刺槐容器育苗基質特性及其評價1)

馬海林 劉方春 馬丙堯 杜振宇 段春華

(山東省林業科學研究院，濟南，250014)

工廠化容器育苗可與溫室、大棚、電子自動噴霧裝置等配合使用，具有很強的應用推廣價值［1-2］。育苗基質是工廠化育苗的一個重要組成部分，它是根據幼苗生長的需要，利用有機、無機材料及微生物制劑配制而成的人工土壤。國外育苗工廠大多采用20世紀六七十年代的配方，如美國康奈爾大學的復合基質A和B［3-4］。現階段關于泥炭替代物的研究非常多，但在實際應用中還沒有一種有機物料在容器育苗中能完全替代泥炭，目前來看，泥炭是國內外公認的最好的容器育苗基質。國內現階段育苗多是采用2份泥炭，1份蛭石的育苗基質，但不同植物所需基質的理化性質差別很大，且這些研究多是將泥炭和蛭石直接混合施用，關于其在育苗成型技術中的應用研究較少，而隨著設施農業的進步和發展，育苗成型技術必將在育苗中得到廣泛的應用和推廣，因此，研究不同容器基質在育苗成型技術中對植物出苗及生長影響顯得尤為重要。刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)是黃土高原干旱半干旱區植被恢復的習見綠化造林樹種之一，在水土保持林、防護林、薪炭林中具有重要作用，尤其是在立地條件差、環境污染重的地區，是不可缺少的園林綠化樹種［5-6］。關于刺槐育苗的研究報道并不多，馬莉等人［7］研究了蔗糖渣、木屑、爐渣、樹皮粉、稻草粉等對刺槐育苗的影響，他們認為不同基質刺槐育苗效果差別很大。尹曉陽等人［8］通過對刺槐的育苗試驗總結出一套適用于山區培育刺槐的有效方法。而利用珍珠巖和蛭石調節泥炭理化性質，然后應用于刺槐容器育苗基質的研究未見報道，且關于育苗效果綜合評價的報道也很少。因此，本試驗以刺槐為供試植物，研究了不同配比基質在育苗成型技術中的育苗效果，并采用因子分析法進行評價，以期為育苗成型技術在刺槐育苗中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 基質材料及試驗處理

試驗所用泥炭來自吉林省梅河口市山城鎮，珍珠巖和蛭石為常用材料。試驗共設7個處理，分別為T1(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=3∶1)、T2(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=2∶1)、T3(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=1∶1)、T4(V(泥炭)∶V(蛭石)=3∶1)、T5(V(泥炭)∶V(蛭石)=2∶1)、T6(V(泥炭)∶V(蛭石)=1∶1)、T7(V(泥炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=6∶1∶1)。

1.2 育苗容器的制備

試驗所用基質成型設備為山東省林業科學研究院研制的LKY-1型無紡布育苗成型機。將不同基質材料用質量分數為0.1%的多菌靈消毒，加入質量分數為0.5%的過磷酸鈣、1%的控釋肥(氮、磷和鉀的質量分數分別為20%、8%和10%，控釋6個月)后，調節含水量至40%左右，經混合器攪拌均勻，在成型器內初步成型，通過溫度控制器將無紡布熱合成育苗容器，經切割器切割后制備出無紡布容器基質，置專用托盤上置于溫室內，澆水至飽和。育苗容器為圓柱形，高12 cm，直徑16 cm。

1.3 催芽和播種處理

用0.5%的KMnO4溶液浸泡種子30 min，用清水洗滌，把種子放在濕麻袋上，再蓋上一條濕麻袋，保持溫度在20℃左右，定時撒水，促其發芽。將事先制備好的育苗容器置于山東省林業科學研究院試驗苗圃，于2009年4月21日播種，將催芽后的刺槐種子依要求的深度每杯播2粒于容器基質中。每處理24個育苗容器(一托盤)，重復3次。

1.4 數據測定與試驗方法

苗木指標測定：刺槐在播種110 d時，用英國產ADC Lci型便攜式光合作用儀測定刺槐葉片的光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)及胞間CO2摩爾分數(Ci)。150 d后，每托盤中挑選6棵長勢一致的幼苗，測定其苗高、地徑后立即帶回實驗室，蒸餾水洗凈，晾干后稱其鮮質量，于105℃烘箱中殺青15 min，然后75℃干燥約12 h，恒質量后稱其質量。

基質特性測定：將生產出的育苗容器基質風干，直接測定其干密度(無紡布容器質量可忽略);總孔隙度和通氣孔隙的測定采用飽和重力排水法［9］;非活性孔隙+毛管孔隙度為總孔隙度與通氣孔隙之差;pH值和電導率(EC)的測定分別采用電位法和電導法［10］;陽離子交換量(CE，C)的測定采用 EDTA-銨鹽快速滴定法［10］。

1.5 統計分析

不同基質理化性質及其對苗木出苗、生長的差異性檢驗用方差分析和多重比較(LSD法，p＜0.05);采用因子分析法對不同容器基質的刺槐生長效果進行評價，先將刺槐的成活率、株高、地徑、地上部分鮮質量和根鮮質量等5個指標的原始數據做標準化轉換，建立因子模型，然后用方差最大標準化旋轉進行因子旋轉，用線性回歸的方法求得各樣本的綜合得分進行比較。

2 結果與分析

2.1 不同基質的理化性質

2.1.1 不同基質的密度、pH 值及EC、CE，C的差異

不同苗木的育苗效果與基質的理化性質關系很大，基質主要的理化性質主要包括密度、孔隙狀況、pH值及EC等，不同配比基質的理化性質如表1所示。容器育苗要求之一就是輕型基質，基質密度過大，不僅會對育苗成活率有一定影響，還給移栽時運輸造成很大的不便，而如果基質密度過低，則對苗木沒有支撐作用，不利于苗木生長。有資料顯示，基質密度為 0.2～0.8 g·cm-3時多數苗木能正常生長［3，11］。從表1 中可以看出，通過復配珍珠巖和蛭石，基質的密度發生了很大的變化，隨著珍珠巖比例的增加，基質密度不斷減少，而隨著蛭石比例的增加，密度不斷增加，但是試驗中基質密度均在適宜基質范圍之內。

關于pH值的研究，有資料顯示，栽培基質的適宜pH值是 6.0～7.5［12］;也有資料顯示，以 pH 值中性為宜［13］。這應當與育苗種類的生理特征有關，不同苗木品種和品系對基質的pH值要求也有所差異。從表1中可以看出，泥炭的pH值為酸性，加入一定比例的蛭石和珍珠巖以后對pH值有一定的影響，pH值略有增加，且加入珍珠巖對pH值影響大于加入蛭石的。

關于苗木生長的安全EC，有資料顯示基質的EC在0.2 S·m-1以下是安全的［14-15］。基質的EC過大，會對苗木的出苗及生長造成很大的影響，不同基質的EC均在安全值以下(表1)，不會對苗木生長造成不利影響，且隨著珍珠巖和蛭石比例的增加，EC有減小的趨勢。CE，C的大小可表征基質的保肥性能，其值越大，基質的保肥性能就越強。添加珍珠巖和蛭石以后，容器基質的保肥性能有所降低(表1)，因此，容器基質的施肥應堅持少量多次的原則或者配合各種緩/控釋肥料一起使用。

表1 不同基質處理理化性質

2.1.2 不同試驗處理基質通氣性差異

基質通氣性與苗木根系的呼吸、養分吸收等密切相關，直接影響了水分和空氣的含量，是基質最重要的理化性質參數之一。因此，基質的通氣性在某種程度上比持水性更為重要。從表2中可以看出，不同基質的總孔隙度為74.02%～80.53%，差異并不大，均在適宜基質范圍之內。但是不同基質孔隙分配狀況并不一致，其氣水比范圍為0.169～0.377，差異非常明顯。隨著珍珠巖比例的增加，通氣孔隙有所增加，而持水孔隙有所減少，通氣孔隙與苗木根系呼吸和養分吸收關系非常大，雖然不同基質的通氣孔隙差別很大，但基本在適宜基質的范圍內(表2)。持水孔隙對水分的循環有著巨大的作用，毛管孔隙度過低，會導致水分循環受到影響，同添加珍珠巖相反，隨著蛭石比例的增加，通氣孔隙比例不斷減少，而持水孔隙有所增加。

2.2 不同基質處理刺槐的出苗及生長

2.2.1 不同基質處理苗木葉片光合性能的差異

不同基質處理的刺槐光合性能差異見表3，可以看出，不同基質材料刺槐葉片光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2摩爾分數差別很大。T3和T5處理的光合速率和蒸騰速率相對較弱，顯著低于其他4個處理，T3最弱，其光合速率和蒸騰速率相對于最高處理分別降低了56%和65.9%。這說明這兩個基質配比并不利于刺槐葉片光能的利用。其他各個處理中，T1、T4和T6處理的光合速率和蒸騰速率相對較強。由此可見，不同試驗基質配比對刺槐的光合生理產生了極大的影響。

表2 不同試驗基質的孔隙狀況

表3 不同試驗基質對刺槐光合性能的差異

2.2.2 不同試驗基質對刺槐出苗及生長的影響

從表4中可以看出，T2、T4、T6和T7處理刺槐成活率均達到了100%;T3處理最低，僅為91.90%，同其他處理間差異顯著。株高和地徑是植株長勢強弱的重要指標，在一定程度上可反映植株的健壯程度。不同基質處理刺槐株高和地徑差異很大，其中T3和T5處理的苗高、地徑和生物量均較低，顯著小于其他試驗處理。T3處理的苗高和地徑與最高處理(T1)的相比降低了69.1%和67.2%，而T5處理的苗高和地徑比T1處理的分別降低了62.7%和67.2%。其他基質處理中，各指標表現并不完全一致，T1、T4處理的苗高顯著高于其他處理，T1、T4和T6處理的地徑和生物量顯著要高。由此可見，各處理生長指標差異顯著，但各生長指標表現并不一致。

表4 不同基質對刺槐出苗生長的影響

2.3 不同基質苗木生長因子分析法評價

關于不同基質的應用效果評價，目前尚缺乏權威性的統一標準，多數研究者采用苗木的生產性狀和農藝性狀來評價基質優劣，然而不同基質對各性狀的影響會產生不一致性?；|常用的評價方法為計算壯苗指數和綜合評價法［16］。壯苗指數只能反映苗木生長的健壯程度，而綜合評價法是在假設各生產性狀對苗木壯苗有同等作用的基礎上進行的，但是在實際中，這些指標表現并不一致，且對苗木生長的作用大小也不相同，因此本研究采用因子分析對刺槐生長進行評價。

對不同苗木的株高(X1)、莖粗(X2)、地上部分鮮質量(X3)、根鮮質量(X4)和成活率(X5)5個觀測指標按照公式X'i=Xi-ˉxi/Si(其中X'i表示轉換后的數據;Xi表示轉換前的數據;ˉxi表示轉換前數據的均值;Si表示轉換前數據的標準差)作標準化變換，提取2個公因子，結果如表5所示。第1個公因子的特征根是4.520，方差貢獻率是90.430%，代表了全部性狀信息的90.430%;第2個公因子的特征根是0.290，方差貢獻率是5.750%。這2個公因子的累積方差貢獻率為96.18%，表明原來5個觀測指標96.18%的信息可由這2個公因子反映。

表5 公因子的特征根和貢獻率

表6 刺槐不同觀測指標的初始因子旋轉后模型

圖1為刺槐各觀測指標的因子載荷圖，在圖1中距離越近的指標點表示它們對公因子影響也越接近，可以視為一類。根據圖1中各點的分布可以將這些指標明顯分為2類，分別是成活率和生長指標(包括株高、莖粗和鮮質量)，同實際一致，這也說明用因子分析來評價刺槐育苗基質的優劣是適宜的。

通過線性回歸的方法將公因子表達成可觀測變量的函數，即因子得子，然后將因子得子與公因子權重相乘，求得各樣本綜合得分，最后進行分析比較。

圖1 刺槐各觀測指標的因子載荷

在影響刺槐生長的公因子中，各公因子的影響程度并不相同，特征根貢獻率大小已說明了這種情況。在評價基質對刺槐育苗的適用性時，必須區別各公因子對影響基質優劣的主次關系，賦予不同的權重，權數越大，表示該公因子所起的作用也越大。由此可見，公因子權重的相對大小反映了各公因子在基質評價中的相對地位。目前，通常確定權數的方法是采用專家打分或層次分析法，但都帶有很大的主觀性。為了更合理地給出權重，突出各公因子的作用程度，定義權重值：Wi=λi/∑λi(其中λi為特征根貢獻率;Wi為權重值)。按因子分析的要求計算各個基質處理的2個公因子得分值，然后將各處理的2個公因子得分與權重分別相乘，得到各個處理刺槐生長狀況的綜合得分(表7)。計算結果表明，T1的綜合分值最高，其次為T6和T4。綜合以上分析結果，T1、T6處理是最適合刺槐種子育苗的配合基質。

表7 刺槐各配合基質的公因子得分和綜合得分

3 小結

在泥炭中添加不同比例的珍珠巖和蛭石可有效地調節容器基質的理化性質，不同容器基質的刺槐育苗效果差別很大。容器基質中珍珠巖比例越大，基質的通氣性能越好，但其持水性能有所下降，密度減少。相反，容器基質中蛭石所占的比例越大，基質的持水性能增加，但通氣性能有所降低。T2(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=2∶1)、T4(V(泥炭)∶V(蛭石)=3∶1)、T6(V(泥炭)∶V(蛭石)=1∶1)和T7(V(泥炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=6∶1∶1)處理刺槐成活率均為100%，而T3(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=1∶1)處理的僅為91.90%。不同容器基質的刺槐容器育苗效果差別很大，且各生長指標表現也不一致。統計分析試驗結果表明：T3處理的光合速率和蒸騰速率顯著低于其他處理，T1(V(泥炭)∶V(珍珠巖)=3∶1)、T4、T6處理的光合速率和蒸騰速率相對較強，T3、T5(V(泥炭)∶V(蛭石)=2∶1)處理的苗高、地徑和生物量顯著小于其他試驗處理，T1、T4處理的苗高顯著高于其他處理，T1、T4、T6處理的地徑和生物量顯著要高。應用因子分析法對刺槐的育苗效果進行評價是適宜的，結果表明，刺槐容器育苗的適宜基質順序為：T1＞T6＞T4＞T2＞T7＞T3＞T5。

［1］張增強，孟紹福，薛澄澤，等.生物固體用作樹木容器育苗基質的研究［J］.農業環境保護，2000，19(1)：18-20.

［2］李艷霞，薛澄澤，陳同斌.污泥和垃圾堆肥用作林木育苗基質的研究［J］.農村生態環境，2000，16(1)：60-63.

［3］崔秀敏，王秀峰.黃瓜穴盤育苗基質特性及其育苗效果研究［J］.山東農業大學學報：自然科學版，2001，32(2)：124-128.

［4］連兆煌.無土栽培原理與技術［M］.北京：中國農業出版社，1994：56-60.

［5］王克勤，王斌瑞.黃土高原刺槐林間伐改造研究［J］.應用生態學報，2002，13(1)：11-15.

［6］Wang Keqin，Yang Xiaohui.The optimum thinning intensity and water productivity of black locust forest on Loess Plateau［J］.JBeijing For Univ，1998，7(2)：19-27.

［7］尹曉陽，李德芬，金天喜，等.云南樟、刺槐不同基質容器育苗比較試驗［J］.山地農業生物學報，2003，22(2)：122-126.

［8］馬莉，馬雪紅，王小東.刺槐的育苗技術［J］.陜西農業科學，2010(3)：229，232.

［9］江勝德.現代園藝栽培介質(選購與應用指南)［M］.北京：中國林業出版社，2006：26-29.

［10］魯如坤.土壤農業化學分析方法［M］.北京：中國農業科學技術出版社，2000：12-13，24-26，87-89.

［11］李曉強.有機基質菇渣在現代化大型溫室蔬菜無土栽培中的應用研究［D］.南京：南京農業大學，2006.

［12］李靜，趙秀蘭，魏世強，等.無公害蔬菜無土栽培基質理化特性研究［J］.西南農業大學學報，2000，22(2)：112-115.

［13］李謙盛，郭世榮，李式軍.利用工農業有機廢棄物生產優質無土栽培基質［J］.自然資源學報，2002，17(4)：515-519.

［14］時連輝.幾種農業廢棄物堆腐基質理化特性及在園林覆蓋和栽培上的應用［D］.泰安：山東農業大學資源與環境學院，2008.

［15］程斐，孫朝暉，趙玉國，等.蘆葦末有機栽培基質的基本理化性能分析［J］.南京農業大學學報，2001，24(3)：19-22.

［16］杜振宇，馬海林，馬丙堯，等.葡萄組培苗適宜生長基質研究初探［J］.山東林業科技，2006(1)：3-6