无纺布容器规格对油松容器苗质量的影响1)

邵鹏 刘勇 滕飞 宋协海

(省部共建森林培育与保护教育部重点实验室(北京林业大学)，北京，100083)

容器作为根系的主要生存空间，直接影响苗木的生长发育[1]，容器类型和规格对苗木质量和造林效果容易产生较大影响，且会造成育苗成本上的差异。无纺布容器是一种轻型容器，具有良好透气透水性，可以实现空气修根，并且易降解[2]，适于大面积推广应用。有研究发现，无纺布容器在育苗中对形成根团、保存根系完整性有明显促进作用[3]，相较于其他材质容器，有利于促进猴障(CinnamomumbodinieriLevl.)、大叶女贞(Ligustrumlucidum)、无患子(Sapindusmukorossi)、木荷(Schimasuperba)[4-7]等树种的容器苗生长。同时，木荷、侧柏(Platycladusorientalis)[7-8]等树种无纺布容器苗造林效果较其他类型容器苗要好。容器大小可以决定苗木的生长空间和可获得的养分[9]，一直是容器育苗的研究热点。较大规格的容器有利于猴障、栓皮栎(QuercusvariabilisBlume)、青冈栎(Cyclobalanopsisglauca)[4，10-11]等树种苗木生长，可以提高苗木质量。但也有研究表明，适当减小容器的体积能够使根团更加稳固，加强苗木造林的优势[12]。此外，容器规格也直接影响到苗木的培育成本。

容器苗底部渗灌作为新兴的育苗灌溉技术，采用了封闭的循环系统，利用基质毛细管作用从容器下方吸水为苗木提供水分，可以通过水分和养分回流提高水肥利用效率[13-15]。与传统的上方灌溉和随水施肥的方式相比，底部渗灌可节水49%～72%，降低氮淋溶32%～60%[16]、磷淋溶16%～64%[17]，达到节水节肥、减少污染的目的，实现绿色环保，对我国容器苗培育具有重要意义。

油松(Pinustabuliformis)是我国北方重要的造林树种，目前关于底部渗灌下应用无纺布容器培育油松苗的相关研究较少。本试验以当年生油松播种苗为研究对象，探讨无纺布容器规格对底部渗灌条件下苗木生长和养分积累的影响，以期筛选出有利于油松容器苗(1年生播种苗，未经移植)苗木质量提高的最适宜无纺布容器规格，探究培育优良油松苗的可行性，为无纺布容器在底部渗灌技术下油松容器苗培育中的应用提供理论依据。

1 试验地概况

试验地设于北京市海淀区鹫峰北京林业大学试验基地育苗温室内，属温带湿润季风气候，年平均气温12.5 ℃。温室内年日照时长2 662 h，昼/夜平均温度28.5 ℃/16 ℃，平均光照强度6 564.8 lx，平均湿度75%。

2 材料与方法

试验用油松种子采收于河北省承德市平泉县北京林业大学北方基地30 a左右长势良好的母树，种子质量为40 mg/粒。育苗基质为V(泥炭)∶V(珍珠岩)=3∶1均匀混合而成。肥料为绿色无机包膜缓释肥(美国进口奥绿肥5号)，m(N)∶m(P)∶m(K)=14∶13∶13，肥效5～6个月。育苗容器为无纺布容器(购于安徽省安庆市林兴育苗有限公司)，4种规格的口径×高(容积)分别为T1：7 cm×9 cm(346.19 cm3)；T2：7 cm×12 cm(461.58 cm3)；T3：7 cm×15 cm(576.98 cm3)T4：10 cm×15 cm(1 177.50 cm3)。

试验采用完全随机区组设计，设置4种无纺布容器规格，即4个处理(T1、T2、T3、T4)，每个处理重复6次(即6个托盘)，每托盘15株苗，共计360株。

2.1 育苗方法

种子处理与播种：采收的油松种子进行除杂、挑选、阴干后放入冷柜中-4 ℃储藏。2015年4月17日进行种子催芽，用质量分数0.5%的KMnO4溶液对种子浸泡消毒2 h，清水洗净后用温水40 ℃浸种一昼夜，捞出放入的培养箱中20 ℃催芽，种子裂嘴露白接近1/3时播种。4月19日，根据试验设计的育苗株数及每株施氮量100 mg计算出各容器规格所需的缓释肥量，然后分别将缓释肥一次性拌入基质中混合均匀，并加入多菌灵消毒，再将混合了缓释肥的基质均分至容器内，不需压太紧，敦实即可，之后将容器搬至苗床上，浇水至饱和。4月20日播种，每个容器播种2～3粒，然后覆表土，覆土厚度为0.5～0.8 cm。

苗期管理：播种后一周内采用上方灌溉浇水1次，之后每2 d浇水1次，出苗后1 d浇水2次，幼苗期之后开始底部渗灌。用精度为0.10 g的天平称量装满干燥基质的容器和托盘的总质量，上部浇水至基质水分饱和后再次称量总质量，前后总质量差即为饱和时基质中的水质量。每天对托盘称质量一次，当基质所含水质量达到灌水参数时对苗木进行底部渗灌至饱和，速生期和硬化期灌水参数范围分别为饱和时基质中水质量的75%～80%和55%～60%[18]。定期补充储水箱中的水，每周移动苗床上的容器以减小边际效应影响，并及时除草。

2.2 取样与测定

2015年11月25日测定苗高、地径并收获苗木。每个处理重复5次，每个重复随机选取5株苗，每处理小计25株。测定苗高、地径后将苗木洗净并按统一标准将根、茎、叶分开，分别装入有编号的信封，放入烘箱中70 ℃烘72 h直至恒质量，用精度为0.001 g的电子天平分别测定根、茎、叶生物量，累加即为全株生物量。将称量后同一重复各组织的样品混匀，粉碎并过筛，取0.2 g样品采用H2SO4—H2O2消煮法进行消煮，用凯氏定氮法测定全氮质量分数，用钼锑抗比色法测定全磷质量分数，用火焰光度计法测定全钾质量分数[19]，并计算各组织的元素单株质量：单株质量=质量分数×生物量，全株的元素单株质量为各组织元素单株质量之和。

2.3 数据分析

用Excel 2010和SPSS 20.0软件对苗高、地径、高径比、生物量、茎根比及氮、磷、钾单株质量等数据进行整理统计和方差分析，若在0.05水平上差异显著，则用Duncan法进行多重比较。

3 结果与分析

3.1 无纺布容器规格对油松苗木形态和生物量的影响

不同容器规格培育的苗木苗高、地径、根生物量、茎生物量、叶生物量及全株生物量差异显著(表1)。处理T3苗高、地径均最大，分别达到12.78 cm、2.29 mm，显著大于其他处理。高径比方面，处理T3高径比最小，显著小于处理T2，处理T1、T2、T4间无显著差异。根、叶生物量呈现相似的表现，处理T3显著大于T1和T2，与T4无显著差异。茎生物量方面，处理T3显著大于其他处理。处理T3全株生物量最大，为1.15 g，显著大于T1和T2，但与T4无显著差异，T1最小，仅0.61 g，显著小于其他处理，T3全株生物量几乎为处理T1的2倍。

表1 不同规格容器培育的油松苗木苗高、地径、生物量

注:表中数据为平均值±标准误，同一指标中的不同字母表示差异显著(P<0.05)。

3.2 无纺布容器规格对油松苗木氮、磷、钾单株质量的影响

3.2.1无纺布容器规格对油松苗木氮单株质量的影响

苗木根、茎、叶以及全株的氮单株质量从处理T1至T4均呈现先增大后减小的趋势，并在处理T3处达到最大(表2)。处理T2、T3、T4的根中氮质量无显著差异，但显著高于T1。处理T3的茎中氮质量显著高于其他处理。叶和全株氮质量均表现为处理T3显著高于T1和T2，但与T4无显著差异。处理T3的全株氮质量为17.50 mg·株-1，是T1(8.69 mg·株-1)的2倍。

注:表中数据为平均值±标准误，同一指标中的不同字母表示差异显著(P<0.05)。

3.2.2无纺布容器规格对油松苗木磷单株质量的影响

各处理苗木根、茎、叶及全株的磷单株质量差异显著(表3)。苗木根中磷质量在处理T4达到最大，显著高于T1和T2，但与T3无显著差异。茎、叶及全株磷质量与氮质量具有相似的差异性表现，处理T3茎中磷质量显著高于其他处理，叶及全株磷质量也最大，显著高于T1和T2，但与T4无显著差异。处理T3全株磷质量为4.15 mg·株-1，是T1(1.92 mg·株-1)的2.2倍。

注:表中数据为平均值±标准误，同一指标中的不同字母表示差异显著(P<0.05)。

3.2.3无纺布容器规格对油松苗木钾单株质量的影响

与苗木氮、磷单株质量表现出的规律有所不同，容器规格对苗木钾单株质量的影响较小(表4)。处理T4根中钾质量最大，显著高于T1和T2，但与T3无显著差异。茎中的钾质量处理T3显著高于T1，与T2、T4无显著差异。叶中钾质量和全株钾质量在各处理间无显著差异。

表4 不同规格容器培育的油松苗木根、茎、叶和全株钾质量

注:表中数据为平均值±标准误，同一指标中的不同字母表示差异显著(P<0.05)。

4 结论与讨论

4.1 无纺布容器规格对油松苗木生长的影响

苗高、地径是评价苗木质量的重要指标。一般初始高度较高的苗木在造林成活后，拥有更快的生长速度[20]。地径与苗木根系、生物量、抗逆性密切相关，多数研究表明，地径与造林成活率及林木生长量成正比[21]。本试验中，4种规格容器培育的油松苗苗高、地径均超过了国家行业标准LY1000-91中规定的一年生油松容器苗。其中，7 cm×15 cm规格容器培育的苗木苗高和地径分别达到了12.78 cm、2.99 mm，与国家行业标准LY1000-91相比，苗高和地径分别提高了83%、53%。且7 cm×15 cm规格下苗木高径比最小。高径比反映了苗木高度与粗度的平衡关系，能较好地反映苗木抗性和造林成活率。一般高径比小的苗木较矮粗，抗性较强，造林成活率较高[21]。苗木生物量可以较好体现苗木的综合竞争能力，因为它能反应苗木的光照面积、根系大小、茎和枝大小[22]。7 cm×15 cm和10 cm×15 cm规格无纺布容器培育出的苗木，无论是从整体还是到局部，苗木的生物量较更小规格处理都具有明显优势。同时，7 cm×15 cm规格下苗木苗高、地径显著优于10 cm×15 cm规格。因此，从苗木的苗高、地径、生物量等生长情况来说，7 cm×15 cm规格的无纺布容器培育出的油松苗木质量最好。

4.2 无纺布容器规格对油松苗木养分积累的影响

养分积累较高的苗木抗逆境能力较强[23]。苗木在造林初期从土壤中获取养分的能力较差，更多依靠苗木体内储存的养分[24]，较高的养分积累能够帮助苗木更好地适应不利环境，进而提高造林效果。Oliet[25]等认为，根磷含量是影响造林成活率的关键。本试验中，4种容器规格下苗木氮、磷单株质量变化表现极相似，几乎均表现为7 cm×15 cm与10 cm×15 cm规格容器培育的苗木显著优于7 cm×9 cm和7 cm×12 cm规格容器培育的苗木。钾单株质量受容器规格的影响较小，但仍可以看出7 cm×15 cm与10 cm×15 cm规格下苗木根、茎中钾质量有一定的优势。因此，从苗木氮、磷、钾单株质量来说，7 cm×15 cm和10 cm×15 cm规格的容器对油松苗木养分积累较有利。

4.3 无纺布容器对油松苗木质量的影响

7 cm×9 cm、7 cm×12 cm、7 cm×15 cm 3个处理随容器规格增大，主要是容器高度的增加，苗木生长和养分积累情况均显著提升，苗木质量有所提高，这与底部渗灌下栓皮栎[10]、华北落叶松[18]、油松[26]容器育苗的研究结果相似。分析认为高度更高的规格容器可以为苗木根系提供更大的生长空间，有利于苗木生长和养分积累[27]。油松作为深根系树种，主根发达，高度较小的容器可能无法满足苗木根系正常垂直生长所需的空间。滕飞等[28]研究发现，容器高度的增加，有利于油松容器苗主根的伸长和下层根系的生长，促进根系对水肥吸收。然而，7 cm×15 cm规格下苗木苗高、地径及部分组织的生物量和养分积累显著高于10 cm×15 cm规格，表明随容器规格增大，主要是容器口径的增加，苗木质量有所下降。这可能是由于两种容器都已满足苗木对水肥和根系生长空间的需求，而油松幼苗的密度效应得以显现。据研究，油松幼苗应适当密生，过稀生长不良[29]，1年生油松裸根苗密度为400株/m2时苗木质量较好[30]。7 cm×15 cm规格下育苗密度约260株/m2，而10 cm×15 cm规格下育苗密度约为127株/m2，容器口径由7 cm增至10 cm，看似增加不多，但每平米育苗密度竟然减少了133株，这也许就是容器规格进一步增大后，苗木质量反而降低的原因，但油松幼苗期应适当密植的规律是在裸根苗培育中发现的，是否适用于容器苗需要进一步试验验证。从现有结果看，10 cm×15 cm规格下苗木质量较7 cm×15 cm规格未有提升，但随容器规格增大，容器成本及育苗基质用量等也越大，育苗成本反而增加。

综上所述，在底部渗灌系统下应用无纺布容器培育油松播种苗是可行的。考虑苗木的生长和养分积累情况，从节约成本角度来说，7 cm×15 cm规格的无纺布容器最适宜底部渗灌条件培育油松播种苗(1-0)。