不同容器和基质配比对榉树容器苗营养积累的影响

曹媛媛，杨晓玥，吴 文，张于卉，喻方圆

（1.南京林业大学 a.南方现代林业协同创新中心；b.林学院，江苏 南京 210037；2.江苏省淮安市盱眙县国库支付中心，江苏 淮安 223001；3.上海市林业总站，上海 200040）

容器育苗是世界先进的育苗技术，但在我国相关技术的研究还不够深入，加强容器育苗相关技术的研究十分必要[1]。大多数苗木在从起苗到移植后的几周时间内都不能进行光合作用，虽然容器苗受到的影响没有裸根苗大，但是基质供应的养分有限，运输过程环境因素，及到造林地适应新环境，都会影响其光合作用。在此期间，植物会利用其储存的营养物质来维持呼吸作用，修复受伤的组织，为进行新的光合作用作准备，因此在容器苗期间的营养积累对提高造林成活率至关重要[2]。植物体内营养物质主要包括非结构性碳水化合物、蛋白质和矿物质元素，其中非结构性碳水化合物包括可溶性糖和淀粉，是生长代谢的能量来源，是植物在逆境下维持器官功能的保障[3]；蛋白质维持植物体自身的结构，碳氮、磷、钾等矿物质元素合理配合的施用可以促进植物的生长[4]。而在容器育苗中，对容器苗的营养积累有直接影响的就是容器类型、规格和基质。目前育苗的容器类型主要有可降解与不可降解两大类，其中常用的不可降解育苗容器是黑色塑料容器，其成本低、操作技术含量低，但是培育出的苗木质量不高，窝根、卷根现象严重[5]；常用的可降解育苗容器是无纺布育苗袋，其透水、透气性好，能控制根的生长，培育出的苗木质量好、移植成活率高，但是育苗年限短，成本高[6]；对容器规格的选择一般根据苗木的种类、所需苗龄的时长以及运输和造林地的条件，目前，国内外使用的育苗容器规格不一，为了培育质量好一些的容器苗需要大容器，高度约为30 cm[7]。基质为容器苗提供营养以供其生长发育，其理化性质影响了苗木的水分和养分供给，从而控制着容器苗的生长发育[8]。容器基质的配比在考虑材料优良与否的同时，也要注重其成本及运输问题，我国传统的容器育苗基质质量大，运输成本高，推广使用受到一定限制[9]。目前以农林废弃物为主要原料的轻型基质正在被越来越多的应用，但不同树种对基质配比的要求不同，寻找适合具体树种的基质配比值得探讨。

榉树Zelkova serrata，为榆科榉属落叶乔木，药用、观赏[10]，抗旱性能好，材质特性优良[11]，是材质优良、生长较快的珍贵硬阔叶树种[12]。榉树分布范围广，在我国有大叶榉、小叶榉树、光叶榉和大果榉4种。本试验研究的是大叶榉，其叶片大，表皮粗糙，叶边缘有锐尖锯齿，背面披绒毛，主要分布在长江中下游、淮河、秦岭以南地区，在1 800～2 800 m的海拔也有其分布[13]。现今，对榉树的生理学特性[14]、叶色变化[15]、种子繁殖技术、扦插技术、组培技术等方面都有研究[16]，但是关于榉树的容器育苗研究涉及较少并且不具体。本试验拟通过比较不同容器规格和基质配比对榉树容器苗营养累积的影响，筛选出最适宜的容器规格和基质配比，以期为榉树容器苗的高效培育提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于上海市金山区枫泾镇，全区属亚热带季风气候区，日照时间比较长，其年日照时数约为1 900 h，一年中7月和8月的日照时间最长，平均大于200 h，年降水量1 100 mm，年平均气温15.3℃，水热条件良好。

1.2 试验材料

1.2.1 试验苗移植和培育方法

该试验选择生长状况相近的2017年2月播种的榉树实生苗，在2017年5月份移栽进不同基质配比和不同规格的育苗容器中进行培育，并进行相同条件的后期管理，最后在2017年12月中旬对所有的处理进行取样，测定相关养分指标。

1.2.2 试验容器规格

该试验容器有四种，其中三种黑色塑料控根容器，一种普通无纺布容器，规格如表1。

表1 容器类型和规格Table1 Container type and specification

1.2.3 试验基质配比

该试验基质配比材料选用当地苗圃土、采购的农林废弃物（已腐熟的农作物秸秆）、珍珠岩，配比如表2。

表2 试验设计的基质成分配比 Table2 The formulation of experimental media %

1.3 试验设计

本试验采用双因素随机区组试验设计的方法，两个因素分别是：容器规格和基质配比。容器规格有4个水平，基质配比有5个水平，共20个处理，每种处理设3个重复，每重复25株榉树幼苗。

苗木生物量测定：将待测苗木装入信封，放入烘干箱，在105℃杀青20 min，然后将温度设定在70℃，烘至恒质量再用电子天平称其干质量（g）。

生理指标测定：采用蒽酮比色法测定可溶性糖（mg·g-1）、淀粉（mg·g-1）的浓度；采用马斯亮蓝G-250 法测定蛋白质（mg·g-1）的浓度；先用硫酸铜-硫酸钾-硫酸消解，再消煮，然后用分光光度计法测定全氮（mg·g-1）、全磷（mg·g-1）的浓度；用重铬酸钾标准液滴定法测定全碳（mg·g-1）的浓度；用火焰光度计法测定全钾（mg·g-1）浓度。

1.4 指标测定与试验方法

基质特性测定：随机选取自然风干的不同配方基质，采用环刀法测定各处理基质容重（g·cm-3）、总孔隙度（%）、毛管总孔隙度（%）；同时测定不同基质成分配比的化学性质，即先用硫酸铜-硫酸钾-硫酸消解，再消煮，然后用分光光度计法测定全氮（mg·g-1）、全磷（mg·g-1）的浓度；用火焰光度计法测定全钾（mg·g-1）浓度。

1.5 数据分析

将采集的数据用Excel 软件进行汇总整理，并绘制图表。汇总整理的数据用SPSS18.0 中文版分析软件进行双因素方差分析并进行Duncan 多重比较，检验处理间差异显著性（P＜0.01时，表示差异极显著；0.01 ＜P＜0.05时，表示差异显著）。

2 结果与分析

2.1 不同配比基质的理化性质分析

比较本研究中不同基质配比的物理化学性质（表3），发现5种基质配比处理所测得的物理、化学性质指标，包括基质容重、总孔隙度、毛管孔隙度以及全氮、全磷、全钾浓度间差异均达显著水平。5种基质配比容重排序如下：M1＞ 0.80 g·cm-3＞M3＞M4＞M5＞M2，其 中M1容重超过了适宜容重范围（0.1～0.8 g·cm-3）[17]。5种基质配比的总孔隙度都在适宜的范围内（54%～96%）[18]，大小排序如下：M5＞M2、M3＞M1、M4；5种基质配比的毛管孔隙度差异显著，排序如下：M1、M3、M4＞M2、M5。5种基质配比的全氮、全磷和全钾浓度差异显著，其中5种基质的全氮和全磷浓度大小排序一致，如下：M2＞M5＞M3＞M4＞M1，全钾浓度大小排列如下：M1、M3、M4、M5＞M2。综合以上5种基质的物理化学性质，基质M2、M5最好，M3、M4次之。

2.2 容器苗各个指标的双因素方差分析

对容器苗的各个指标进行双因素方差分析可知（表4），在容器规格为主效应时，苗木的全株生物量、淀粉浓度、蛋白质浓度、全磷浓度、全碳浓度、碳氮比等指标的差异达到了极显著水平；全钾浓度差异达到显著水平；而可溶性糖浓度、全氮浓度差异不显著。在基质配比为主效应时，榉树容器苗的蛋白质浓度、全氮浓度、全磷浓度、全碳浓度、碳氮比的差异都达到了极显著的水平；全株生物量、可溶性糖浓度差异达到显著水平；淀粉浓度、全钾浓度差异不显著。在容器规格和基质配比交互效应下，除了苗木全株生物量和可溶性糖浓度无显著差异，其余7个指标差异都达到了极显著水平。

表3 不同基质的基本理化性状比较†Table3 The basic physical and chemical properties of different media

表4 榉树容器苗各指标的双因素方差分析†Table4 Two-factor analysis of variance for nutrient indicators of Zelkova schneideriana container seedlings

2.3 不同基质配比和容器规格对榉树容器苗生物量的影响

对容器苗生物量进行比较分析得（表5），5种不同基质处理下榉树容器苗的全株生物量表现排序如下：M2＞M3、M5＞M1、M4，因此基质M2在生物量方面表现最好，全株生物量达到了111.19 g，M3、M5次之，M1最差，全株生物量只有86.62 g。4种不同规格容器培育出的榉树容器苗的全株生物量存在显著性差异。其中不同规格处理下榉树容器苗的全株生物量排序为：C1＞C4＞ C2＞C3，伴随着控根容器规格的增大，榉树容器苗全株生物量也在增大。因此在容器规格方面，容器规格C1在生物量方面表现最好，全株生物量达到了148.20 g，C4、C2次之，C3在生物量方面表现最差，其处理下的全株生物量只有C1处理下全株生物量的30.28%。

表5 不同容器规格和基质配比榉树容器苗生物量的差异Table5 Differences in biomass of Zelkova schneideriana container seedling in different container size and medium formulation

2.4 不同基质配比和容器规格对榉树容器苗非结构性碳水化合物浓度的影响

通过对表6对比分析可知，在不同基质处理下，容器苗中可溶性糖浓度排序为M2＞M1、M3、M5＞M4，其中M2处理下的容器苗中可溶性糖浓度最高（9.34 mg·g-1），M4最低（7.92 mg·g-1）；而不同基质配比对淀粉浓度无显著性差异影响，其中M1处理下的容器苗中淀粉浓度最高（12.60 mg/g），M3最低（11.89 mg/g）。由此看来，对于非结构性碳水化合物的积累，基质配比M1、M2较好，M5次之。

而在不同容器处理下的榉树容器苗在可溶性糖浓度方面差异不显著，其中C1处理下的可 溶性糖浓度最大（88.029 mg·g-1），C4最小（8.00 mg·g-1）。根据表6显示，淀粉浓度的由大到小依次为C1、C4、C2＞C3，C1处理下的容器苗的淀粉浓度最高（13.42 mg·g-1），C3处理下的容器苗的淀粉浓度显著低于其他三个容器，只有10.70 mg·g-1。由此看来，对于非结构性碳水化合物的积累，容器规格C1最好，C2次之。

表6 不同容器规格和基质配比对榉树容器苗非结构性碳水化合物浓度的影响Table6 Effects of different container size and medium formulation on non-structural carbohydrate concentration of Zelkova schneideriana container seedlings

2.5 不同基质配比和容器规格对榉树容器苗蛋白质浓度的影响

通过对比分析不同基质处理下蛋白质的浓度可知（表7），榉树容器苗中蛋白浓度排序为M5＞M1、M2、M3＞M4，其 中M5处理下的容器苗中蛋白质浓度最高（2.59 mg·g-1），M4最低（2.01 mg·g-1）。由此看来，对于蛋白质的积累，基质配比M5较好，M1、M2、M3次之。

不同容器规格处理下的榉树容器苗蛋白质浓度差异显著。C1处理下蛋白质浓度最高（2.77 mg·g-1），C3处理下最低（1.78 mg·g-1）排序如下：C1＞C4＞C2＞C3,其中C1处理下的蛋白质浓度比C3处理下的高55.77%。由此看来，对于蛋白质的积累，容器规格C1最好，C2、C4次之。

表7 不同容器规格和基质配比对榉树容器苗蛋白质浓度的影响Table7 Effects of different container size and medium formulation on protein concentration of Zelkova schneideriana container seedlings

2.6 不同基质配比和容器规格对榉树容器苗矿质元素浓度的影响

由表8可知，在不同的基质配比的影响下，不同处理间榉树容器苗茎中全钾差异不显著，全氮、全磷、全碳和碳氮比差异显著。其中全氮浓度排序如下：M5、M2＞M3＞M1＞M4，处理M5的值最大（9.56 mg·g-1，M4最小（7.96 mg·g-1）；全磷浓度排序如下：M5、M2＞M3＞M4＞M1，处理M5的值最大（1.87 mg·g-1），M1最小（1.69 mg·g-1）；全碳浓度排序如下：M5、M2＞M3、M4＞M1；而碳氮比指标处理M1显著小于其他处理，其余处理间差异不显著。由此可知处理M5、M2下榉树容器苗中矿质元素浓度高，M3次之。

而在不同容器规格的影响下，不同处理间榉树容器苗茎中矿质元素指标差异都明显。其中全氮浓度排序如下：C1、C4＞C2＞C3，处理C1下榉树容器苗的全氮浓度最高（9.18 mg·g-1），C3最低（8.44 mg·g-1）；全磷浓度排序如下：C1＞C2＞C3、C4，C1全磷浓度值比C4高0.48 mg·g-1；全钾浓度排序如下：C1、C2＞C3＞C4，处理C2下榉树容器苗中全钾浓度比C4高4.87%；全碳浓度排序如下：C1＞C2、C4＞C3，处理C1下 榉树容器苗的全碳浓度（614.65 mg·g-1），比处理C3高40.77%；碳氮比指标排序如下：C1＞C2＞ C4＞C3，C1处理下榉树容器苗的碳氮比的比值最大（67.50）。比较不同容器规格中榉树容器苗中矿物质元素浓度，容器规格C1最好、C2次之，C3、C4较差。

表8 不同容器规格和基质配比对榉树容器苗矿质元素浓度的影响†Table8 Effects of container size and medium formulation on mineral element concentration of Zelkova schneideriana container seedlings

3 结论与讨论

通过对5种基质理化性质的比较，M2（90%农林废弃物+10%珍珠岩）、M5（5%苗圃土+ 65%农林废弃物+10%珍珠岩）的容重较小、总孔隙度较大，并且全氮、全磷、全钾的浓度也较高，由此可以得出，基质M2、M5的各项理化指标表现较好，且质量量轻、质地疏松、具有良好的透气性和持水能力，可以为榉树容器苗的营养积累提供有利条件。

从苗木生物量指标的测定结果来看，对榉树容器苗的干质量指标影响较为显著的是基质M2，M3、M5次之；对干质量指标影响显著的是容器C1，C2、C4次之。分析榉树容器苗中非结构性碳水化合物浓度测定结果可知，基质M2对其可溶性糖浓度指标影响最显著，M1、M3、M5次之，而不同基质配比对其淀粉浓度影响不大；容器C1对其淀粉浓度指标影响最显著，C2次之，而不同容器规格对其可溶性糖浓度影响不显著。分析榉树容器苗中蛋白质浓度测定结果可知，基质M5对其蛋白质浓度指标影响较显著，M1、M2、M3次之；容器C1对其蛋白质浓度指标影响最显著，C2、C4次之。比较榉树容器苗中矿物质浓度测定结果可知，对榉树容器苗全氮、全磷、全碳浓度积累以及碳氮比指标影响最大的是基质M2、M5，而不同基质配比对其全钾浓度的积累影响不大；对榉树容器苗全氮、全磷、全碳和全钾浓度积累以及碳氮比指标影响最大的是容器C1，C2次之。

综上各个方面的比较，对榉树容器苗营养积累相关指标基本都有较好影响的基质是基质M2（90% 农林废弃物+10% 珍珠岩）和容器C2（20 cm×30 cm的黑色塑料控根容器）。因此，基质M2和容器C2的组合是对榉树容器苗营养积累最为有利的基质配比和容器规格组合。

本试验选用的不是普通塑料容器，而是控根的塑料容器，从而改善了普通塑料容器中会出现的窝根、卷根等缺点[5]。本试验发现，塑料控根容器C1、C2处理下的榉树容器苗在生物量、营养物质浓度、矿物质元素浓度方面的积累都要优于无纺布容器C4，这与王琰华等[19]的研究结论一致，即容器育苗中塑料容器培育效果要优于无纺布容器，这可能是因为无纺布透气性好，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造成的[20]。试验中不同规格的塑料控根容器，对榉树容器苗营养积累影响的容器排序如下：C1＞C2＞C3，这与周新华等[21]研究发现杉木容器苗随着容器规格的增大生长得更好的结论一致。

非结构性碳水化合物主要由淀粉和可溶性糖组成[22]，实验证明，通过渗透调节和改变细胞液压，可以提高植株的抗旱能力[23]。在水稻实验中可以得知，施用氮肥可以提高非结构性碳水化合物的储备量，这与本研究中因为M2基质中全氮浓度最高，所以其处理下的容器苗的非结构性碳水化合物也高的结论一致。

根据陈振德等[24]研究可知：试验当地的糠醛渣、棉籽壳替代草炭的情况下，复合基质的理化性质相似于草炭与蛭石的混合基质，并且能降低育苗成本，因此本试验选用了当地的苗圃土、农林废弃物配合着一定量的珍珠岩来设置不同的基质配比。本试验发现，随着基质中农林废弃物比重的增加，基质更利于榉树容器苗营养生长，即基质配比M2、M5处理下的榉树容器苗在生物量、营养物质浓度、矿物质元素浓度和叶绿素浓度方面的积累都表现出了优势，原因在于在理化性质方面，基质M2、M5中全氮和全磷浓度要高于其他基质，这与鲁敏等[25]在研究基质性质对油松容器苗的影响时发现的基质中的N、P 浓度越高其生长状况越好的结论一致。

容器基质的配比在考虑材料优良与否的同时，也要注重其成本及运输问题，由于本试验用了苗圃土以及规格稍大的容器，导致基质重量较大，这与有泥炭土作配比的轻基质[26]相比，运输成本大，推广使用会受到限制。近十几年来，国内一些林业工作者对轻基质容器育苗技术进行了研究[27-28]，证明以轻型的泥炭作为基础基质，根据不同树种对基质需求不同，再配以其他基质，更利于容器育苗技术的发展。

随着科技的发展与苗木产业化的进步，容器育苗在寻求更适宜的容器规格与廉价轻型基质配的基础上，进一步地投入机械化的操作，集约化的生产，网络化的管理等高科技技术，向着高科技的育苗技术与高水平的管理营销相结合的新阶段发展[29-31]。