容器类型及规格对底部渗灌下华北落叶松容器苗的影响

王 琰，刘 勇，李国雷，胡嘉伟，娄军山，万芳芳

（北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点试验室，北京100083）

容器类型及规格对底部渗灌下华北落叶松容器苗的影响

王 琰，刘 勇，李国雷，胡嘉伟，娄军山，万芳芳

（北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点试验室，北京100083）

以2种规格的硬塑料容器和2种规格的无纺布容器为试验材料，培育华北落叶松容器苗，采用嵌套实验设计，并用底部渗灌技术为苗木提供水分，通过比较苗木形态指标和营养元素，研究容器类型及规格对底部渗灌下华北落叶松容器苗的影响。结果表明：硬塑料容器苗木的苗高、地径及单株生物量较无纺布容器高出31%、39%及71%，根和茎中的氮含量是无纺布容器的4倍和3.7倍；长规格容器仅明显促进苗木根系的生长，根生物量和根氮含量较短规格容器分别高出36%和25%。因此，在底部渗灌下培育华北落叶松容器苗，保水保肥性强的硬塑料容器可培育出高质量苗木；从节约成本的角度出发，短规格容器可应用于底部渗灌下一年生华北落叶松容器苗的培育。关键词：华北落叶松；容器苗；底部渗灌；容器类型；容器规格

我国是一个严重缺水的国家，仅拥有占全球水资源6%的淡水资源[1]，节水理念贯穿于我国各行业。林业育苗常见的上方灌溉使约49%～72%的水资源被浪费[2]。因此，底部渗灌技术作为一项节水节肥的灌溉技术，在我国容器苗培育上的推广应用具有重大意义。它是从底部给苗木提供水分，利用毛细管作用湿润容器内基质，多余的水分经过滤消毒处理后循环利用进而达到节水节肥的目的[3]。

国外从19世纪末开始就应用底部渗灌技术培育园艺作物及观赏植物[4]。近年来，美国将底部渗灌技术应用于黑胡桃J.nigra、大果栎Q.macrocarp等树种的扦插培育[5]和北美红栎Q.rubra等树种的容器苗培育上[6]，并做了许多相关研究。有研究显示，容器的结构等特性会影响水分通过毛细管作用上升的距离和速度，从而影响底部渗灌的效果，并对苗木质量产生影响[6]。

目前，我国底部渗灌技术在林木容器苗培育上的应用尚处于起步阶段，对于底部渗灌下容器选择的研究未见报道。而在上方灌溉下，我国容器选择的研究已有一段历史。研究表明，育苗容器的选择不仅要考虑到容器类型和规格对苗木根系的影响，还要根据树种的生物学特性选择适合的容器[7]。近年来，控根容器因能限制主根生长，促进侧根发育，使苗木形成良好的根团[8]，成为了容器研究的重点。其中，无纺布容器又因具有带袋造林简单且不伤根，成活率高，成本低和运输方便等优点，成为了国内广泛推广的一种育苗容器[9-11]。

本试验旨在通过研究不同类型和规格的容器对底部渗灌下华北落叶松容器苗质量的影响，选出能培育优质华北落叶松苗木并适合于底部渗灌技术的容器类型和规格，为底部渗灌技术在我国华北落叶松容器苗培育上的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在北京林业大学妙峰山教学试验林场的森林培育学科普照院科研基地温室内（116°28′E，39°54′N），属温带湿润季风气候，冬季寒冷干燥，盛行西北风，夏季高温多雨，盛行东南风。年平均气温12.5 ℃，极端最低气温为-21.7 ℃，极端最高气温为41.6 ℃，年平均降水量628.9 mm，无霜期211 d。

1.2 试验材料

华北落叶松Larix principis-rupprechtii种子来源于河北省承德市围场县林木种苗站，千粒重为6.13 g。育苗基质为混合比例3∶1（体积比）的泥炭和珍珠岩，泥炭是丹麦品氏托普公司生产的5号泥炭。试验所用肥料为济南乐喜施肥料有限公司生产的包裹型缓释复合肥（N∶P∶K=13∶13∶13），肥效5～6个月。育苗容器为Stuewe & Sons, lnc公司生产的2种不同规格的硬塑料容器（口径均为3.8 cm，长度分别为14 cm、21 cm）和2种不同规格的无纺布专用育苗容器（口径均为4.5 cm，长度分别为10 cm、15 cm）。硬塑料容器内表面有均匀分布的4条凸起的导根肋，底部有4个排水孔，可起到排水和空气修根的作用。

1.3 试验设计

试验设计为底部渗灌下不同类型和规格的容器对比试验，设有2种不同的容器类型，每种容器类型下又设置2种不同的容器规格，共4个处理，重复5次，每个重复育苗49株，具体情况见表1。由于本试验因子间的各个水平不能两两相遇，因此采用嵌套试验设计。

表1 不同容器类型和规格的试验处理†Table 1 Testing treatments of different container types and sizes

1.4 试验方法与苗期管理

1.4.1 试验方法

种子消毒：2013年4月中旬，用2%的高锰酸钾溶液浸泡华北落叶松种子0.5 h，之后用清水冲洗干净。

种子催芽：用含水量约为 60% 的细沙对消毒后的华北落叶松种子进行层积催芽，培养箱的温度为20 ℃，催芽1 周。

基质装杯：4月26日，将缓释肥按总施肥量80 mg/株称取后与基质混合，装入容器中，49个容器放入一个托盘，装填时墩实即可，不需压太紧，播种前灌足底水。

播种：4月30日播种，华北落叶松种子每个容器中播3～5粒，播种深度为种子直径的2～3倍。

1.4.2 苗期管理

出苗期为保证上层基质湿润，少量多次上部灌溉。幼苗出齐后进行间苗，并继续用上部灌溉多次适量灌水。幼苗期结束后，对苗木进行底部渗灌，每次渗灌前将装有容器苗的托盘置于精度为0.1 g的秤上称重，当所称重量达到灌水参数时，即对苗木底部渗灌。灌水参数的计算方法如下：首先，在灌水前称取装有容器和基质的托盘总重为W1，之后用上部灌溉将容器内基质浇至饱和，再称取灌水后的托盘、容器和基质的总重为W2，计算基质中所含饱和水重W=W2-W1。因设定速生期灌水参数为饱和水重的80%，硬化期灌水参数为饱和水重的60%，则速生期的灌水标准重为80%W+W1，硬化期的灌水标准重为60%W+W1。整个育苗过程均在具有遮阳通风设施的钢构育苗大棚内进行，所有育苗容器均置于苗床上。

1.5 数据调查与测定

试验苗木于2013年11月中旬破坏取样，每个重复随机抽取8株苗木，测定苗高和地径。然后将每个重复的8株苗木混合，将混合后的样品分成根、茎两部分，在105 ℃的烘箱中杀青20 min，70 ℃烘干至质量恒定后分别称量根和茎的生物量。将称完生物量的样品用干样粉碎机粉碎，过筛，取粉碎样品0.2 g用于营养元素的测定，包括各部分的全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)的测定。测定方法为先用H2SO4-H2O2消煮样品，之后用凯氏定氮法测定氮浓度，用分光光度计法测定磷浓度，用火焰光度计法测定钾浓度[12]。（N、P、K）含量=（N、P、K）浓度×生物量。

1.6 数据统计与分析

用Excel 2010整理数据，用SPSS20.0 for windows中的嵌套模型对2×2嵌套设计的试验数据进行方差分析，根据方差分析结果对数据进行多重比较，并用Excel 2010作图表。

2 结果与分析

2.1 不同容器类型和规格对华北落叶松容器苗形态指标的影响

由表1可知，容器类型对苗木苗高、地径和生物量影响显著，对高径比和根茎比影响不显著；容器规格仅对苗木根干重、单株干重和根茎比影响显著，对苗高、地径、高径比和茎干重影响不显著。多重比较结果表明，硬塑料容器中苗木的苗高、地径比无纺布容器分别高出31%、39%（表2），茎干重、根干重及单株干重比无纺布容器中的苗木分别高出70%、74%及71%（图1），差异明显；长规格容器其苗木根生物量和单株生物量分别比短规格容器高出36%和23%（图2），根茎比大于1，显著大于短规格容器的根茎比（0.878）（图3）。

表1 不同容器类型和规格华北落叶松容器苗的形态指标方差分析F值†Table 1 F-value of variance analysis of morphological index in response to different container type and size treatments

表2 不同容器类型和规格对华北落叶松容器苗苗高、地径及高径比的影响†Table 2 Effects of different container type and size on shoot height, root collar diameter and ratio of height to diameter

2.2 不同容器类型和规格对华北落叶松容器苗营养元素含量的影响

从表3可以看出，容器类型显著影响容器苗根和茎中的氮磷钾含量；容器规格对容器苗根中的氮磷钾含量影响显著，对茎中的氮磷钾含量影响不显著。硬塑料容器苗木根和茎中的氮磷钾含量都明显大于无纺布容器，尤其是氮含量。硬塑料容器苗木根中的氮、磷、钾含量分别为无纺布容器的4倍、3.9倍、2.6倍，而其茎中的氮、磷、钾含量分别是无纺布容器的3.7倍、2.5倍、2.1倍；长规格容器苗木根中的氮、磷、钾含量分别比短规格容器高出25%、57%、30%（表4）。

图1 不同容器类型下的根、茎及单株生物量Fig. 1 Seedling root, stem biomass and individual biomass in response to different container types

2.3 不同容器类型和规格对华北落叶松容器苗根和茎中氮质量分数的影响

方差分析结果显示，容器类型显著影响苗木茎氮质量分数和根氮质量分数；容器规格对苗木根氮质量分数影响不显著，对苗木茎氮质量分数影响显著（表5）。由图4可以看出，硬塑料容器中苗木的根氮质量分数为2.12%，大约是无纺布容器（0.89%）的2.4倍；茎氮质量分数为2.43%，大约是无纺布容器（1.11%）的2.1倍。由图5可知，长规格容器茎氮质量分数为1.65%，明显低于短规格容器（1.89%）。

图2 不同容器规格下的根、茎及单株生物量Fig. 2 Seedling root, stem biomass and individual biomass in response to different container sizes

图3 不同容器规格下的苗木根茎比Fig. 3 Ratio of root biomass to stem biomass in response to different container sizes

表3 不同容器类型和规格华北落叶松容器苗营养元素方差分析的F值Table 3 F-values of variance analysis for nutrition contents in response to different container type and size treatments

表4 不同容器类型和规格对苗木根和茎中营养元素含量的影响Table 4 Effects of different container type and size on nutrition contents in root and stem

图4 不同容器类型下的苗木根和茎中的氮质量分数Table 4 Responses of nitrogen mass fractions in root and stem of Larix principis-rupprechtii seedlings to different container types

表5 不同容器类型和规格华北落叶松容器苗氮质量分数方差分析的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

图5 不同容器规格下的苗木根和茎中的氮质量分数Table 5 Responses of nitrogen mass fractions in root and stem of Larix principis-rupprechtii seedlings to different container sizes

3 小结与讨论

综合华北落叶松容器苗的形态指标和营养元素分析，可以看出，容器类型对底部渗灌下苗木质量的影响大于容器规格。

容器类型除不影响苗木高径比和根茎比外，对其他指标的影响均极显著。硬塑料容器其苗木的质量明显优于无纺布容器。可见无纺布容器与底部渗灌技术的结合不是很成功。可能的原因为，无纺布容器有更好的通气透水性，水分散失快，而两种类型容器的底部渗灌参数相同（80%），导致无纺布容器灌水频率明显大于硬塑料容器，使得其经常处于过度湿状态，容器内湿度大于硬塑料容器。有研究表明，容器内水分湿度过大，蒸腾速率增大，被无效消耗掉的水分增多，影响苗木营养元素的吸收和干物质的积累[13]。此外，本次试验使用的是缓释肥，其营养元素会在5个月内均匀释放完全，试验开始时相同的肥料量就被加入到了各处理的基质中，育苗阶段不再补充肥料。因此，频繁的渗灌加上通气透水性强的容器壁，使得无纺布容器内供苗木吸收的养分更多的流入到渗灌水中，继而减少了苗木可吸收利用的营养元素量，造成苗木根和茎中的氮磷钾含量明显少于硬塑料容器。

容器规格仅明显影响苗木根系的生长。长规格容器其苗木根系的生物量积累和营养元素的吸收量均明显大于短规格容器，因为长规格容器不仅给苗木根系提供了更大的生长空间，还为苗木生长提供了更多的水分和养分[14-15]。但容器规格对苗木苗高、地径及茎中生物量的积累和营养元素含量影响不显著。且从氮质量分数的分析结果看出（图2），长规格容器并没有促进苗木地上部分对氮素的吸收，短规格容器其苗木茎中的氮质量分数反而明显大于长规格容器中的苗木。

综上所述，我们可以得到两个结论。第一，在底部渗灌下培育华北落叶松容器苗，当灌水参数（80%）较大时，保水保肥性好的容器类型可不影响底部渗灌的效果，即培育出质量高的苗木，又达到节水节肥的目的。而对于无纺布底部渗灌育苗来说，仍需要进行进一步研究，尤其是灌水参数和施肥制度方面的研究。第二，由于容器规格对一年生华北落叶松容器苗苗高和地径的生长无影响，苗高和地径是衡量苗木合格的重要指标，则从降低育苗成本的角度出发，可应用短规格容器在底部渗灌下培育一年生华北落叶松容器苗。

[1] 罗 玮.节水灌溉技术的发展现状及趋势[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 , 雷庆丰 . 营养基质和容器规格对侧柏育苗质量的影响[J]. 中国林福特产 , 2003, (3):38-39.

[8] 刘现刚 . 容器规格和基质配比对栓皮栋容器苗质量的影响[D]. 北京林业大学学报 , 2011.

[9] 袁冬明 , 林 磊 , 严春风 , 等. 木荷轻基质网袋容器育苗技术研究[J]. 南京林业大学学报 , 2011, 35(6):58-64.

[10] 王月海 , 房 用 , 史少军 , 等. 平衡根系无纺布容器苗造林试验[J]. 东北林业大学学报 , 2008, 36(1):14-16.

[11] 周志春 , 刘青华 , 胡根长 , 等. 3种珍贵用材树种轻基质网袋容器育苗方案优选[J]. 林业科学 , 2011, 47(10):172-179.

[12] 涂 佳 , 欧阳昶 , 吴建平 , 等. 金银花氨基酸有机无机专用肥的增产示范研究[J]. 中南林业科技大学学报, 2012, 32(12):191-194.

[13] 吴文勇 , 杨培岭 , 刘洪禄 . 温室土壤一植物一环境连续体水热运移研究进展[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] 彭邵锋,陈隆升,殷元良,等.油茶容器苗空气控根与分级培育技术的研究[J].中南林业科技大学学报,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”计划项目（2012-4-66）林业公益性行业科研专项经费项目（201004021）

王 琰，硕士研究生 通讯作者：刘 勇，教授，博士生导师；E-mail：lyong@bjfu.edu.cn

王 琰,刘 勇,李国雷,等. 容器类型及规格对底部渗灌下华北落叶松容器苗的影响[J].中南林业科技大学学报,2015, 35(4):60-64.

[本文编校：文凤鸣]