不同基質2年生楠木容器苗生長特征

楊杰峰，羅海兵，汪 洋，胡劍民，徐曉婷

（1.湖北生態工程職業技術學院，武漢 430200；2.隨縣林業局，湖北 隨縣 431500；3.麻城市職業技術教育集團，湖北 麻城 438300）

楠木（Phoebe zhennan）俗稱雅楠、楨楠，樟科（Lauraceae）楠屬常綠大喬木。楠木為中國特有樹種，國家Ⅱ級珍稀瀕危保護植物［1］，在中國分布范圍為26°41′—31°7′N，101°51′—110°57′E，主要分布在四川盆周山地、貴州、重慶、湖南西部和湖北西部，垂直分布位于海拔139～1 524 m的地區［2］。楠木樹干通直，高達30 m，其樹形優美，葉終年不謝，為優秀的綠化行道樹種。其木材芳香，紋理直而結構細密，不易變形和開裂，為建筑、高級家具等優良木材［3］。

學界針對楠木育苗技術進行了廣泛研究，涉及楠木種子的撒播、條播、遮陰對比試驗［4］，楠木幼苗對弱光環境的適應性研究［5］，光、溫、水、肥調控對楠木幼苗氮素積累影響的研究［6］，中氮量有機肥對楠木幼苗影響的研究［7］。此外，薛沛沛等［8］還研究了楠木天然次生林的生長規律。

育苗基質是適合植物萌發的人工土壤，由有機、無機及微生物材料科學配制而成，是規?；蜆藴驶萜饔绲幕A［9］。目前，容器育苗研究已發展到從基質配方延伸到苗木光合、生理等相關領域，為科學育苗奠定了理論基礎［10-12］。在楠木育苗方面，何芝然等［13］以半年生楨楠幼苗為試材，采用正交試驗設計，研究了不同基質配比對楠木幼苗生長量、生物量及苗木質量的影響。輕基質容器袋育苗結合空氣修根，與常規容器苗培育方法相比，根系更發達，造林成活率更高［14］。何燦鸞等［15］提出了楠木容器育苗營養基質配方、催芽播種、苗木移杯技術組合模式。王戈等［16］采用改良的布雷金多性狀綜合評定法，對2年生楠木苗期生長性狀進行評價，并對楠木不同種源家系的后期生長進行了預測。

目前，2年生楠木育苗及容器育苗方面的報道較為鮮見。基于已有研究成果，為了進一步優化楠木2年生容器育苗方案，從經濟和人力投入最節約的角度，綜合設計并選擇最適宜的育苗基質配方，提高鄂東南地區2年生楠木容器苗質量，本試驗設計了3種基質配方，研究不同基質對2年生楠木容器苗地上生長發育指標的影響。并利用客觀賦權法對不同基質培育的楠木生長指標和苗木分級合格比例進行賦權，通過苗木質量對基質配方進行評價，為鄂東南地區規?；嘤齼炠|楠木容器苗提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與試驗材料

試驗地位于湖北省崇陽縣實驗林場苗圃內（113°43′—114°21′E，29°12′—29°41′N），海拔121～124 m，屬典型的中亞熱帶季風氣候，光照充足；年均溫15.5℃左右，年均降雨量1 500 mm，相對空氣濕度80%左右；年無霜期263 d，全年≥10℃的活動積溫5 299℃，年均日照1 770 h。試驗采用完全隨機區組設計，以1年生楠木容器苗為材料，選擇生長一致苗，設置3個不同基質處理：M1，30%河沙+70%黃心土；M2，50%蛭石+50%黃心土；M3，30%鋸末+70%黃心土；CK，以黃心土為參照。每個處理30株，重復3次。試驗前配制基質時，按2.5 kg/m3加入美國生產的愛貝斯（EPX）長效緩釋肥，肥效為9個月。緩釋肥全氮、有效磷、全鉀質量分別為180、80、80 g/kg［17］。3月下旬移栽，完成后澆透水。根據楠木幼苗對弱光環境的適應性，選擇其最適遮陰率50%的遮陽網［5］。試驗期間進行常規除草、水分和病蟲害管理。生長期內不再施肥。楠木容器苗育苗基質成分及配比如表1所示。

1.2 測定指標

2年生楠木苗的年生長規律研究從4月15日開始，每間隔15 d對地徑和苗高觀測記錄1次，直至11月上旬楠木生長結束為止。共調查15次，最后記錄時間為11月15日。調查時用卷尺測定苗高，精確至0.1 cm；用游標卡尺測量地徑，精確至0.1 mm。

1.3 楠木生長模型擬合

以生長時間（t）為自變量，楠木地徑和苗高生長量為因變量，利用具有S曲線增長特征的函數，如Logistic、Chanter函數［18］、指數函數和單分子函數［19］，擬合不同基質2年生楠木容器苗生長模型。

邏輯斯諦函數（Logistic equation）：

式中，Logistic函數和單分子函數中，k為累積生長的飽和值或稱之為生物學上限［20］，不同函數中a、b和c為函數待定參數，y為因變量，y0為應變量初值，t為自變量。

1.4 苗木質量評價指數模型

依據容器苗分級標準［21］（表2），分別統計不同基質2年生容器苗Ⅰ級苗木百分比和Ⅱ級苗木百分比，本研究Ⅱ級苗木包括達到表2中2年生基質容器苗標準和全部2年生Ⅰ級苗木。結合生長結束期不同基質中楠木生長數據和高徑比（H/D），采用CRIT?IC客觀賦權法計算各指標權重，記為W。采用乘除法［22］對指標進行多目標統計，各指標取大為優，高徑比取小為優，公式如下。

表2 楠木輕基質容器苗分級標準

式中，P（a）為不同基質苗木綜合評分；D、H、G1、G2和H/D分別為2年生楠木容器苗地徑、苗高、Ⅰ級苗木百分比、Ⅱ級苗木百分比和高徑比（將苗高單位轉化為mm后與地徑的比值）；ED、EH、EG1、EG2和分別為地徑、苗高、Ⅰ級苗木百分比、Ⅱ級苗木百分比和高徑比的權重。將P（a）歸一化處理，使不同基質育苗綜合評分總和為1。

1.5 統計分析

采用Excel 2007軟件整理數據，采用SPSS 22.0軟件對所有指標進行方差分析和Duncan多重比較，采用Matlab 2016 a軟件擬合回歸函數，采用Sigmaplot 10作圖。

2 結果與分析

2.1 不同基質對楠木生長的影響

由表3可知，不同基質配方對地徑與苗高的影響存在極顯著差異。其中，地徑在M1基質中生長量最大，為7.850 mm；其次在M2和M3基質中生長較大，分別為7.444 mm和6.780 mm；CK最小，為6.011 mm。地徑生長在M1和M2基質中均與CK差異極顯著。苗高生長在M2基質中最大，為61.494 cm；其次在M1和M3基質中，分別為59.656 cm和58.633cm；CK最小，為52.744 cm。M1、M2和M3基質苗高與CK均差異顯著，M2基質的苗高與CK差異極顯著。苗高地徑比在CK基質中最高，為89.384，在M3、M2和M1基質中分別為86.952、84.546和76.682。CK、M3基質的苗高地徑比與M1基質差異顯著，說明M1基質的苗木最健壯，CK中苗木最瘦弱。

表3 不同基質配方對楠木生長的影響

2.2 地徑苗高的生長變化特征

以觀測時間t為橫坐標，以地徑和苗高凈生長量為縱坐標繪制不同基質栽培的楠木2年生容器苗凈生長曲線（圖1）。以2020年4月15日為觀測起始時間，直到當年11月15日苗木基本停止生長為止。圖1a為2年生楠木地徑凈生長曲線。不同基質中地徑生長在5月1日之前呈現快速生長，其中，M1基質中苗木地徑生長最快，M3基質中楠木地徑從4月15日到6月1日（49 d）持續快速增長。其后，不同基質中地徑生長呈多次“快-慢-快-慢”的生長節奏，8月下旬到9月初（124～141 d）第二次快速生長，10月下旬呈現慢增長。M1、M2和M3基質中地徑凈生長量均高于CK，且差異較大。

圖1b為不同基質栽培2年生楠木容器苗苗高的凈生長曲線。由圖1b可知，不同基質中，2年生楠木的苗高也呈“快-慢-快-慢”的生長節奏。但5月1日之前呈第一次快速生長趨勢（0～17 d），且明顯高于同時間地徑的快速生長趨勢，說明4月下旬到5月上旬是楠木苗高快速生長期。8月初到8月中旬（110～124 d）是苗高凈生長的第二個高峰期，其后生長逐漸減緩。11月上中旬（202～216 d）苗高生長基本停止。M1、M2和M3基質中苗高凈生長量總體差異不大，但都明顯高于CK。

圖1 不同基質楠木2年容器苗凈生長曲線

2.3 楠木生長量隨時間的關系

以生長時間t為自變量，苗木地徑和苗高為因變量，2年生苗高生長及地徑生長Logistic函數參數擬合結果如表4所示。在Matlab中建立的Logistic函數、Chanter函數、指數函數和單分子函數對楠木2年容器苗的地徑和苗高進行擬合。擬合數據與原始數據對應點誤差的平方和（SSE）越接近于0，決定系數（R2）越接近1，說明模型選擇和擬合更好，數據預測也越成功。

表4 不同基質配方楠木容器苗生長擬合

Chanter函數僅對CK地徑的擬合效果較好（R2=0.951，SSE=5.146）。指數函數對地徑擬合較好，M1基質中R2=0.990，SSE=0.139；M2基質中R2=0.988，SSE=0.156；M3基質中R2=0.944，SSE=0.458；CK基質中R2=0.981，SSE=0.122。指數函數對苗高擬合也較好，M1基質中R2=0.942，SSE=96.210；M2基質中R2=0885，SSE=237.600；M3基 質 中R2=0.911，SSE=173.300；CK基質中R2=0.933，SSE=96.870。

Logistic函數對2年生楠木容器苗地徑節律擬合的R2均≥0.994，SSE均≤0.068；Logistic函數對苗高生長節律擬合的R2均≥0.991，SSE均≤18.960，其擬合效果優于其他3種函數。表明Logistic函數對不同基質2年生楠木苗的地徑和苗高生長曲線擬合度高，與其他3種函數相比，最適合擬合楠木苗地徑和苗高生長曲線。

2.4 不同基質栽培楠木苗質量評價

根據楠木2年生容器苗的地徑、苗高指標在各基質配方生長差異和合格苗木分級比例，研究采用CRITIC客觀賦權法對地徑、苗高和合格苗木質量比等多個指標進行賦權，應用乘除法對各指標進行多目標統計，并對評價結果進行歸一化處理（表5）。地徑、苗高、苗高地徑比、I級苗比例和II級苗比例的權重（W）分別為0.133、0.177、0.347、0.217和0.126。其中苗高地徑比權重最高，說明苗木的健壯程度是影響苗木質量的關鍵指標。M1基質處理楠木質量綜合評分為0.32，表現最佳。不同處理與對照的綜合評價排序為M1（0.32）>M2（0.29）>M3（0.24）>CK（0.15）。

表5 不同基質栽培楠木2年生苗質量綜合評價

3 小結與討論

基質是決定植物根系生長發育完善的最主要因素，基質特性影響著植物對水分、養分的吸收及根系的擴展［23］，合適的育苗基質能提高苗木的成活率和生長發育［24］。緩釋肥施用量是影響容器苗生長和質量的重要因子［25］。在試驗中，為了避免苗木試驗過程中水肥管理差異，基于減少育苗過程中因多次追肥的用工和滿足苗木生長對養分的緩慢釋放需求，使用了等量緩釋肥于各基質配方中，從而降低了育苗成本［26，27］。由于不同基質中添加肥料的比例相同，緩釋肥的添加對不同基質配方栽培楠木的影響是等效的。不同基質配方栽培2年生楠木苗，地徑、苗高、苗高地徑比存在顯著差異。其中，在基質30%河沙+70%黃心土中2年生楠木苗木的地徑生長最好，苗高生長僅弱于50%蛭石+50%黃心土基質，且楠木苗高地徑比最小，苗木生長最健壯。

雖然地徑和苗高凈生長在30%河沙+70%黃心土、50%蛭石+50%黃心土和30%鋸末+70%黃心土基質中明顯高于CK（黃心土），但不同基質中2年生楠木容器苗地徑和苗高生長均呈多次“快-慢-快-慢”的生長節奏，呈現的整體規律也基本一致。此外，地徑和苗高與苗期生長時間的變化節律也基本一致。因此，根據楠木生長節律，在4月下旬和5月上旬，8月中下旬和9月上中旬，有效組織水肥管理、適當做好遮陰，是調控2年生楠木快速生長的關鍵措施。

2年生楠木容器苗生長動態規律符合“S”型生長曲線，可用符合“S”型曲線的函數進行擬合。4種函數中，Logistic數學模型擬合效果最佳。Logistic數學模型中，k為累積生長的飽和值或生物學上限［20］，a和b為模型的待定參數，時間t為自變量。4個處理地徑的Logistic擬合函數中，30%河沙+70%黃心土處理地徑的生物學飽和值為11.590 mm，50%蛭石+50%黃心土為11.150 mm，30%鋸末+70%黃心土為7.317 mm，CK為7.514 mm，而30%河沙+70%黃心土基質中地徑生長的試驗測量值為7.850 mm，50%蛭石+50%黃心土為7.444 mm，30%鋸末+70%黃心土為6.780 mm，CK為6.011 mm。模型擬合的生物學上限，說明2年生楠木苗仍具有很大生長潛力，也表明了水熱條件對楠木苗期生長的影響很大［28］。如果根據試驗苗木生長節奏，對2年生楠木苗進行科學的水肥管理，可極大提高苗木的生長量和苗木質量。

楠木苗期實施早期選擇是有效的、可行的［16］。本試驗利用客觀賦權法中的CRITIC法，根據試驗測得地徑D、苗高H和高徑比H/D等參數，結合苗木質量主觀評價標準［21］，解釋不同評價指標間生物學關系和差異性［29］。采用乘除法對楠木生長指標和苗木分級合格率等參數進行多目標統計［22］，通過苗木生長綜合質量篩選苗木生長基質，可測量性明顯，結果具有科學性。本研究的苗高與地徑的比值和I級苗合格率的權重最高，說明2年生楠木容器育苗中，苗木生長健壯程度是苗期管理與調控的關鍵指標，應該通過注重水肥管理和適度減少遮陰培養壯苗來實現。

通過對2年生楠木容器苗在不同基質的生長規律和差異性研究可知，30%河沙+70%黃心土作為楠木2年生容器苗基質，具有經濟和易于獲得基質材料的優勢；在4—5月和8—9月2個生長高峰期加強水肥管理，通過適度遮陰控制苗高與地徑的比值。該生產模式適宜于鄂東南地區低投入、高產出大規模楠木容器育苗。