不同基质2年生楠木容器苗生长特征

杨杰峰，罗海兵，汪 洋，胡剑民，徐晓婷

（1.湖北生态工程职业技术学院，武汉 430200；2.随县林业局，湖北 随县 431500；3.麻城市职业技术教育集团，湖北 麻城 438300）

楠木（Phoebe zhennan）俗称雅楠、桢楠，樟科（Lauraceae）楠属常绿大乔木。楠木为中国特有树种，国家Ⅱ级珍稀濒危保护植物［1］，在中国分布范围为26°41′—31°7′N，101°51′—110°57′E，主要分布在四川盆周山地、贵州、重庆、湖南西部和湖北西部，垂直分布位于海拔139～1 524 m的地区［2］。楠木树干通直，高达30 m，其树形优美，叶终年不谢，为优秀的绿化行道树种。其木材芳香，纹理直而结构细密，不易变形和开裂，为建筑、高级家具等优良木材［3］。

学界针对楠木育苗技术进行了广泛研究，涉及楠木种子的撒播、条播、遮阴对比试验［4］，楠木幼苗对弱光环境的适应性研究［5］，光、温、水、肥调控对楠木幼苗氮素积累影响的研究［6］，中氮量有机肥对楠木幼苗影响的研究［7］。此外，薛沛沛等［8］还研究了楠木天然次生林的生长规律。

育苗基质是适合植物萌发的人工土壤，由有机、无机及微生物材料科学配制而成，是规模化和标准化容器育苗的基础［9］。目前，容器育苗研究已发展到从基质配方延伸到苗木光合、生理等相关领域，为科学育苗奠定了理论基础［10-12］。在楠木育苗方面，何芝然等［13］以半年生桢楠幼苗为试材，采用正交试验设计，研究了不同基质配比对楠木幼苗生长量、生物量及苗木质量的影响。轻基质容器袋育苗结合空气修根，与常规容器苗培育方法相比，根系更发达，造林成活率更高［14］。何灿鸾等［15］提出了楠木容器育苗营养基质配方、催芽播种、苗木移杯技术组合模式。王戈等［16］采用改良的布雷金多性状综合评定法，对2年生楠木苗期生长性状进行评价，并对楠木不同种源家系的后期生长进行了预测。

目前，2年生楠木育苗及容器育苗方面的报道较为鲜见。基于已有研究成果，为了进一步优化楠木2年生容器育苗方案，从经济和人力投入最节约的角度，综合设计并选择最适宜的育苗基质配方，提高鄂东南地区2年生楠木容器苗质量，本试验设计了3种基质配方，研究不同基质对2年生楠木容器苗地上生长发育指标的影响。并利用客观赋权法对不同基质培育的楠木生长指标和苗木分级合格比例进行赋权，通过苗木质量对基质配方进行评价，为鄂东南地区规模化培育优质楠木容器苗提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点与试验材料

试验地位于湖北省崇阳县实验林场苗圃内（113°43′—114°21′E，29°12′—29°41′N），海拔121～124 m，属典型的中亚热带季风气候，光照充足；年均温15.5℃左右，年均降雨量1 500 mm，相对空气湿度80%左右；年无霜期263 d，全年≥10℃的活动积温5 299℃，年均日照1 770 h。试验采用完全随机区组设计，以1年生楠木容器苗为材料，选择生长一致苗，设置3个不同基质处理：M1，30%河沙+70%黄心土；M2，50%蛭石+50%黄心土；M3，30%锯末+70%黄心土；CK，以黄心土为参照。每个处理30株，重复3次。试验前配制基质时，按2.5 kg/m3加入美国生产的爱贝斯（EPX）长效缓释肥，肥效为9个月。缓释肥全氮、有效磷、全钾质量分别为180、80、80 g/kg［17］。3月下旬移栽，完成后浇透水。根据楠木幼苗对弱光环境的适应性，选择其最适遮阴率50%的遮阳网［5］。试验期间进行常规除草、水分和病虫害管理。生长期内不再施肥。楠木容器苗育苗基质成分及配比如表1所示。

1.2 测定指标

2年生楠木苗的年生长规律研究从4月15日开始，每间隔15 d对地径和苗高观测记录1次，直至11月上旬楠木生长结束为止。共调查15次，最后记录时间为11月15日。调查时用卷尺测定苗高，精确至0.1 cm；用游标卡尺测量地径，精确至0.1 mm。

1.3 楠木生长模型拟合

以生长时间（t）为自变量，楠木地径和苗高生长量为因变量，利用具有S曲线增长特征的函数，如Logistic、Chanter函数［18］、指数函数和单分子函数［19］，拟合不同基质2年生楠木容器苗生长模型。

逻辑斯谛函数（Logistic equation）：

式中，Logistic函数和单分子函数中，k为累积生长的饱和值或称之为生物学上限［20］，不同函数中a、b和c为函数待定参数，y为因变量，y0为应变量初值，t为自变量。

1.4 苗木质量评价指数模型

依据容器苗分级标准［21］（表2），分别统计不同基质2年生容器苗Ⅰ级苗木百分比和Ⅱ级苗木百分比，本研究Ⅱ级苗木包括达到表2中2年生基质容器苗标准和全部2年生Ⅰ级苗木。结合生长结束期不同基质中楠木生长数据和高径比（H/D），采用CRIT⁃IC客观赋权法计算各指标权重，记为W。采用乘除法［22］对指标进行多目标统计，各指标取大为优，高径比取小为优，公式如下。

表2 楠木轻基质容器苗分级标准

式中，P（a）为不同基质苗木综合评分；D、H、G1、G2和H/D分别为2年生楠木容器苗地径、苗高、Ⅰ级苗木百分比、Ⅱ级苗木百分比和高径比（将苗高单位转化为mm后与地径的比值）；ED、EH、EG1、EG2和分别为地径、苗高、Ⅰ级苗木百分比、Ⅱ级苗木百分比和高径比的权重。将P（a）归一化处理，使不同基质育苗综合评分总和为1。

1.5 统计分析

采用Excel 2007软件整理数据，采用SPSS 22.0软件对所有指标进行方差分析和Duncan多重比较，采用Matlab 2016 a软件拟合回归函数，采用Sigmaplot 10作图。

2 结果与分析

2.1 不同基质对楠木生长的影响

由表3可知，不同基质配方对地径与苗高的影响存在极显著差异。其中，地径在M1基质中生长量最大，为7.850 mm；其次在M2和M3基质中生长较大，分别为7.444 mm和6.780 mm；CK最小，为6.011 mm。地径生长在M1和M2基质中均与CK差异极显著。苗高生长在M2基质中最大，为61.494 cm；其次在M1和M3基质中，分别为59.656 cm和58.633cm；CK最小，为52.744 cm。M1、M2和M3基质苗高与CK均差异显著，M2基质的苗高与CK差异极显著。苗高地径比在CK基质中最高，为89.384，在M3、M2和M1基质中分别为86.952、84.546和76.682。CK、M3基质的苗高地径比与M1基质差异显著，说明M1基质的苗木最健壮，CK中苗木最瘦弱。

表3 不同基质配方对楠木生长的影响

2.2 地径苗高的生长变化特征

以观测时间t为横坐标，以地径和苗高净生长量为纵坐标绘制不同基质栽培的楠木2年生容器苗净生长曲线（图1）。以2020年4月15日为观测起始时间，直到当年11月15日苗木基本停止生长为止。图1a为2年生楠木地径净生长曲线。不同基质中地径生长在5月1日之前呈现快速生长，其中，M1基质中苗木地径生长最快，M3基质中楠木地径从4月15日到6月1日（49 d）持续快速增长。其后，不同基质中地径生长呈多次“快-慢-快-慢”的生长节奏，8月下旬到9月初（124～141 d）第二次快速生长，10月下旬呈现慢增长。M1、M2和M3基质中地径净生长量均高于CK，且差异较大。

图1b为不同基质栽培2年生楠木容器苗苗高的净生长曲线。由图1b可知，不同基质中，2年生楠木的苗高也呈“快-慢-快-慢”的生长节奏。但5月1日之前呈第一次快速生长趋势（0～17 d），且明显高于同时间地径的快速生长趋势，说明4月下旬到5月上旬是楠木苗高快速生长期。8月初到8月中旬（110～124 d）是苗高净生长的第二个高峰期，其后生长逐渐减缓。11月上中旬（202～216 d）苗高生长基本停止。M1、M2和M3基质中苗高净生长量总体差异不大，但都明显高于CK。

图1 不同基质楠木2年容器苗净生长曲线

2.3 楠木生长量随时间的关系

以生长时间t为自变量，苗木地径和苗高为因变量，2年生苗高生长及地径生长Logistic函数参数拟合结果如表4所示。在Matlab中建立的Logistic函数、Chanter函数、指数函数和单分子函数对楠木2年容器苗的地径和苗高进行拟合。拟合数据与原始数据对应点误差的平方和（SSE）越接近于0，决定系数（R2）越接近1，说明模型选择和拟合更好，数据预测也越成功。

表4 不同基质配方楠木容器苗生长拟合

Chanter函数仅对CK地径的拟合效果较好（R2=0.951，SSE=5.146）。指数函数对地径拟合较好，M1基质中R2=0.990，SSE=0.139；M2基质中R2=0.988，SSE=0.156；M3基质中R2=0.944，SSE=0.458；CK基质中R2=0.981，SSE=0.122。指数函数对苗高拟合也较好，M1基质中R2=0.942，SSE=96.210；M2基质中R2=0885，SSE=237.600；M3基 质 中R2=0.911，SSE=173.300；CK基质中R2=0.933，SSE=96.870。

Logistic函数对2年生楠木容器苗地径节律拟合的R2均≥0.994，SSE均≤0.068；Logistic函数对苗高生长节律拟合的R2均≥0.991，SSE均≤18.960，其拟合效果优于其他3种函数。表明Logistic函数对不同基质2年生楠木苗的地径和苗高生长曲线拟合度高，与其他3种函数相比，最适合拟合楠木苗地径和苗高生长曲线。

2.4 不同基质栽培楠木苗质量评价

根据楠木2年生容器苗的地径、苗高指标在各基质配方生长差异和合格苗木分级比例，研究采用CRITIC客观赋权法对地径、苗高和合格苗木质量比等多个指标进行赋权，应用乘除法对各指标进行多目标统计，并对评价结果进行归一化处理（表5）。地径、苗高、苗高地径比、I级苗比例和II级苗比例的权重（W）分别为0.133、0.177、0.347、0.217和0.126。其中苗高地径比权重最高，说明苗木的健壮程度是影响苗木质量的关键指标。M1基质处理楠木质量综合评分为0.32，表现最佳。不同处理与对照的综合评价排序为M1（0.32）>M2（0.29）>M3（0.24）>CK（0.15）。

表5 不同基质栽培楠木2年生苗质量综合评价

3 小结与讨论

基质是决定植物根系生长发育完善的最主要因素，基质特性影响着植物对水分、养分的吸收及根系的扩展［23］，合适的育苗基质能提高苗木的成活率和生长发育［24］。缓释肥施用量是影响容器苗生长和质量的重要因子［25］。在试验中，为了避免苗木试验过程中水肥管理差异，基于减少育苗过程中因多次追肥的用工和满足苗木生长对养分的缓慢释放需求，使用了等量缓释肥于各基质配方中，从而降低了育苗成本［26，27］。由于不同基质中添加肥料的比例相同，缓释肥的添加对不同基质配方栽培楠木的影响是等效的。不同基质配方栽培2年生楠木苗，地径、苗高、苗高地径比存在显著差异。其中，在基质30%河沙+70%黄心土中2年生楠木苗木的地径生长最好，苗高生长仅弱于50%蛭石+50%黄心土基质，且楠木苗高地径比最小，苗木生长最健壮。

虽然地径和苗高净生长在30%河沙+70%黄心土、50%蛭石+50%黄心土和30%锯末+70%黄心土基质中明显高于CK（黄心土），但不同基质中2年生楠木容器苗地径和苗高生长均呈多次“快-慢-快-慢”的生长节奏，呈现的整体规律也基本一致。此外，地径和苗高与苗期生长时间的变化节律也基本一致。因此，根据楠木生长节律，在4月下旬和5月上旬，8月中下旬和9月上中旬，有效组织水肥管理、适当做好遮阴，是调控2年生楠木快速生长的关键措施。

2年生楠木容器苗生长动态规律符合“S”型生长曲线，可用符合“S”型曲线的函数进行拟合。4种函数中，Logistic数学模型拟合效果最佳。Logistic数学模型中，k为累积生长的饱和值或生物学上限［20］，a和b为模型的待定参数，时间t为自变量。4个处理地径的Logistic拟合函数中，30%河沙+70%黄心土处理地径的生物学饱和值为11.590 mm，50%蛭石+50%黄心土为11.150 mm，30%锯末+70%黄心土为7.317 mm，CK为7.514 mm，而30%河沙+70%黄心土基质中地径生长的试验测量值为7.850 mm，50%蛭石+50%黄心土为7.444 mm，30%锯末+70%黄心土为6.780 mm，CK为6.011 mm。模型拟合的生物学上限，说明2年生楠木苗仍具有很大生长潜力，也表明了水热条件对楠木苗期生长的影响很大［28］。如果根据试验苗木生长节奏，对2年生楠木苗进行科学的水肥管理，可极大提高苗木的生长量和苗木质量。

楠木苗期实施早期选择是有效的、可行的［16］。本试验利用客观赋权法中的CRITIC法，根据试验测得地径D、苗高H和高径比H/D等参数，结合苗木质量主观评价标准［21］，解释不同评价指标间生物学关系和差异性［29］。采用乘除法对楠木生长指标和苗木分级合格率等参数进行多目标统计［22］，通过苗木生长综合质量筛选苗木生长基质，可测量性明显，结果具有科学性。本研究的苗高与地径的比值和I级苗合格率的权重最高，说明2年生楠木容器育苗中，苗木生长健壮程度是苗期管理与调控的关键指标，应该通过注重水肥管理和适度减少遮阴培养壮苗来实现。

通过对2年生楠木容器苗在不同基质的生长规律和差异性研究可知，30%河沙+70%黄心土作为楠木2年生容器苗基质，具有经济和易于获得基质材料的优势；在4—5月和8—9月2个生长高峰期加强水肥管理，通过适度遮阴控制苗高与地径的比值。该生产模式适宜于鄂东南地区低投入、高产出大规模楠木容器育苗。