不同基質(zhì)對浙江樟幼苗生長及養(yǎng)分吸收的影響

盛衛(wèi)星, 許在恩, 徐裕良, 周冠, 楊建詳, 吳小盈

建德市林業(yè)局，浙江 建德 311600

浙江樟（Cinnamomum chekiangense），又名浙江桂，是樟科（Lauraceae）樟屬（Cinnamomum）常綠的特產(chǎn)植物和珍貴稀有樹種，具有喜光、耐寒、深根性和萌芽性強的特點。浙江樟具有材質(zhì)優(yōu)良、樹形優(yōu)美、樹冠端莊、枝葉濃密，是優(yōu)良的用材、綠化觀賞和防護林樹種[1-3]。前人研究表明，浙江樟種子最適發(fā)芽溫度為20 ℃，發(fā)芽率可達75%以上[4]。規(guī)格為20 cm×20 cm的容器對浙江樟根系生長較為有利[5]，而18 cm×18 cm的無紡布容器袋有利于浙江樟容器苗的生長[6]；谷殼︰泥炭︰黃心土=40︰35︰25有利于浙江樟地徑和生物量的生長[7]；施用尿素、鈣鎂磷肥、氯化鉀分別為 5.32，13.32，3.56 g·株?1是培育浙江樟2年生容器苗的最佳施肥量[8-9]，育苗基質(zhì)中添加 N︰P=1.75︰1 的緩釋肥 1.5 kg m?3可滿足浙江樟生長的養(yǎng)分需求[10]，加載 3.5 kg·m?3緩釋肥的浙江樟根長、根表面積和體積為最大，培育2年生浙江樟容器苗 N、P施肥水平以1.67，0.74 g·株?1為宜[11-12]。

育苗基質(zhì)為植物生長提供肥、氣以及穩(wěn)固植株，決定著苗木能否培育成功及苗木質(zhì)量，一直是國內(nèi)外學者研究的重點。前人在北美紅杉[13]、香椿[14]、栓皮櫟[15]、楨楠[16]等的研究表明，不同樹種容器苗生長的最佳基質(zhì)的差異較大。本文以浙江樟1年生苗為研究對象，設(shè)置5種不同比例的泥炭、鋸末和黃心土的基質(zhì)配方，采用盆栽方法，研究不同基質(zhì)配比對幼苗株高、地徑及生物量的生長和氮磷鉀等養(yǎng)分吸收的影響，旨在篩選出適合浙江樟容器苗培育的基質(zhì)配比，為優(yōu)質(zhì)苗木培育提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在浙江省建德市新安江林場朱家埠林區(qū)珍貴樹種溫室大棚 (29°29′N，119°16′E)，屬于中亞熱帶季風氣候，年平均溫度16.9 ℃，最熱月（7月）平均溫度29.2 ℃，最冷月（1月）平均溫度 4.7 ℃。年均日照時數(shù) 1 940 h，年均無霜期 254 d。年均降雨量1 504 mm，空氣相對濕度82%。苗木生長期間溫室大棚中的氣溫23~33 ℃，空氣濕度60%~75%。

1.2 材料與方法

試驗用苗為浙江樟的1年生幼苗，苗高18.82±2.86 cm，地徑 0.38±0.04 cm。

2018 年 3 月 1 號采用 23 cm×24 cm×28 cm (底徑×上口徑×高) 的花盆，每盆栽植1株，每盆基質(zhì)10 L，不同基質(zhì)按質(zhì)量配比如表1所示。采用隨機試驗，每個處理種植10株苗木，重復3次。置于溫室大棚中進行水分、施肥等日常管理，所有育苗措施均一致。

表1 不同基質(zhì)的配制比例Tab.1 Mixing ratio of different substrate compositions

不同處理按一定基質(zhì)配比完成后，均取樣1 kg，用于基本理化性質(zhì)分析，分析方法采用魯如坤主編的《土壤農(nóng)業(yè)化學分析法》，分析結(jié)果如表2所示。

表2 不同基質(zhì)的基本理化性質(zhì)Tab.2 Basic physical and chemical properties of different substrates

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 苗木測量與采樣

2018年11月30 日對所有處理的苗木進行調(diào)查，用鋼卷尺分別測定幼苗株高，用游標卡尺測量地徑。然后選擇不同處理的標準株4株，采用全收獲法，分別將葉片、枝干和根系分離并洗凈，分別置于烘箱中殺青 30 min（105 ℃），而后將溫度調(diào)至70 ℃，烘干至恒重，測定不同器官生物量。烘干后的植物樣品經(jīng)粉碎后，過0.149 mm篩，待用。

1.3.2 分析方法

育苗基質(zhì)的pH用pH計法(土水比1∶5)，有機碳用重鉻酸鉀-外加熱法，容重和孔隙度采用環(huán)刀法，速效鉀用乙酸銨溶液浸提-火焰光度計法[17]。植物樣品氮含量用元素分析儀法；經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，火焰光度計法測鉀含量，鉬藍比色-分光光度法測磷含量[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

總生物量 (g·株?1) =根生物量+莖生物量+葉生物量。

不同養(yǎng)分積累量(mg·株?1) =葉片、枝干、根系不同養(yǎng)分含量×不同器官生物量。

整株養(yǎng)分積累量(mg·株?1)= 葉片養(yǎng)分積累量+枝干養(yǎng)分積累量+根系養(yǎng)分積累量

采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。采用單因素和Duncan法進行方差分析和多重比較(α=0.05)，利用 Excel 2010 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)對幼苗株高和地徑生長的影響

從圖1可知，浙江樟幼苗株高在不同基質(zhì)中的排 序 為 A3（ 110.3 cm） > A2（ 100.0 cm） > A4（97.8 cm）> A1（94.1 cm）> A5（91.2 cm），其中A3基質(zhì)配方培育的浙江樟幼苗株高顯著高于A5（P<0.05），高出20.9%。浙江樟苗木地徑介于0.97~1.21 cm（見圖2），其中 A3顯著大于 A5（P<0.05）。幼苗高徑比在不同基質(zhì)間也沒有顯著差異，其值介于91.1~95.8（見圖3）。

圖1 不同基質(zhì)培育的浙江樟幼苗株高Fig.1 Plant height of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

圖2 不同基質(zhì)培育的浙江樟幼苗地徑Fig.2 Plant ground diameter of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

圖3 不同基質(zhì)對浙江樟高徑比的影響Fig.3 Height-diameter ratio of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

2.2 不同基質(zhì)配比對浙江樟生物量的影響

從表3可知，浙江樟不同器官平均生物量大小表現(xiàn)為根系（31.00 g·株?1）> 枝干（26.16 g·株?1）>葉片（20.75 g·株?1）。浙江樟葉片、枝干、根系、總生物量分別介于15.57~33.63，18.58~39.57，21.96~48.43，56.10~121.64 g·株?1，A3 基質(zhì)配方培育的浙江樟葉片、枝干、根系和總生物量均顯著高于其它處理（P<0.05）；浙江樟苗木根冠比介于0.63~0.71，不同基質(zhì)配方間沒有顯著性差異（P>0.05）。

表3 不同基質(zhì)配比對浙江樟生物量的影響Tab.3 Biomass of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

2.3 不同基質(zhì)配比對浙江樟養(yǎng)分積累的影響

2.3.1 不同基質(zhì)配比對幼苗氮質(zhì)量分數(shù)的影響

從表4可知，浙江樟不同器官營養(yǎng)元素平均質(zhì)量分數(shù)大小排序為：氮為葉片（29.35 g·kg?1）>根系（27.50 g·kg?1）>枝干（24.94 g·kg?1），磷為根系（1.49 g·kg?1）>枝干（1.15 g·kg?1）>葉片（0.86 g·kg?1），鉀為葉片（6.85 g·kg?1）> 根系（5.72 g·kg?1）> 枝干（4.67 g·kg?1）。

表4 不同基質(zhì)配比對幼苗氮磷鉀質(zhì)量分數(shù)的影響Tab.4 Effects of different substrates on the mass percentage of nitrogen, phosphorus and potassium of Cinnamomum chekiangense seedlings

從表中可知，除A1基質(zhì)配方培育的浙江樟葉片氮質(zhì)量分數(shù)顯著低于其他處理（P<0.05），浙江樟根系氮質(zhì)量分數(shù)表現(xiàn)為A3顯著低于A1、A2（P<0.05），而磷質(zhì)量分數(shù)則表現(xiàn)為A2處理顯著高于A3、A4（P<0.05），其他相同器官相同營養(yǎng)元素在不同基質(zhì)中的差異并不顯著。

2.3.2 不同基質(zhì)配比對幼苗氮積累的影響

如圖4所示，浙江樟幼苗葉片氮積累量為396.9~1025.0 mg·株?1，大小排序均為 A3 > A2 > A4 > A5 >A1，其中A3顯著高于A2、A4，又顯著高于A1、A5（P<0.05）；枝干、根系、全株氮積累分別為458.1~1024.9，604.0~1118.8，1501.8~3168.8 mg·株?1，大小排序均為 A3 > A2 > A1 > A4 > A5，其中枝干、根系氮積累表現(xiàn)為A3顯著高于A1、A2，又顯著高于A4、A5（P<0.05），全株氮積累量則表現(xiàn)為A3顯著高于A1、A2，又顯著高于A5（P<0.05）。

圖4 不同基質(zhì)配比對浙江樟幼苗氮積累的影響Fig.4 Effects of different substrates on nitrogen accumulation of Cinnamomum chekiangense seedlings

2.3.3 不同基質(zhì)配比對幼苗磷積累的影響

如圖5所示，浙江樟幼苗葉片、枝干、全株磷積累量為 11.2~26.1，22.7~46.7，66.7~137.3 mg·株?1，大小排序均為 A3> A2 > A1 > A4 > A5，其中葉片磷積累量表現(xiàn)為A3顯著高于A1、A2，又顯著高于A5（P<0.05），枝干磷積累量表現(xiàn)為A3顯著高于A2，又顯著高于A4、A5（P<0.05），全株磷積累量表現(xiàn)為 A3顯著高于 A1、A2，又顯著高于 A4、A5（P<0.05）；根系磷積累量為 30.6~64.5 mg·株?1，大小排序為 A3 > A2 > A1 > A5 > A4，其中 A3 顯著高于A1，又顯著高于A4、A5（P<0.05）。

圖5 不同基質(zhì)配比對浙江樟幼苗磷積累量Fig.5 Effects of different substrates on phosphorus accumulation of Cinnamomum chekiangense under different substrate composition

2.3.4 不同基質(zhì)配比對幼苗鉀積累的影響

如圖6所示，浙江樟幼苗葉片鉀積累量為113.3~204.5 mg·株?1，大小排序均為 A3> A2 > A4 >A5 > A1； 枝 干 、 全 株 鉀 積 累 量 為 90.7~185.1，341.1~673.1 mg·株?1，大小排序均為 A3> A2 > A4 >A1 > A5；根系鉀積累量為 133.4~283.5 mg·株?1，大小排序為 A3 > A2 > A1 > A4 > A5。A3 基質(zhì)培育的浙江樟葉片、枝干、根系、全株鉀積累量均顯著高于其他處理（P<0.05）。

圖6 不同基質(zhì)配比對浙江樟幼苗鉀積累量Fig.6 Effects of different substrates on potassium accumulation of Cinnamomum chekiangense seedlings

2.4 不同基質(zhì)配比對浙江樟幼苗氮磷鉀分配的影響

從圖7可知，浙江樟幼苗地上部（葉片、枝干）生物量、氮、磷、鉀積累量占全株的比率分別為58.5%~61.4%，54.7%~64.7%，47.7%~55.7%，57.2%~68.1%，不同處理間沒有顯著性差異（P>0.05）；3種營養(yǎng)元素地上部所占比率平均值大小排序為：鉀（59.8%）>氮（59.7%）>磷（51.2%）。

圖7 不同基質(zhì)配比的浙江樟生物量及氮磷鉀的分配Fig.7 Distribution pattern of nitrogen, phosphorus, potassium and biomass of Cinnamomum chekiangense seedlings cultivated with different substrates

2.5 灰色關(guān)聯(lián)度法評價不同基質(zhì)配比

由灰色系統(tǒng)理論與應(yīng)用的配套建模軟件計算得出6個指標的關(guān)聯(lián)度系數(shù)值，如表5所示。從表中可知，培育浙江樟幼苗適宜基質(zhì)的排序為A3>A2>A1>A4>A5，即浙江樟幼苗培育的最佳基質(zhì)為A3（黃心土︰泥炭︰鋸末=40︰30︰30）。

表5 不同基質(zhì)配比對苗木生長的關(guān)聯(lián)度Tab.5 Correlation coefficient value of seedling growth under different substrates

3 討論與結(jié)論

3.1 不同基質(zhì)配比與幼苗苗高、地徑和生物量的關(guān)系

育苗基質(zhì)是苗木生長發(fā)育的關(guān)鍵載體，不同的基質(zhì)配比對苗木的生長和質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響[18]。在基質(zhì)選配時需要考慮樹種的適應(yīng)性和經(jīng)濟性[19]。鋸末為微營養(yǎng)基質(zhì)，黃心土為中營養(yǎng)基質(zhì)，泥炭為富營養(yǎng)基質(zhì)。3種原料的不同組合和比例決定了育苗基質(zhì)的物理、化學性質(zhì)，顯著影響著苗木的生長[20]。苗木的株高、地徑和生物量是比較容易測量的苗木形態(tài)指標[21]，可以直接反映珍貴樹種的苗木質(zhì)量，是非常重要的形態(tài)學指標[22]，在一定程度上可以預(yù)測造林效果。不同樹種由于生物學、態(tài)學學、生長特性的不同，苗木生長對基質(zhì)的要求和配方也存在較大的差異，苗木株高、地徑、生物量等形態(tài)學指標對不同的基質(zhì)配比會產(chǎn)生明確的響應(yīng)，本研究表明，浙江樟容器苗株高、地徑生長以A3（黃心土︰泥炭︰鋸末=40︰30︰30）基質(zhì)為最優(yōu)，顯著高于A5的20.9%和24.9%（P<0.05）。高生物量的苗木在造林后，與雜草競爭的優(yōu)勢更加明顯[23]。不同基質(zhì)配比對苗木生物量的影響與苗木株高、地徑的表現(xiàn)規(guī)律一致，即浙江樟葉片、枝干、根系和總生物量均以A3基質(zhì)為最高，均顯著高于其他處理（P<0.05）。在株高、地徑、生物量等方面在A1、A5基質(zhì)配方中的表現(xiàn)最差，主要原因是基質(zhì)配比中的黃心土比例過高（黃心土占比80%、100%），造成基質(zhì)過于黏重、孔隙度小、透氣性差，不利于浙江樟的生長。而A4基質(zhì)（黃心土︰泥炭︰鋸末=20︰40︰40）培育的幼苗的生長情況也表現(xiàn)一般，主要原因是泥炭和鋸末所占比例過高（占80%），而黃心土占比過?。?0%），其飽和持水率大、容重?。▋H 0.34 g·cm?3），植物根團不容易形成，影響植物根系的生長、對幼苗的生長發(fā)育產(chǎn)生明顯的抑制作用[24-25]。

3.2 不同基質(zhì)配比與幼苗養(yǎng)分吸收、積累與分配的關(guān)系

幼苗植株體內(nèi)氮磷鉀吸收和積累量對幼苗造林后期起著關(guān)鍵作用。在造林初期，苗木是否能存活及生長的好壞與植株體內(nèi)貯藏的氮磷鉀多少有關(guān)。新移栽的幼苗根系緩慢生長，很難從土壤中獲取氮磷鉀等養(yǎng)分，其生長主要依靠植株體內(nèi)貯存的氮磷鉀等養(yǎng)分的再分配與轉(zhuǎn)移。造林成活后，幼苗新抽的芽、根系等不同器官中的氮素有40%~60%來源于原有苗木體內(nèi)氮的轉(zhuǎn)移和再分配[23]。因此幼苗體內(nèi)高含量的氮磷鉀可以顯著增強苗木的生長和抗逆性。植株不同器官氮磷鉀含量的變化可反映不同育苗基質(zhì)的優(yōu)劣，植株體內(nèi)養(yǎng)分積累量的多少不僅決定于生物量，而且也取決于不同器官氮、磷、鉀質(zhì)量分數(shù)。本研究發(fā)現(xiàn)，浙江樟全株氮、磷、鉀積累量以A3基質(zhì)為佳，積累量分別為3168.8，137.3，673.1 mg·株?1。有利于苗木株高、地徑生長的基質(zhì)配方，也有利于氮磷鉀等養(yǎng)分的積累。這與劉歡[26]、肖遙[11]、李峰卿[12]等表明的苗木株高、地徑、生物量與植株體內(nèi)氮磷等養(yǎng)分承載量有顯著性相關(guān)的研究結(jié)果相似。

3.3 結(jié)論

浙江樟幼苗株高和地徑均以A3基質(zhì)為最佳，其葉片、枝干、根系和總生物量均為最高，顯著高于其他處理，全株氮、磷、鉀吸收量也以A3基質(zhì)為最大?；疑P(guān)聯(lián)度法評價表明，A3基質(zhì)是浙江樟容器苗生長的最優(yōu)基質(zhì)。