬函數(shù)值不足0.10,指標(biāo)表現(xiàn)差,不適宜培育杜梨苗木。其中T6的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最大,為0.895 7,說明T6處理的杜梨容器苗綜合表現(xiàn)優(yōu)良,苗木質(zhì)量最佳。因此,杜梨容器苗培育的適宜基質(zhì)配比為T6處理,即:泥炭∶珍珠巖∶椰糠=2∶1∶1。

3 討論

容器苗的質(zhì)量會(huì)影響到移植后的成活率和苗木成林之后的生長發(fā)育速度,分析不同育苗基質(zhì)配比對(duì)苗木質(zhì)量的影響,進(jìn)而篩選最優(yōu)基質(zhì)及配比,是規(guī)模繁育優(yōu)質(zhì)壯苗的重點(diǎn)?；|(zhì)類型和配比是影響容器苗生長和光合生理的關(guān)鍵因素,大量研究表明,不同基質(zhì)配比對(duì)株高、地徑、生物量、苗木質(zhì)量指數(shù)及光合熒光參數(shù)等生長及生理指標(biāo)有不同影響,其中苗木質(zhì)量指數(shù)是適宜基質(zhì)篩選最直觀的指標(biāo)[17,22-23]。駱漫利用苗木質(zhì)量指數(shù)篩選出了適宜的櫸樹育苗基質(zhì)[19];黃斌等利用苗木質(zhì)量指數(shù)篩選了適宜油茶容器育苗的基質(zhì)配方[24];安玉光等通過對(duì)生長、生理和光合指標(biāo)的綜合分析篩選了適宜文冠果容器育苗基質(zhì)配方[25]。苗木質(zhì)量指數(shù)可作為篩選杜梨容器育苗適宜基質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo),本研究中T6處理的苗木質(zhì)量指數(shù)最高,說明T6(泥炭∶珍珠巖∶椰糠=2∶1∶1)是最適宜的基質(zhì)配比。另外,根系的生長指標(biāo)可以反映地上養(yǎng)分合成和累積水平。本研究中,T1的地上干重、根系總長等指標(biāo)最大,表明該處理有利于地上部分生長發(fā)育和側(cè)根的生長。T6在總鮮重、總干重、主根長等方面表現(xiàn)最好,在其他方面表現(xiàn)也較為優(yōu)異,說明該基質(zhì)培育的苗木根系發(fā)達(dá),有利于植物有機(jī)物的累積,促進(jìn)其生物量增長。

光合作用是有機(jī)物積累的重要來源和主要生理過程,葉綠素含量、凈光合速率和熒光參數(shù)可反映容器苗光合作用狀況和光能利用效率。本研究結(jié)果表明,添加泥炭的T1～T6葉綠素含量、凈光合速率和Fv/F0高于未添加泥炭的T7、T8,說明添加適量泥炭提高了苗木的凈光合速率和光能利用效率。

利用隸屬函數(shù)對(duì)生長和生理指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是較為科學(xué)的方法,已被廣泛應(yīng)用于苗木基質(zhì)配比篩選研究中。徐味利用隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)輕型基質(zhì)配方對(duì)棕櫚容器苗苗木出圃品質(zhì)的影響,篩選出適宜棕櫚幼苗栽培的基質(zhì)配比[16];胡小京等利用隸屬函數(shù)綜合分析篩選了適宜蜂腰石斛幼苗生長的最佳基質(zhì)配比[26]。本研究利用隸屬函數(shù)對(duì)苗木12個(gè)生長指標(biāo)及光合指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),篩選出了綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最大的基質(zhì)處理,即T6(泥炭∶珍珠巖∶椰糠=2∶1∶1),這與利用苗木質(zhì)量指數(shù)篩選的結(jié)果一致。

椰糠是由椰子外殼纖維經(jīng)加工形成的新型環(huán)保有機(jī)栽培基質(zhì),與營養(yǎng)豐富但價(jià)格昂貴的泥炭相比,具有價(jià)格低、基質(zhì)纖維分解緩慢、營養(yǎng)供應(yīng)持久且保濕透氣的特點(diǎn),目前在容器育苗上廣泛應(yīng)用[27-29]。添加椰糠的T6(泥炭∶珍珠巖∶椰糠=2∶1∶1)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最大為0.895 7,高于泥炭含量占比較大的T1(泥炭∶珍珠巖=4∶1)、T2(泥炭∶珍珠巖=3∶1)、T4(泥炭∶蛭石=3∶1)和T5(泥炭∶椰糠=2∶1)處理,說明用適量椰糠替代泥炭更有利于杜梨容器苗生長,與以往在火力楠和黃瓜等試驗(yàn)結(jié)果一致[27,30];而用椰糠完全替代泥炭的T7和T8處理的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)較低,說明用椰糠完全替代泥炭不利于杜梨容器苗生長,與劉娟在辣椒育苗上的研究結(jié)論一致[29]。本研究發(fā)現(xiàn)在育苗中泥炭是很重要的基質(zhì)原料,椰糠還不能完全代替泥炭,今后要加強(qiáng)對(duì)椰糠或其他基質(zhì)原料理化性質(zhì)的研究,調(diào)整代替基質(zhì)的比例,最大程度擺脫對(duì)泥炭的依賴,使混配基質(zhì)同時(shí)擁有適用性和經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,不同基質(zhì)配比對(duì)杜梨苗地上形態(tài)指標(biāo)和地下指標(biāo)及生物量指標(biāo)的影響存在顯著差異,結(jié)論如下。

(1)8種基質(zhì)配比處理株高、地徑、高徑比、葉片數(shù)、葉面積存在顯著差異。其中,T1(泥炭∶珍珠巖=4∶1)株高最大,為24.44 cm,T2(泥炭∶珍珠巖=3∶1)、T6(泥炭∶珍珠巖∶椰糠=2∶1∶1)次之,分別為23.69 cm和22.96 cm;T1地徑最大,為2.71 mm,顯著高于其他處理;T6高徑比最大,其次為T1、T2;葉片數(shù)較多的有T1、T2、T6;T6葉面積最大,為8.35 cm2。

(2)T1根系總長、根系表面積及根系體積最大,分別為601.35 cm、181.49 cm2、4.22 cm3;T6主根長最大,為21.24 cm;T6的總鮮重、總干重和苗木質(zhì)量指數(shù)最大,分別為4.37、2.09 g 和0.33。

(3)T1葉綠素含量最高,為1.15 mg/g,其次為T6,為1.10 mg/g;T6凈光合速率、Fv/Fm、Fv/F0最大,分別為17.58 μmol/(m2·s)、0.82和4.61。

(4)隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)表明,T6的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最大,是杜梨容器苗培育的最適宜基質(zhì)配比。該基質(zhì)配比用椰糠替代了部分泥炭,一定程度上降低了育苗成本,便于在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。綜合適用性和經(jīng)濟(jì)性、育苗質(zhì)量和生產(chǎn)成本分析,適宜杜梨容器育苗的優(yōu)選育苗基質(zhì)為T6處理,即:泥炭∶椰糠∶珍珠巖=2∶1∶1。