不同土壤質地對米槁幼苗生長特性的影響

劉濟明，梁格林，高 攀，劉 歡，唐子燕，李如琪

（1.貴州大學林學院，貴州貴陽 550025；2.貴州大學森林生態研究中心，貴州貴陽 550025）

米槁（Cinnamomum migaoH. W. Li），系樟科（Lauraceae）樟屬（Cinnamomum）常綠大喬木。其成熟的干燥果實又稱大果木姜子，是貴州民間用以醫治腹脹、胸痛等的常用藥物。對大果木姜子進行藥理、化學成分的研究，研制出了以大果木姜子為主藥的米槁心樂滴丸、心胃丹膠囊、米槁精油滴丸等國家二三類中藥新藥［2］。近年來，由于生態環境的惡化和可觀的社會、經濟價值，米槁被廣泛的開發和利用，致使其野生資源不斷匱乏。在可用資源有限的情況下，幼樹少見，通常是大樹，導致種群數量大量減少［3］。植株根系的生長發育及對養分的吸收利用受土壤理化性質優劣的影響［4］。我國米槁主要分布范圍為貴州、廣西、云南等西南地區，土壤類型及其分布變化較大。土壤質地作為影響土壤潛在生產力的關鍵因素，同時也是土壤重要的物理性質的一部分［5］。不同質地的土壤理化性質存在很大差別，土壤質地對土壤的理化性質和肥力有著極其重要的影響，土壤粒級的組成差別造成了土壤水、肥、氣、熱的差異，影響植株的生長發育［6］。苗木的根系生長以及根系的形態和分布都受土壤理化性質的影響，同時根系的生長發育也影響著苗木的地上部分的生長發育［7］。侯加民等［8］對烤煙的研究顯示：煙葉的生長與化學性質、抗病害、品質的高低與根系發育有著密切關系，所以不同的土壤質地導致烤煙根系發育差異，勢必會影響地上部分生長的不一致，進而影響煙葉本身的品質。研究表明［9］，在不同的土壤質地條件下，玉米根條數和根干重依次為砂壤>壤土>黏土。Masoni 等［10］研究表明，不同質地的土壤下小麥的產量和干物質積累黏壤土優于砂壤土。綜上，土壤質地的不同，土壤的理化性質、水肥、顆粒組成等都有所不同，這些與植株的生長發育都密切相關，說明土壤質地的差異會影響米槁生長的程度，而對不同質地條件下米槁生長特性方面的研究鮮有報道。探究砂土、壤土、黏土對米槁的苗高、地徑、生物量和形態特征的變化，旨在明確適宜米槁高質高產的土壤質地類型，并為此提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于貴州大學林學院，26°27′12″N，106°39′12″E，海拔1020 m，屬于典型的亞熱帶季風性溫潤氣候，年均氣溫15.6℃，日照時數1144.6 h，最熱月（6 月）39.1℃，最冷月（12 月）-7.8℃；年均降雨量1300 mm，一年中陰雨天氣較多，平均為240.6 d，相對濕度為71%。根據國際制土壤質地分類標準，種植米槁前土壤理化性質見表1。

表1 不同土壤質地種植米槁前土壤理化性質Table 1 Soil physical and chemical properties before planting C. migao with different soil textures

1.2 試驗設計

供試米槁品種于2014 年10 月中旬在貴州省羅甸縣采集的米槁種子，經沙藏后，選取300粒飽滿種子于2015 年3 月進行播種［11］。土壤采集于貴州省羅甸縣逢亭鎮米槁分布地，選擇3 種不同的土壤質地（砂土、壤土、黏土）進行試驗。對供試土壤分別進行風干、過篩、熏蒸、消毒和稱量處理后，裝入口徑45 cm，高45 cm，底徑40 cm 的花盆，每盆裝土25 kg，按1 m × 1 m 的株行距埋入土中，盆的外延與地面平齊，使花盆中的土壤緊實度與相應的田間土壤接近，每個處理重復3 次。在移栽前每盆施尿素4 g、P2O54 g、K2O 2 g、有機肥（羊糞）12 g，均勻的施于15 cm土層。2015年4月中旬，選取長勢一致的米槁苗于每種質地的土壤類型移栽100 株，進行隨機區組試驗設計。后期管理同一般大田生產。

1.3 測定項目與方法

選擇各處理中長勢一致的米槁10 株，掛牌標記，每隔20 d 測定一次苗高、莖粗、側枝長和根長；數出分枝數目。測量幼苗形態后，選取3 株將幼苗的根、莖、葉分開，用電子天平（精準度=0.001 g）分別稱出根、莖、葉的鮮重；進行殺青處理記錄干重，殺青處理條件：105℃，15 min；60℃烘干。

1.4 數據處理方法

logistic 方程能夠較好的擬合幼苗的生長過程［12］，以生長時間（t）為自變量，累積生長量（y）為因變量，所用的logistic表達式為：

式中a、b為待測系數，t為時間，k為生長極限。

通過方程將（1）式t 求二階導數并令d2y/dt2= 0，得到幼苗生長發育速度最大值時的t0值，即t0= a/b，t0為連日生長量速度最大的時間，也稱為速生點；再對式（1）進行三階求導數，即d3y/dt3= 0，可得到生長量日變化速率最快的兩個時間點，t（生長拐點）= a -ln（2 ±）/b，則t1= a - 1.317/b和t2= a + 1.317/b。

試驗數據處理分析使用Excel 2016 和SPSS25.0軟件對數據進行處理分析，采用Origin2018 繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 土壤質地對米槁生長發育的影響

由表2可知，不同土壤質地對米槁幼苗的苗高和地徑影響有顯著差異。在不同土壤質地條件下，幼苗都呈“慢-快-慢”的生長規律。到12月底，壤土處理苗高82.23 cm、地徑1.72 cm，砂土處理苗高61.65 cm、地徑1.33 cm，黏土處理苗高53.07 cm、地徑1.26 cm，均是壤土處理長勢優于砂土和黏土處理。

表2 米槁幼苗苗高、地徑定期觀測結果Table 2 Regular observation results of the height and ground diameter of C. migao seedlings

2.2 土壤質地對苗高地徑生長過程的擬合

根據米槁幼苗生長過程中所需時間（t/d）、苗高（H/cm）、地徑（D/mm），擬合得到的logistic 方程式見表3。

由表3 可知：在回歸方程檢驗都達到極顯著水平（P<0.001）下，決定系數RH2和RD2分別達到0.990以上和0.987以上。從圖1-2中可知，苗高與地徑的生長擬合曲線呈“S”型，且兩個指標生長的實測值和擬合值擬合的都較好。可見利用logistic 方程擬合米槁苗高和地徑的生長節律效果很好。根據擬合和計算的結果，大致可以將米槁幼苗生長時期劃分為3個階段：生長前期、速生期、生長后期。

圖1 幼苗苗高在不同土壤質地條件下生長動態曲線與logistic擬合曲線Fig. 1 Growth dynamic curve and logistic fitting curve of seedling height under different soil texture conditions

表3 苗高和地徑生長過程擬合的logistic方程Table 3 Logistic equations for the growth process of seedling height and ground diameter

圖2 幼苗地徑在不同土壤質地條件下生長動態曲線與logistic擬合曲線Fig. 2 Growth dynamic curve and logistic fitting curve of seedling diameter under different soil texture conditions

由表4 可知：砂土、壤土、黏土處理下苗高和地徑速生期進程有所差別，苗高較地徑稍早進入速生期，速生點也早，持續時間長（壤土除外）。速生期苗高累計生長分別為36.153 cm、52.226 cm、31.798 cm，分別占觀察期苗高總生長量的58.63%、63.51%、59.92%；地徑累計生長分別為0.802、1.062、0.750，分別占觀察期地徑總生長量的60.30%、61.71%、59.52%。壤土處理下速生期持續時間短，進入速生點時間早，但凈生長量及占總生長量的比率最大。

表4 不同土壤質地苗高和地徑生長時期劃分Table 4 Different soil texture seedling height and ground diameter growth period division

2.3 土壤質地對米槁幼苗構件生長的影響

由表5可見：采用壤土處理米槁幼苗的分枝數、葉片數、葉面積、主根長、側根數最大，分別為6.06、60.81、58.5 cm2、26.34 cm 和8.00，顯著高于其他兩種質地；且表現出顯著差異（P< 0.05），砂土和黏土處理的米槁幼苗表現的差異不顯著。壤土處理組較構件生長最差的土壤處理組分別高27.6%、43.5%、47.9%、38.6%、41.1%。比較結果表明：米槁幼苗在壤土質地上培育對幼苗構件的生長發育最為有利。

表5 不同土壤質地對幼苗構件生長的影響Table 5 Effects of different soil textures on seedling growth morphology

2.4 土壤質地對米槁地上部干物質積累的影響

從圖3可以看出，不同土壤質地條件下，米槁地上部分干物質積累呈“S”型曲線，整體呈遞增規律變化。干物質量的大小表現為壤土處理最大，砂土次之，黏土最小。從圖3 還可得出，在米槁移栽后120 d～140 d 期間，壤土處理的物質的積累速率最大，達到0.28 g/d，黏土處理最小為0.12 g/d，但在移栽后140 d～160 d 的時候，黏土處理的積累速率最大達到0.13 g/d。壤土處理的米槁地上部分干物質量的積累速率一直高于其他兩種處理。

圖3 土壤質地對米槁地上部分干物質量的影響Fig. 3 The Influence of Soil Texture on the Dry Matter Quality of the Aboveground Part of C. migao

3 討論

土壤是植物生長發育的關鍵因子，不同質地土壤的肥力狀況及環境特征等都存在差異，其差異表現在根、莖、葉等不同生長部位，進而直接影響植株產量和質量的形成［13］。本研究表明，米槁幼苗的生長規律遵循logistic 方程，苗期生長符合“S”型生長曲線。在速生期，壤土處理下苗高和地徑的凈生長量分別占總生長量的63.51% 和61.71%，優于砂土和黏土處理。但苗高和地徑生長表現出異速生長現象，苗高生長較地徑生長早進入速生期，苗高速生期持續時間長于地徑生長。這可能是植株不同生長階段有不同的生長中心［14］，也可能是為了使能量優先投入高生長來搶占有限生存空間以及保證葉片數量，為爭得上方光源制造有機物質提供有利的條件。同時，也有研究表明這種異速生長現象苗高生長晚于地徑生長［15-16］或者差異不太大［17］；此外，速生期持續的時間大部分種群表現出地徑生長長于苗高，在傅大立等［16］、龐世龍等［15］對泡桐和大葉櫟苗期生長研究中發現地徑生長的速生期持續時間比苗高生長長20～30 d。

土壤質地不同，土壤的孔隙度也存在差異，并對土壤的水、肥、氣、熱產生影響，進而影響根的生長發育，而地下部分的生長發育與地上部分具有一定的相關性［18-19］。本試驗的研究結果證實了此觀點，黏性土壤粘粒含量較高，對于根系生長的機械阻力較大，有機質分解和氧氣輸送水平降低，從而抑制根系生長，分布范圍減少，間接就導致地上部分光合速率的減弱，總生長量低于壤土和砂土。而壤土質地上米槁幼苗的生長和根系發育總體較好，且總生物產量較高。在速生期米槁地上部分干物質的積累量及積累速率均是：壤土＞砂土＞黏土，這表明壤土栽培的米槁產量可能較高。

本試驗顯示米槁適宜的生長土壤質地為壤土，砂土和黏土米槁的栽培可以以此為標準加以調節。黏土可以考慮添加適合的外源物質來減小土壤的體積質量，增大透氣的孔隙，促進根系和地上部分的協調生長；砂土可以采取多次施肥來控制養分的貧乏，也要注意后期的水肥管理，從而使地上部分的生長動態趨向于壤土栽培的米槁。

4 結論

不同土壤質地對米槁幼苗的生長發育壤土＞砂土＞黏土，砂土土壤質地疏松，保水保肥性較差；黏土土壤質地致密，透氣和透水性差，容易導致植株積水缺氧；壤土土壤的通氣性和致密性介于兩者之間，土壤養分適中，利于米槁生長發育。