梅 梅,魏忠平,2,叶景丰,肖 尧,赫 亮,张芷瑞
(1.辽宁省林业科学研究院,沈阳 110032;2.辽宁白石砬子森林生态系统国家定位观测研究站,辽宁丹东 118201)
林木容器育苗是林业生产中的一项先进育苗技术[1]。其在林木育苗繁殖速度、苗木质量、成活率、育苗成本等方面有显著优势,并且具有缩短育苗周期、移栽过程苗木根系不易损伤、造林成活率较高、便于育苗造林机械化等优点[2-3]。目前普遍应用的育苗容器包括无纺布育苗袋、穴盘、蜂窝纸杯和聚丙烯美植袋等[3-4]。与传统容器材质相比,采用美植袋培育的苗木易运输和栽植,聚丙烯材料有一定的黏附性,苗木不易脱钵,而且根系能够自然生长出钵,造林方法简单实用,易于操作,应用广泛,是未来苗木生产发展的必然趋势。容器苗的生长较易控制,生长所需营养物质均由基质供给,生长空间由容器规格限制[5]。容器基质的物理和化学性质均对苗木生长有很大影响。基质的物理性质主要指基质孔隙度、透水性、透气性等指标,化学性质主要指基质养分含量,这些指标决定了容器苗吸收的营养物质成分及效率,从而影响苗木生长发育[6]。因此,选择适合苗木生长特性的基质是决定容器育苗质量的关键[7]。目前,容器育苗基质选择主要遵循因地制宜、就近取材等原则,同时选择具有优良理化性质、价格低廉、无虫、无病菌等特点的基质,以保障苗木所需[8]。
油松(Pinus tabuliformis)具深根性,喜光、抗瘠薄,在水土保持、绿化造林与工业用材等方面具有重要作用。容器育苗在油松苗木繁育中逐渐得到应用。山西地区油松容器育苗基质采用原土30%+沙土20%+腐殖质10%+蛭石5%+菌棒35%的配比,生长指标显著高于原土100%[9]。宁夏地区气候干旱、立地条件差,采用40%菌渣土+60%森林土进行油松容器苗培育,苗木生长良好[10]。随着新型美植袋的出现和育苗技术的逐渐成熟,探索油松容器育苗的培育条件、总结培育油松优质苗的高效方法,具有重要的研究及推广意义。因此,本研究以2年生油松苗为研究材料,以3种不同规格的容器规格和4种不同基质配比进行试验,通过测定油松的苗高、地径及根长等形态指标和地上、地下鲜重/干重等生物量指标的变化,筛选油松最适容器规格及基质配比,以期找到油松容器育苗的最适容器规格和最佳基质配比,为扩大培育高质量油松苗提供理论基础。
试验地点在绥中县郊区机场内苗圃。容器材质选用目前最新材料美植袋,主要原料为非编织聚丙烯(non woven polypropylene),具有透水透气性强的特点,能有效控制植株根系的生长。本试验的美植袋为圆柱形,选择3种规格,分别为A:25 cm(直径)×25 cm(高),B:20 cm(直径)×20 cm(高);C:15 cm(直径)×15 cm(高)。容器苗基质选用苗圃内的田园土。
通过不同容器规格试验选择出最佳的容器规格,在此容器规格基础上进行育苗基质试验。共设计4 种基质配比,所用基质原料为当地比较常用和成本较低的材料,主要为田园土(绥中县郊区的田园土,团粒结构好、肥力较高、偏黏性)、草炭土、熟化的农家肥(鸡粪或牛粪等动物的熟化粪便)、ABT 生根粉(浓度为0.2 g·L-1)。基质种类与配比如表1。
表1 基质种类与配比Table 1 Substrate kinds and ratios
容器规格及育苗基质筛选以油松2年生播种苗为供试材料,于2018年5月中旬移栽至容器中,共计7个处理,每个处理有30 株容器苗,共210 株容器苗。采用随机区组试验设计。容器苗生长180 d 后,统一进行形态指标测定和生物量测定。
基质消毒:采用3%的硫酸亚铁溶液浇透消毒后,用清水淋洗,阴干备用。
苗木装钵:将消毒后的基质装至容器1/3处,移入筛选后的油松2年生播种苗,继续添加基质至容器口1cm左右,轻压后浇透水,使苗木根系与基质充分接触。
苗期管理:移栽后的容器苗定期浇水、除草及病虫害防治。本试验选择每15 d使用1%的硫酸亚铁溶液消毒,预防苗木立枯病等病害。
形态指标测定[10]:使用米尺测定苗高、冠幅,游标卡尺测定地径、主根长,测量和计算侧根数及高径比。每10个容器为1组,每处理3次重复。
生物量测定:使用千分之一天平分别测量各处理容器苗的地上、地下、单株的鲜重和干重,并计算获得根冠比:油松根冠比=地下部分干重/地上部分的干重。每3个容器为1组,每处理3次重复。
统计分析方法:研究结果采用Excel 2010及DPS 14.10 软件对试验数据进行统计分析,采用Duncan 新复极差法进行多重比较,显著性水平设定为α=0.05。
2.1.1 不同容器规格对油松形态指标的影响 供试树种选用2 年生的油松播种苗,对不同规格营养钵的油松形态指标进行测定,结果见表2。由表2可知,A 处理与B 处理的苗高差异不显著,两者都与C 处理达到显著差异,分别比C 处理增加19.77%和13.99%。不同规格容器对地径的影响与苗高规律一致,A 处理与B 处理的苗高差异不显著,两者都与C处理达到显著差异,分别比C处理增加23.28%和21.02%。3个规格的容器对高径比影响不显著,未达到显著差异。冠幅的大小顺序是处理A>B>C,其中仅C 处理与A、B 处理差异显著,A 处理和B 处理分别比C 处理增加26.81%和20.14%。对主根长的影响是A 处理与B 处理差异不显著,两者都与C 处理达到显著差异,分别比C 处理增加25.75%和23.51%。3 个规格的容器对侧根数影响不显著,三者之间差异不显著。由此可知,A处理的苗高、地径、冠幅和主根长指标虽然高于B 处理和C处理,但都未与B 处理达到显著差异,而两者都与C 处理差异显著,说明用A 和B 两种容器育苗对苗木生长的影响差异不显著,但B 容器规格小于A容器,育苗成本比A容器低,可作为最合适的育苗容器规格。
表2 不同容器规格油松形态指标测定结果Table 2 Measurement results of morphological indexes about P.tabulaeformis in different container specifications
2.1.2 不同容器规格对油松生物量指标的影响 在不同容器规格的影响下,油松容器苗生物量有一定差异。由表3可知,容器规格主要影响地下鲜重,地上干重和地上、单株的干重/鲜重间差异不显著。在地下干重的测量中,处理C 与处理A、B 差异显著。3 种处理的地上鲜重、单株鲜重、地上干重、地下干重、单株干重、根冠比6项指标大小顺序是A 处理>B 处理>C 处理。可以推测,本研究中所选的容器规格对油松生物量影响不显著,但A处理更有利于油松的生物量积累。
表3 不同容器规格油松生物量指标测定结果Table 3 Measurement results of biomass indexes about P.tabulaeformis in different container specifications
综上所述,容器规格为25 cm(直径)×25 cm(高)和20 cm(直径)×20 cm(高)油松苗木的生长表现最好,可作为大容器育苗的最佳规格,但20 cm(直径)×20 cm(高)与25 cm(直径)×25 cm(高)规格相比能显著降低生产成本,而又不影响苗木的生长,与15 cm(直径)×15 cm(高)规格相比虽然增加了生产成本,但对树木生长的影响是显著的,因此20 cm(直径)×20 cm(高)可显著提高树木的形态指标,为最适推广的大容器育苗规格。
2.2.1 不同基质油松形态指标分析 本试验是在不同容器规格试验基础上进行的,通过不同容器规格试验选择出最佳的容器规格为20 cm(直径)×20 cm(高),在此容器规格基础上进行育苗基质试验。所用基质原料为当地比较常用和成本较低的材料,主要为原土(绥中县郊区的田园土,偏黏性)、草炭土、农家肥(熟化的鸡粪或牛粪等)、ABT 生根粉(浓度为0.2 g·L-1)。试验测定了4 种不同基质配比对油松形态指标的影响,结果见表4。由表4可知,各处理苗高的大小顺序为基质1>基质2>基质3>CK,方差分析结果表明,基质1与基质2的苗高差异不显著,但都与基质3 和CK 差异显著,而基质3 和CK 间差异不显著,说明基质1 和基质2 更适合苗高的生长,分别比CK增加18.60%和18.18%。各处理地径的最大的是基质1,基质3和CK差异显著;基质2与CK间差异不显著,但与基质3 差异显著;基质3 与CK 间差异不显著。基质1 地径的生长量最大,比CK 增加18.31%。各处理高径比的大小顺序是基质3>基质2>CK>基质1,方差分析结果表明,4 种基质间的高径比差异不显著。各处理冠幅的大小顺序是基质1>基质2>基质3>CK,方差分析结果表明,4 种基质间的冠幅差异不显著。各处理主根长的大小顺序与冠幅相同,且基质1 与基质2 差异显著,说明基质1 更适合苗木主根的生长,比CK 增加21.36%。各处理侧根数的大小顺序和显著性均与冠幅结果一致,但基质1 的侧根数最多,比CK 增加79.61%。由此可知,基质1配比的油松形态指标最好,其次是基质2,两者之间对油松苗高、地径、高径比和冠幅影响差异不显著,最显著的影响是对根系的生长,基质1的主根长和侧根数显著高于基质2。
表4 不同基质油松形态指标测定结果Table 4 Measurement results of morphological indexes about P.tabulaeformis in different substrate ratios
2.2.2 不同基质油松生物量指标分析 在不同基质的培养下,油松容器苗生物量呈显著差异。结果见表5。由表5可知,各处理地上鲜重的大小顺序为基质1>基质2>CK>基质3,基质1/2与基质3差异显著。而基质2、基质3和CK间差异不显著,说明基质1能够增加油松地上部鲜物质的积累,与CK相比增加23.34%。各处理地下鲜重和单株鲜重的大小顺序一致,均为基质1>基质2>基质3>CK,且差异显著,说明基质1和基质2都能够增加油松地下部鲜物质的积累,与CK相比分别增加72.28%和46.53%,基质1要好于基质2。在单株鲜重测量中,基质1和基质2与CK相比分别增加33.73%和23.21%,说明都能够增加油松鲜物质积累。
表5 不同基质油松生物量指标测定结果Table 5 Measurement results of biomass indexes about P.tabulaeformis in different substrate ratios
在油松容器苗干重测量中,地上干重、地下干重和单株干重的大小顺序均为基质1>基质2>CK>基质3。地上干重基质1 和基质2 与CK 相比分别增加39.27%和36.62%,地下干重基质1 和基质2 与CK 相比分别增加176.89%和119.68%,单株干重基质1 和基质2 与CK 相比分别增加了60.03%和49.18%,且均与基质3 和CK 呈显著差异,说明基质1和基质2都能够显著增加油松地上、地下部干物质的积累,从而提高整个单株的生长。
综合计算各处理油松容器苗根冠比的大小,发现仅基质1 中根冠比与CK 呈显著差异,而基质2、基质3 和CK间差异不显著,与CK相比增加73.01%,说明基质1能够促进油松苗根系生长,提高油松的根冠比,使植株更加稳定。综上所述,通过对不同基质油松容器苗干物质积累的测量,比较获得基质1 是最适油松生长的基质,更有利于后续移栽和造林。
近年来,随着容器苗的推广和应用,对容器苗的质量和效率方面的研究越来越多。这些研究结果证明了容器规格、材质和基质配比影响容器苗的生长。容器规格不仅与植株根系生长和养分吸收具有直接关系,也间接影响了制造成本、运输成本、基质用量和管理成本,因此在保证苗木生长和造林成活率的前提下,尽量降低成本,提高苗木质量是造林育苗的关键[12-14],对造林树种育苗而言,育苗容器的规格不仅影响幼苗的生长,还对移植后造林成活率与保存率有显著影响[15]。如闽楠等深根性树种,轻基质育苗对容器规格较为敏感,苗期生长根系需要较大空间,容器深度越大,整株生物量越高[16]。在木荷容器苗培育研究中,发现在生长初期,容器大小对幼苗生长影响较小,随着逐渐生长苗高和地径差异显著[17]。相类似的,北美红栎这类初期生长缓慢的树种,在进行容器育苗过程中,容器规格对苗木生长的影响作用较迟缓,一般在苗木快速生长阶段形成显著差异[18]。油松容器育苗研究结果中,王晓娅等认为无纺布容器苗具有不窝根、根系发达,苗木生长快的特点,对油松苗高生长、地径生长有促进作用[10]。本研究中,随着容器规格越大,油松苗生物量越大,但20 cm(直径)×20 cm(高)与25 cm(直径)×25 cm(高)两规格生物量差异不显著,说明20 cm(直径)×20 cm(高)已经能够满足油松1 年生苗的营养空间。在生产成本上,20 cm(直径)×20 cm(高)比25 cm(直径)×25 cm(高)每万株节省成本约0.4万元,选择该规格容器是综合育苗质量和成本多方优势的结果。
容器育苗基质主要依据苗木特性来选择,主要保证植物生长的养分供应和水分吸收,耐干不耐涝的物种要注重基质的通气程度,需水量大的物种需要考虑基质的保水性能,耐贫瘠的物种则不需添加过多的营养物质,这些因素都是决定植株生长状态的关键因素,因此基质的配置比例对容器育苗的成败起决定性作用[19-21]。在刺槐容器育苗研究中,基质孔隙度对叶片光合速率和蒸腾速率的影响较大,从而影响刺槐种子出苗及生长状况[22]。而西南桦对基质的养分含量较为敏感,不同轻基质配比对苗高、地径等8项生长指标均有显著影响[23]。杨鹏辉研究结果显示表土40%+黄土15%+林下腐殖质土20%+腐熟粪肥20%+炉灰渣5%的配方比例对油松生长的促进效果最显著,且造林效果好[14]。董娇认为原土30%+沙土20%+腐殖质10%+蛭石5%+菌棒35%最适宜油松生长[9]。本研究中,虽然基质2也能够促进油松生长,在多项指标上与基质1之间差异不显著,但在促进根系生长方面基质1 要显著好于基质2,这可能是由于基质1 中添加了ABT 生根粉,能够促进早期油松苗木根系的快速生长,这一结果在前人研究中已有证实[24]。
综上所述,在沙质海岸脆弱生态区进行大容器育苗,最佳容器规格为20 cm(直径)×20 cm(高),与25 cm(直径)×25 cm(高)规格相比能显著降低生产成本,而又不影响苗木的生长,与15 cm(直径)×15 cm(高)规格相比生产成本略有增加,但可显著提高树木的形态指标。筛选获得最适佳的基质配比是60%田园土+30%草炭土+10%农家肥(鸡粪或牛粪等动物的熟化粪便)+根系蘸ABT生根粉,能够显著增加油松的各项形态指标和生物量指标。