張廣濤, 李 彬, 劉 尖, 許樊蓉, 喻方圓

(1.南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210037;2.江西省吉安市青原區(qū)林業(yè)事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,江西 吉安 343009;3.江西潤和金絲楠種植開發(fā)有限公司,江西 撫州 344600)

閩楠(Phoebebournei)為樟科楠木屬高大喬木,是我國東部亞熱帶常綠闊葉林珍貴樹種[1],其干型通直、紋理細(xì)密、材質(zhì)優(yōu)良且耐腐蝕,具有極高的經(jīng)濟(jì)和觀賞價值[2-3]。近年來,對野生閩楠的大規(guī)模亂砍濫伐,導(dǎo)致其自然種群日漸稀少,已被世界自然保護(hù)聯(lián)盟紅皮書列為瀕危樹種[4-5]。閩楠生長緩慢且對立地條件要求嚴(yán)格,自然條件下幼苗成活率較低[6],使得閩楠林恢復(fù)緩慢,不利于閩楠資源的保護(hù)與利用。容器育苗具有成活率高、初期生長量大和造林后緩苗期短等優(yōu)點(diǎn)[7-8],是提高閩楠資源數(shù)量的重要途徑之一。

優(yōu)良的基質(zhì)是容器育苗成功的重要保證,基質(zhì)成分及配比影響容器苗根系對養(yǎng)分和水分的吸收[9],適宜的基質(zhì)能夠提高容器苗的出圃質(zhì)量[10]。早期的容器育苗基質(zhì)主要為質(zhì)量重且保水、通氣性差的天然土,不利于苗木的生長發(fā)育[11]。目前,有關(guān)新型育苗輕基質(zhì)的研究越來越受關(guān)注。泥炭具有質(zhì)量輕、利于運(yùn)輸和陽離子交換量大等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前輕基質(zhì)容器苗的主要基礎(chǔ)基質(zhì)[12];稻殼灰為稻谷加工后的副產(chǎn)物,對稻殼灰的良好利用既可避免由于處置不當(dāng)而引起的環(huán)境問題[13-14],還能提高土壤肥力[15]。本文以楠木林下土、泥炭、泥炭+黃土和稻殼灰為育苗基質(zhì),探討了其對閩楠容器苗生長的影響,并進(jìn)行相關(guān)性與主成分分析,以期為閩楠容器苗的培育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與供試種子

試驗地設(shè)在江蘇省句容市下蜀鎮(zhèn)南京林業(yè)大學(xué)實習(xí)林場(118°40′E, 31°41′N)。該林場屬亞熱帶季風(fēng)氣候,四季分明、溫暖濕潤、光照充足,無霜期約223 d,年均氣溫15.2 ℃,年均降雨量1 058.8 mm。閩楠種子采自江西省樟樹市,于2021年2月中旬播種。2021年5月10日,待苗高和地徑達(dá)4～6 cm和0.6～0.8 mm時,移栽至無紡布容器內(nèi),容器直徑9 cm,高14 cm,并搭建遮陽網(wǎng)。

1.2 試驗設(shè)計

本研究共設(shè)4個基質(zhì)處理:楠木林下土、泥炭、泥炭+黃土和稻殼灰。楠木林下土,取自江西省萍鄉(xiāng)市楠木天然林表層土;丹麥品氏泥炭土,市購;泥炭+黃土,將丹麥品氏泥炭土和取自江蘇省句容市下蜀鎮(zhèn)農(nóng)田土按1∶1混合;稻殼灰,購自江西潤和金絲楠種植開發(fā)有限公司。每個處理種植10株容器苗,3次重復(fù),共計120株。移栽后馬上澆水,按照常規(guī)水肥管理。于8月25日每株幼苗施用0.6 g復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=14∶16∶15,史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)),以滿足苗木生長需求。隨著光照強(qiáng)度的下降和氣溫的降低,于10月中下旬撤去遮陽網(wǎng)。12月初進(jìn)行苗木和基質(zhì)的取樣測定,苗木取樣后及時清洗、擦干,并將根、莖和葉分離,裝袋備用。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì) 生長期結(jié)束后拔出幼苗,參考文獻(xiàn)[16]測定基質(zhì)的孔隙度、相對含水量和pH值,參考文獻(xiàn)[17]測定土壤有機(jī)質(zhì)含量。采用消煮法[18]對基質(zhì)樣品消解后,使用靛酚藍(lán)比色法和火焰光度計法測定全氮、全鉀含量[19];參考文獻(xiàn)[20],采用鉬銻抗比色法測定全磷含量。

1.3.2 苗木形態(tài)指標(biāo) 分別采用卷尺和游標(biāo)卡尺測量苗高和地徑,精度分別為0.1 cm和0.01 mm。用根系圖像分析系統(tǒng)測定根長、根表面積和根體積等根系參數(shù)及葉面積。采用精度為0.001 g的天平測量根、莖和葉的鮮質(zhì)量,并將各樣品放入105 ℃烘箱殺青30 min后,于80 ℃下烘干至恒重,測量其干質(zhì)量。

1.4 統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與繪圖,利用SPSS 25.0進(jìn)行單因素方差分析、Duncan多重比較以及相關(guān)性和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)

氮素能增強(qiáng)植物光合作用,促進(jìn)其苗高和地徑的生長[21]。由表1可知,4種基質(zhì)中,泥炭+黃土的氮含量最高,達(dá)8.91 g·kg-1,泥炭次之,兩者間差異顯著(P<0.05);楠木林下土和稻殼灰氮含量僅0.91和0.66 g·kg-1,且顯著小于其他2種基質(zhì)。磷素可提高植物抗病性,增強(qiáng)其抗寒及抗旱能力[22]。稻殼灰磷含量最高,達(dá)4.06 g·kg-1,且顯著大于其他基質(zhì)。鉀素可增強(qiáng)植物抗病力,還能促進(jìn)植株光合作用和淀粉的形成[23]。楠木林下土鉀含量最高,為3.79 g·kg-1,稻殼灰次之(2.18 g·kg-1),兩者間差異顯著,且均顯著大于泥炭。4種基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量差異均達(dá)顯著水平,其中泥炭有機(jī)質(zhì)含量最高,為9.11%,楠木林下土最低,僅0.94%。由表1還可知,4種育苗基質(zhì)的pH值均顯酸性,其中稻殼灰pH值最大,為6.81,且與其他基質(zhì)差異顯著。不同基質(zhì)的相對含水量和孔隙度大小依次為:泥炭>稻殼灰>泥炭+黃土>楠木林下土,其中泥炭相對含水量和孔隙度均顯著高于其他3種基質(zhì)。

表1 不同育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)比較1)Table 1 Comparison on physicochemical properties of different substrates

綜合來看,4種基質(zhì)的pH值均為酸性,均適合閩楠生長;稻殼灰磷、鉀含量較為豐富,泥炭+黃土和泥炭基質(zhì)氮含量較豐富;稻殼灰和泥炭+黃土基質(zhì)的孔隙度略大于50%,既能保蓄足夠水分又保證適當(dāng)?shù)耐庑浴?/p>

2.2 育苗基質(zhì)對閩楠容器苗生長的影響

2.2.1 地上部分 由表2可知,稻殼灰處理下,閩楠容器苗苗高和地徑均最大,分別達(dá)17.79 cm和3.04 mm,且與其他處理間差異顯著,說明稻殼灰最適合閩楠苗高和地徑的生長。不同基質(zhì)處理下,閩楠容器苗生物量大小依次為:稻殼灰>楠木林下土>泥炭>泥炭+黃土,且各處理間差異均達(dá)顯著水平。稻殼灰處理下,閩楠容器苗葉面積最大,達(dá)90.00 cm2,且與其他處理差異顯著,泥炭+黃土處理的葉面積最小,僅31.90 cm2。

綜合來看,稻殼灰處理下,閩楠容器苗苗高、地徑、生物量和葉面積均顯著大于其他處理,說明稻殼灰最有利于其地上部分生長。

2.2.2 根系 由表2可知,不同基質(zhì)處理下閩楠容器苗根長依次為:泥炭>稻殼灰>楠木林下土>泥炭+黃土,其中泥炭和稻殼灰處理下根長差異不顯著,但二者均顯著大于其他處理。稻殼灰處理下,容器苗根表面積和根體積均最大,分別達(dá)74.05 cm2和2.50 cm3,且根表面積顯著大于楠木林下土和泥炭+黃土基質(zhì),根體積顯著大于泥炭和泥炭+黃土基質(zhì)。

綜合來看,稻殼灰對閩楠容器苗根長、根表面積和根體積的促進(jìn)作用最好,說明稻殼灰最有利于其根系生長。

2.3 基質(zhì)理化指標(biāo)與閩楠容器苗生長指標(biāo)的相關(guān)性分析

基質(zhì)理化指標(biāo)與閩楠容器苗生長指標(biāo)的相關(guān)性見表3?；|(zhì)的氮和有機(jī)質(zhì)含量與容器苗地徑呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),與生物量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。有機(jī)質(zhì)含量與葉面積呈顯著正相關(guān)。土壤pH值與所有生長指標(biāo)的相關(guān)性系數(shù)均為負(fù)值,且與根長呈極顯著負(fù)相關(guān)。相對含水量與葉面積、根長及根表面積呈顯著負(fù)相關(guān)?？紫抖扰c根長呈顯著負(fù)相關(guān)?；|(zhì)磷和鉀含量及容重與苗木生長指標(biāo)相關(guān)性均不顯著。

表3 基質(zhì)理化指標(biāo)與閩楠容器苗生長指標(biāo)的相關(guān)性1)Table 3 Correlation between substrate physicochemical indexes and growth indexes of P.bournei container seedlings

總體來看,氮和有機(jī)質(zhì)不利于閩楠容器苗地徑和生物量的增長,pH值、相對含水量及孔隙度不利于葉面積和根系生長。磷和鉀與苗木生長指標(biāo)相關(guān)性不顯著,但對苗高、地徑及生物量的生長有一定的促進(jìn)作用。

2.4 育苗基質(zhì)對閩楠容器苗生長影響的綜合分析

采用主成分分析法綜合分析了不同育苗基質(zhì)對閩楠容器苗生長的影響,結(jié)果見表4。前2個主成分的累計方差貢獻(xiàn)率為90.474%,因此提取前2個主成分替代原來的7個品質(zhì)指標(biāo)。為更好地解釋苗木指標(biāo)與主成分因子間的關(guān)系,進(jìn)行了主要指標(biāo)相關(guān)矩陣的規(guī)格化特征向量分析,用載荷值的大小反映各變量在主成分中的重要程度(表5)。由表5可知,第1主成分主要反映生物量、葉面積、根長、根表面積和根體積的信息,第2主成分主要反映苗高、地徑的信息。

表4 主成分分析結(jié)果Table 4 Principal component analysis on main quality indexes

表5 主要指標(biāo)相關(guān)矩陣的規(guī)格化特征向量Table 5 Normalized eigenvectors of main quality indexes

根據(jù)主成分分析結(jié)果,以每個主成分對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重構(gòu)建綜合評價函數(shù):

F1=0.196Z1+0.117Z2+0.827Z3+0.907Z4+0.740Z5+0.978Z6+0.950Z7

F2=0.959Z1+0.889Z2-0.417Z3-0.364Z4+0.555Z5+0.128Z6-0.160Z7

F=0.63F1+0.37F2

式中,Z1～Z7分別為苗高、地徑、生物量、葉面積、根長、根表面積和根體積標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。

對不同基質(zhì)處理下的閩楠容器苗進(jìn)行綜合評價[24-26],其最終得分(F)及排序見表6。由表6可知,稻殼灰和泥炭的綜合得分僅差0.89,且兩者差異不顯著,但兩者均顯著高于其他處理。說明稻殼灰和泥炭對閩楠容器苗生長的綜合促進(jìn)作用較好。

表6 不同基質(zhì)對閩楠容器苗生長影響的綜合得分1)Table 6 Comprehensive score of different substrates on growth of P.bournei container seedlings

3 討論與結(jié)論

基質(zhì)為容器苗提供所需的礦質(zhì)營養(yǎng)及充足的水分,其理化特性對苗木的生長發(fā)育起重要作用[27]。本研究表明,4種基質(zhì)的pH值均適合閩楠幼苗的生長[28]。楠木林下土氮、磷和有機(jī)質(zhì)含量均較低,且相對含水量和孔隙度最小,通氣性較差,土質(zhì)黏重。稻殼灰磷、鉀含量豐富,能夠使幼苗生長健壯,刺激根系發(fā)育,促使莖桿堅實[22-23]。稻殼灰和泥炭的相對含水量、孔隙度均較大,既具有根系生長所需的良好透氣性,又可為苗木提供充足的水分。泥炭雖是育苗的常用基質(zhì)[29],但磷、鉀含量較低;泥炭+黃土基質(zhì)氮含量較多,但磷、鉀含量和相對含水量遠(yuǎn)低于稻殼灰,且相對含水量和孔隙度不如泥炭和稻殼灰。總體來看,稻殼灰具有良好的理化性質(zhì),適宜作為育苗基質(zhì)。

本研究表明,稻殼灰處理下,閩楠容器苗苗高、地徑、葉面積和生物量均最大,分別為17.79 cm、3.044 mm、90.00 cm2和2.06 g,且顯著大于其他處理。這與李睿等[30]關(guān)于不同育秧基質(zhì)對水稻秧苗素質(zhì)影響的結(jié)果相似。泥炭處理下,容器苗根長達(dá)213.82 cm,而稻殼灰處理下根表面積和根體積均最大,分別為74.05 cm2和2.50 cm3,可能是這兩種基質(zhì)具有較大的孔隙度,通透性強(qiáng),有利于地下部分的生長。相關(guān)性分析表明,基質(zhì)磷和鉀含量與容器苗苗高、地徑和生物量呈正相關(guān),而稻殼灰中磷、鉀含量最高,說明較適合閩楠容器苗生長。主成分分析表明,稻殼灰和泥炭對閩楠容器苗生長的綜合促進(jìn)作用顯著優(yōu)于其他處理,且二者綜合得分僅差0.89?？紤]到泥炭中磷、鉀含量較低,且為不可再生資源,采挖會對生態(tài)環(huán)境造成破壞,且價格昂貴,不適宜推廣應(yīng)用[31-33]。而稻殼灰作為重要的農(nóng)業(yè)廢棄物,其資源豐富。因此,在保護(hù)環(huán)境和節(jié)約成本的基礎(chǔ)上,綜合考慮育苗基質(zhì)理化性質(zhì)、容器苗生長情況和材料獲取的難易程度,選擇稻殼灰作為閩楠容器苗的最佳育苗基質(zhì)。