刺槐容器育苗基质特性及其评价1)

马海林 刘方春 马丙尧 杜振宇 段春华

(山东省林业科学研究院，济南，250014)

工厂化容器育苗可与温室、大棚、电子自动喷雾装置等配合使用，具有很强的应用推广价值［1-2］。育苗基质是工厂化育苗的一个重要组成部分，它是根据幼苗生长的需要，利用有机、无机材料及微生物制剂配制而成的人工土壤。国外育苗工厂大多采用20世纪六七十年代的配方，如美国康奈尔大学的复合基质A和B［3-4］。现阶段关于泥炭替代物的研究非常多，但在实际应用中还没有一种有机物料在容器育苗中能完全替代泥炭，目前来看，泥炭是国内外公认的最好的容器育苗基质。国内现阶段育苗多是采用2份泥炭，1份蛭石的育苗基质，但不同植物所需基质的理化性质差别很大，且这些研究多是将泥炭和蛭石直接混合施用，关于其在育苗成型技术中的应用研究较少，而随着设施农业的进步和发展，育苗成型技术必将在育苗中得到广泛的应用和推广，因此，研究不同容器基质在育苗成型技术中对植物出苗及生长影响显得尤为重要。刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)是黄土高原干旱半干旱区植被恢复的习见绿化造林树种之一，在水土保持林、防护林、薪炭林中具有重要作用，尤其是在立地条件差、环境污染重的地区，是不可缺少的园林绿化树种［5-6］。关于刺槐育苗的研究报道并不多，马莉等人［7］研究了蔗糖渣、木屑、炉渣、树皮粉、稻草粉等对刺槐育苗的影响，他们认为不同基质刺槐育苗效果差别很大。尹晓阳等人［8］通过对刺槐的育苗试验总结出一套适用于山区培育刺槐的有效方法。而利用珍珠岩和蛭石调节泥炭理化性质，然后应用于刺槐容器育苗基质的研究未见报道，且关于育苗效果综合评价的报道也很少。因此，本试验以刺槐为供试植物，研究了不同配比基质在育苗成型技术中的育苗效果，并采用因子分析法进行评价，以期为育苗成型技术在刺槐育苗中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 基质材料及试验处理

试验所用泥炭来自吉林省梅河口市山城镇，珍珠岩和蛭石为常用材料。试验共设7个处理，分别为T1(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=3∶1)、T2(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=2∶1)、T3(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=1∶1)、T4(V(泥炭)∶V(蛭石)=3∶1)、T5(V(泥炭)∶V(蛭石)=2∶1)、T6(V(泥炭)∶V(蛭石)=1∶1)、T7(V(泥炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠岩)=6∶1∶1)。

1.2 育苗容器的制备

试验所用基质成型设备为山东省林业科学研究院研制的LKY-1型无纺布育苗成型机。将不同基质材料用质量分数为0.1%的多菌灵消毒，加入质量分数为0.5%的过磷酸钙、1%的控释肥(氮、磷和钾的质量分数分别为20%、8%和10%，控释6个月)后，调节含水量至40%左右，经混合器搅拌均匀，在成型器内初步成型，通过温度控制器将无纺布热合成育苗容器，经切割器切割后制备出无纺布容器基质，置专用托盘上置于温室内，浇水至饱和。育苗容器为圆柱形，高12 cm，直径16 cm。

1.3 催芽和播种处理

用0.5%的KMnO4溶液浸泡种子30 min，用清水洗涤，把种子放在湿麻袋上，再盖上一条湿麻袋，保持温度在20℃左右，定时撒水，促其发芽。将事先制备好的育苗容器置于山东省林业科学研究院试验苗圃，于2009年4月21日播种，将催芽后的刺槐种子依要求的深度每杯播2粒于容器基质中。每处理24个育苗容器(一托盘)，重复3次。

1.4 数据测定与试验方法

苗木指标测定：刺槐在播种110 d时，用英国产ADC Lci型便携式光合作用仪测定刺槐叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)及胞间CO2摩尔分数(Ci)。150 d后，每托盘中挑选6棵长势一致的幼苗，测定其苗高、地径后立即带回实验室，蒸馏水洗净，晾干后称其鲜质量，于105℃烘箱中杀青15 min，然后75℃干燥约12 h，恒质量后称其质量。

基质特性测定：将生产出的育苗容器基质风干，直接测定其干密度(无纺布容器质量可忽略);总孔隙度和通气孔隙的测定采用饱和重力排水法［9］;非活性孔隙+毛管孔隙度为总孔隙度与通气孔隙之差;pH值和电导率(EC)的测定分别采用电位法和电导法［10］;阳离子交换量(CE，C)的测定采用 EDTA-铵盐快速滴定法［10］。

1.5 统计分析

不同基质理化性质及其对苗木出苗、生长的差异性检验用方差分析和多重比较(LSD法，p＜0.05);采用因子分析法对不同容器基质的刺槐生长效果进行评价，先将刺槐的成活率、株高、地径、地上部分鲜质量和根鲜质量等5个指标的原始数据做标准化转换，建立因子模型，然后用方差最大标准化旋转进行因子旋转，用线性回归的方法求得各样本的综合得分进行比较。

2 结果与分析

2.1 不同基质的理化性质

2.1.1 不同基质的密度、pH 值及EC、CE，C的差异

不同苗木的育苗效果与基质的理化性质关系很大，基质主要的理化性质主要包括密度、孔隙状况、pH值及EC等，不同配比基质的理化性质如表1所示。容器育苗要求之一就是轻型基质，基质密度过大，不仅会对育苗成活率有一定影响，还给移栽时运输造成很大的不便，而如果基质密度过低，则对苗木没有支撑作用，不利于苗木生长。有资料显示，基质密度为 0.2～0.8 g·cm-3时多数苗木能正常生长［3，11］。从表1 中可以看出，通过复配珍珠岩和蛭石，基质的密度发生了很大的变化，随着珍珠岩比例的增加，基质密度不断减少，而随着蛭石比例的增加，密度不断增加，但是试验中基质密度均在适宜基质范围之内。

关于pH值的研究，有资料显示，栽培基质的适宜pH值是 6.0～7.5［12］;也有资料显示，以 pH 值中性为宜［13］。这应当与育苗种类的生理特征有关，不同苗木品种和品系对基质的pH值要求也有所差异。从表1中可以看出，泥炭的pH值为酸性，加入一定比例的蛭石和珍珠岩以后对pH值有一定的影响，pH值略有增加，且加入珍珠岩对pH值影响大于加入蛭石的。

关于苗木生长的安全EC，有资料显示基质的EC在0.2 S·m-1以下是安全的［14-15］。基质的EC过大，会对苗木的出苗及生长造成很大的影响，不同基质的EC均在安全值以下(表1)，不会对苗木生长造成不利影响，且随着珍珠岩和蛭石比例的增加，EC有减小的趋势。CE，C的大小可表征基质的保肥性能，其值越大，基质的保肥性能就越强。添加珍珠岩和蛭石以后，容器基质的保肥性能有所降低(表1)，因此，容器基质的施肥应坚持少量多次的原则或者配合各种缓/控释肥料一起使用。

表1 不同基质处理理化性质

2.1.2 不同试验处理基质通气性差异

基质通气性与苗木根系的呼吸、养分吸收等密切相关，直接影响了水分和空气的含量，是基质最重要的理化性质参数之一。因此，基质的通气性在某种程度上比持水性更为重要。从表2中可以看出，不同基质的总孔隙度为74.02%～80.53%，差异并不大，均在适宜基质范围之内。但是不同基质孔隙分配状况并不一致，其气水比范围为0.169～0.377，差异非常明显。随着珍珠岩比例的增加，通气孔隙有所增加，而持水孔隙有所减少，通气孔隙与苗木根系呼吸和养分吸收关系非常大，虽然不同基质的通气孔隙差别很大，但基本在适宜基质的范围内(表2)。持水孔隙对水分的循环有着巨大的作用，毛管孔隙度过低，会导致水分循环受到影响，同添加珍珠岩相反，随着蛭石比例的增加，通气孔隙比例不断减少，而持水孔隙有所增加。

2.2 不同基质处理刺槐的出苗及生长

2.2.1 不同基质处理苗木叶片光合性能的差异

不同基质处理的刺槐光合性能差异见表3，可以看出，不同基质材料刺槐叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2摩尔分数差别很大。T3和T5处理的光合速率和蒸腾速率相对较弱，显著低于其他4个处理，T3最弱，其光合速率和蒸腾速率相对于最高处理分别降低了56%和65.9%。这说明这两个基质配比并不利于刺槐叶片光能的利用。其他各个处理中，T1、T4和T6处理的光合速率和蒸腾速率相对较强。由此可见，不同试验基质配比对刺槐的光合生理产生了极大的影响。

表2 不同试验基质的孔隙状况

表3 不同试验基质对刺槐光合性能的差异

2.2.2 不同试验基质对刺槐出苗及生长的影响

从表4中可以看出，T2、T4、T6和T7处理刺槐成活率均达到了100%;T3处理最低，仅为91.90%，同其他处理间差异显著。株高和地径是植株长势强弱的重要指标，在一定程度上可反映植株的健壮程度。不同基质处理刺槐株高和地径差异很大，其中T3和T5处理的苗高、地径和生物量均较低，显著小于其他试验处理。T3处理的苗高和地径与最高处理(T1)的相比降低了69.1%和67.2%，而T5处理的苗高和地径比T1处理的分别降低了62.7%和67.2%。其他基质处理中，各指标表现并不完全一致，T1、T4处理的苗高显著高于其他处理，T1、T4和T6处理的地径和生物量显著要高。由此可见，各处理生长指标差异显著，但各生长指标表现并不一致。

表4 不同基质对刺槐出苗生长的影响

2.3 不同基质苗木生长因子分析法评价

关于不同基质的应用效果评价，目前尚缺乏权威性的统一标准，多数研究者采用苗木的生产性状和农艺性状来评价基质优劣，然而不同基质对各性状的影响会产生不一致性。基质常用的评价方法为计算壮苗指数和综合评价法［16］。壮苗指数只能反映苗木生长的健壮程度，而综合评价法是在假设各生产性状对苗木壮苗有同等作用的基础上进行的，但是在实际中，这些指标表现并不一致，且对苗木生长的作用大小也不相同，因此本研究采用因子分析对刺槐生长进行评价。

对不同苗木的株高(X1)、茎粗(X2)、地上部分鲜质量(X3)、根鲜质量(X4)和成活率(X5)5个观测指标按照公式X'i=Xi-¯xi/Si(其中X'i表示转换后的数据;Xi表示转换前的数据;¯xi表示转换前数据的均值;Si表示转换前数据的标准差)作标准化变换，提取2个公因子，结果如表5所示。第1个公因子的特征根是4.520，方差贡献率是90.430%，代表了全部性状信息的90.430%;第2个公因子的特征根是0.290，方差贡献率是5.750%。这2个公因子的累积方差贡献率为96.18%，表明原来5个观测指标96.18%的信息可由这2个公因子反映。

表5 公因子的特征根和贡献率

表6 刺槐不同观测指标的初始因子旋转后模型

图1为刺槐各观测指标的因子载荷图，在图1中距离越近的指标点表示它们对公因子影响也越接近，可以视为一类。根据图1中各点的分布可以将这些指标明显分为2类，分别是成活率和生长指标(包括株高、茎粗和鲜质量)，同实际一致，这也说明用因子分析来评价刺槐育苗基质的优劣是适宜的。

通过线性回归的方法将公因子表达成可观测变量的函数，即因子得子，然后将因子得子与公因子权重相乘，求得各样本综合得分，最后进行分析比较。

图1 刺槐各观测指标的因子载荷

在影响刺槐生长的公因子中，各公因子的影响程度并不相同，特征根贡献率大小已说明了这种情况。在评价基质对刺槐育苗的适用性时，必须区别各公因子对影响基质优劣的主次关系，赋予不同的权重，权数越大，表示该公因子所起的作用也越大。由此可见，公因子权重的相对大小反映了各公因子在基质评价中的相对地位。目前，通常确定权数的方法是采用专家打分或层次分析法，但都带有很大的主观性。为了更合理地给出权重，突出各公因子的作用程度，定义权重值：Wi=λi/∑λi(其中λi为特征根贡献率;Wi为权重值)。按因子分析的要求计算各个基质处理的2个公因子得分值，然后将各处理的2个公因子得分与权重分别相乘，得到各个处理刺槐生长状况的综合得分(表7)。计算结果表明，T1的综合分值最高，其次为T6和T4。综合以上分析结果，T1、T6处理是最适合刺槐种子育苗的配合基质。

表7 刺槐各配合基质的公因子得分和综合得分

3 小结

在泥炭中添加不同比例的珍珠岩和蛭石可有效地调节容器基质的理化性质，不同容器基质的刺槐育苗效果差别很大。容器基质中珍珠岩比例越大，基质的通气性能越好，但其持水性能有所下降，密度减少。相反，容器基质中蛭石所占的比例越大，基质的持水性能增加，但通气性能有所降低。T2(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=2∶1)、T4(V(泥炭)∶V(蛭石)=3∶1)、T6(V(泥炭)∶V(蛭石)=1∶1)和T7(V(泥炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠岩)=6∶1∶1)处理刺槐成活率均为100%，而T3(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=1∶1)处理的仅为91.90%。不同容器基质的刺槐容器育苗效果差别很大，且各生长指标表现也不一致。统计分析试验结果表明：T3处理的光合速率和蒸腾速率显著低于其他处理，T1(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=3∶1)、T4、T6处理的光合速率和蒸腾速率相对较强，T3、T5(V(泥炭)∶V(蛭石)=2∶1)处理的苗高、地径和生物量显著小于其他试验处理，T1、T4处理的苗高显著高于其他处理，T1、T4、T6处理的地径和生物量显著要高。应用因子分析法对刺槐的育苗效果进行评价是适宜的，结果表明，刺槐容器育苗的适宜基质顺序为：T1＞T6＞T4＞T2＞T7＞T3＞T5。

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