容器规格、基质配比和缓释肥对蒙古栎容器苗质量的影响1)

陆秀君 李宏祎 艾万峰 韩晓义 张晓林 王玉涛

(沈阳农业大学，沈阳，110866)

蒙古栎(Quercusmongolica)又称柞树或橡树，是壳斗科(Fagaceae)栎属(Quercus)的落叶乔木，主要分布在我国东北地区，是主要的天然次生林树种，具有喜光、耐寒、耐瘠薄、抗旱以及抗风等特性[1]，同时它也是城市绿化中常用的优良观赏树种。在园林生产应用中多孤植于庭院、广场、公园等地供人们观赏[2]。蒙古栎是我国的主要用材林树种，也是营造防风林、水源涵养林、防火林的优良树种以及优良的木本淀粉能源林树种，具有广阔的开发应用前景。目前，蒙古栎育苗主要以裸根苗为主，因其苗木主根发达，侧须根少、苗木叶面积大等生物学特性，其苗木移植和造林成活困难，成活率低，导致可应用的蒙古栎苗木严重缺乏，无法满足林业生产及生态建设需求[3]。

容器苗具有方便运输、移苗后缓苗期短、移苗成活率高、生长快等优点，是世界各国常用的苗木生产技术[4-6]。在轻基质容器苗培育过程中，容器规格、基质配比和缓释肥类型均会影响苗木生长发育，且还存在一定交互效应[7]。近年来，轻基质容器育苗已在松属(Pinus)植物[8-9]、杉木(Cunninghamialanceolata)[7]、尾叶桉(Eucalyptusurophylla)[10]、闽楠(Phoebebournei)[11]、塔姆岛金花茶(Camelliatamdaoensis)[12]、白木香(Aquilariasinensis)[13]等植物上广泛应用。然而，蒙古栎轻基质容器育苗研究鲜有报道。本研究采用4种容器规格、3种基质配比和3种类型缓释肥系统开展蒙古栎容器育苗试验，探讨各因素及其互作效应对苗木11个生长及生理指标的影响，并运用隶属函数法对各处理育苗效果进行客观评价，筛选出适合蒙古栎容器育苗的最佳处理组合，以期为提高蒙古栎苗木质量和造林成活率提供技术支撑。

1 试验地概况

试验地位于辽宁省沈阳市沈阳农业大学科研基地苗圃，41°49′42″N，123°33′58″E，年均气温9.7 ℃，年降水量800 mm，无霜期180 d，四季分明，属温带半湿润大陆性气候。

2 材料与方法

2.1 材料

蒙古栎种子于2017年秋采自辽宁省抚顺市清原县优良蒙古栎天然林分，经敌敌畏密闭杀虫24 h处理后沙藏在冷库中。2018年春，选取冷库中饱满无虫蛀的蒙古栎种子播种。育苗容器选用无纺布育苗袋(25 g·m-2)，育苗基质由泥炭、珍珠岩、蛭石按设计既定比例混合而成，3种复合肥分别是硝基复合肥((w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=16∶16∶16，河南晋开化工投资控股集团有限责任公司生产)，高质量分数硫酸钾复合肥(w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=12∶18∶15，湖北鄂中生态工程股份有限公司生产)，高氮高钾型复合肥料((w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=25∶10∶16，湖北新洋丰肥业股份有限公司生产)。

2.2 试验设计

试验采用容器(无纺布育苗袋)规格(A)、育苗基质配比(B)和缓释肥类型(C)三因素完全随机区组设计试验。其中容器规格设4个水平，分别为A1(φ=9.5 cm，H=13.0 cm)、A2(φ=12.0 cm，H=14.0 cm)、A3(φ=12.0 cm，H=19.0 cm)、A4(φ=13.0 cm，H=25.0 cm)；育苗基质设3个水平，分别为B1(V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(蛭石)=1∶1∶1)、B2(V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(蛭石)=2∶1∶1)、B3(V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(蛭石)=4∶1∶1)；缓释肥设3个水平，分别为C1(w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=16∶16∶16)、C2(w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=12∶18∶15)、C3(w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=25∶10∶16)。共36个试验处理，每处理3次重复，每重复50株苗木。2018年5月上旬播种，苗床规格长25 m、宽2 m，每苗床间设有自动喷灌设施，苗木管理措施一致。待幼苗出土后，将缓释肥按每容器0.44 g施于各容器基质表面，试验期间使用体积分数10%吡虫啉2 000倍水溶液喷施叶面进行病虫害防治工作，共2次。

2.3 测定指标与统计

于2018年6月26日起，每隔15 d，每个处理随机选取20株苗，使用游标卡尺测量苗高和地径，共测6次，并计算高径比。每个处理随机选取3株苗，洗净，用滤纸吸干苗木表面水珠，将苗木分为根、茎、叶3个部分，采用排水法测定根体积。将苗木根、茎、叶105 ℃杀青30 min，再80 ℃烘干至恒质量，测定各部分的生物量(干质量)。叶绿素质量分数的测定参考张治安等[14]；可溶性蛋白质量分数的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法，可溶性糖质量分数的测定采用蒽酮法[15]，所有试验均设3次重复。

运用Microsoft Excel 2016、IBM SPSS Statistics 23.0软件对苗木的生长指标和生理指标进行数据统计与处理，应用Duncan氏新复极差法对处理间的差异显著性进行检验(P<0.05)。隶属函数计算公式为：U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。式中：Xi为指标测定值；Xmax为某处理指标最大值；Xmin为某处理指标最小值。

3 结果与分析

3.1 各因素对蒙古栎容器苗生长的影响

3.1.1 容器规格对容器苗生长的影响

容器规格对蒙古栎容器苗生长影响差异显著(表1)。8个生长指标均随容器规格增大而呈现增大趋势。其中，在容器规格A3与A4处理时，苗高、地径和茎生物量3个指标相近，且显著高于A1和A2处理。在A3处理时，高径比达到最大，为3.49，与A2处理结果相似，且显著高于A1和A4处理。在A4处理时，根体积(17.61 cm3)、叶生物量(2.59 g)、根生物量(10.13 g)和总生物量(14.21 g)达到最大，且显著高于其他3个处理，其中比A1处理分别高出129.60%、70.39%、127.64%和100.71%；比A2处理高95.23%、60.87%、90.06%和79.42%；比A3处理高47.49%、22.75%、34.35%和26.99%。在试验中，A4处理的苗高、高径比、茎生物量3个指标略低于A3处理，可能是由于容器规格增大，蒙古栎苗木在生长初期优先发育根系，导致植株地上部分发育迟缓。综上所述，在大规格容器中，苗木生长空间更大，有利于蒙古栎苗木生长和生物量积累。

3.1.2 基质配比对容器苗生长的影响

由表1可知，不同基质配比对蒙古栎容器苗生长影响差异显著。随着基质配比B1至B3处理中泥炭体积比由33%增加到66%，苗高、地径、根体积、叶生物量、茎生物量、根生物量、总生物量7个指标显著增大。在B3处理，苗高(15.32 cm)、地径(4.45 mm)、高径比(3.45)、根体积(13.31 cm3)、叶生物量(2.29 g)、茎生物量(1.39 g)、根生物量(7.83 g)、总生物量(11.51 g)指标值达到最大，比B1处理分别高23.15%、19.30%、3.29%、38.21%、43.12%、25.23%、38.34%和37.51%；比B2处理分别高7.13%、6.71%、0.88%、13.28%、15.66%、4.51%、10.28%和10.46%。综上所述，泥炭在基质配比中的体积比对于蒙古栎容器苗生长和生物量积累影响至关重要。在保证容器一定透气性的条件下，基质配比中泥炭体积比越大，容器持水能力越强，苗木可用养分越多，将有利于蒙古栎容器苗的生长。

3.1.3 缓释肥对容器苗生长的影响

由表1可知，3种类型的缓释肥对蒙古栎容器苗苗高、高径比、根体积、根生物量、总生物量5个生长指标产生显著差异。C1处理时，上述5个生长指标值最大，分别为15.66 cm、3.80 mm、12.01 cm3、7.05 g、10.45 g。其中，苗高和高径比，C1处理显著高于C2和C3处理；根体积和总生物量，C1和C3处理结果相近，且显著高于C2处理；根生物量，C1处理显著高于C2处理。通过数据分析可知，缓释肥中N元素质量分数对蒙古栎容器苗生长和生物量积累影响至关重要。在3种缓释肥中，N元素质量分数由高到低依次为C3、C1、C2，但C1处理对蒙古栎容器苗生长影响最大，这可能由于C3中N元素质量分数过高，导致苗木叶片生长繁茂，而影响了其他组织的发育；P元素质量分数由高到低依次为C2、C1、C3，与不同缓释肥处理后地径指标值大小排序一致，缓释肥中P元素可能有助于蒙古栎容器苗地径发育，由于3种缓释肥中P元素质量分数差距较小，最终导致三者地径指标差异不显著。综上所述，N、P、K元素质量均衡的缓释肥C1有利于蒙古栎容器苗植株整体生长发育及生物量积累。

表1 容器规格、基质配比和缓释肥对蒙古栎苗木生长指标的影响

3.1.4 各因素及其交互作用对容器苗生长的影响

要清晰地反映不同因素对蒙古栎容器苗质量的影响，还需要考虑各因素间交互作用。多因素方差分析结果(表2)表明：在3个主效应因素中，对苗高指标的影响由大到小依次为基质配比(B)、缓释肥类型(C)、容器规格(A)；对地径指标的影响由大到小依次为基质配比(B)、容器规格(A)、缓释肥类型(C)；对高径比的影响由大到小依次为缓释肥类型(C)、容器规格(A)、基质配比(B)。对根体积、叶生物量、茎生物量、根生物量和总生物量5个生长指标的影响由大到小依次为容器规格(A)、基质配比(B)、缓释肥类型(C)。双因素交互效应中，容器规格×基质配比(A×B)的交互效应对蒙古栎容器苗生长影响最大，除高径比达到显著水平外，其他7个生长指标均达到极显著水平；容器规格×缓释肥类型(A×C)交互效应对蒙古栎苗生长影响次之，除对叶生物量和茎生物量影响不显著外，其余6个指标均达到极显著水平。基质配比×缓释肥类型(B×C)交互效应对蒙古栎苗生长的影响最小，其中苗高、地径、根生物量和总生物量4个指标达到极显著水平，高径比和根体积2个指标达到显著水平，其他生长指标不显著；容器规格×基质配比×缓释肥类型(A×B×C)三因素交互效应中，苗高、地径、根体积、根生物量和总生物量5个指标达到极显著水平，高径比和叶生物量2个指标达到显著水平，茎生物量指标不显著。综上所述，双因素和三因素的交互效应主要来源于容器规格和基质配比，这表明二者是影响蒙古栎容器苗生长指标的主要因素，其中容器规格(A)主要影响苗木的形态指标，而基质配比(B)主要影响苗木生物量积累。

3.2 各因素对蒙古栎容器苗生理指标的影响

3.2.1 容器规格对容器苗生理指标的影响

由表3可知，不同容器规格处理下蒙古栎容器苗的叶绿素质量分数有显著差异，其中容器规格为A4处理的蒙古栎容器苗的叶绿素质量分数为1.88 mg·g-1，显著高于其他容器规格处理；在可溶性蛋白质量分数方面，容器规格A4处理的蒙古栎容器苗数值最大(1.31 mg·g-1)，显著高于A1和A2处理，略高于A3处理；在4个容器规格处理中可溶性糖质量分数差异不显著。通过数据分析得出，A4处理的蒙古栎容器苗叶绿素和可溶性蛋白质量分数最高，较其他容器规格处理相比其光合作用强，可有效积累更多光合物质，同时具备更好的抗逆性，有利于蒙古栎苗木生长发育。因此，在4种容器规格处理中，A4为蒙古栎容器育苗最佳处理。

表2 蒙古栎容器苗生长指标的多因素方差分析结果(F值)

表3 各因素不同水平处理对蒙古栎容器苗生理指标影响的多重比较结果

3.2.2 基质配比对容器苗生理指标的影响

经方差分析结果(表3)显示，不同基质配比处理对蒙古栎容器苗叶绿素和可溶性糖蛋白质量分数的影响达到显著水平。在蒙古栎容器苗不同基质配比的试验中，随着基质配比中泥炭比例的增大，蒙古栎容器苗叶片中的叶绿素和可溶性蛋白质量分数均呈现上升趋势。其中B3基质配比处理，叶绿素和可溶性蛋白质量分数最大，分别为1.76、1.40 mg·g-1，显著高于基质配比B1和B2处理。3种基质配比处理对可溶性糖质量分数影响不显著。研究结果表明，B3处理的蒙古栎容器苗叶绿素质量分最高，较其他基质配比处理相比其光合能力更强，光合物质积累最多；可溶性蛋白质量分数最高，蒙古栎容器苗的抗逆性强，有助于蒙古栎容器苗的生长发育。因此，在3种基质配比处理中，B3为蒙古栎容器育苗最佳处理。

3.2.3 缓释肥对容器苗生理指标的影响

通过表3可知，3种类型缓释肥处理对蒙古栎容器苗叶绿素质量分数影响差异不显著；对蒙古栎容器苗可溶性蛋白质量分数影响差异达到显著水平，其中C2处理显著高于C1和C3处理；3种缓释肥处理中的可溶性糖质量分数指标差异不显著。由数据分析可知，缓释肥类型对蒙古栎容器苗生理指标影响较弱，其中与C1和C3处理相比，缓释肥C2中P元素质量分数最高，这有助于提升蒙古栎容器苗抗逆性，使得C2处理的蒙古栎容器苗的可溶性蛋白质量分数显著高于其他缓释肥处理组。

3.2.4各因素对蒙古栎容器苗生理指标影响的方差分析

对容器规格(A)、基质配比(B)以及缓释肥类型(C)3个主因素进行多因素方差分析(表4)，结果表明，在3个主效应因素中，对叶绿素质量分数指标影响由大到小依次为容器规格(A)、基质配比(B)、缓释肥类型(C)，对可溶性蛋白指标影响由大到小依次是基质配比(B)、容器规格(A)、缓释肥类型(C)，对可溶性糖质量分数影响差异不显著。双因素交互效应中，容器规格×基质配比(A×B)的交互效应对蒙古栎容器苗生理指标影响最大，其中对叶绿素质量分数和可溶性蛋白质量分数指标影响达到极显著水平，对可溶性糖质量分数指标影响不显著；基质配比×缓释肥类型(B×C)的交互效应对蒙古栎容器苗生理指标影响次之，其中对叶绿体质量分数指标影响达到极显著水平，对可溶性蛋白质量分数影响达到显著水平，对可溶性糖质量分数影响不显著。除可溶性蛋白质量分数外，容器规格×缓释肥类型(A×C)交互效应对蒙古栎容器苗生理指标的影响均不显著。容器规格(A)×基质配比(B)×缓释肥类型(C)3因素交互效应对叶绿素和可溶性蛋白质量分数的影响极显著，对可溶性糖质量分数影响不显著。多因素方差分析表明，双因素和三因素交互效应主要来源于容器规格和基质配比，这表明容器规格和基质配比是影响蒙古栎容器苗生理指标的主要因素。

表4 蒙古栎容器苗生理指标多因素方差分析结果(F值)

3.3 容器规格、基质配比和缓释肥最优组合方式的筛选

不同容器规格、基质配比和缓释肥类型组合对蒙古栎容器苗生长指标和生理指标影响各异。通过某个或某几个指标来衡量其对蒙古栎容器育苗效果均不够全面，因此，进一步对36组处理进行隶属函数评价，以便于全面、客观和科学地筛选出最优蒙古栎容器育苗组合方式。将36组处理中平均隶属函数值从大到小进行排序，将最优的前9位组合的育苗效果及排序汇入表5。由表5可知，在隶属函数排名前9组处理中，不同容器规格中只有A4与A3，其中A4占了6个，这进一步表明较大的容器规格更利于蒙古栎容器苗的生长发育；在平均隶属函数排名前5位的组合中，基质配均为B3，说明在基质配比中泥炭体积分数较大有利于蒙古栎容器苗生长；不同缓释肥中，C1、C2和C3处理，在平均隶属函数排名前9的组合中各占3个，但在排名前3的组合中C1占了2个，这也进一步证明了施用N、P、K元素均衡的缓释肥C1可有效促进蒙古栎容器苗生长。综上所述，最优蒙古栎容器育苗效果组合方式为容器规模A4(φ=13.0 cm，H=25.0 cm)、基质配比B3(V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(蛭石)=4∶1∶1)、缓释肥C1(w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=16∶16∶16)，该组合平均隶属函数值最大(0.712 2)，其生长指标的平均隶属函数值(0.724 1)在所有组合中最大，生理指标的平均隶属函数值(0.700 3)在所有组合中排名第3位。

表5 不同因素组合对蒙古栎容器苗影响的隶属函数评价

4 结论与讨论

容器规格、基质配比和缓释肥类型是轻基质育苗中影响苗生长发育和生物量积累的3个重要因素[16]。大量研究表明，大规格育苗容器可提高苗木对水肥的利用，有利于增加苗木根生物量，进而促进苗木地上部分生长发育[17-19]。在本试验中，随着容器规格增大，蒙古栎容器苗除高径比和可溶性糖质量分数2个指标外，苗高、地径、根体积、叶生物量、茎生物量、根生物量、总生物量、叶绿素质量分数和可溶性蛋白质量分数9个指标均呈现上升趋势，表明大规格容器对蒙古栎容器苗生长发育具有促进作用，这与油棕(Elaeisguineensis)[20]、金合欢(Acaciakoa)[21]、纳塔栎(Quercusnuttallii)[22]、山桂花(Paramicheliabaillonii)[23]、赤皮青冈(Cyclobalanopsisgilva)[24]研究结果一致。高径比是反映苗木抗性和成活率的重要指标，即高径比大，苗木形态细高、抗性弱、成活率低；高径比小则相反[7]。在本试验中，4个容器规格处理对蒙古栎高径比指标影响排序依次为A3、A2、A4、A1，综合其他生长及生理指标得出，选用容器规格为A4(φ=13.0 cm，H=25.0 cm)的无纺布育苗袋对蒙古栎容器育苗生长发育最有利。

合理的基质配比可以为容器苗提供保水性和透气性良好的生长环境[7]。在本试验中，随着3种基质配比中泥炭体积分数的增大，蒙古栎容器苗除可溶性糖质量分数指标外，其他10个生长及生理指标均呈现上升趋势，表明泥炭在基质配比中的体积分数对于蒙古栎容器苗生长和生物量积累影响至关重要。由于水分是育苗基质中植株吸收养分的重要介质[25]，随着泥炭体积分数增加，基质持水能力增强，苗木可用养分增多，进而促进了蒙古栎容器苗生长和生物量累积，这与浙江楠(Phoebechekiangensis)轻基质容器育苗研究结果[26]一致。另有研究表明，在容器苗基质配比处理中，泥炭体积分数过多会导致基质透气性变差，进而影响苗木根系发育[16]。因此，适量增加泥炭的体积分数可促进苗木生长发育[27]。综上，在蒙古栎无纺布容器育苗过程中，基质配比B3(V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(蛭石)=4∶1∶1)处理为最佳。

不同养分配比直接影响施肥效果，从而导致苗木质量差异[28]。有研究表明，过量施用N肥，会造成植物枝叶徒长、抗逆性差等[29]。在本试验中，施用3种类型缓释肥对蒙古栎容器苗生长指标影响较大，对其生理指标影响较小。3种缓释肥中，N元素质量分数排序是C3、C1、C2，P元素质量分数排名是C2、C1、C3，而蒙古栎容器苗的苗高、高径比、根体积、根生物量、总生物量以及叶绿素质量分数最大值均出现在缓释肥C1组中，综上得出N、P、K元素质量分数均衡的缓释肥C1(w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=16∶16∶16)最适合蒙古栎容器苗生长，该结果与华北落叶松容器育苗最佳方案[28]一致。

在本试验种，容器规格、基质配比和缓释肥处理对蒙古栎幼苗叶片的可溶性糖质量分数影响差异不显著，与Schiefelbein et al.[30]研究结果一致。大量研究表明，容器规格、基质配比和缓释肥水平不仅单独影响容器苗生长和生物量积累，同时互相间存在显著交互效应[7，11，28，31]。本试验发现，在3个主效因素中，容器规格和基质配比处理对蒙古栎容器苗生长及生理指标的影响大于缓释肥处理，但由于容器规格、基质配比和缓释肥水平三者存在交互作用，在育苗过程中不仅要考虑三者单因素效应，还应结合三者交互作用进行综合考虑。因此，本研究在对试验进行多因素分析基础上，采用隶属函数平均值来评价各处理的育苗效果，并给出最佳育苗组合：容器规格A4(φ=13.0 cm，H=25.0 cm)、基质配比B3(V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(蛭石)=4∶1∶1)、缓释肥C1(w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=16∶16∶16)。在此种组合条件下，蒙古栎1年生容器苗苗高、地径、根体积及总生物量分别达到20.04 cm、5.02 mm、21.56 cm3、18.65 g。