王 琰，劉 勇，李國雷，胡嘉偉，婁軍山，萬芳芳

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點試驗室，北京100083）

容器類型及規(guī)格對底部滲灌下華北落葉松容器苗的影響

王 琰，劉 勇，李國雷，胡嘉偉，婁軍山，萬芳芳

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點試驗室，北京100083）

以2種規(guī)格的硬塑料容器和2種規(guī)格的無紡布容器為試驗材料，培育華北落葉松容器苗，采用嵌套實驗設(shè)計，并用底部滲灌技術(shù)為苗木提供水分，通過比較苗木形態(tài)指標(biāo)和營養(yǎng)元素，研究容器類型及規(guī)格對底部滲灌下華北落葉松容器苗的影響。結(jié)果表明：硬塑料容器苗木的苗高、地徑及單株生物量較無紡布容器高出31%、39%及71%，根和莖中的氮含量是無紡布容器的4倍和3.7倍；長規(guī)格容器僅明顯促進(jìn)苗木根系的生長，根生物量和根氮含量較短規(guī)格容器分別高出36%和25%。因此，在底部滲灌下培育華北落葉松容器苗，保水保肥性強的硬塑料容器可培育出高質(zhì)量苗木；從節(jié)約成本的角度出發(fā)，短規(guī)格容器可應(yīng)用于底部滲灌下一年生華北落葉松容器苗的培育。關(guān)鍵詞：華北落葉松；容器苗；底部滲灌；容器類型；容器規(guī)格

我國是一個嚴(yán)重缺水的國家，僅擁有占全球水資源6%的淡水資源[1]，節(jié)水理念貫穿于我國各行業(yè)。林業(yè)育苗常見的上方灌溉使約49%～72%的水資源被浪費[2]。因此，底部滲灌技術(shù)作為一項節(jié)水節(jié)肥的灌溉技術(shù)，在我國容器苗培育上的推廣應(yīng)用具有重大意義。它是從底部給苗木提供水分，利用毛細(xì)管作用濕潤容器內(nèi)基質(zhì)，多余的水分經(jīng)過濾消毒處理后循環(huán)利用進(jìn)而達(dá)到節(jié)水節(jié)肥的目的[3]。

國外從19世紀(jì)末開始就應(yīng)用底部滲灌技術(shù)培育園藝作物及觀賞植物[4]。近年來，美國將底部滲灌技術(shù)應(yīng)用于黑胡桃J.nigra、大果櫟Q.macrocarp等樹種的扦插培育[5]和北美紅櫟Q.rubra等樹種的容器苗培育上[6]，并做了許多相關(guān)研究。有研究顯示，容器的結(jié)構(gòu)等特性會影響水分通過毛細(xì)管作用上升的距離和速度，從而影響底部滲灌的效果，并對苗木質(zhì)量產(chǎn)生影響[6]。

目前，我國底部滲灌技術(shù)在林木容器苗培育上的應(yīng)用尚處于起步階段，對于底部滲灌下容器選擇的研究未見報道。而在上方灌溉下，我國容器選擇的研究已有一段歷史。研究表明，育苗容器的選擇不僅要考慮到容器類型和規(guī)格對苗木根系的影響，還要根據(jù)樹種的生物學(xué)特性選擇適合的容器[7]。近年來，控根容器因能限制主根生長，促進(jìn)側(cè)根發(fā)育，使苗木形成良好的根團[8]，成為了容器研究的重點。其中，無紡布容器又因具有帶袋造林簡單且不傷根，成活率高，成本低和運輸方便等優(yōu)點，成為了國內(nèi)廣泛推廣的一種育苗容器[9-11]。

本試驗旨在通過研究不同類型和規(guī)格的容器對底部滲灌下華北落葉松容器苗質(zhì)量的影響，選出能培育優(yōu)質(zhì)華北落葉松苗木并適合于底部滲灌技術(shù)的容器類型和規(guī)格，為底部滲灌技術(shù)在我國華北落葉松容器苗培育上的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在北京林業(yè)大學(xué)妙峰山教學(xué)試驗林場的森林培育學(xué)科普照院科研基地溫室內(nèi)（116°28′E，39°54′N），屬溫帶濕潤季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，盛行西北風(fēng)，夏季高溫多雨，盛行東南風(fēng)。年平均氣溫12.5 ℃，極端最低氣溫為-21.7 ℃，極端最高氣溫為41.6 ℃，年平均降水量628.9 mm，無霜期211 d。

1.2 試驗材料

華北落葉松Larix principis-rupprechtii種子來源于河北省承德市圍場縣林木種苗站，千粒重為6.13 g。育苗基質(zhì)為混合比例3∶1（體積比）的泥炭和珍珠巖，泥炭是丹麥品氏托普公司生產(chǎn)的5號泥炭。試驗所用肥料為濟南樂喜施肥料有限公司生產(chǎn)的包裹型緩釋復(fù)合肥（N∶P∶K=13∶13∶13），肥效5～6個月。育苗容器為Stuewe & Sons, lnc公司生產(chǎn)的2種不同規(guī)格的硬塑料容器（口徑均為3.8 cm，長度分別為14 cm、21 cm）和2種不同規(guī)格的無紡布專用育苗容器（口徑均為4.5 cm，長度分別為10 cm、15 cm）。硬塑料容器內(nèi)表面有均勻分布的4條凸起的導(dǎo)根肋，底部有4個排水孔，可起到排水和空氣修根的作用。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)計為底部滲灌下不同類型和規(guī)格的容器對比試驗，設(shè)有2種不同的容器類型，每種容器類型下又設(shè)置2種不同的容器規(guī)格，共4個處理，重復(fù)5次，每個重復(fù)育苗49株，具體情況見表1。由于本試驗因子間的各個水平不能兩兩相遇，因此采用嵌套試驗設(shè)計。

表1 不同容器類型和規(guī)格的試驗處理?Table 1 Testing treatments of different container types and sizes

1.4 試驗方法與苗期管理

1.4.1 試驗方法

種子消毒：2013年4月中旬，用2%的高錳酸鉀溶液浸泡華北落葉松種子0.5 h，之后用清水沖洗干凈。

種子催芽：用含水量約為 60% 的細(xì)沙對消毒后的華北落葉松種子進(jìn)行層積催芽，培養(yǎng)箱的溫度為20 ℃，催芽1 周。

基質(zhì)裝杯：4月26日，將緩釋肥按總施肥量80 mg/株稱取后與基質(zhì)混合，裝入容器中，49個容器放入一個托盤，裝填時墩實即可，不需壓太緊，播種前灌足底水。

播種：4月30日播種，華北落葉松種子每個容器中播3～5粒，播種深度為種子直徑的2～3倍。

1.4.2 苗期管理

出苗期為保證上層基質(zhì)濕潤，少量多次上部灌溉。幼苗出齊后進(jìn)行間苗，并繼續(xù)用上部灌溉多次適量灌水。幼苗期結(jié)束后，對苗木進(jìn)行底部滲灌，每次滲灌前將裝有容器苗的托盤置于精度為0.1 g的秤上稱重，當(dāng)所稱重量達(dá)到灌水參數(shù)時，即對苗木底部滲灌。灌水參數(shù)的計算方法如下：首先，在灌水前稱取裝有容器和基質(zhì)的托盤總重為W1，之后用上部灌溉將容器內(nèi)基質(zhì)澆至飽和，再稱取灌水后的托盤、容器和基質(zhì)的總重為W2，計算基質(zhì)中所含飽和水重W=W2-W1。因設(shè)定速生期灌水參數(shù)為飽和水重的80%，硬化期灌水參數(shù)為飽和水重的60%，則速生期的灌水標(biāo)準(zhǔn)重為80%W+W1，硬化期的灌水標(biāo)準(zhǔn)重為60%W+W1。整個育苗過程均在具有遮陽通風(fēng)設(shè)施的鋼構(gòu)育苗大棚內(nèi)進(jìn)行，所有育苗容器均置于苗床上。

1.5 數(shù)據(jù)調(diào)查與測定

試驗苗木于2013年11月中旬破壞取樣，每個重復(fù)隨機抽取8株苗木，測定苗高和地徑。然后將每個重復(fù)的8株苗木混合，將混合后的樣品分成根、莖兩部分，在105 ℃的烘箱中殺青20 min，70 ℃烘干至質(zhì)量恒定后分別稱量根和莖的生物量。將稱完生物量的樣品用干樣粉碎機粉碎，過篩，取粉碎樣品0.2 g用于營養(yǎng)元素的測定，包括各部分的全氮(N)、全磷(P)、全鉀(K)的測定。測定方法為先用H2SO4-H2O2消煮樣品，之后用凱氏定氮法測定氮濃度，用分光光度計法測定磷濃度，用火焰光度計法測定鉀濃度[12]。（N、P、K）含量=（N、P、K）濃度×生物量。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用Excel 2010整理數(shù)據(jù)，用SPSS20.0 for windows中的嵌套模型對2×2嵌套設(shè)計的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，根據(jù)方差分析結(jié)果對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，并用Excel 2010作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同容器類型和規(guī)格對華北落葉松容器苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1可知，容器類型對苗木苗高、地徑和生物量影響顯著，對高徑比和根莖比影響不顯著；容器規(guī)格僅對苗木根干重、單株干重和根莖比影響顯著，對苗高、地徑、高徑比和莖干重影響不顯著。多重比較結(jié)果表明，硬塑料容器中苗木的苗高、地徑比無紡布容器分別高出31%、39%（表2），莖干重、根干重及單株干重比無紡布容器中的苗木分別高出70%、74%及71%（圖1），差異明顯；長規(guī)格容器其苗木根生物量和單株生物量分別比短規(guī)格容器高出36%和23%（圖2），根莖比大于1，顯著大于短規(guī)格容器的根莖比（0.878）（圖3）。

表1 不同容器類型和規(guī)格華北落葉松容器苗的形態(tài)指標(biāo)方差分析F值?Table 1 F-value of variance analysis of morphological index in response to different container type and size treatments

表2 不同容器類型和規(guī)格對華北落葉松容器苗苗高、地徑及高徑比的影響?Table 2 Effects of different container type and size on shoot height, root collar diameter and ratio of height to diameter

2.2 不同容器類型和規(guī)格對華北落葉松容器苗營養(yǎng)元素含量的影響

從表3可以看出，容器類型顯著影響容器苗根和莖中的氮磷鉀含量；容器規(guī)格對容器苗根中的氮磷鉀含量影響顯著，對莖中的氮磷鉀含量影響不顯著。硬塑料容器苗木根和莖中的氮磷鉀含量都明顯大于無紡布容器，尤其是氮含量。硬塑料容器苗木根中的氮、磷、鉀含量分別為無紡布容器的4倍、3.9倍、2.6倍，而其莖中的氮、磷、鉀含量分別是無紡布容器的3.7倍、2.5倍、2.1倍；長規(guī)格容器苗木根中的氮、磷、鉀含量分別比短規(guī)格容器高出25%、57%、30%（表4）。

圖1 不同容器類型下的根、莖及單株生物量Fig. 1 Seedling root, stem biomass and individual biomass in response to different container types

2.3 不同容器類型和規(guī)格對華北落葉松容器苗根和莖中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

方差分析結(jié)果顯示，容器類型顯著影響苗木莖氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和根氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)；容器規(guī)格對苗木根氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響不顯著，對苗木莖氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響顯著（表5）。由圖4可以看出，硬塑料容器中苗木的根氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.12%，大約是無紡布容器（0.89%）的2.4倍；莖氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.43%，大約是無紡布容器（1.11%）的2.1倍。由圖5可知，長規(guī)格容器莖氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.65%，明顯低于短規(guī)格容器（1.89%）。

圖2 不同容器規(guī)格下的根、莖及單株生物量Fig. 2 Seedling root, stem biomass and individual biomass in response to different container sizes

圖3 不同容器規(guī)格下的苗木根莖比Fig. 3 Ratio of root biomass to stem biomass in response to different container sizes

表3 不同容器類型和規(guī)格華北落葉松容器苗營養(yǎng)元素方差分析的F值Table 3 F-values of variance analysis for nutrition contents in response to different container type and size treatments

表4 不同容器類型和規(guī)格對苗木根和莖中營養(yǎng)元素含量的影響Table 4 Effects of different container type and size on nutrition contents in root and stem

圖4 不同容器類型下的苗木根和莖中的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 4 Responses of nitrogen mass fractions in root and stem of Larix principis-rupprechtii seedlings to different container types

表5 不同容器類型和規(guī)格華北落葉松容器苗氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)方差分析的F值Table 5 F-values of variance analysis for nitrogen mass fractions of Larix principis-rupprechtii seedlings in response to different container type and size treatments

圖5 不同容器規(guī)格下的苗木根和莖中的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 5 Responses of nitrogen mass fractions in root and stem of Larix principis-rupprechtii seedlings to different container sizes

3 小結(jié)與討論

綜合華北落葉松容器苗的形態(tài)指標(biāo)和營養(yǎng)元素分析，可以看出，容器類型對底部滲灌下苗木質(zhì)量的影響大于容器規(guī)格。

容器類型除不影響苗木高徑比和根莖比外，對其他指標(biāo)的影響均極顯著。硬塑料容器其苗木的質(zhì)量明顯優(yōu)于無紡布容器。可見無紡布容器與底部滲灌技術(shù)的結(jié)合不是很成功?？赡艿脑驗椋瑹o紡布容器有更好的通氣透水性，水分散失快，而兩種類型容器的底部滲灌參數(shù)相同（80%），導(dǎo)致無紡布容器灌水頻率明顯大于硬塑料容器，使得其經(jīng)常處于過度濕狀態(tài)，容器內(nèi)濕度大于硬塑料容器。有研究表明，容器內(nèi)水分濕度過大，蒸騰速率增大，被無效消耗掉的水分增多，影響苗木營養(yǎng)元素的吸收和干物質(zhì)的積累[13]。此外，本次試驗使用的是緩釋肥，其營養(yǎng)元素會在5個月內(nèi)均勻釋放完全，試驗開始時相同的肥料量就被加入到了各處理的基質(zhì)中，育苗階段不再補充肥料。因此，頻繁的滲灌加上通氣透水性強的容器壁，使得無紡布容器內(nèi)供苗木吸收的養(yǎng)分更多的流入到滲灌水中，繼而減少了苗木可吸收利用的營養(yǎng)元素量，造成苗木根和莖中的氮磷鉀含量明顯少于硬塑料容器。

容器規(guī)格僅明顯影響苗木根系的生長。長規(guī)格容器其苗木根系的生物量積累和營養(yǎng)元素的吸收量均明顯大于短規(guī)格容器，因為長規(guī)格容器不僅給苗木根系提供了更大的生長空間，還為苗木生長提供了更多的水分和養(yǎng)分[14-15]。但容器規(guī)格對苗木苗高、地徑及莖中生物量的積累和營養(yǎng)元素含量影響不顯著。且從氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分析結(jié)果看出（圖2），長規(guī)格容器并沒有促進(jìn)苗木地上部分對氮素的吸收，短規(guī)格容器其苗木莖中的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而明顯大于長規(guī)格容器中的苗木。

綜上所述，我們可以得到兩個結(jié)論。第一，在底部滲灌下培育華北落葉松容器苗，當(dāng)灌水參數(shù)（80%）較大時，保水保肥性好的容器類型可不影響底部滲灌的效果，即培育出質(zhì)量高的苗木，又達(dá)到節(jié)水節(jié)肥的目的。而對于無紡布底部滲灌育苗來說，仍需要進(jìn)行進(jìn)一步研究，尤其是灌水參數(shù)和施肥制度方面的研究。第二，由于容器規(guī)格對一年生華北落葉松容器苗苗高和地徑的生長無影響，苗高和地徑是衡量苗木合格的重要指標(biāo)，則從降低育苗成本的角度出發(fā)，可應(yīng)用短規(guī)格容器在底部滲灌下培育一年生華北落葉松容器苗。

[1] 羅 瑋.節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 海河水利, 2005,(4):40-42.

[2] Dumroese R K, Wenny D L, Page-Dumroese D S. Nursery waste water: the problem and possible remedies: PNW-GTR-365[R].USDA Forest Service , 1995 : 89-97.

[3] Dumroese R K, Pinto J R. Subirrigation reduces water use,nitrogen loss, and moss growth in a container nursery[J]. Native Plants Journal, 2006, 7(3): 253-261.

[4] Thomas D L, Kim W. A Better Option for Broad-leaved Container Nursery Crops?[J]. Journal of Nematology , 2014,46(2): 130-260.

[5] Coggeshall M V, Van Sambeek J W. Development of a subirrigation system with potential for hardwood tree propagation. Vegetative propagation[J]. Combined Proceedings of the International Plant Propagators Society, 2002, (2001)51:443-448.

[6] Davis A S, Jacobs D F, Overton R P. Influence of irrigation method and container type on northern red oak seedling growth and media electrical conductivity[J]. Native Plants Journal ,2008, 9:5-12.

[7] 蔡 萍 , 雷慶豐 . 營養(yǎng)基質(zhì)和容器規(guī)格對側(cè)柏育苗質(zhì)量的影響[J]. 中國林福特產(chǎn) , 2003, (3):38-39.

[8] 劉現(xiàn)剛 . 容器規(guī)格和基質(zhì)配比對栓皮棟容器苗質(zhì)量的影響[D]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2011.

[9] 袁冬明 , 林 磊 , 嚴(yán)春風(fēng) , 等. 木荷輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗技術(shù)研究[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2011, 35(6):58-64.

[10] 王月海 , 房 用 , 史少軍 , 等. 平衡根系無紡布容器苗造林試驗[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2008, 36(1):14-16.

[11] 周志春 , 劉青華 , 胡根長 , 等. 3種珍貴用材樹種輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗方案優(yōu)選[J]. 林業(yè)科學(xué) , 2011, 47(10):172-179.

[12] 涂 佳 , 歐陽昶 , 吳建平 , 等. 金銀花氨基酸有機無機專用肥的增產(chǎn)示范研究[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報, 2012, 32(12):191-194.

[13] 吳文勇 , 楊培嶺 , 劉洪祿 . 溫室土壤一植物一環(huán)境連續(xù)體水熱運移研究進(jìn)展[J]. 灌溉排水 , 2002, 21(l):76-78.

[14] Dominguez L N, Herrero S, Carrasco M. Container characteristics inf l uence Pinus pinea seedling development in the nursery and fi eld[J]. Forest Ecology and Management, 2006, 221 :63-71.

[15] 彭邵鋒,陳隆升,殷元良,等.油茶容器苗空氣控根與分級培育技術(shù)的研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2013,33(10):66-68.

Effects of different container types and sizes on quality of containerizedLarix principis-rupprechtiiseedlings under bottom inf i ltration irrigation

WANG Yan, LIU Yong, LI Guo-lei, HU Ja-wei, LOU Jun-shan, WAN Fang-fang
(Key Lab. for Silviculture and Conservation Co-constructed by China Education Ministry and Beijing, Beijing Forestry University,Beijing 100083, China)

By taking two sizes of hard plastic containers and other two sizes of non-woven containers as the seedling culture vessels,and adopting nested experimental design, container seedlings ofLarix principis-rupprechtiihave been cultivated with bottom inf i ltration irrigation to provide water to the seedlings. Through comparing the morphological indexes and nutrients differences between varied treated seedlings, the effects of different container types and sizes on quality of containerizedLarix principis-rupprechtiiseedlings under bottom inf i ltration irrigation were investigated. The results show that the hard plastic container seedlings were signif i cantly higher than those of non-woven fabrics container seedlings in seedlings height, ground diameter and individual biomass by 31%, 39% and 71%respectively, the seedlings nitrogen contents in roots and stems cultured with hard plastic container were 4 or 3.7 times of those of nonwoven fabrics container seedlings; the long container only signif i cantly affected the growth of roots and had no effects on the growth of seedlings height and root collar diameter of seedlings, the long container seedlings’ root biomass and root nitrogen content were higher than those of shorter container seedlings by 36% and 25% respectively. Therefore, it was conclude that high quality seedlings can be bred with bottom inf i ltration irrigation, which had higher retention of water and nutrients; From a saving-cost perspective, the shorter container was suitable for culturing annualLarix principis-rupprechtiicontainer seedlings by means of bottom inf i ltration irrigation.

Larix principis-rupprechtii; container seedling; bottom inf i ltration irrigation; container type; container size

S723；S791.22

A

1673-923X(2015)04-0060-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.04.011

2014-04-11

“948”計劃項目（2012-4-66）林業(yè)公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目（201004021）

王 琰，碩士研究生 通訊作者：劉 勇，教授，博士生導(dǎo)師；E-mail：lyong@bjfu.edu.cn

王 琰,劉 勇,李國雷,等. 容器類型及規(guī)格對底部滲灌下華北落葉松容器苗的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015, 35(4):60-64.

[本文編校：文鳳鳴]