不同基質(zhì)配比對黃竹容器苗生長的影響

浦 嬋 董文淵 張孟楠 劉 培

(1 大關(guān)縣林業(yè)和草原局 云南昭通 657400;2 西南林業(yè)大學(xué)筇竹研究院 云南昆明 650224；3 西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院 云南昆明 650224)

黃竹(Dendrocalamusmembranaceus)為竹亞科牡竹屬植物，是我國境內(nèi)天然分布面積最大的大型叢生竹類，具有極其重要的生態(tài)經(jīng)濟價值[1]。黃竹天然分布于我國滇南、滇西以及緬甸、老撾、泰國和越南等地區(qū)，是瀾滄江水系中下游流域低山河谷區(qū)重要的生態(tài)保護(hù)屏障，也是該區(qū)域亞洲象的主食植物之一[2]。然而，大部分黃竹天然林存在于自然保護(hù)區(qū)或天然林保護(hù)范圍之外，近年來由于以橡膠為主的熱帶經(jīng)濟作物發(fā)展迅猛，對當(dāng)?shù)攸S竹天然林破壞嚴(yán)重，加之西雙版納州境內(nèi)天然黃竹出現(xiàn)大面積開花死亡現(xiàn)象，黃竹天然林面積急劇減少，導(dǎo)致林分中棲息和生長的動植物生境破碎和喪失，如亞洲象因缺少食物來源而闖入居民區(qū)，同時也造成嚴(yán)重的水土流失[3]。因此，急需開展黃竹天然林資源保護(hù)和人工林培育方面的研究。2014年通過的《云南省竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2014—2020年)》將滇西南作為云南竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心地帶，保護(hù)現(xiàn)有竹林、新造竹林和合理開發(fā)利用是該地區(qū)的發(fā)展重點[4]。黃竹在該地區(qū)分布范圍廣、經(jīng)濟生態(tài)效益優(yōu)，因此成為該地區(qū)重點發(fā)展的竹種之一[5-7]。

隨著黃竹造林面積的不斷擴大，裸根苗造林成活率低，傳統(tǒng)的分蔸造林費工費時，制約了黃竹林分的快速恢復(fù)和林分質(zhì)量的提高[8]。輕基質(zhì)容器苗根系完整，苗木質(zhì)量好，利于規(guī)模化培育和造林，且不受造林地條件和造林季節(jié)的限制，是解決滇西南黃竹大面積人工造林的有效途徑[9-10]。目前，輕基質(zhì)容器育苗已在筇竹(Qiongzhueatumidinoda)、毛竹(Phyllostachysheterocycla)和菲白竹(Sasafortunei)等竹類以及其他林木育苗中廣泛應(yīng)用[11-13]，而有關(guān)黃竹容器育苗的研究較少，因此本研究以黃竹實生苗為對象，探討不同原料配比的基質(zhì)對1年生黃竹容器苗生長特性的影響，篩選最優(yōu)黃竹育苗基質(zhì)，以期為規(guī)模化培育黃竹容器苗、提高黃竹造林成活率、加快黃竹林分恢復(fù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

試驗地位于西南林業(yè)大學(xué)校園農(nóng)場，地理位置為25°03′47.66″N，102°45′45.70″E，海拔1 891 m。屬北亞熱帶氣候類型[14-15]，年平均氣溫約16 ℃，年溫差12～13 ℃，最熱月平均氣溫25 ℃左右，最冷月平均氣溫2 ℃左右，無霜期達(dá)240 d，干濕季分明，年平均相對濕度74%；土壤為山地紅壤。試驗在溫室塑料大棚內(nèi)完成，溫室大棚只避雨不控制溫度和濕度。塑料棚內(nèi)溫度比裸地平均高2～3 ℃。

2 研究方法

2.1 試驗材料

供試黃竹種子于2016年3月底采集自西雙版納傣族自治州勐臘縣勐臘鎮(zhèn)龍林村開花的天然黃竹林。將采集的種子在室溫下晾干后，置于4 ℃黑暗條件下貯藏備用。配制基質(zhì)的原料：草炭、腐殖質(zhì)、有機肥和蛭石均購買于花卉市場；復(fù)合肥中氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)所占質(zhì)量比均為16%。營養(yǎng)袋規(guī)格(底徑×高度)為14 cm × 16 cm的無紡布袋。

2.2 試驗設(shè)計

2016年8月23日，將黃竹種子用0.5%的甲醛溶液消毒15 min，用蒸餾水洗凈后，用竹簽將其播種于裝滿不同基質(zhì)的營養(yǎng)袋中，基質(zhì)在播種前經(jīng)過5%多菌靈消毒。播種量為5粒/袋，播種深度2 cm左右，播種后澆透水，并在試驗地上方搭建高1.4 m的單層遮陰棚，遮陰網(wǎng)透光度為40%，待竹苗生長至百日后去除遮陰網(wǎng)。當(dāng)種子萌發(fā)至1芽2葉后進(jìn)行間苗，每個育苗袋留1株健壯竹苗，苗期管理為每周進(jìn)行2次澆水和除草。于2017年10月對幼苗各項指標(biāo)進(jìn)行測定分析。

試驗基質(zhì)的成分及其質(zhì)量配比見表1。采用完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)5袋，共計150袋。

表1 試驗基質(zhì)的組成及其質(zhì)量配比Tab.1 The composition and proportion of substrate in test matrix %

2.3 指標(biāo)測定

1) 基質(zhì)土理化性質(zhì)測定。物理性質(zhì)指標(biāo)包括含水量、容重、孔隙度、持水量，化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)包括pH值及有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量，測定方法參考相關(guān)文獻(xiàn)[16-17]。

2) 黃竹苗形態(tài)及生理指標(biāo)測定。苗木地徑、苗高、葉面積分別用電子游標(biāo)卡尺、直尺、葉面積儀測定；葉片氮含量及葉綠素SPAD值采用植株養(yǎng)分速測儀測定；葉綠素和類胡蘿卜素采用丙酮—乙醇混合液浸提法測定。

3) 黃竹苗生物量測定。采用烘干稱重法測定。

2.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并用最小顯著差數(shù)法(LSD)進(jìn)行多重比較，Excel 2007進(jìn)行圖表制作。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同基質(zhì)土的理化性質(zhì)

不同基質(zhì)土理化性質(zhì)的測定分析結(jié)果見表2。

表2 不同基質(zhì)土的理化性質(zhì)Tab.2 The soil physical and chemical properties of different substrates

3.1.1 不同基質(zhì)土的物理性質(zhì)

育苗基質(zhì)的物理性質(zhì)直接影響植株對水分和養(yǎng)分的吸收[18-20]。由表2可知，10種不同成分基質(zhì)間的孔隙度和容重差異顯著。除CK處理外，其余各處理的容重為0.35～0.84 g/cm3，其中A1處理，其容重最小，僅為0.35 g/cm3；A2處理容重最大，為0.78 g/cm3；A1處理容重較小的原因是該處理中腐殖質(zhì)含量最多。總孔隙度指標(biāo)反映基質(zhì)的孔隙狀況，孔隙度大，基質(zhì)容納的空氣和水分就多，就越有利于植物根系生長。除CK處理外，其余各處理的總孔隙度均較大，說明這幾種基質(zhì)配比方式都具有質(zhì)量較輕、孔隙度適中的優(yōu)點。CK處理的最大持水量和自然持水量分別為84.25%和68.91%，均為最小。

3.1.2 不同基質(zhì)土的化學(xué)性質(zhì)

不同植物對土壤酸堿度的要求不同，在選擇基質(zhì)時應(yīng)考慮不同基質(zhì)配比的酸堿度。由表2可知，除CK處理外，腐殖質(zhì)是影響基質(zhì)pH值的重要原因，隨基質(zhì)中腐殖質(zhì)所占比重的減少，基質(zhì)pH值呈增大趨勢；有機質(zhì)含量的主要影響因子為草炭，隨基質(zhì)中草炭所占比重的增加，基質(zhì)有機質(zhì)含量呈增大趨勢，草碳含量最高的A6處理，其有機質(zhì)含量達(dá)346.26 g/kg，草碳含量最低的A2處理，其有機質(zhì)為238.96 g/kg。土壤全氮、有效磷、速效鉀含量的高低直接關(guān)系到植物產(chǎn)量的高低[21]，試驗各處理的有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量顯著大于CK處理，其中A3處理的基質(zhì)有效磷、速效鉀含量都居于最高水平，分別為50.04和165.50 mg/kg，分別是CK處理的9.91和3.03倍。

3.2 不同基質(zhì)中黃竹容器苗植株生長狀況

由圖1可知，在不同基質(zhì)中黃竹容器苗地上部分生長狀況差異顯著，各基質(zhì)中黃竹容器苗的地徑和株高分別比CK高出25.72%～70.41%和54.14%～126.01%。其中A3處理的苗木生長狀況最好，其地徑和苗高分別為3.49 mm和74.67 cm，其次為A2和A7處理。A3處理中的苗木地徑和苗高分別是CK的1.70倍和2.26倍；A4、A5、A6處理間的苗木地徑和苗高差異不顯著。

圖1 不同基質(zhì)處理的黃竹苗地徑和株高Fig.1 Ground diameter and plant height of D. membranaceus seedlings treated with different substrates

3.3 不同基質(zhì)中黃竹容器苗的生物量

生物量大小及分配比例是衡量苗木生長狀況的重要指標(biāo)。從圖2可看出，各基質(zhì)處理間黃竹苗生物量差異顯著，其中A3處理的1年生苗生物量最高，達(dá)34.50 g，是最低處理CK的4.20倍，A7處理次之。在所有處理中，A3處理的根葉生物量都最大，分別是15.31 g和8.18 g；A7處理的莖生物量最大，為12.10 g。在植株生物量中，根、莖、葉的分配比例除A7處理外，均表現(xiàn)為根>莖>葉趨勢；根、莖、葉的平均生物量分別為9.49、8.54和5.80 g，分配比例分別為39.79%、35.81%和24.40%。

圖2 不同基質(zhì)處理的黃竹苗生物量及其分配Fig.2 The biomass and its distribution of D. membranaceus seedlings treated with different substrates

3.4 不同基質(zhì)中黃竹容器苗的分蘗數(shù)及根系生長

分蘗數(shù)可直觀反映禾本科植物生長活力。由圖3可知，A3處理的黃竹苗分蘗數(shù)最多，為8.67棵，是CK處理的2.17倍，其次為A7和A2處理，分蘗數(shù)分別為8.00棵和7.67棵；其余處理的分蘗數(shù)都是CK的1.5～2.0倍。

圖3 不同基質(zhì)處理的黃竹苗分蘗數(shù)Fig.3 The tiller number of D. membranaceus seedlings treated with different substrates

根系是植物吸收水分和礦物質(zhì)的主要器官，又是植物中氨基酸、激素等合成、同化、轉(zhuǎn)化的器官，因此根系的生長狀況和活力直接影響植物個體的生長情況、營養(yǎng)水平和產(chǎn)量水平[21-22]。由圖4可知，在母株主根中，A3處理的苗木根數(shù)最多、根長最長，分別為12.33根、13.44 cm；A2和A7處理次之。在分株主根中，根數(shù)最多為A7處理，主根數(shù)為16.67根，其次為A3處理15.64根，分別是CK處理的2.94和2.76倍；A3處理的苗木根長最長，為15.02 cm，是CK處理的1.56倍。

圖4 不同基質(zhì)處理的黃竹苗根系生長狀況Fig.4 The root growth of D. membranaceus seedlings treated with different substrates

3.5 不同基質(zhì)中黃竹容器苗的葉面積

植物葉面積是影響植物生物量積累的關(guān)鍵因素。從圖5可看出，在各基質(zhì)處理中，A2處理的黃竹苗葉面積最大，為20.10 cm2；其次分別為A3和A7處理，苗木葉面積分別為19.76和19.57 cm2；CK處理的葉面積最小，為9.03 cm2。各處理的苗木葉面積與CK間均存在顯著差異。

圖5 不同基質(zhì)處理的黃竹苗葉面積Fig.5 The leaf area of D. membranaceus seedlings treated with different substrates

3.6 不同基質(zhì)中黃竹容器苗葉片的光合作用能力

葉綠素含量是衡量植物葉片光合能力的關(guān)鍵指標(biāo)，其相對數(shù)量可以用SPAD值表示。由圖6可知，不同基質(zhì)處理對黃竹容器苗葉片總氮含量和SPAD值的影響差異顯著，且總氮含量和SPAD值基本呈現(xiàn)出一致的顯著性。葉片總氮含量最高的是A4處理，為2.43 mg/g，SPAD值最高的也為A4處理，為27.93，總氮值和SPAD值分別比最低的CK處理高出17.70%和27.07%。葉片的總氮含量和SPAD值在不同處理間差異雖然顯著，但是差異幅度較小。在光合色素指標(biāo)中，不同基質(zhì)處理的黃竹苗葉綠素a、葉綠素b、葉綠素及類胡蘿卜素含量差異顯著(圖7)。其中，A4處理的總?cè)~綠素較高，為1.80 mg/g，是最低處理CK的1.82倍，其次為A3和A7處理；類胡蘿卜素除CK處理外，不同處理間均存在著差異，但差異幅度較小。

圖6 不同基質(zhì)處理的黃竹苗葉片總N含量及葉綠素SPAD值Fig.6 The total N content and SPAD value of leaves in D. membranaceus seedlings treated with different substrates

圖7 不同基質(zhì)處理的黃竹苗葉片色素含量Fig.7 The leaf pigment content in D. membranaceus seedlings treated with different substrates

4 討論與結(jié)論

基質(zhì)是給容器育苗提供營養(yǎng)、固定根系的主要載體，是保障育苗成活及苗木質(zhì)量的關(guān)鍵因素。合理的基質(zhì)組成成分和配制比例是保證容器苗正常生長的基本條件之一，由于不同基質(zhì)配比的理化性質(zhì)差異較大[23]，進(jìn)而導(dǎo)致苗木生長狀況存在著明顯差異。通常，植物在容重為0.1～0.8 g/cm3的基質(zhì)上均生長良好[24]，既能固定植株，也有利于管理與運輸水分和養(yǎng)分；基質(zhì)的總孔隙度一般在70%～90%比較好[25]。試驗選用的基質(zhì)主要由腐殖質(zhì)、草炭和有機肥這些極易獲得且成本低的原料通過一定的比例配合而成，輔加少量復(fù)合肥和蛭石。基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)決定基質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)，從而直接影響植物的生長和產(chǎn)量[26]。

本研究結(jié)果顯示，不同基質(zhì)之間，黃竹容器苗除苗高存在顯著差異外，其他各測定指標(biāo)均存在著極顯著差異；試驗各處理基質(zhì)對苗木生長的促進(jìn)作用均好于對照。試驗各處理基質(zhì)間相比，A3處理的基質(zhì)(腐殖質(zhì)∶草炭∶有機肥∶蛭石∶復(fù)合肥=50.00%∶25.00%∶15.00%∶7.00%∶3.00%)對苗木生長的促進(jìn)作用最大，其次為A7處理的基質(zhì)(腐殖質(zhì)∶草炭∶有機肥∶蛭石∶復(fù)合肥=50.00%∶25.00%∶20.00%∶5.00%∶0%)。因此在黃竹基質(zhì)育苗中，建議據(jù)A3處理配制基質(zhì)。