不同容器和基质配比对榉树容器苗生长的影响

刘泽茂 杨晓玥 吴 文 张于卉 喻方圆

（1. 南方现代林业协同创新中心，南京林业大学林学院，江苏 南京 210037；2. 江苏省淮安市盱眙县国库支付中心，江苏 淮安 223001；3. 上海市林业总站，上海 200040）

榉树（Zelkova schneideriana）为榆科榉属落叶乔木，是我国重要的珍贵用材和园林绿化树种，被列为国家保护植物[1]。目前榉树的造林绿化用苗量持续增加，但是对于榉树的研究，大多都是针对其生物学特性，叶色变化原因，园林应用，良种繁育、扦插、组培和大田育苗等方面[2-9]，对于榉树的容器育苗研究不是很多。开展对榉树容器育苗技术的研究，以尽快培养优质壮苗并且通过机械化模式提高育苗工作的效率，具有重要的现实意义。本试验以榉树为材料，研究基质配比、容器规格及两因素的交互作用对其容器苗生长的影响，为找出最适合榉树容器苗生长的容器规格和基质配方提供理论和实践依据。

不同容器制作材料、容器规格、育苗特性和价格差异很大。用于容器育苗的容器按制作材料可分为塑料容器（塑料薄膜、软塑料杯、硬塑料杯）、纸容器、无纺布容器等。按照能否分解，又可分为可降解与不可降解两大类，其中常用的不可降解育苗容器是黑色塑料容器，其成本低、操作技术含量低，但是培育出的苗木质量不高，窝根、卷根现象严重；常用的可降解育苗容器是无纺布育苗袋，其透水、透气性好，能控制根的生长，培育出的苗木质量好、移植成活率高，但是育苗年限短，成本高[10]。育苗容器的形状有圆柱形、棱柱形、方形、锥形、蜂窝状等，选择合适的容器类型和尺寸有利于容器苗的生长[11]。

基质是容器苗生产的基础，为苗木提供养分和水分，不含病虫害和杂草种子，质地轻、肥分高、保水性能好、透气性好是基质应有的最基本的特点[12]。使用单一的育苗基质会导致基质的养料不足、基质的持水孔隙过低，通气性差等问题，所以容器育苗时大都使用复配基质[13]。基质成分和配比共同决定了基质的养分状况和理化性质，其全氮、全磷、全钾含量以及容重、pH 值等是影响容器苗生长的主要因素[14]，这些因子直接影响容器苗根系的发育和生长[15-16]。并且基质配比变化带来的容重、总孔隙度、持水量及水分变化直接影响根系延伸和发展，从而间接影响着对养分的吸收[17]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地所处的金山区枫泾镇，地处东经121°01′，北纬30°53′，占地面积91.7 km²。金山区土壤起源类型以沼泽潜育土和草甸土为主，共有3 个亚类、13 个土属、28 个土种，其中以青黄泥、黄班青紫泥、青紫泥、青黄土、黄泥头等5个土种为主，土壤较肥沃，pH 为6.5，有机质含量丰富，土壤保肥供肥能力强。该地区属于亚热带季风气候，四季分明；年日照时数约为1900 h；年降雨量约为1 142 mm；年平均气温15.3 ℃，无霜期约230 d，适宜榉树的生长。

1.2 试验材料

以榉树幼苗作为材料，于2017 年2 月播种，5 月27 日选择生长状况一致的幼苗移入已经按照不同比例配好的基质和不同容器规格的育苗容器中，12 月19 日收获苗木，进行随机取样，测定相关指标。选取上海市金山区枫泾镇当地的苗圃土壤，以及采购的农林废弃物（成分为已腐熟的农作物秸秆）、珍珠岩作为基质配比的材料。

1.3 试验方法

1.3.1 容器育苗试验设计

试验采用双因素随机区组试验设计的方法，因素分别是容器规格和基质配比。容器规格有4 个水平（表1）；基质配比有5 个水平（表2）。共20 个处理，1 个区组内试验单元为20 株，每个处理设3 个重复。

表1 容器规格Table 1 The containers size

表2 基质成分配比Table 2 The matrix proportion

1.3.2 测定指标及方法

1）基质物理性质。基质混合后，随机取自然风干的混合基质，加满环刀，环刀规格为（直径×高）5 cm×5 cm（质量为m0，单位为g；体积v0，单位为cm3），称量（m1）。烘箱设定在105 ℃，烘干后称量（m2）。浸入水中，24 h 后称量（m3）。最后去掉底盖，在铺有干沙的盘中倒置12 h 后称量（m4）。

2）基质化学性质。测定不同基质下的全氮、全磷和全钾的化学性质。全氮和全磷用硫酸铜-硫酸钾-硫酸消解[18]，采用AA3 型连续流动分析仪进行测定。全钾的测定采用火焰光度计法[19]。

3）苗木形态指标。本次试验测定的苗木形态指标包括：苗高、地径（并计算高径比）；根系总长、根系表面积、根系体积和根干质量。其中根干质量测定的方法为：将根装入信封，放入烘干箱，105 ℃杀青20 min，然后将温度设定在70 ℃，烘至恒质量再用天平称其干质量。

4）隶属函数法分析。以苗木生长相关理论与试验测定结果为依据，按照郝小琴等[20]和翟新秘等[21]的隶属函数分析法，对各个容器和基质的平均隶属函数值进行计算。隶属函数分析中涉及的相关参数的计算参照下式：

若指标与苗木生长呈正相关，则用U(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin) 计算；若若指标与苗木生长负相关，则用U(Xj) = 1 - (Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)计算。式中，Xj表示第j个指标的测定值，Xmax表示第j个指标的最大值，Xmin表示第j个指标的最小值。隶属函数D值为不同容器或基质对于苗木生长的综合评价值。

1.4 数据处理

所有测定结果以平均值±标准差展示。利用Excel 2007 和SPSS 19.0 进行试验数据处理。采用双因素方差分析和Duncan 多重比较检验处理间差异显著性（P＜0.01 表示差异极显著；P＜0.05 表示差异显著）。

2 结果与分析

2.1 不同基质理化性质分析

2.1.1 不同基质物理性质分析

从表3 可以得出：5 种基质的容重差异极显著（P＜0.01），其中M1的容重最大，超过了适宜的基质容重范围值；其余4 种基质的容重为M2＜M5＜M4＜M3，均处于适宜的基质容重（0.1～0.8 g/cm）[22]范围值内。5 种基质配比的总孔隙度都在适宜的范围内（54%～96%）[23]，M2、M3和M5的总孔隙度差异不显著，M1与M4差异不显著，M1与M2差异性极显著（P＜0.01）；M2、M5的通气孔隙度（非毛管孔隙度）差异不显著，M1、M3、M4也差异不显著，但是M1与M2差异性显著（P＜0.05），而通气孔隙度影响的是根系的呼吸，从表3 的数据推测M2、M5的根系呼吸作用强于M1、M3、M4；持水孔隙度的差异性规律与通气孔隙度一致。

表3 不同基质配比的物理性质分析Table 3 Analysis of physical properties of different matrix ratio

2.1.2 不同基质化学性质分析

M2的全氮、全磷含量是最高的，全钾含量与其他基质差异显著，5 种不同基质配比的全氮、全磷含量皆存在显著性差异。从全氮含量来看M2＞M5＞M3＞M4＞M1；5 种基质配比的全磷与全氮含量变化一致；从全钾含量的角度来看M5＞M1＞M3＞M4＞M2（表4）。

表4 不同基质配比的化学性质分析Table 4 Analysis of chemical properties of different matrix ratiog/kg

2.2 不同基质配比、容器规格对苗木生长性状的影响

2.2.1 苗高、地径、高径比的双因素方差分析

容器规格对苗木生长的高度和地径的影响达到了极显著水平（P＜0.01），对高径比的影响也达到了显著水平（P＜0.05）。基质配比对容器苗苗高的影响呈极显著水平（P＜0.01），对地径的影响呈显著水平（P＜0.05），对高径比的影响不显著。而容器规格和基质配比的交互效应对榉树容器苗苗高的影响呈极显著水平（P＜0.01），对地径的影响呈显著水平（P＜0.05），对高径比无显著影响。

2.2.2 基质配比对苗木生长性状的影响

从表5 分析得出：基质配比主效应影响下，苗高、地径的趋势相同，都是随着M2、M3、M5、M1、M4依次减小，而高径比差异不显著。因此，M2、M3较好，M5、M1次之，M4最差。

表5 容器规格、基质配比对苗木生长性状影响的多重比较Table 5 Multiple comparison of growth traits in different container size and matrix ratio

2.2.3 不同容器对苗木生长性状的影响

在不同容器方面，只有C4的高径比与其他3 个有显著差异（P＜0.05），而C4高径比值最大，为6.83，而C1、C2、C3之间差异不显著。同时，C2和C3的苗高总体上都低于C1和C4，因此从苗高上来看，C1、C4的容器规格较好，C2、C3较差。在苗高一定的情况下，高径比越小说明苗木生长越粗壮，其苗木质量越好。通常高径比以不超过7 为好，本试验中苗木的高径比均低于7，比较理想。

2.3 不同基质配比、容器规格对容器苗根系的影响

2.3.1 容器苗根系的双因素方差分析

容器规格、基质配比及2 个因素的交互作用均对容器苗根系的相关指标有很大的影响。从容器规格大小来看，除根系体积差异不显著以外，其他4 个指标间都存在极显著差异（P＜0.01）；从基质配比的效应来看，不同基质配比容器苗的根系体积、比根表面积（SRA）存在显著性差异，其他3 个指标间存在极显著差异（P＜0.01）；从容器规格和基质配比的交互效应来看，除比根表面积（SRA）未达显著差异水平以外，其他4 个指标都达到极显著差异水平（P＜0.01）。

2.3.2 基质配比对容器苗根系的影响

从表6 的数据可以看出，根系总长长度由大到小排序为M5＞M1＞M2＞M4＞M3，其中M5根系总长值最大为919.09 cm，M3根系总长值最小为648.08 cm；M1、M5、M2无显著性差异，M3、M4无显著性差异，即M1、M5、M2较好，M3、M4较差。根系表面积由大到小排序为M1＞M5＞M3＞M2＞M4，其中M1根系表面积最大为683.38 cm2，M4根系表面积最小为524.01 cm2；M1、M3、M5无显著性差异，M2、M3无显著性差异，M1、M2、M3、M5与M4皆有显著性差异（P＜0.05），即M1、M5、M3较好，M2次之，M4最差。根系体积由大到小排序为M3＞M2＞M5＞M1＞M4，M1、M2、M4、M5无显著性差异，M3根系体积值（69.04 cm3）与其他处理皆有显著性差异（P＜0.05），即M3最好，M1、M2、M4、M5较差。SRL 由大到小排序为M1＞M5＞M4＞M2＞M3，其中M1值最大为10.83，M3值最小为6.51，M1比M3高4.32；M2与M3无显著性差异，M4与M5无显著性差异，M1值与其他处理间皆有显著性差异（P＜0.05）；SRA由大到小排序为M1＞M5＞M4＞M3＞M2，其中M1最大为8.75，M2最小为4.89，M1比M2高3.86；M1、M4、M5、无显著性差异，M3、M4无显著性差异，M2、M3无显著性差异。总得看来，在根系方面M1、M5基质配比较好，M3、M2其次，M4最差。

表6 不同容器规格和基质配比根系相关指标的多重比较Table 6 Multiple comparison of container size and matrix ratio on the root morphological index

2.3.3 不同容器对容器苗根系的影响

从表6 中还可以看出，在容器规格主效应的影响下，根系总长变化趋势从大到小为C1＞C2＞C4＞C3；根系表面积变化趋势从大到小为C1＞C2＞C3＞C4；根系体积变化趋势从大到小为C1＞C3＞C2＞C4；SRL 和SRA 变化趋势一致，从大到小为C3＞C2＞C4＞C1。其中，在C1的容器规格处理下，根系总长、根系表面积、根系体积都是最大值，分别为984.90 cm、6.84 cm2、5.62 cm3。从根系总长来看，C1处理显著高于C2处理26.43%（P＜0.05），显著高于C4处理32.27%（P＜0.05），显著高于C3处理51.87%（P＜0.05）；从根系表面积来看，C1处理显著高于C3处理15.72%（P＜0.05），显著高于C4处理33.80%（P＜0.05）；从根系体积来看，4 种容器处理下的结果并没有显著性差异。C1处理下SRL、SRA 都为最小值，分别是6.44 和4.55；同时，C1处理的SRL、SRA 均显著低于C2、C3处理（P＜0.05），不显著低于C4处理。从根系上总得来看，C1、C2较好，C3、C4较差。

2.4 不同容器和基质对于苗木生长的隶属函数分析

从表7 可以看出，不同容器对各测定指标的隶属函数值之间差别不大，C1和C2的平均隶属函数值较大；M3的平均隶属函数值较低，比M5的低了22.2%。其余4 种基质的平均隶属函数值差别不大。

表7 不同容器和基质对各测定指标的隶属函数值Table 7 The membership function values of different containers and matrix ratio for each measurement index

3 结论与讨论

基质的物理性质一般关系到植物根系对水分和养分的吸收以及保证根系与外界环境的气体交换[24]。在本试验中，除了M1的容重超过适宜的范围值以外，其他4 种基质配比之间虽然有显著差异，但都在适应的范围内，且M2、M3、M5的容重较小。而5 种基质的总孔隙度也都处在适宜的范围内，且M2、M3、M5之间差异不显著。M2、M3、M5含有更多的氮、磷、钾，更有利于容器苗的营养积累。分析榉树容器苗具体生长情况得知：M2、M3、M5在苗高、地径上的表现好于M1、M4；M2、M3、M5对于榉树容器苗的根系生长也有很好的促进作用。SRA 的值体现了根吸收功能的强弱。M3在促进榉树容器苗根伸长和增强根吸收功能上表现较差，并且其平均隶属函数值较低，比M5的低了22.2%。因此选择基质类型时需要排除M3。故在基质配比这一方面，可供最终选择的为M2和M5。在选取合适的基质时，要考虑适用性和经济性两大原则。泥炭、蛭石和珍珠岩是最常用的可以标准化的基质。但是随着生产规模的扩大，人们逐渐考虑添加处理过的工业和农业废弃物，以期降低育苗成本并且符合环保要求。选用农林废弃物等经济环保型育苗基质成为目前容器苗发展的趋势[10,25]。但目前秸秆的回收、运输和储存等体系还不够完善，跟苗圃土相比各方面成本较高[26]。故农林废弃物越多，基质价格就越高，故建议选择M5基质配比。

为了培育高质量的容器苗，根据植物种类、育苗规格和育苗周期的不同选择适用于树种生物学特性和经济条件的育苗容器十分必要[27]。在本试验中，容器C1、C2、C4的苗高、地径等形态指标均显著高于C3；但是根系总长、根系体积等指标以C4为最差。这可能是因为C4是无纺布，规格仅为20 cm×20 cm，在生长中根系可以穿过无纺布，直达地下，导致容器苗在生长时可以吸收容器外土壤的养分，使得苗木生长较高，但是收获时会破坏容器外部的根系，同时收获时也非常困难。因此选择容器规格时需要排除C4。同时C1和C2的平均隶属函数值都较大。另一方面，塑料薄膜容器还具有价格低廉、牢固、保温、保湿、播种后出苗早和育苗效果好等优点[28]。故在容器规格这一方面，可供最终选择的为C1和C2。在一定的条件下，容器的规格越大，则越有利于容器苗的生长[29]；使用更大的容器，也更有利于苗木移栽后第1 个生长季的幼苗生长和养分积累[30]，这是因为较大的容器可以促进苗木茎和根的生长[31]。但由于容器苗是工厂化育苗，必须考虑经济方面。最好的育苗容器应该是成本低，同时有利于苗木的生长[32]。在保证培育健壮优质苗的前提下，育苗容器要尽可能小，以提高苗圃地利用率[33]。容器规格越大，所用基质越多，育苗成本也就越高。C1的填充基质较多，但除了根系总长显著高于C2外，其余指标均无明显差异。故建议选择C2容器。

综上所述，通过分析测定数据，同时考虑经济因素，建议在培育榉树容器苗时选择规格为20 cm × 30 cm 的控根容器和25% 农林废弃物 +65%园圃土 + 10%珍珠岩的基质配比。由于本试验用了苗圃土以及规格稍大的容器，导致基质重量较大，运输成本大，不利于推广使用。建议可以因地制宜，充分利用当地的材料和肥源，适当地添加木屑、泥炭土、树皮、花生壳、菇渣、稻壳和土木灰等轻基质，以更好地降低成本和推广使用[34-35]。还可以在基质中添加一些物质，以更好地满足苗木的生长需求。如在培育番茄（Lycopersicon esculentum）幼苗的基质中添加适量的草酰胺；而使用生物保水剂则可以提高土壤持水容量、总孔隙度和毛管孔隙度，降低土壤容重[13]。展望未来，可以开展针对榉树容器苗基质添加剂的试验，以更好地培育出优良的榉树容器苗。