基质配比对花榈木容器苗生长及生理生化的影响1)

田鸿 韦小丽 罗旋

(贵州大学，贵阳，550025)

花榈木(OrmosiahenryiPrain)又名花梨木、臭木，为蝶形花科红豆属常绿乔木，是国家二级重点保护野生植物，主要分布在我国长江以南地区。花榈木由于具有优良的用材价值、药用价值和观赏价值[1]，自然更新能力差，因其自然生境遭到破坏，导致花榈木母树稀少，且大多结实不良，而传统大田育苗方式容易造成种子浪费，且裸根苗的根系容易受损伤，造林后成活率较低，因此容器育苗是花榈木育苗的理想方式。

基质种类和配比是支撑苗木生长、保证苗木水分和养分充分供给、培育高质量苗木关键因素之一，国内外容器育苗基质使用发展大致可以分为以土壤为主的重基质、以草炭土、有机质和沙为主的半轻基质和轻基质3个阶段[2-3]，而其中轻基质由于具有易搬运、质量轻、育苗成活率高的特点，因此对轻基质配方的研究逐渐成为林木容器育苗研究的重点，尤其注重对种子来源有限，自身繁育困难的珍贵树种和濒危树种的基质配方研究。近年来有学者采用农林废弃物如玉米秸秆、花生壳、蘑菇渣[4-10]等作为珍贵树种育苗基质，也有学者采用泥炭、蛭石、珍珠岩、动物粪便[11-13]作为育苗基质培育榉树、红豆杉和红豆树苗，并且已取得了较好的效果。由于植物生物学特性的差异，在轻基质育苗过程中，基质配比会因植物种类而异[14]，而目前有关花榈木容器苗基质筛选的研究，仅有段如雁等[15]开展过花榈木容器育苗基质配方的筛选，主要从苗高、地径生长及苗木质量等方面进行评价和筛选，但并未涉及其内部生理和光合特性研究。因此，本研究以泥炭、椰糠、珍珠岩和蛭石4种材料为基质原料，按照一定的比例配制成7种育苗基质，探讨不同基质配比对花榈木容器苗生长和生理生化的影响，以期为花榈木轻基质容器苗培育提供理论和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年3—9月在贵州大学南校区林学院塑料大棚内开展，供试种子采自贵州省黔西南州晴隆县，千粒种子质量413.1g，置于塑料袋密封干藏。2019年3月底浸种催芽后播种，生根发芽后取生长势相近的芽苗移栽至容器内。

育苗容器选用白色无纺布袋(12 cm×15 cm)，育苗基质配方原材料选用泥炭、椰糠、珍珠岩和蛭石，育苗基质使用前采用质量分数为0.02%的多菌灵进行消毒。

1.2 试验设计

将4种基质材料根据体积比进行配制，共计7种基质配比，分别为T1(V(泥炭)∶V(蛭石)=1∶1)、T2(V(泥炭)∶V(蛭石)=7∶3)、T3(V(泥炭)∶V(蛭石)=4∶1)、T4(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=1∶1)、T5(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=7∶3)、T6(V(泥炭)∶V(珍珠岩)=4∶1)、T7(V(泥炭)∶V(椰糠)=4∶1)，各处理理化性质见表1，每个处理3个重复，每个重复33株，共计693株。将不同配比的基质装入无纺布袋中，于2019年5月移栽花榈木幼苗至无纺布袋中，植苗后管理措施一致。

表1 花榈木容器育苗基质理化性质

1.3 指标测定

1.3.1 生长指标测定

于2019年10月下旬各处理选取25株苗测定生长指标。用卷尺(0.01 cm)和游标卡尺(0.01 mm)测其苗高、地径；从各处理中选取10株标准株，将苗木洗净擦干表面水分后，分离根、茎和叶，称鲜质量，然后经杀青烘干后称其干质量；根系指标用根系扫描仪Win RHIZOC Pro2004b测定。

1.3.2 生理指标测定

在2019年9月中旬在每个处理每重复中选取3株标准株进行生理特性测定。

可溶性蛋白质量分数采用采用考马斯亮蓝法测定；可溶性糖质量分数采用蒽酮法测定；硝态氮质量分数用水杨酸法测定；叶绿素质量分数用体积分数95%乙醇研磨浸提法测定；叶片全氮质量分数用半微量凯氏定氮法测定；叶片全磷质量分数用钼锑抗比色法测定；叶片全钾质量分数用火焰光度法测定。

1.3.3 瞬时光合特征参数测定

选择2019年8月中旬典型晴天上午09:00—11:00进行测定，各处理随机选取3株，每株选取3片叶片，采用LI-6400便携式光合测定系统对花榈木瞬时光合变化进行测定，测定其叶片净光合速率(Pn)、胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等指标。

1.4 数据处理与统计分析

利用Excel 2013进行数据统计和图表制作，SPSS 17.0软件进行单因素方差分析。

最佳花榈木基质配比评价采用坐标综合评价法[16]，具体方法：为消除不同指标的单位对评价结果的影响，取同一指标中的指标与其最大指标的比值作为相对值bij(其中i为处理，j为测定指标)，最优值为各指标中的最大值(以数字1表示)，再根据公式Pi=1-bij求出各指标实际值到最优值的距离，综合评价值(D)为同对同一处理不同指标的实际值到最优点的距离之和，即D=∑Pi，综合评价值D最小的处理即为最佳花榈木基质配比。

2 结果与分析

2.1 不同基质配比对花榈木容器苗形态指标的影响

不同基质配比对花榈木容器苗苗高、地径影响显著(P<0.05)。从表2可看出，T1、T4处理苗高显著高于其余处理，苗高最大是T4处理，最低是T2处理，前者是后者的1.12倍。T3和T6处理地径显著高于其余处理，其中地径最大是T6处理，最低是T2处理，前者是后者的1.23倍；在花榈木容器苗根系发育中，T7处理根长和根表面积最大，T2处理根长、根体积和根表面积最小。就花榈木容器苗根平均直径而言，7种基质间均无显著性差异(P>0.05)。T1处理根尖数最多，是最低T3处理的2.43倍。

表2 不同基质对花榈木容器苗形态指标的影响

2.2 不同基质配比对花榈木容器苗生物量的影响

不同基质配比对花榈木生物量在各器官中的分配不同(表3)，根生物量以T6处理最大，其次为T7，分别比最低的T3处理高157%和150%。茎生物量中，T4和T6处理最大，其次为T5，分别比最低的T3处理高61%和57%。叶生物量中，T6和T4处理最大，其次为T7，分别比最低的T3处理高89%和25%。总体来看不同基质配比花榈木容器苗单株生物量大小为T6、T4、T7、T5、T1、T2、T3。

表3 不同基质配比花榈木容器苗生物量的影响 g

2.3 不同基质配比对花榈木容器苗生理的影响

2.3.1 对花榈木容器苗叶片氮磷钾质量分数的影响

总体上看花榈木容器苗叶片氮磷钾质量分数大小顺序为氮、钾、磷(表4)，各配方基质所育花榈木叶片氮质量分数从大到小依次为T4、T3、T7、T6、T5、T1、T2，其中氮质量分数最高的T4处理是最低处理T2的3.24倍。各配方基质所育花榈木叶片磷质量分数从大到小依次为T7、T6、T5、T2、T1、T3、T4，其中磷质量分数最高的T7处理是最低处理T4的2.35倍。各配方基质所育花榈木叶片钾质量分数从大到小依次为T7、T5、T2、T6、T3、T1、T4，其中钾质量分数最高的T7处理是最低处理T4的1.38倍。

表4 不同配比基质对花榈木容器苗叶片矿质营养的影响 g·kg-1

2.3.2 对花榈木容器苗叶绿素质量分数的影响

7组基质处理的花榈木叶绿素a质量分数差异显著(P<0.05)，叶绿素a质量分数最高的是T3，最低是T2，前者是后者的1.51倍；各基质处理中花榈木容器苗叶绿素b质量分数和叶绿素a与叶绿素b值无显著性差异(P>0.05)，其中T3处理的叶绿素b质量分数和T2处理的叶绿素a与叶绿素b值分别是7组处理中同一指标的最大值，同理，T2处理的叶绿素b质量分数和T5处理为最小值(表5)。

表5 不同配比基质对花榈木容器苗叶绿素质量分数的影响

2.3.3 对花榈木容器苗光合气体交换参数的影响

由表6可知不同基质处理下的花榈木容器苗叶片光合速率、气孔导度、胞间CO2摩尔分数、蒸腾速率和水分利用率均有显著差异(P<0.05)，T7处理下光合气体交换参数指标(除水分利用率)均显著高于其他处理，其中T3处理最低，前者比后者的光合速率、气孔导度、胞间CO2摩尔分数和蒸腾速率分别高114%、280%、66%和202%；在7组处理中T3处理水分利用率最高，最低是T4处理，分别高出T4处理72%和56%。

表6 不同基质配比花榈木容器苗光合气体参数

2.3.4对花榈木容器苗可溶性糖、可溶性蛋白及硝态氮质量分数的影响

由表7可知，不同配比基质所育花榈木容器苗可溶性糖质量分数差异显著(p<0.05)，T4质量分数最高，T7处理最低；T2可溶性蛋白质量分数最高，其次是T3和T5，质量分数最低的是T4，最大值T2比最小值T4高40%；硝态氮质量分数T6最高，比质量分数最低的T7高77.8%，且各处理间均无显著性差异(P>0.05)。

2.4 不同基质配比花榈木容器苗的综合评价

采用多维空间(欧几米德)多向量的综合评价值累加法对7种处理的25个单项指标进行行综合评价，其综合评价值D如表7所示，其D值从小到大依次为T7、T6、T4、T1、T5、T3、T2(表8)。

表7 不同基质对花榈木容器苗可溶性糖、可溶性蛋白及硝态氮的影响 mg/g

表8 不同基质配比综合评价与排名

处理全钾叶绿素a叶绿素b叶绿素a/b净光合速率气孔导度胞间二氧化碳摩尔分数蒸腾速率水分利用率可溶性糖可溶性蛋白硝态氮综合评价值排名T10.500.080.060.200.310.530.230.450.100.310.210.435.884T20.490.340.390.090.430.580.180.490.200.070.2508.841T30.52000.180.530.740.400.6700.270.060.348.702T40.570.210.2800.350.350.010.250.3800.270.255.215

3 结论与讨论

3.1 不同基质配比对花榈木容器苗生长的影响

育苗基质的种类和配比是影响容器苗生长状况的关键因素之一，合适的育苗基质能够提供苗木在整个生长期间所需的养分和水分，从而促进苗木生长[17]。有研究表明不同基质配比影响容器苗的苗高、地径、根系和生物量等生长指标[18-19]，本研究选用椰糠、泥炭、珍珠岩和蛭石4种基质原料是常用育苗基质，结果表明不同基质配比所育花榈木的苗高、地径存在显著性差异(p<0.05)，其中苗高表现较好的处理为T1、T4，地径表现较好的处理为T6、T7，这可能由于这些基质中氮、磷、钾等质量分数较高，有利于苗木根和径的生长[20]。段如雁等[17]对花榈木育苗基质进行筛选时发现各个基质中根系的生长指标与地上部分生长指标的变化并不一致，这与本研究发现T4基质地上生长表现最好，而地下部分指标T7最优的结果一致，这可能因为T7基质密度、持水孔隙和通气孔隙适中，有利于根系发育。苗木各器官的生长存在相互制约、相互依赖的关系[21]，李贵雨等[22]对不同轻基质所育的白桦容器苗生物量进行研究，各部分器官生物量分配由大到小为茎、叶、根，本研究中，不同配比基质组合间花榈木容器苗生物量存在显著差异，不同配比基质所育的花榈木容器苗各器官生物量分配均为叶、茎、根，这可能因为不同树种根、茎、叶生物量分配不同。

3.2 不同基质配比对花榈木容器苗生理的影响

植物除了从基质中吸收水分外，还会吸收氮素、有效磷、速效钾以及其他矿质元素，以维持植物正常的生命活动，因此育苗基质的优劣可以用植株叶片养分质量分数进行间接评价[23-24]。本研究中T4处理基质水解氮质量分数最高因而其所育花榈木容器苗叶片全氮质量分数也最高，T7处理中较高质量分数的泥炭及较低比例的椰糠使得基质有效磷和速效钾质量分数较高，因而其叶片全磷和全钾质量分数明显高于其他处理[25]，而T4和T7处理生长状况也表现良好，这说明了苗木能够有效地吸收、转化并利用基质中的养分，从而促进花榈木容器苗生长。本研究中含有中等比例泥炭的T2和T5处理叶片全钾质量分数较高，说明不是泥炭质量分数越高就越有利于苗木养分吸收，泥炭质量分数过高会导致基质透气性变差，抑制苗木钾的吸收，从而降低叶片中的钾质量分数[26]。

叶绿素是植物进行光合作用的主要光合色素，参与光合作用过程中光能的吸收、传递和转化过程[27]，本研究发现T3叶绿素a质量分数最高，T2最低，且T2只与T3有显著差异，与其他处理均无显著差异，7组处理的叶绿素b与W(叶绿素a)∶W(叶绿素b)值之间也均无显著差异，而净光合速率各处理间存在显著差异，且T7处理净光合速率最高，这也暗示叶绿素质量分数高并不代表净光合速率就高，净光合速率受植物内外因素影响[23]。7组处理下的花榈木净光合速率、气孔导度和蒸腾速率变化趋势相似，蒸腾速率与水分利用效率呈负相关，即植物的蒸腾速率越高，其水分利用效率就越低。

可溶性糖不仅是植物体内主要的光合产物，而且还能贮藏、积累和运输碳水化合物。从表2、3、5可见，T7可溶性糖质量分数最低，且生长较旺盛，外部生长使体内糖分积累相对较少,所以其可溶性糖质量分数相对较低；可溶性蛋白是植物重要的渗透调节物质和营养物质[28]，也是植物抗旱性的重要指标之一。试验结果发现T2、T3、T5处理可溶性蛋白质量分数高于其他处理，这是由于在试验大部分时间在夏季，大棚内温度较高，因此大气蒸腾作用较强，而T2、T3、T5处理根系生长表现较差，苗木根吸力小于土壤水吸力而使部分土壤水成为无效水不能被植物完全利用，使T2、T3、T5处理处于胁迫状态，故T2、T3、T5处理可溶性蛋白质量分数较高；从试验结果上看，花榈木木容器苗硝态氮质量分数在不同基质间并未呈现规律性变化，这可能与基质所供应的氮素形态、pH值及环境条件等有关[29]，但具体的影响机制还需进一步进行探究。

本研究通过坐标综合评价法结果表明，T7处理的D值最低，说明以V(泥炭)∶V(椰糠)=4:1的基质配比较其他配方更适宜花榈木的生长，能促进生物量增加和根系的发育，利于矿质养分的吸收，增强光合速率，从而显著促进花榈木生长。