轻基质配方对红豆树容器苗生长和生理的影响

（贵州大学 林学院，贵州 贵阳 550025）

林业生产中容器育苗大多采用营养土或者轻基质，这些基质比普通土壤含有更加丰富的养分、矿物质，能为种苗的发育提供更为充足的营养[1]，基质性状是影响种苗品质的关键因素[2]，轻基质育苗不仅能够缩短育苗期、延长造林季节、提高苗木成活率，还具有节约运输成本、保护根系不易受损、便于机械化育苗等多个优点[3-4]。在我国容器育苗进程中，研究者们从各地的实际情况出发，针对不同树种研制了适宜的基质配方，除商品基质材料泥炭、蛭石和珍珠岩外，各种农林废弃物广泛应用于基质配方中，但泥炭、蛭石和珍珠岩一直是备受推崇的育苗轻基质材料[5]。珍贵稀有树种的繁育是近十年来研究的热点，由于珍稀树种自身繁殖困难，种子来源有限[6-7]，为珍稀树种选择合适的育苗基质配方，提高苗木质量受到林业工作者的广泛关注。

红豆树Ormosia hosieiHemsl.et Wils.系豆科Leguminosae红豆属常绿乔木，别名鄂西红豆、花梨木，是国家二级重点保护植物[8]，其木材光泽好、质地坚硬，其树干花纹美观，切面光滑，是上等的家具、雕刻用材[9]。但红豆树的种子难求，种苗紧缺，采用常规的播种育苗发芽率较低，苗木质量较差，并且裸根苗根系易受损，造林后苗木水分难以达到收支平衡，因此成活率较低。近年来，许多学者对红豆树种子生态学特性、扦插育苗、组培育苗和遗传特性等方面开展了广泛研究[10-13]，目前关于红豆树容器育苗的基质的筛选，仅考虑了苗木生长状态，而未涉及其内部生理质量[14]。因此，本研究以泥炭、椰糠、珍珠岩和蛭石作为基质原料，配制成9种育苗基质进行育苗对比试验，测定不同基质的理化性质、红豆树苗木生长及生理指标，从苗木形态指标、生理指标、基质养分状况等多方面进行评价和筛选，找出有利于红豆树生长和生理质量提高的育苗基质。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在贵州大学林学院塑料大棚中进行，试验所在地隶属贵阳市花溪区，地处黔中地区，104°34′E，26°34′N，海拔1 159 m。该地区具有明显的高原性季风气候特点，系亚热带湿润温和型气候，年平均气温为14.9℃，无霜期平均246 d，年均降水量1 178.3 mm，气候温和湿润，雨量充沛。

1.2 试验材料

供试材料为2018年采自贵州关岭县花江镇的红豆树种子，种子千粒重1 310.073 g，塑料袋密封干藏，在2019年3月底浸种催芽后播种到穴盘中，当红豆树生根发芽后选取长势基本一致的幼苗移栽至容器内。

栽培基质选择当地资源丰富、运输便利、加工容易、价格适中的4 种基质材料，分别为泥炭、蛭石、珍珠岩、椰糠，育苗容器为白色无纺布袋（口径14 cm×高度16 cm），采用浓度为0.02%的多菌灵作为基质消毒剂。

1.3 试验设计

设计了9 种基质配方（表1），将泥炭、蛭石、珍珠岩、椰糠等材料按照体积比进行配制。装填好不同配比的基质后，分基质随机摆放在塑料大棚中，并取样进行理化性质分析。选取催芽后长势基本一致的红豆树幼苗移栽至容器内，每种基质设计3 个重复，每个重复33 株苗。植苗后浇透水，盖上遮阳网，定期浇水保持土壤湿润。

表1 容器育苗基质组成Table 1 Composition of nursery media

1.4 试验指标测定

1.4.1 基质理化性质测定

取样时间为2019年6月，取样方法为：每个处理取1 kg 土样，将土样带回实验室，自然风干，去除碎石、植物根系等杂物后，每个处理随机取3个环刀土壤样品，用于测定物理性质。经研钵处理后过2 mm 和100 目尼龙筛，用于土壤化学性质测定。测定分析在贵州大学林学院实验中心进行。

容重和孔隙度采用连兆煌的方法[15]测定，全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定，全磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用火焰光度法测定，水解氮含量采用碱解-扩散法测定，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定，基质pH 值采用pH 酸度计法测定[16]。

1.4.2 地上形态指标测定

在2019年6月22日将萌发的红豆树幼苗移栽至容器中，用卷尺、游标卡尺测量各处理所育苗木各25 株的基础苗高、地径，生长结束后再次测量其生长指标，计算苗高净生长量、地径净生长量。生长停止后，从长势与每组基质苗木平均苗高相差较小的红豆树容器苗中选取10 株为标准株测定生物量，将红豆树苗木洗净擦干后放到105℃烘箱中杀青30 min，再用80℃烘24 h 至恒质量，冷却干燥后用1 /1 000 电子天平称各部分干质量。同测定生物量苗木选取方法取3 株标准株测定根系指标，用根系扫描仪Win RHIZOC Pro2004b 对洗净擦干后的红豆树苗木根系进行扫描分析，测定其总根长、根体积以及根表面积。

1.4.3 植株生理指标的测定

在2019年9月中旬对红豆树容器苗进行生理特性测定。测试叶片取自不同育苗基质的试验小区，取样方法为：每个处理每重复选3 株标准株，取每一株上大小、叶龄均大致相同的成熟叶片，用湿纱布包裹带回实验室。可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法测定，可溶性糖采用蒽酮法测定，硝态氮采用水杨酸法测定，叶绿素采用95%乙醇研磨浸提法测定，叶片全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定，叶片全磷含量采用钼锑抗比色法测定，叶片全钾含量采用火焰光度法测定[17]。

1.5 数据分析

应用Excel 2007、SPSS 17.0 和Origin Pro 8 软件处理和分析数据，并制作图表。采用隶属函数法对数据进行分析，以确定各指标对红豆树容器苗质量的影响。

隶属函数值计算公式：R(X)=X-Xmin/Xmax-Xmin。

2 结果与分析

2.1 育苗基质的理化性质

2.1.1 物理性质分析

基质的物理性质是影响苗木生长的重要因素之一。9 个基质配方的容重都在0.1～0.3 g·cm-3之间，不同基质之间的容重差异显著（P＜0.05），其中T9最大，T5最小。理想基质的总孔隙度为70%～90%[18]，9 组基质中T6、T7、T8和T9总孔隙度在理想值范围内，总孔隙度最小的为T5，低于60%；通气孔隙最大的是T9，最小的是T3和T5，低于40%，T3和T4之间、T6与T7通气孔隙无显著性差异（P＞0.05）。毛管孔隙较大的是T6、T7和T8，最小的是T5基质。9 组基质配方的大小孔隙比最大的是T9，与各组之间差异显著（P＜0.05），最小的是T8基质。

表2 不同育苗基质的物理性质†Table 2 Physical properties of different substrates

2.1.2 化学性质分析

从表3可以看出：不同基质的pH 值皆呈弱酸性，变化在5.69～6.22 之间；全氮和速效钾含量均以T1最高；T1、T3和T9三个基质全氮含量均大于5.0 g·kg-1，最差的是T2，T1的全氮含量比T2高57.29%；全磷和全钾含量以T9最高，其余各组之间全磷无明显差异（P＞0.05），全钾含量除T2和T5无明显差异（P＞0.05）外，其余各组差异显著（P＜0.05）；不同基质的水解氮以T5较高，T9表现最低；有效磷含量最高的是T3，其次是T1和T2；9 个处理中水解氮、有效磷和速效钾含量最低的都是T9。

表3 不同育苗基质的化学性质†Table 3 Chemical properties of different substrates

综合9 组基质容重、总孔隙度、全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷和速效钾含量8 个理化性质测定结果，采用隶属函数评估法对9 组轻基质进行综合评价，T1隶属函数值最高，其次为T6和T9。

2.2 不同基质对红豆树容器苗生长的影响

不同的基质处理下红豆树容器苗的苗高、地径生长情况不同（图1）。在苗高的整个生长过程中，T5和T9显著高于其余各组（P＜0.05），其次为T2、T4，T6的苗高净生长量最低，T5比T6高64.5%。T2基质上的红豆树容器苗地径净生长量显著高于其余8 组处理（P＜0.05），为1.65 mm，其次为T1和T9，T2比最低值T8高37.5%。

2.3 不同基质对红豆树容器苗生物量和根系发育的影响

不同基质培育出来的红豆树容器苗的地上干质量、地下干质量、总根长、根体积以及根表面积都存在显著差异（P＜0.05）。地上部分和地下部分干重最大的均为T2基质，T6和T7的较小，T2的地上部分干质量比T6高80%。在根系发育指标中，T1基质培育的容器苗总根长、根表面积和根体积均显著高于其余各基质（P＜0.05），其次为T2，T6表现最差。

图1 基质配比对红豆树苗高和地径净生长量的影响Fig.1 Impact of substrates on height increment and diameter increment of Ormosia hosiei container seedlings

2.4 不同基质对红豆树容器苗生理的影响

苗木可溶性糖是植物生长发育的能量来源，对维持苗木的生长代谢、保证造林成活率等方面起着重要作用。从表5可知：不同基质配方的可溶性糖含量差异显著（P＜0.05），T5含量最高，T1、T7与T9处于同一水平，略低于T5，但高于其他基质处理；T9的可溶性蛋白含量最高，显著高于其他基质处理（P＜0.05），T4和T6可溶性蛋白含量较低；硝态氮含量以T6最高，比含量最低的T1高76.5%，T3、T4、T8和T9之间差异不明显（P＞0.05）；9 个处理间叶绿素总量差异显著（P＜0.05），其中T8和T6的叶绿素总量为最高，其次为T9，T8比T4高111.65%。

表4 配比基质对红豆树容器苗生物量和根系指标的影响†Table 4 Impact of substrates on biomass and root indicators of O.hosiei container seedlings

表5 基质对红豆树容器苗生理指标的影响†Table 5 Impact of substrates on physiological index of O.hosiei container seedlings

2.5 不同基质对红豆树容器苗叶片矿质营养的影响

植物叶片中氮磷钾含量反应了植物养分吸收的情况。9 个处理间叶片全氮含量差异显著（P＜0.05），其中最大的是T6，其次为T5，最小的是T9；叶片全磷含量除T2最低外其余8 个处理都在3.0～4.0 g·kg-1之间，其中含量最高的是T7，其次是T6；T6叶片全钾含量显著高于其余各处理（P＜0.05），其次为T5，含量最低的是T8，T6比T8高41.6%。由此可见，T6基质上红豆树容器苗叶片矿质元素含量最高，其次为T5和T7。

2.6 基质理化指标与生长、生理指标相关性分析

对基质主要理化指标与红豆树生长、生理指标进行相关性分析，结果表明：pH 值与红豆树容器苗苗高生长量和可溶性蛋白含量间呈显著正相关，与叶片全氮含量呈极显著负相关（P＜0.05）；容重与地下干重间极显著负相关（P＜0.01），与叶绿素含量间呈显著正相关（P＜0.05）；总孔隙度与硝态氮含量间呈极显著正相关（P＜0.01），与地上、地下干重间呈显著负相关（P＜0.05）；基质全磷含量与可溶性蛋白含量呈显著正相关（P＜0.05）；基质全钾含量与叶片硝态氮含量显著相关（P＜0.05）；基质有效磷含量与叶绿素含量呈极显著负相关（P＜0.01），与地下部分干重呈显著正相关（P＜0.05）。

表6 基质对红豆树容器苗叶片矿质营养的影响†Table 6 Impact of substrates on leaf mineral nutrition of O.hosiei container seedlings

2.7 隶属函数分析

植物生长的过程中受多种因素影响，用单一指标评价植物生长质量不够全面。对9 组基质处理培育的红豆树容器苗木质量生长、生理指标进行相关性分析，筛选最具代表的11 个生长、生理指标，采用模糊数学的隶属函数法对9 组红豆树容器苗进行综合评价，各项指标表现与综合评价得分呈正比。结果表明：不同轻基质配方培育的红豆树容器苗主要生长生理指标的隶属函数值大小依次为T9＞T6＞T5＞T7＞T2＞T1＞T8＞T3＞T4。

表7 基质理化指标与生长、生理指标相关性分析†Table 7 Correlation analysis of matrix physical and chemical properties with growth and physiological indicators

表8 不同基质红豆树容器苗隶属函数法综合评价Table 8 Comprehensive evaluation of substrates of O.hosiei container seedlings on membership function method

3 结论与讨论

1）基质的理化性质对苗木的生长具有重要意义，有研究表明基质容重为0.1～0.8 g·cm-3时，有利于固定植株，方便运输管理，总孔隙度一般在70%～90%最好[18-19]，本研究中与容重和总孔隙度理想基质相符的为T6、T7、T8和T9四组基质。土壤中各个肥力因素之间具有联系性和制约性，只有各肥力因素同时存在并互相协调，才能为苗木生长提供良好条件。本试验中T9基质的全磷和全钾含量均为全组最高，全氮含量也仅次于T1；采用隶属函数评估法对9 组基质主要理化性质进行综合评价，T1（泥炭∶椰糠=8∶2）、T9（泥炭∶蛭石=5∶5）和T6（泥炭∶蛭石=8∶2）三组基质理化性质综合评价较好。

2）树木的生长变化是一个复杂的动态过程，结合苗木的生长和生理特性可以更进一步反映植物的生长状态。研究表明：不同的基质配比对植物容器苗的苗高、地径、生物量等指标均存在一定的影响，轻混合基质中可利用的养分能有效转化为苗木自身的养分，从而促进苗木的生长[20]。许多学者通过分析基质的理化性质和苗木在不同基质中的形态指标、生物量及生理指标，筛选出适合不同苗木生长的最佳育苗基质[21-22]，张鹏等[23]研究发现轻基质培育的油茶容器苗生物量及根系生长指标优于苗圃土。施肥中氮磷钾含量对叶片可溶性糖含量和可溶性蛋白含量有显著影响[24]，植物叶绿素和氮素都是植物生长的重要营养和生理参数，硝态氮是最易被植物吸收的氮素营养[25-26]。本研究对基质主要理化性质与红豆树生长、生理指标进行相关性分析，结果表明：基质的容重与红豆树的叶绿素含量呈显著正相关，总孔隙度与红豆树生物量呈显著负相关（P＜0.05），说明基质的透气性对苗木根系和茎干的生长有明显作用，且基质pH 值与红豆树的苗高呈显著正相关（P＜0.05），其余基质氮磷钾含量也与红豆树部分生长特性有显著相关性，说明基质矿质营养元素含量对红豆树生长有促进作用。

3）本试验测定指标较多，分析单一指标难以全面反映基质的优劣性，采用隶属函数法可以更为全面的分析各生长、生理指标对苗木的影响，避免采用单一指标出现片面性，实际上，隶属函数分析提供了一条在多指标测定基础上对各植物特性进行综合评价的途径[27]。徐味[28]通过综合棕榈容器苗生长、生理指标、抗性以及隶属函数综合评价的结果表明，腐殖质∶泥炭∶棕丝粉∶锯木屑=1/2∶1∶2∶1/3 体积比的基质配方为理想的栽培基质。本试验通过对主要生长和生理指标之间隶属函数分析得出，T9（泥炭∶蛭石=5∶5）为红豆树容器苗的最佳育苗基质，T9基质培育的红豆树容器苗苗高、地径生长量、根系指标、可溶性蛋白含量、硝态氮含量及叶绿素含量均位列9组基质中前三，与隶属函数法综合评价结果基本一致，其次为T6（泥炭∶蛭石=8∶2）和T5（泥炭∶珍珠岩=5∶5）。

目前，利用栽培基质对珍稀树种进行容器育苗的技术已逐渐成熟，但对红豆树轻基质容器育苗生理方面尚未有报道。本试验对不同轻基质理化性质对红豆树植株生长和生理指标进行探讨，以达到提高红豆树容器苗苗木成活率和品质的目的，促进根系结构发育，缩短育苗时间，为红豆树容器苗优质育苗提供理论依据，也为其他珍稀树种的相关研究提供一定的参考依据。由于试验条件和时间限制，本试验对红豆树容器育苗的研究层次和深度还有待提高，不同基质对红豆树和花榈木容器苗生物酶活性、抗寒性及抗旱性等更多因素的影响还有待进一步研究。