云南松种子发芽及幼苗保存对土壤水分和有机肥的响应

王文俊 张薇 李莲芳 郑书绿 鲍雪纤 王文静 郭樑 苏柠 于国栋

摘要：【目的】探讨云南松种子发芽及幼苗保存对施有机肥、浇水频率和覆盖类型的响应，为提高其发芽率和幼苗保存率提供参考依据。【方法】采用U12（6×3×2）均匀设计，分析有机肥施肥量（A1：4.0 kg/m2，A2：5.0 kg/m2，A3：0 kg/m2，A4：1.0 kg/m2，A5：2.0 kg/m2，A6：3.0 kg/m2）、浇水频率（B1：每6 d浇水1次，B2：每4 d浇水1次，B3：每2 d浇水1次）和覆盖类型（C1：松针，C2：溫棚）3个试验因素的处理组合（1～12）对云南松苗圃土壤水含率、种子发芽率和幼苗保存率的影响。【结果】4、5和6月各处理组合平均土壤水含率分别为7.1%～23.9%、14.2%～25.4%和15.8%～25.5%，其中处理组合1、2、7和8的土壤水含率显著（P<0.05）或极显著（P<0.01，下同）高于其他处理组合；3个月中，云南松种子发芽率和幼苗保存率分别为10.4%～83.4%和0～57.0%。4月处理组合1的发芽率极显著高于除处理组合2、3、7和8外的其他处理组合；5和6月雨季开始，土壤最低含水率已能满足种子发芽需求，各处理组合间的发芽率差异不显著（P>0.05）；温棚覆盖处理组合的幼苗保存率明显高于松针覆盖处理组合。多元线性逐步回归分析结果表明，各月份土壤水含率、种子发芽率及保存率与试验因素呈一元或二元线性关系；影响土壤水含率、种子发芽率及幼苗保存率（覆盖类型的保存率除外）的主要因子是浇水频率。【结论】土壤水含率是云南松种子萌发和幼苗保存的关键因子，控制土壤水含量是提高其种子发芽率和幼苗保存率的重要保障。

关键词： 云南松；发芽率；幼苗保存；土壤水分；有機肥；均匀试验设计

中图分类号： S791.257 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）01-0087-05

0 引言

【研究意义】云南松（Pinus yunnanensis）又称飞松、青松，属松科（Pinaceae）松属常绿针叶大乔木，是云南省主要乡土树种及森林植被构建的重要类型；其树干通直，生态适应性强，耐干旱、瘠薄土壤，是云南省主要造林先锋树种之一（金振洲和彭鉴，2004）。云南松苗木培育过程中，猝倒病（Rhizoctonia solani）是影响其幼苗保存的主要病害，高温高湿易引起该病滋生，而低温低湿又抑制种子发芽、苗木保存和生长，导致蹲苗。良好的水分供应及施用适量有机肥可培育云南松壮苗，减少或解除蹲苗（孙昂等，2013；郭樑等，2014），但生产实践中水分管理及施肥不当、用错覆盖物类型等常抑制云南松幼苗早期保存和生长。因此，开展云南松种子发芽及幼苗保存对土壤水分和有机肥响应研究，对培育云南松壮苗及营林具有重要意义。【前人研究进展】张跃敏等（2010）研究发现，云南松种子在温度19.6 ℃、湿度82.6%时发芽率高达96.9%。王晓丽等（2012）、蔡年辉等（2012）分别采用PEG（Polyethylene glycol，聚乙二醇）溶液模拟不同水势环境条件处理云南松种子，结果表明，较低浓度PEG-6000可促进种子萌发，较高或较低水势则抑制种子萌发。于国栋等（2014）研究表明，无光照条件有助于提高云南松种子发芽率，微波辐射15～30 s对发芽具有抑制作用，辐射10 s则可提高发芽率。【本研究切入点】目前，对云南松发芽和苗木生长的研究报道较多，但关于管控土壤水分结合施用有机肥对云南松种子发芽及幼苗保存影响的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】在1年生云南松苗木苗圃的空地内，采用简易塑料温棚覆盖、松针覆盖开展云南松种子补播试验，分析云南松种子发芽、幼苗保存对土壤水分和有机肥的响应，为培育云南松壮苗提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验地概况

试验在云南省昆明市西南林业大学苗圃进行，苗圃位于东经102°45.659′、北纬25°04.002′，海拔约1891 m，属北亚热带气候，年均温度约15 ℃，最高温出现于7～8月（月均温约25 ℃），年均降水量840.3 mm；5～10月为雨季，11月～翌年4月为旱季。试验地光照和通风良好，不积水，适合培育云南松苗木。

1. 2 试验材料

云南松种子采自昆明市宜良县国有禄丰村林场，千粒重约20.54 g。育苗基质使用云南松林下的山地红壤，有机肥为养牛的半腐熟圈肥已于1年前播种时施入苗床，试验直接在1年生松树苗床的空地上播种。

1. 3 试验方法

1. 3. 1 试验设计 试验设置施有机肥（A）、浇水频率（B）和覆盖类型（C）3个因素，分别含6、3和2个水平，即A因素有4.0、5.0、0、1.0、2.0和3.0 kg/m2 6种施肥量，B因素含每6、4和2 d浇水1次3种浇水频率，C因素有松针和温棚覆盖2种类型（表1）。根据试验因素水平，采用U12（1210）的变形U12（6×3×2）均匀设计（方开泰，1994）实施试验，共12个处理组合（表2）。

1. 3. 2 播种和浇水 将试验苗床各小区的空地整平，防止浇水时局部积水；冷水浸泡种子24 h，黄硬皮马勃（Scleroderma flavidum）孢子粉拌种；以株行距2 cm×5 cm条播，3次重复。根据小区空地面积大小（形状呈四边形），每小区播种量为105～275粒。于3月21日播种，播种后即按试验设计进行浇水，每次浇水2 L。同时，为预防降雨对试验土壤水分造成影响，下雨前在松针覆盖的小区上方0.5 m处悬空覆盖透明塑料薄膜。各小区均以隔板隔开，防止相互间浇水影响。

1. 3. 3 项目测定 发芽后每2 d观测1次种子发芽数及其幼苗保存数，分别计算各小区的发芽率和保存率。从4月开始，每月中旬于浇水前测定各小区土壤表层3 cm以下土壤水含率3次。参考孙向阳（2005）的方法计算发芽率、幼苗保存率及土壤水含率。

发芽率（%）=测定时间内正常发芽的种子数/播种粒数×100

保存率（%）=幼苗保存数/发芽数×100

月保存率（%）=幼苗保存数/（当月发芽数+原保存株数）×100

土壤水含率（%）=（土壤湿重-土壤烘干重）/土壤湿重×100

1. 4 统计分析

采用Excel 2003和SPSS 13.0软件进行指标统计、方差分析及多重比较（Duncans法），采用多元逐步回归法（王颉，2006）進行指标与施有机肥、浇水频率和覆盖类型的回归分析，回归方程为：y=b0+b1x1+b2x2+ ···+bmxm，其中：y为土壤水含率、发芽率或幼苗保存率；b0、b1、b2、…，bm为回归系数；x1、x2、…，xm分别为施有机肥、浇水频率的倒数和覆盖类型的变量。

2 结果与分析

2. 1 各处理组合的土壤水含率

由表3可知，12个处理组合在4、5和6月的土壤水含率分别为7.1%～23.9%、14.2%～25.4%和15.8%～

25.5%，各月份土壤水含率均较高的是处理组合1、2、7和8；处理组合1和2与处理组合7和8间的土壤水含率差异不显著（P>0.05，下同），处理组合1、2、7和8的土壤水含率显著（P<0.05，下同）或极显著（P<0.01，下同）高于处理组合3、4、5、6、9、10、11和12，处理组合3、4、5、6、9、10、11和12间的土壤水含率也有一定程度差异。说明不同浇水频率及有机肥施用量对土壤水含率影响较明显。

回归分析结果表明，4～6月的土壤水含率与试验因素的水平间呈极显著线性相关（R24～6月>R2Adj.（4～6月）；P<0.01，下同）。線性方程分别为：

4月：y=28.882-7.196x2（x2为浇水频率的倒数，x2=2、4和6 d；R2=0.898，R2Adj=0.894）；

5月：y=26.161-4.475x2+2.148x3[x2为浇水频率的倒数，x3为覆盖类型，x3=1（松针覆盖）和2（温棚）；R2=0.945，R2Adj=0.890]；

6月：y=24.959+0.572x1-2.563x2（x1为施有机肥，x1=

0、1.0、2.0、3.0、4.0和5.0 kg/m2，x2为浇水频率的倒数；R2=0.693，R2Adj=0.664）。

由方程回归系数可知，浇水频率是影响土壤水含率的主要因子（4月b2=-7.196，5月b2=-4.475，6月b2=

-2.563），其次是覆盖类型或施有机肥；土壤水含率随浇水频率降低而逐渐减小，同时，其回归系数随季节变化呈逐渐减小的动态变化。5和6月，温棚覆盖的土壤水含率高于松针覆盖，有机肥用量增加土壤水含率也随着增加，说明有机肥含量高的土壤有利于土壤水分贮存。结合表3分析可知，随着5、6月雨季来临，土壤水含率逐渐升高，浇水频率对土壤水含率的影响逐渐变小，覆盖物或施用有机肥的作用逐渐增强。

2. 2 种子发芽过程及幼苗保存率的变化

云南松种子发芽历时3个月，12个处理组合在4、5和6月的发芽率为0～65.6%、4.3%～22.8%和0～9.5%（表4），各月份发芽率最高的分别是处理组合1、5和12；其中，4月处理组合1的发芽率极显著高于除处理组合2、3、7及8外的其他处理组合；5和6月各处理组合间的发芽率无显著差异，说明随着雨季开始，土壤最低水含率已能满足种子发芽需求。试验观察发现，每2 d浇水1次的种子开始发芽时间平均较每4和6 d浇水1次分别提早15和35 d，即种子开始发芽时间随着浇水频率降低而延迟；5月开始，随着土壤水含率增加，每6 d浇水1次的种子逐渐萌发，但发芽率较低。以上分析结果表明，干旱是限制云南松种子萌发的主要原因之一，保证土壤水分含量才能使云南松种子正常萌发。

由表4可知，4～6月各处理幼苗保存率分别为7.3%～ 55.2%、10.0%～76.0%和0～91.4%，各月份幼苗保存率最高的分别是处理组合7、12和12。4月温棚覆盖处理组合7～10的幼苗保存率明显高于松针覆盖处理组合1～4，由于4月处理组合5、6、11和12的发芽率为0，其相应的幼苗保存率也为0，故未作4月保存率的方差分析；结合表2分析可知，4月的幼苗保存率对覆盖材料类型（温棚覆盖）响应较强，土壤含水率和发芽率对保存率的影响较小；5月的幼苗保存率受覆盖材料类型和土壤含水率共同影响，其中处理组合12的幼苗保存率极显著高于处理组合1，显著高于试验组合4；6月各处理组合的发芽率均较低，但发芽的多为生活力较强的种子，其苗木对干旱的抗性也较强，因而幼苗保存率相对较高，其中处理组合2、7、8、10、11和12的幼苗保存率极显著高于处理组合4。总体上来看，覆盖材料类型为温棚的处理组合7～12其幼苗保存率明显高于松针覆盖的处理组合1～6，说明松针覆盖的土壤水含率低致使种子发芽率较低，从而导致幼苗保存率相对较低。

2. 3 种子发芽率对试验因素的响应

由图1可以看出，12个处理组合的种子发芽率为10.4%～83.4%，其中处理组合1的种子发芽率最高，极显著高于除处理组合2外的其他处理组合，连续3个月土壤水含率低于20.0%的处理组合4发芽率最低；松针覆盖下，每2 d浇水1次的处理组合1和2的发芽率明显高于其他处理组合，说明采用松针覆盖且相对较高的浇水频率能有效保持表层土壤水含量，对云南松种子发芽具有较好的促进作用。

回归分析结果表明，发芽率与施有机肥及浇水频率呈极显著线性相关，其方程为y=53.292+6.207x1- 16.318x2（R2=0.663，R2Adj=0.631）。

由方程回归系数可知，浇水频率是影响种子发芽率的主要因子（b1=6.207），其次是施有机肥（b2=-16.318）；施有机肥和浇水频率共同影响种子发芽，发芽率随浇水频率降低而降低，土壤有机肥含量增加则发芽率随之提高。说明相对频繁的浇水和较高含量的土壤有机肥有利于保持土壤水分，两个因素相互作用从而提高了云南松种子的发芽率。

2. 4 浇水和覆盖对幼苗保存率的影响

由图1可知，各处理组合的幼苗保存率为0～57.0%，其中以处理组合12最高，其次为处理组合11，二者极显著高于处理组合1～4。松针覆盖的幼苗保存率（处理组合1～6）较温棚覆盖（处理组合7～12）的低，温棚的幼苗保存率随土壤水含率降低而逐渐提高，总体上呈每6 d浇水1次>每4 d浇水1次>每2 d浇水1次趋势，说明浇水频率低的处理种子发芽滞后，多数种子于雨季才发芽，发芽后土壤和空气湿度相对较高，有利于幼苗保存。

回归分析结果表明，幼苗保存率与覆盖类型及浇水频率呈极显著线性相关，其线性方程为y=-44.368+ 7.469x2+36.417x3（R2=0.849，R2Adj=0.834）。

由方程回归系数可知，覆盖类型是影响幼苗保存率的主要因子（b2=7.469），其次是浇水频率（b3=36.417），幼苗保存受浇水频率和覆盖类型的共同影响。方程的常数为负数（-44.368），说明幼苗保存率随浇水频率降低而提高，温棚内的幼苗保存率高于松针覆盖。

3 讨论

本研究结果表明，4、5和6月施有机肥4.0和5.0 kg/m2、每2 d浇水1次处理（处理组合1、2、7和8）的土壤含水率显著或极显著高于其他处理组合；在相同浇水频率和浇水量条件下，施有机肥4.0 kg/m2处理（处理组合1和2）的土壤含水量高于施有机肥5.0 kg/m2处理（处理组合7和8），与刘思春等（2005）研究发现土壤水势在-50～-40 kPa范围变动时土壤水含量随有机肥增加而增加，若超出该范围土壤水含量随有机肥增加而减小的结论类似；开展云南松种子发芽试验的3个月间，种子逐渐发芽，浇水频繁高的种子发芽较早，浇水频率低的种子发芽较迟。

本研究结果表明，提高浇水频率，保障土壤水含率可促进云南松种子发芽，浇水频率低的土壤水含率低，云南松种子发芽率也低，与王晓丽等（2012）、蔡年辉等（2012）对云南松种子萌发的研究结果一致，进一步说明了降水量少、气候干旱及土壤水含率较低是抑制云南松种子发芽的原因之一。因此，结合云南松种子发芽延续时间较长的特点，在育苗工作中采用温水、激素等浸种快速解除种子休眠，可提高发芽率和发芽势、缩短发芽时间和培育壮苗（金振洲和彭鉴，2004）。Hamrick和Lee（1987）、Chris和Facelli（1992）、潘开文等（2004）研究认为，枯落物可改变地表的微环境，保持土壤水分，促进木本植物更新，而枯落物的分解给微生物提供了能量，在一定湿度条件下可促进微生物滋生，使幼苗感病从而制约其保存，本研究结果与其一致，较低的有机肥施用量、温棚覆盖可促进幼苗保存，较高的有机肥施肥量、松针覆盖的云南松幼苗保存率較低。因此，云南松育苗过程中当大部分种子出苗后应该尽快去除覆盖物、加强通风和光照，以有效防止猝倒病，提高幼苗保存率（金振洲和彭鉴，2004）。

综上所述，选择通风、全天有光照且不积水的地块，避开较干旱及多雨月份，通过温水和激素对种子浸种、土壤消毒等，可有效提高云南松种子发芽率和缩短发芽时间，提高幼苗保存率。

4 结论

云南松种子播种育苗过程中，适宜的土壤有机肥和苗床覆盖类型可改变苗床旱季的土壤水含率，控制土壤水含量是提高云南松种子发芽率和幼苗保存率的重要保障。

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（責任编辑 思利华）