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桉樹采穗圃組建模式優(yōu)化探討

2012-02-02 09:14劉江萍
綠色科技 2012年7期
關(guān)鍵詞:供液母株水培

劉江萍,汪 濤

(金清遠豐產(chǎn)林(紙材)基地有限公司,廣東 清遠 511515)

1 引言

近年來,隨著廣東、廣西、海南等省以營造生產(chǎn)紙漿材的工業(yè)用材林基地建設(shè)的迅猛發(fā)展,作為世界上3大速生樹種之一的桉樹因其適應(yīng)性強、速生、豐產(chǎn)、材質(zhì)優(yōu)良等特點,成為了紙漿工業(yè)用材林開發(fā)利用的首選,其在廣東和鄰近省份的栽植面積與規(guī)模、育苗技術(shù)研發(fā)、栽植管理技術(shù)推廣以及營造林品質(zhì)提升等方面均取得了較大的發(fā)展。雖然取得了一定的成績,但是在實際生產(chǎn)中還仍存在一些有待改善之處。拿苗木生產(chǎn)這個環(huán)節(jié)來說,組培桉樹苗技術(shù)難度大、成本高,目前生產(chǎn)直接用于上山造林的組培苗的產(chǎn)量有限,扦插苗生產(chǎn)方法簡單,易被一般農(nóng)戶快速掌握,具有繁殖速度快、成本低等優(yōu)點,因而生產(chǎn)上應(yīng)用最為廣泛。然而,扦插苗的生產(chǎn)往往因傳統(tǒng)桉樹采穗圃生產(chǎn)管理粗放,所生產(chǎn)的穗條品質(zhì)不佳及生產(chǎn)效率低下,影響了扦插成活率及苗木質(zhì)量,無法保障育苗進度,致使部分林地延誤最佳造林時機,降低了造林品質(zhì)。因此,為了克服傳統(tǒng)桉樹采穗圃生產(chǎn)中存在的弊端,讓營造林工作能夠再上一個臺階,尋找更加優(yōu)化的采穗圃建圃模式已頗顯急迫。

2 桉樹、組培苗、扦插育苗及采穗圃

2.1 桉樹

桉樹是桃金娘科Myrtaceae桉樹屬Eucalyptus植物,自然分布于大洋洲,其種類繁多,是世界著名的硬木資源。全世界有數(shù)百個國家和地區(qū)種植桉樹,同松樹和楊樹一樣,是全球速生、經(jīng)濟價值大、生態(tài)效益和社會效益高的樹種。我國自20世紀50年代開始試驗種植桉樹人工林,并逐步作為主要造林樹種在南方近10個省推廣,截至2010年,我國發(fā)展種植桉樹人工林總面積已約達260萬hm2。目前,我國桉樹苗木生產(chǎn)常用扦插、組織培養(yǎng)兩種無性繁殖的方法。

2.2 組織培養(yǎng)

桉樹組織培養(yǎng)是應(yīng)用無菌操作方法培養(yǎng)生物的離體器官、組織或細胞,使其在人工條件下生長和發(fā)育成一株新桉樹植株的技術(shù)。按照選用材料的不同,植物組織培養(yǎng)一般可分為愈傷組織、以芽繁芽、微扦插和原球莖型4種類別,目前生產(chǎn)組培苗主要采用以芽繁芽的形式。

2.3 扦插育苗

桉樹扦插育苗是桉樹無性系育苗的主要方法,主要作業(yè)內(nèi)容包括苗圃場地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、組建采穗圃、穗條培育、剪取穗條扦插及插后管護。這種方法簡便易行,效果好,能夠大規(guī)模繁殖,成本低,目前在生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用。

2.4 采穗圃

傳統(tǒng)桉樹采穗圃一般是指以優(yōu)良無性系組培苗作母株的以苗繁苗的采穗圃。傳統(tǒng)桉樹采穗圃的典型特征是使用土壤作為栽培采穗母株的基質(zhì),因而母株生長易受到土傳病、蟲害、土壤礦質(zhì)營養(yǎng)狀況、土壤質(zhì)地等的影響,穗條生產(chǎn)品質(zhì)較難得到保障。此外,母株栽培過程中也易造成環(huán)境污染,例如施用的農(nóng)藥、化肥在日常灌溉或雨淋時易流失并污染地下水源及周邊環(huán)境。傳統(tǒng)的桉樹采穗圃一般可分為大田采穗圃、池栽采穗圃、苗床栽采穗圃和盆栽采穗圃等,如采穗圃建于溫室或溫棚內(nèi)則屬室內(nèi)采穗圃,否則為露天采穗圃。華南地區(qū)生產(chǎn)性桉樹采穗圃一般為露天采穗圃,每年各地的采穗圃均會不同程度地受到低溫天氣影響,如12月至次年的3月間母株生長相對緩慢,穗條產(chǎn)量低,致使扦插進度滯后,無法全面滿足4、5月份已備耕好的林地的用苗需求,延誤造林時機,致使造林成活率難以保障;在春天,露天采穗圃水分、養(yǎng)分也難以控制,母株易出現(xiàn)徒長、穗條纖細、木質(zhì)化程度太弱的情況。

3 無土栽培技術(shù)

無土栽培是一種不用土壤而用營養(yǎng)液或固體基質(zhì)加營養(yǎng)液栽培作物的種植技術(shù)。它是以礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說為理論基礎(chǔ)逐步完善和不斷發(fā)展起來的一項農(nóng)業(yè)高新技術(shù),多在溫室、大棚等可調(diào)控小環(huán)境的栽培設(shè)施內(nèi)應(yīng)用。目前許多發(fā)達國家已逐步實現(xiàn)了無土栽培的集約化、自動化、現(xiàn)代化、工廠化生產(chǎn),高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)和低耗已成為設(shè)施栽培的關(guān)鍵技術(shù),無土栽培使作物的產(chǎn)量和品質(zhì)大幅提高,開辟了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護的新途徑。按照是否使用基質(zhì)、對環(huán)境的影響、能耗大小、栽培技術(shù)及設(shè)施構(gòu)造等差異,無土栽培可分為多種不同類別,如圖1。

圖1 無土栽培類型

3.1 按供液能耗分類

按照在供液系統(tǒng)中是否需要水泵等機電設(shè)備用于營養(yǎng)液的循環(huán),可將無土栽培劃分為自流型和耗能型兩種類別。自流型主要依賴重力作用,營養(yǎng)液自高處的貯液池或罐流向低處,不需要使用水泵等加壓設(shè)備作為液流動力,系統(tǒng)排出液也不再泵回系統(tǒng)繼續(xù)使用,例如基質(zhì)培中使用自流滴灌系統(tǒng)供液。耗能型主要為需使用水泵的間歇或循環(huán)供液系統(tǒng),以水培、霧培為典型代表。

3.2 按環(huán)境影響大小分類

依無土栽培對環(huán)境的影響大小可劃分為富養(yǎng)型和低排型。富養(yǎng)型為作業(yè)過程中有營養(yǎng)液或廢液直接排出,易造成水體、土壤污染的一種無土栽培模式。低排型為正常作業(yè)情況下,營養(yǎng)液能夠被充分吸收利用,減少殘液排出或排出液經(jīng)靜化處理才排入外界環(huán)境的將環(huán)境風險降到最低的一種模式。

3.3 按是否使用基質(zhì)分類

根據(jù)無土栽培系統(tǒng)中是否使用固體基質(zhì)可分為基質(zhì)培和非基質(zhì)培,非基質(zhì)培中根據(jù)無土栽培作物大部份根系直接分布于營養(yǎng)液中還是暴露在空氣中進行培養(yǎng)的差異又可將無土栽培進一步細分為水培或霧培兩種類型。

(1)水培是指植物大部份根系生長在營養(yǎng)液的液層中,少量根系裸露在空氣中的一類無土栽培方法,植物生長所需氧氣一方面通過營養(yǎng)液的循環(huán)流動增加溶氧來提供,另一部分則由裸露的根系補充。水培具有自動化程度高、省水、省肥、省工、高產(chǎn)且無連作障礙的優(yōu)點。相對于基質(zhì)培,水培系統(tǒng)一次性投入較大,運行成本高,技術(shù)推廣難度大,管理不當易致某些病害迅速、大范圍擴散傳播。據(jù)目前了解,使用水培的方式組建桉樹采穗圃用于生產(chǎn)實踐的國家已有南非和巴西,國內(nèi)暫未有桉樹苗圃對此技術(shù)的實際生產(chǎn)應(yīng)用,但國家林業(yè)局桉樹研究中心參考國外經(jīng)驗已對此進行了多項研究且取得了一定的科研成果。

(2)霧培是用噴霧的方法將營養(yǎng)液直接噴到懸在容器中的植物根系上的一種栽培方式。此法可同時解決植物對養(yǎng)分、水分和氧氣的需求,但因設(shè)備投資大、管理技術(shù)要求高、能耗高等不足,目前很少采用此技術(shù)用于農(nóng)作物經(jīng)營性生產(chǎn),大多作為展廳或旅游觀光農(nóng)業(yè)觀賞使用,霧培技術(shù)在培育桉樹采穗圃母株方面的研究與報道也基本空白。

(3)基質(zhì)培中,固體基質(zhì)主要起對根系固定、維持根系所處環(huán)境溫度相對恒定、吸取營養(yǎng)液(含礦質(zhì)營養(yǎng)、水分)及氧氣等作用。除具有高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)等無土栽培所共有的特性外,基質(zhì)培還具有設(shè)備投資少、生產(chǎn)性能穩(wěn)定、易就地取材的特點,該項技術(shù)在科研及實際生產(chǎn)上均有多方面的應(yīng)用,栽培形式上常用槽培、袋培、盆培等。按照基質(zhì)種類及組成,基質(zhì)培可分為無機基質(zhì)培、有機基質(zhì)培、復(fù)合基質(zhì)培等。常見的無機基質(zhì)有河沙、珍珠巖、蛭石、巖棉、煤渣等;有機基質(zhì)包括木屑、樹皮、稻殼、草炭等;復(fù)合基質(zhì)是把有機、無機基質(zhì)按適當比例混合而成。目前無機基質(zhì)培在全球發(fā)展速度最快,應(yīng)用范圍最廣。在桉樹采穗圃營建方面,我國部分科研院所利用河沙作為基質(zhì),配套以滴灌系統(tǒng),槽培桉樹采穗母株即是基質(zhì)培應(yīng)用的一個典型案例。

在藝術(shù)史上黑色始終是更讓人沉迷的主題,17世紀格列柯(El Greco)在他的《奧爾加伯爵的葬禮》畫作中描繪了極具表現(xiàn)力的“黑色”,西班牙式的“黑色”在他手中大放異彩,成為后世畫家競相效仿的典范。19世紀初,戈雅(Francisco Goya)“黑色繪畫”壁畫以其陰郁的主題和黑色的大量運用,展現(xiàn)了對瘋癲的恐懼與人性陰暗面的一角。19世紀的馬奈在色彩的使用上與其他印象派成員排斥黑色不同,他十分善于使用黑色,黑色使得馬奈畫面的色彩響亮醒目而又各得其所。

4 桉樹采穗圃組建模式優(yōu)化模型

理想的桉樹采穗圃應(yīng)具有高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、易推廣、性能穩(wěn)、自動化程度高、低能耗、低排放等特點。因此規(guī)劃組建新型的桉樹采穗圃應(yīng)盡量同時滿足這些要求。

4.1 高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)

應(yīng)用科學(xué)的無土栽培技術(shù)能夠更加精確地供給作物肥料、水分及充足的氧氣,滿足其不同生長階段所需,為穗條產(chǎn)量、質(zhì)量的提升以及縮短穗條生產(chǎn)周期等提供了可能。目前,選用無土栽培系統(tǒng)組建桉樹采穗圃是改進桉樹穗條生產(chǎn)技術(shù)的必然。

4.2 易推廣

設(shè)備、設(shè)施投入越高,技術(shù)越復(fù)雜,在實際的生產(chǎn)實踐中越難推廣應(yīng)用。無土栽培方式中,霧培、水培設(shè)備相對復(fù)雜,投入成本高,操作較復(fù)雜,不易被推廣?;|(zhì)培常與滴灌系統(tǒng)進行配套,設(shè)備簡單,管理方便。

4.3 性能穩(wěn)

無土栽培設(shè)施一般由栽培床(槽或盆)、貯液池(罐)、供液系統(tǒng)和控制系統(tǒng)4部分組成。各組成部分功能的穩(wěn)定是整個系統(tǒng)性能穩(wěn)定的保障。霧培、水培的供液系統(tǒng)和控制系統(tǒng)一般使用電器設(shè)備較多,設(shè)備復(fù)雜,系統(tǒng)易出現(xiàn)電力故障及設(shè)備故障,系統(tǒng)穩(wěn)定性差。目前水培、霧培多用于培育短周期作物,系統(tǒng)穩(wěn)定性低是其中一個重要要因,是避免故障造成重大損失的需要?;|(zhì)培常與滴灌系統(tǒng)配套,使用電器設(shè)備相對較少,例如重力自流型滴灌系統(tǒng)不使用水泵供液,系統(tǒng)運行會相對穩(wěn)定。

4.4 自動化程度高

各種類型的無土栽培均能夠通過加裝自動控制設(shè)備,以實現(xiàn)定時、定量或按需供應(yīng)營養(yǎng)液,節(jié)約人工勞作及管理成本。

4.5 低能耗

無土栽培中,以采用循環(huán)供液系統(tǒng)的水培、霧培設(shè)施能耗高;基質(zhì)培能夠簡化供液及控制系統(tǒng),減少對電器設(shè)備使用的依賴,能耗相對較低。

4.6 低排放

目前無土栽培殘液或排出液回收均易達成,但回收液靜化處理技術(shù)復(fù)雜、成本高,不易推廣應(yīng)用,根本解決辦法是提高營養(yǎng)液利用效率,減少排放。

5 現(xiàn)有無土栽培模式

5.1 滴灌供液復(fù)合基質(zhì)培

5.2 自動盆栽系統(tǒng)

國外使用的自動盆栽系統(tǒng)主要用于果菜類作物的商品化生產(chǎn),類屬基質(zhì)培。該系統(tǒng)由貯液罐、供液管、花盆托盤、智能閥(Smart Valve)、花盆等組成。整個系統(tǒng)不使用電器設(shè)備,供液為重力自流式,裝在花盆托盤上的智能閥在托盤內(nèi)營養(yǎng)液用完時開啟供液功能,營養(yǎng)液達到一定深度時自動關(guān)閉供液,如此循環(huán)不斷,依植株個體差異按需分配營養(yǎng)液,營養(yǎng)液完全被作物吸收利用,真正做到了性能穩(wěn)、自動化程度高、低能耗、零排放,是非常值得推廣應(yīng)用的一種無土栽培模式。

6 尚待解決的問題

(1)華南地區(qū)冬、春季陰雨天氣多,歷時長,組建無土桉樹采穗圃須與溫室設(shè)施建設(shè)相配套,如增加溫室補光系統(tǒng)。如不使用補光系統(tǒng),無土桉樹采穗圃的效能較難全面發(fā)揮出來。此外,目前國內(nèi)桉樹采穗圃室內(nèi)補光技術(shù)尚有待研究。

(2)雖然部分科研院所對桉樹采穗圃母株各生長階段的營養(yǎng)液配比已進行了初步研究,但尚未應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)實踐,仍需要進一步校準及驗證。

(3)自動盆栽系統(tǒng)的智能閥及花盆托盤目前主要依賴于進口,不利于全面推廣。國內(nèi)生產(chǎn)廠家應(yīng)加大此種新型栽培系統(tǒng)的營銷推廣力度,擴大生產(chǎn)量并提高生產(chǎn)效率,以降低生產(chǎn)應(yīng)用成本。

(4)自動盆栽系統(tǒng)應(yīng)用于桉樹采穗圃組建仍需進一步研究最適宜母株生長的盆體及盆間間距大小,以確保穗條品質(zhì)得到提升的同時,單位面積及單株平均產(chǎn)穗條量均較高。

7 結(jié)語

桉樹采穗圃建設(shè)的好壞直接關(guān)系到扦插穗條的質(zhì)量與生產(chǎn)效率高低,最終將影響到營造林品質(zhì)。無土栽培技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為當前桉樹苗培育方式,特別是桉樹采穗圃建設(shè)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新提供了良好的契機。對桉樹采穗組建優(yōu)化模型的分析不但為桉樹采穗圃組建選型提供了指導(dǎo),也為其他作物應(yīng)用無土栽培技術(shù)培育提供了重要參考。

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