不同土壤质地对米槁幼苗生长特性的影响

刘济明，梁格林，高 攀，刘 欢，唐子燕，李如琪

（1.贵州大学林学院，贵州贵阳 550025；2.贵州大学森林生态研究中心，贵州贵阳 550025）

米槁（Cinnamomum migaoH. W. Li），系樟科（Lauraceae）樟属（Cinnamomum）常绿大乔木。其成熟的干燥果实又称大果木姜子，是贵州民间用以医治腹胀、胸痛等的常用药物。对大果木姜子进行药理、化学成分的研究，研制出了以大果木姜子为主药的米槁心乐滴丸、心胃丹胶囊、米槁精油滴丸等国家二三类中药新药［2］。近年来，由于生态环境的恶化和可观的社会、经济价值，米槁被广泛的开发和利用，致使其野生资源不断匮乏。在可用资源有限的情况下，幼树少见，通常是大树，导致种群数量大量减少［3］。植株根系的生长发育及对养分的吸收利用受土壤理化性质优劣的影响［4］。我国米槁主要分布范围为贵州、广西、云南等西南地区，土壤类型及其分布变化较大。土壤质地作为影响土壤潜在生产力的关键因素，同时也是土壤重要的物理性质的一部分［5］。不同质地的土壤理化性质存在很大差别，土壤质地对土壤的理化性质和肥力有着极其重要的影响，土壤粒级的组成差别造成了土壤水、肥、气、热的差异，影响植株的生长发育［6］。苗木的根系生长以及根系的形态和分布都受土壤理化性质的影响，同时根系的生长发育也影响着苗木的地上部分的生长发育［7］。侯加民等［8］对烤烟的研究显示：烟叶的生长与化学性质、抗病害、品质的高低与根系发育有着密切关系，所以不同的土壤质地导致烤烟根系发育差异，势必会影响地上部分生长的不一致，进而影响烟叶本身的品质。研究表明［9］，在不同的土壤质地条件下，玉米根条数和根干重依次为砂壤>壤土>黏土。Masoni 等［10］研究表明，不同质地的土壤下小麦的产量和干物质积累黏壤土优于砂壤土。综上，土壤质地的不同，土壤的理化性质、水肥、颗粒组成等都有所不同，这些与植株的生长发育都密切相关，说明土壤质地的差异会影响米槁生长的程度，而对不同质地条件下米槁生长特性方面的研究鲜有报道。探究砂土、壤土、黏土对米槁的苗高、地径、生物量和形态特征的变化，旨在明确适宜米槁高质高产的土壤质地类型，并为此提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于贵州大学林学院，26°27′12″N，106°39′12″E，海拔1020 m，属于典型的亚热带季风性温润气候，年均气温15.6℃，日照时数1144.6 h，最热月（6 月）39.1℃，最冷月（12 月）-7.8℃；年均降雨量1300 mm，一年中阴雨天气较多，平均为240.6 d，相对湿度为71%。根据国际制土壤质地分类标准，种植米槁前土壤理化性质见表1。

表1 不同土壤质地种植米槁前土壤理化性质Table 1 Soil physical and chemical properties before planting C. migao with different soil textures

1.2 试验设计

供试米槁品种于2014 年10 月中旬在贵州省罗甸县采集的米槁种子，经沙藏后，选取300粒饱满种子于2015 年3 月进行播种［11］。土壤采集于贵州省罗甸县逢亭镇米槁分布地，选择3 种不同的土壤质地（砂土、壤土、黏土）进行试验。对供试土壤分别进行风干、过筛、熏蒸、消毒和称量处理后，装入口径45 cm，高45 cm，底径40 cm 的花盆，每盆装土25 kg，按1 m × 1 m 的株行距埋入土中，盆的外延与地面平齐，使花盆中的土壤紧实度与相应的田间土壤接近，每个处理重复3 次。在移栽前每盆施尿素4 g、P2O54 g、K2O 2 g、有机肥（羊粪）12 g，均匀的施于15 cm土层。2015年4月中旬，选取长势一致的米槁苗于每种质地的土壤类型移栽100 株，进行随机区组试验设计。后期管理同一般大田生产。

1.3 测定项目与方法

选择各处理中长势一致的米槁10 株，挂牌标记，每隔20 d 测定一次苗高、茎粗、侧枝长和根长；数出分枝数目。测量幼苗形态后，选取3 株将幼苗的根、茎、叶分开，用电子天平（精准度=0.001 g）分别称出根、茎、叶的鲜重；进行杀青处理记录干重，杀青处理条件：105℃，15 min；60℃烘干。

1.4 数据处理方法

logistic 方程能够较好的拟合幼苗的生长过程［12］，以生长时间（t）为自变量，累积生长量（y）为因变量，所用的logistic表达式为：

式中a、b为待测系数，t为时间，k为生长极限。

通过方程将（1）式t 求二阶导数并令d2y/dt2= 0，得到幼苗生长发育速度最大值时的t0值，即t0= a/b，t0为连日生长量速度最大的时间，也称为速生点；再对式（1）进行三阶求导数，即d3y/dt3= 0，可得到生长量日变化速率最快的两个时间点，t（生长拐点）= a -ln（2 ±）/b，则t1= a - 1.317/b和t2= a + 1.317/b。

试验数据处理分析使用Excel 2016 和SPSS25.0软件对数据进行处理分析，采用Origin2018 绘制图表。

2 结果与分析

2.1 土壤质地对米槁生长发育的影响

由表2可知，不同土壤质地对米槁幼苗的苗高和地径影响有显著差异。在不同土壤质地条件下，幼苗都呈“慢-快-慢”的生长规律。到12月底，壤土处理苗高82.23 cm、地径1.72 cm，砂土处理苗高61.65 cm、地径1.33 cm，黏土处理苗高53.07 cm、地径1.26 cm，均是壤土处理长势优于砂土和黏土处理。

表2 米槁幼苗苗高、地径定期观测结果Table 2 Regular observation results of the height and ground diameter of C. migao seedlings

2.2 土壤质地对苗高地径生长过程的拟合

根据米槁幼苗生长过程中所需时间（t/d）、苗高（H/cm）、地径（D/mm），拟合得到的logistic 方程式见表3。

由表3 可知：在回归方程检验都达到极显著水平（P<0.001）下，决定系数RH2和RD2分别达到0.990以上和0.987以上。从图1-2中可知，苗高与地径的生长拟合曲线呈“S”型，且两个指标生长的实测值和拟合值拟合的都较好。可见利用logistic 方程拟合米槁苗高和地径的生长节律效果很好。根据拟合和计算的结果，大致可以将米槁幼苗生长时期划分为3个阶段：生长前期、速生期、生长后期。

图1 幼苗苗高在不同土壤质地条件下生长动态曲线与logistic拟合曲线Fig. 1 Growth dynamic curve and logistic fitting curve of seedling height under different soil texture conditions

表3 苗高和地径生长过程拟合的logistic方程Table 3 Logistic equations for the growth process of seedling height and ground diameter

图2 幼苗地径在不同土壤质地条件下生长动态曲线与logistic拟合曲线Fig. 2 Growth dynamic curve and logistic fitting curve of seedling diameter under different soil texture conditions

由表4 可知：砂土、壤土、黏土处理下苗高和地径速生期进程有所差别，苗高较地径稍早进入速生期，速生点也早，持续时间长（壤土除外）。速生期苗高累计生长分别为36.153 cm、52.226 cm、31.798 cm，分别占观察期苗高总生长量的58.63%、63.51%、59.92%；地径累计生长分别为0.802、1.062、0.750，分别占观察期地径总生长量的60.30%、61.71%、59.52%。壤土处理下速生期持续时间短，进入速生点时间早，但净生长量及占总生长量的比率最大。

表4 不同土壤质地苗高和地径生长时期划分Table 4 Different soil texture seedling height and ground diameter growth period division

2.3 土壤质地对米槁幼苗构件生长的影响

由表5可见：采用壤土处理米槁幼苗的分枝数、叶片数、叶面积、主根长、侧根数最大，分别为6.06、60.81、58.5 cm2、26.34 cm 和8.00，显著高于其他两种质地；且表现出显著差异（P< 0.05），砂土和黏土处理的米槁幼苗表现的差异不显著。壤土处理组较构件生长最差的土壤处理组分别高27.6%、43.5%、47.9%、38.6%、41.1%。比较结果表明：米槁幼苗在壤土质地上培育对幼苗构件的生长发育最为有利。

表5 不同土壤质地对幼苗构件生长的影响Table 5 Effects of different soil textures on seedling growth morphology

2.4 土壤质地对米槁地上部干物质积累的影响

从图3可以看出，不同土壤质地条件下，米槁地上部分干物质积累呈“S”型曲线，整体呈递增规律变化。干物质量的大小表现为壤土处理最大，砂土次之，黏土最小。从图3 还可得出，在米槁移栽后120 d～140 d 期间，壤土处理的物质的积累速率最大，达到0.28 g/d，黏土处理最小为0.12 g/d，但在移栽后140 d～160 d 的时候，黏土处理的积累速率最大达到0.13 g/d。壤土处理的米槁地上部分干物质量的积累速率一直高于其他两种处理。

图3 土壤质地对米槁地上部分干物质量的影响Fig. 3 The Influence of Soil Texture on the Dry Matter Quality of the Aboveground Part of C. migao

3 讨论

土壤是植物生长发育的关键因子，不同质地土壤的肥力状况及环境特征等都存在差异，其差异表现在根、茎、叶等不同生长部位，进而直接影响植株产量和质量的形成［13］。本研究表明，米槁幼苗的生长规律遵循logistic 方程，苗期生长符合“S”型生长曲线。在速生期，壤土处理下苗高和地径的净生长量分别占总生长量的63.51% 和61.71%，优于砂土和黏土处理。但苗高和地径生长表现出异速生长现象，苗高生长较地径生长早进入速生期，苗高速生期持续时间长于地径生长。这可能是植株不同生长阶段有不同的生长中心［14］，也可能是为了使能量优先投入高生长来抢占有限生存空间以及保证叶片数量，为争得上方光源制造有机物质提供有利的条件。同时，也有研究表明这种异速生长现象苗高生长晚于地径生长［15-16］或者差异不太大［17］；此外，速生期持续的时间大部分种群表现出地径生长长于苗高，在傅大立等［16］、庞世龙等［15］对泡桐和大叶栎苗期生长研究中发现地径生长的速生期持续时间比苗高生长长20～30 d。

土壤质地不同，土壤的孔隙度也存在差异，并对土壤的水、肥、气、热产生影响，进而影响根的生长发育，而地下部分的生长发育与地上部分具有一定的相关性［18-19］。本试验的研究结果证实了此观点，黏性土壤粘粒含量较高，对于根系生长的机械阻力较大，有机质分解和氧气输送水平降低，从而抑制根系生长，分布范围减少，间接就导致地上部分光合速率的减弱，总生长量低于壤土和砂土。而壤土质地上米槁幼苗的生长和根系发育总体较好，且总生物产量较高。在速生期米槁地上部分干物质的积累量及积累速率均是：壤土＞砂土＞黏土，这表明壤土栽培的米槁产量可能较高。

本试验显示米槁适宜的生长土壤质地为壤土，砂土和黏土米槁的栽培可以以此为标准加以调节。黏土可以考虑添加适合的外源物质来减小土壤的体积质量，增大透气的孔隙，促进根系和地上部分的协调生长；砂土可以采取多次施肥来控制养分的贫乏，也要注意后期的水肥管理，从而使地上部分的生长动态趋向于壤土栽培的米槁。

4 结论

不同土壤质地对米槁幼苗的生长发育壤土＞砂土＞黏土，砂土土壤质地疏松，保水保肥性较差；黏土土壤质地致密，透气和透水性差，容易导致植株积水缺氧；壤土土壤的通气性和致密性介于两者之间，土壤养分适中，利于米槁生长发育。