基质配方对油茶容器苗根系生物量及形态的影响

佘远国，张 莹，曹克丽，李秀梅，章 璐，汪 洋

（湖北生态工程职业技术学院，湖北 武汉 430200）

油茶Camellia oleifera是我国主要的木本食用油料树种，与油橄榄、油棕、椰子并称为“世界四大木本食用油料作物”，集经济价值、生态价值和社会价值于一身，是目前国家重点研发的经济树种，在我国林业产业中占有重要地位[1]。近15年来，全国各地大面积栽培油茶，种植面积达到400 多万hm2，带动了油茶种苗业的发展。油茶优质种苗的生产，一般采用芽苗砧嫁接容器育苗技术。育苗基质是培育容器苗的关键，可为植株提供稳定协调的水、气、肥结构，供植物根系选择吸收。基质的合适与否，关系到容器苗生产的成败，是容器育苗研究的重点[2]。

根系是植物吸收养分、水分和固定植株的重要器官，决定植物获取水肥的能力，完整的根系是作物优质高产的基础[3]，根系完整是容器苗优于大田苗的主要特点。根系生物量从侧面反映了根系的发育情况，根系形态能直接反映根系的生长发育状况，根系的形态指标是重要的生物学指标[4-5]。土壤的不透明性和根系的复杂形态，成为植物根系研究的难点，使得根系研究一直滞后于地上部分，但一直受到关注。已有的研究多集中在根据油茶幼苗地上部分指标对基质的评价与筛选，而从油茶幼苗根系的生物量、形态指标等方面对基质进行评价和筛选的研究报道较为鲜见。通过扫描得到根系图像，用根系分析软件得到根系的形态指标，是近年来研究根系常用的方法。研究人员从土壤元素缺乏[6]、磷铝结合[7-8]、嫁接品种[9]等方面对油茶幼苗根系进行了研究，并取得了一定的进展，但鲜见关于基质对油茶幼苗根系影响的研究报道。

鉴于此，本研究中以1年生油茶芽苗砧嫁接容器苗为研究对象，将黄心土、松林表土、菇渣、泥炭、粪土按不同体积比混合制成5 种育苗基质配方，以园土为对照进行苗木培育，并对幼苗根系生物量及根系形态指标进行测定和评价，分析基质对油茶容器苗根系生物量及根系形态的影响，主要目的：了解不同基质配方处理对油茶容器苗根系生长的影响，揭示油茶容器苗根系生长规律，筛选最适合油茶容器苗生长的基质配方，提高油茶容器苗培育质量，为油茶容器苗培育提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为1年生油茶芽苗砧嫁接容器苗，容器为聚乙烯袋（10 cm×10 cm），以黄色粘土、菇渣、松林表土、泥炭、粪土和园土为基质。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

试验采用完全随机区组设计，共设6 个处理，即5 种基质配方和对照园土（表1）[10]。基质土过筛、消毒，按不同体积比例混合装袋。每处理3 个重复，每重复30 株，每小区180 袋。2018年5月10日嫁接移栽，2018年8月31日揭膜。苗木生长期间，采取常规的管理措施，各试验处理苗期管理方法一致。

表1 油茶芽苗砧嫁接容器苗育苗基质成分及配比Table 1 The components and formulas of different culture medium for C.oleifera container seedlings %

1.2.2 指标测定

2019年4月22日，每个处理随机抽取10 株，剥掉容器，将油茶苗连同基质一起浸泡，冲洗干净，吸干水分后待测。使用（Microtek）ScanMaker i800Plus 扫描仪扫描根系图像，使用万深LA-S 植物根系分析系统获取根系的长度、比表面积、体积、直径等形态指标[11]。将苗木地上部分和地下部分分别放入烘箱内烘干，用1/100 电子天平称量，计算根冠比（R）[12]。式中：mr为根系干质量，ma为茎叶干质量。

1.3 数据处理

使用SPSS 22.0 统计分析软件进行单因素方差分析，采用新复极差法（Ducan）比较不同数据组间的差异（α＝0.05）。采用隶属函数法对根系生物量和形态指标进行模糊综合评价，隶属度的计算公式为

式中：R(Xi)为指标i的隶属度；Xi为指标i的测定值，Xmax和Xmin分别为所有测试材料指标i的最大值和最小值。

如果指标与评价性质为负相关，则用隶属函数进行转换，其计算公式为

将隶属度进行累加，求得平均隶属度（average membership degree），再根据平均隶属度进行排序。平均隶属度越大，说明效果越好。

2 结果与分析

2.1 各配方基质对油茶容器苗生长影响的单一指标评价

2.1.1 各配方基质对油茶容器苗根系生物量的影响

各配方处理后油茶幼苗的根系生物量见表2。由表2 可知，除了Ⅰ基质配方处理，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ4 种基质配方处理的茎叶干质量、根系干质量、苗木干质量及根冠比均高于CK。其中，Ⅳ基质配方处理的根系生物量最大，茎叶干质量为1.48 g，根系干质量为1.19 g，苗木干质量为2.67 g，根冠比为0.80，CK 的茎叶干质量为1.10 g，根系干质量为0.68 g，苗木干质量为1.78 g，根冠比为0.62，Ⅳ基质配方处理各指标值分别是CK 的1.34、1.83、1.50、1.29 倍。Ⅰ基质配方处理的茎叶干质量为 0.85 g，根系干质量为0.41 g，苗木干质量为1.26 g，根冠比为0.48，各生物量指标均低于CK。各基质配方处理按照油茶根系生物量由高到低排序，依次为Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ。

表2 各基质配方处理中油茶容器苗的根系生物量指标†Table 2 The roots biomass indices of C.oleifera seedling in different culture medium treatments

对6 种基质配方处理下油茶容器苗的根系生物量进行方差分析，结果见表2。由表2 可知，不同基质配方处理间苗木的茎叶干质量（P＜0.01）、根系干质量（P＜0.01）、苗木干质量（P＜0.01）、根冠比（P＜0.01）存在极显著差异。

进一步对各处理的根系生物量进行多重比较，结果见表2。由表2 可知，就茎叶干质量而言，Ⅳ、Ⅴ和Ⅲ处理与Ⅱ、Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅱ处理与Ⅰ和CK 间差异显著，Ⅰ处理与CK 间差异显著，Ⅳ处理与Ⅴ、Ⅲ处理间差异不显著；就根系干质量而言，Ⅳ、Ⅴ处理与Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅱ处理与Ⅲ处理间差异显著，Ⅱ处理与Ⅰ处理间差异显著，Ⅲ处理与Ⅰ处理间差异显著，Ⅰ处理与CK 间差异显著，Ⅳ处理与Ⅴ处理间差异不显著，Ⅱ处理与CK 间差异不显著；就苗木干质量而言，Ⅳ、Ⅴ处理与Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅱ处理与Ⅲ处理间差异显著，Ⅱ处理与Ⅰ处理间差异显著，Ⅲ处理与Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅰ处理与CK 间差异显著，Ⅳ处理与Ⅴ处理间差异不显著；就根冠比而言，Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ处理与Ⅱ、Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅰ处理与CK 间差异显著，Ⅱ、Ⅲ及CK 间差异不显著，Ⅳ处理与Ⅴ处理间差异不显著。

2.1.2 各配方基质对油茶容器苗根系形态的影响

各基质配方处理中油茶容器苗的根系长度、表面积、体积和直径见表3。由表3 可知，除了Ⅰ基质配方处理，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ4 种基质配方处理中油茶容器苗的根系长度、表面积、体积和直径均高于CK。就根系总长度而言，Ⅳ处理的最高，Ⅰ处理的最低，各基质配方处理按照根系总长度排序，依次为Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ；就根系表面积而言，Ⅴ处理的最高，Ⅰ处理的最低的，各基质配方处理按照根系表面积排序，依次为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ；就根系体积而言，Ⅳ处理的最高，Ⅰ处理的最低，各基质配方处理按照根系体积排序，依次为Ⅳ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅱ、CK、Ⅰ；就根系直径而言，Ⅳ处理的最高，Ⅰ处理的最低，各基质配方处理按照根系直径排序，依次为Ⅳ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅱ、CK、Ⅰ。

表3 各基质配方处理中油茶容器苗根系的形态指标Table 3 The roots morphological indices of C.oleifera seedling in different culture medium treatment

从根系4 项形态指标综合来看，Ⅳ处理的根系指标最好，各基质配方处理按照油茶根系综合形态指标值由高到低排序，依次为Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ。其中，Ⅳ处理的根系形态指标最好，根系长度为280.32 cm，表面积为106.72 cm2，体积为8.71 cm3，直径为1.316 mm，CK 的根系长度为157.13 cm，表面积为54.98 cm2，体积为2.87 cm3，直径为1.00 mm，Ⅳ处理的各指标分别是CK 的1.78、1.94、3.03、1.34 倍。Ⅰ处理的根系长度为 145.66 cm，表面积为52.90 cm2，体积为2.79 cm3，直径为0.981 mm，各根系形态指标值均低于CK。

对6 种基质配方处理下油茶容器苗根系的各形态指标进行方差分析，结果见表3。由表3 可知，各基质配方处理间苗木的根系长度（P＜0.01）、根系表面积（P＜0.01）、根系体积（P＜0.01）、根系直径（P＜0.01）存在极显著差异。

进一步对根系形态指标进行多重比较，结果见表3。由表3 可知，就根系长度而言，Ⅳ、Ⅴ处理与Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅱ处理与Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅱ处理与Ⅲ处理间差异显著，Ⅳ处理与Ⅴ处理间差异不显著，Ⅰ处理与CK 间差异不显著；就根系表面积而言，Ⅳ、Ⅴ处理与Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅱ处理与Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅱ处理与Ⅲ处理间差异显著，Ⅳ处理与Ⅴ处理间差异不显著，Ⅰ处理与CK 间差异不显著；就根系体积而言，Ⅳ、Ⅲ处理与Ⅱ、Ⅴ、Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅳ处理与Ⅴ处理间差异显著，Ⅱ处理与Ⅲ处理间差异显著，Ⅱ处理与Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅲ处理与Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅳ处理与Ⅲ处理间差异不显著，Ⅴ处理与Ⅲ处理间差异不显著，Ⅰ处理与CK 间差异不显著；就根系直径而言，Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ处理与Ⅱ、Ⅰ、CK 间差异显著，Ⅳ、Ⅴ及Ⅲ处理间差异不显著，Ⅱ、Ⅰ及CK 间差异不显著。

2.2 各配方基质对油茶容器苗根系生长影响的综合评价

各基质配方处理对油茶容器苗根系生物量和形态指标的影响不同，用单一指标较难对各处理中油茶容器苗的综合表现进行全面科学评价。因此，采用隶属函数法对各基质配方处理中油茶容器苗的根系生物量及形态指标进行了综合评价，结果见表4。

由表4 可知，根据油茶容器苗根系生物量和形态指标的平均隶属度由高到低排序，各基质配方处理依次为Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ。Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ基质配方处理的油茶容器苗生长指标的综合评价结果皆优于CK，其中，Ⅳ、Ⅴ和Ⅲ处理的平均隶属度分别为0.769、0.723和0.642。整体来说，Ⅳ处理对油茶容器苗根系的影响最大，效果最好，Ⅰ处理的油茶容器苗根系形态的综合评价值最低。

表4 各基质配方处理中油茶容器苗根系生物量和形态指标的隶属度及排序Table 4 Membership grade and sorting of root biomass and morphological indexes of C.oleifera seedling in different culture medium treatment

3 结论与讨论

基质是苗木正常生长的关键因素之一，基质配比对苗木生长所起的作用较大，油茶芽苗砧嫁接容器苗的生长状况与所选择基质密切相关。本研究中Ⅳ基质配方比例（黄心土40%+松林表土15%+菇渣20%+泥炭20%+粪土5%）对促进油茶容器苗根系生长的效果最好，是油茶育苗最佳基质，Ⅰ基质配方比例（黄心土80%+松林表土15%+粪土5%）促进油茶容器苗根系生长的效果最差，不适合用于油茶育苗。

苗木干质量和根冠比是衡量油茶苗木品质的重要指标。根冠比是指同化产物分配到根系的比例，能反映植物地上部、地下部生长发育情况，根冠比高，根系机能活性强，相反则根系机能活性弱。从苗木干质量来看，本研究中Ⅳ和Ⅴ基质配方比例较接近，其他基质间有明显差异，添加泥炭和菇渣的基质处理的苗木干质量均大于CK，最大的为Ⅳ基质配方处理，最小的为Ⅰ基质配方处理，且Ⅰ基质配方处理的苗木干质量低于CK。从根冠比来看，本研究中Ⅳ和Ⅴ基质配方比例较接近，CK、Ⅱ和Ⅲ基质配方比例较接近，添加泥炭和菇渣的基质处理的幼苗根冠比均大于CK，根冠比最大的为Ⅳ基质配方处理，最小的为Ⅰ基质配方处理，Ⅰ基质配方处理的根冠比低于CK。Ⅳ基质配方处理配料全面，有利于根系营养物质的积累。

根系表面积是土壤与根系之间交换营养物质界面的面积。本研究中，Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ和Ⅱ基质配方处理对油茶幼苗的根系表面积有显著提升的作用，且Ⅳ和Ⅴ处理的根系表面积总量均显著高于其余各基质配方处理，说明这4 个基质配方处理均有助于油茶幼苗根系对基质中营养物质和水分的吸收。根系体积是反映植物生长状况和吸收能力的重要指标。Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ和Ⅱ处理的幼苗根系总长度、表面积、体积、平均直径均高于CK，表明在添加泥炭和菇渣的基质处理中油茶幼苗根系通过增加细根，提高了油茶幼苗根系表面积，有利于油茶幼苗根系更有效地积累营养物质、吸收水分和运输矿质营养。

由于添加了泥炭和菇渣，基质Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ疏松透气，说明轻质材料对苗木生长有促进作用，与骆漫等[13]的研究结果一致。基质Ⅴ中泥炭比例高于基质Ⅳ，但后者苗木根系的各项指标均高于前者，主要原因是基质Ⅳ中添加了松林表土，松林表土不但可接种菌根，而且可提高基质的养分含量，改善基质的密度和通气透水性能，对苗木生长极其有利，与鲁敏等[14]的研究结果一致。

基质Ⅰ中苗木根系各项指标均低于CK，主要原因是基质Ⅰ的主要成分为黄心土（80%），且未添加泥炭和菇渣，成分单一，黄心土未熟化，较粘结，通气孔隙度小，有机质含量低于CK 而密实度高于CK，影响根系形态和植物生长。通常情况下，基质密实度达到一定阈值将影响根系及整株植物的生长。此结果与朱海军等[15]的研究结果一致。

黄心土偏酸性，而油茶根系生长喜弱酸性土壤，基质Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ有适当比例的黄心土与泥炭、菇渣混配，根系形态指标均较高，表明在基质中适当添加黄心土能增加基质的密实度和稳定性，使根系与基质结合更紧密，减少水分和矿物质的散失或流失，与邓华平等[16]的研究结果一致。

目前，在生产中油茶芽苗砧嫁接容器育苗采用2 段育苗法，即前期苗木嫁接后，直接栽于大田苗床上，后期芽苗成活后揭膜，移栽到容器中。育苗基质通常有2 种，即苗田土和配方基质。直接用苗田土培育的苗木主根发达，须根少，移栽成活率低。采用蛭石、珍珠岩及泥炭等配方轻基质培育的苗木具有根系发达、移栽成活率高等优点，但这些材料价格偏高，泥炭为短期内不可再生资源，并且绝大部分泥炭依赖进口，增加了育苗成本，不适合一般农户和中小企业使用。混合基质由结构性质不同的材料混合而成，可性状互补、扬长避短，充分协调水气肥状况，从基质研究和生产实践现状来看，混合基质是油茶育苗发展的方向。寻找当地资源丰富、价格低廉的材料作为基质材料，替代或减少蛭石、珍珠岩及泥炭比例，势在必行。本研究中育苗基质材料为黄心土和农林废弃物，就地取材，价格低廉，基质中泥炭比例降低，节约了育苗成本。

本研究中仅探讨了基质配方对油茶幼苗根系生物量和形态等表型性状指标的影响，存在明显的局限性，后续应进一步研究不同基质配方对油茶幼苗根系活力和苗木生理指标的影响，及不同基质配方的理化性质对油茶幼苗根系生物量和形态的影响等。