目前我国已全面停止天然林的商业性采伐,木材生产由过去的大量消耗天然林迅速转变为速生丰产人工林,从而使天然林得到保护[1]。而人工林经营不仅要增加木材产量,还要提高木材质量,倡导培育大径级优质材,提升基于材质的木材经济效益。因此,随着人工林的发展以及林木育种和无性繁殖技术的进步,生产上对高质量苗木的需求也越来越大[2,3]。苗木是人工林造林的重要物质基础,苗木质量的好坏直接影响着移植后的成活与生长发育,优质苗木对自然灾害抵抗力强,造林的成活率高,减少补植投资。苗木的培育与移植,是人工林造林的前提与关键[4]。育苗基质是为苗木成活和生长发育提供养分和水分的基础,是影响苗木成活和生长的重要条件,也是决定苗木质量的关键因素,不同的育苗基质及配比对苗木生长影响较大[5,6]。
单一的泥炭土孔隙度过大,不利于水分和养分的保存,纯黄心土的透气性较差,它们作为育苗基质均存在一定的缺陷[7]。郭俊杰等[8]研究发现,一定比例的黄心土和轻基质的混合基质,其容重、持水量、有机质含量等各项理化指标适中,有利于西南桦的生长。魏丹等[9]研究发现,对尖叶杜英育苗效果较好的基质配比是黄心土∶泥炭土=1∶4,对山杜英育苗效果较好的基质配比是黄心土∶泥炭土=1∶1。洪勇[10]研究表明,千年桐容器育苗的最佳基质配方为泥炭66%+黄心土34%。
米老排（Mytilaria laosensis）,又名壳菜果、三角枫等,为金缕梅科（Hamamelidaceae）常绿阔叶大乔木。天然分布于我国广东、广西、云南3省及越南、老挝等国,是我国南亚热带地区优良的速生丰产用材树种[11]。其树干通直,材质较好,色泽美观,适于制作家具、胶合板等,在水土保持、土壤改良、混交造林、生物防火等方面作用明显[12]。目前,随着米老排在南亚热带地区的推广应用,优质苗木的繁育已成为了发展高质量米老排人工林的前提,也是研究人员关注的热点。
白磊等[13]和裘珍飞等[14]分别开展了米老排扦插和组培研究,突破了米老排的无性快繁技术;闫彩霞等[15]、张阳锋等[16]和刘福妹等[17]相继开展了实生苗养分管理研究,并确定了苗期最佳的施肥方式和施肥量。最近,黎少玮等[18]对米老排实生苗移植最佳基质配比进行了研究,发现容器苗在V黄心土∶V轻基质=5∶5中生长最优;裘珍飞等[19]对影响组培瓶苗生长因素进行了分析,初步确定了米老排组培苗移植的最佳基质类型。综上所述,与实生苗相比,米老排组培苗的繁育研究尚属初始阶段;现有的组培苗研究主要集中于移植基质和移植季节方面,其培育观测时间偏短,尚未达到苗木出圃的标准,且基质配比和养分管理等研究有待于加强。鉴于组培苗的生长特性和抗逆性以及造林效果均与实生苗存在一定差异[20,21],本研究在前人研究的基础上,以米老排优良单株无性系组培苗为移植材料,选择黄心土和泥炭土2种基质,探究不同基质配比对6个月组培苗生长的影响,以期确定米老排组培苗移植的最佳基质配比,旨在为完善米老排组培苗繁育技术提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
试验于2017年5月在中国林业科学研究院热带林业研究所的苗圃进行。移植材料为已炼苗的米老排组培瓶苗,选择株高3~4 cm组培苗。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 试验采用单因素随机区组设计,设置3次重复,每处理小区30株,共450株组培苗。
表1 不同基质的物理特性Tab. 1 Physical properties of different substrates |
| 处理 Treatment | 容重 Volume weight /(g·cm-3) | 总孔隙 Total porosity/% | 持水力 Water retention ability/% |
|---|---|---|---|
| T1 | 1.18 | 44.37 | 35.60 |
| T2 | 1.05 | 49.34 | 43.76 |
| T3 | 0.88 | 54.61 | 56.15 |
| T4 | 0.69 | 54.25 | 69.71 |
| T5 | 0.46 | 55.98 | 88.22 |
表2 不同基质的化学特性Tab. 2 Chemical properties of different substrates |
| 处理 Treatment | pH | 有机质 Organic matter/ (g·kg-1) | 全氮 Total nitrogen/ (g·kg-1) | 全磷 Total phosphorus/ (g·kg-1) | 全钾 Total potassium/ (g·kg-1) | 碱解氮Available nitrogen/ (mg·kg-1) | 有效磷Available phosphorus/ (mg·kg-1) | 速效钾Available potassium/ (mg·kg-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| T1 | 5.31 | 1.92 | 0.11 | 0.08 | 23.77 | 7.50 | 0.25 | 100.40 |
| T2 | 5.43 | 23.28 | 0.46 | 0.12 | 23.39 | 38.02 | 24.50 | 432.86 |
| T3 | 5.60 | 55.00 | 0.99 | 0.18 | 22.86 | 83.35 | 60.48 | 925.82 |
| T4 | 5.85 | 106.90 | 1.76 | 0.31 | 21.94 | 157.55 | 119.36 | 1732.99 |
| T5 | 6.35 | 207.34 | 3.36 | 0.51 | 20.18 | 301.06 | 233.36 | 3294.92 |
1.2.3 土壤消毒 装袋入穴后,同一重复内的泡沫育苗盘（15穴/个,共30个）在育苗架上进行随机排列。瓶苗移植前,提前2 d用高锰酸钾1000倍液对装有基质营养袋的苗床进行消毒,将基质浇匀淋透。
1.2.4 移植和浇水 待营养袋底部不滴水时,用黄泥浆沾湿根部的苗木移入袋中。移苗后,每天白天专人每隔2 h进行浇水,以保证基质表面湿润为原则。
1.2.5 试验观测 第0.5个月和第1个月时,测量苗木高度,并统计苗木保存情况和叶片数;第6个月时,统计苗木的株高、地径、叶片数及根茎叶的干重和鲜重。测量株高、地径和叶片数为全部观测;测量根茎叶的鲜重与干重时,每小区选取4株苗进行测定。
1.3 计算公式
苗木质量指数（QI）根据以下公式计算[22]：
$Q_{I}=\frac{TDW}{[\frac{H}{D}+\frac{ADW}{UDW}]}$
式中,TDW为苗木总干质量(g),H为株高(cm),D为地径(mm),ADW为地上干质量(g),UDW为地下干质量(g)。
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel 2016、SPSS24.0软件对实验数据进行统计和分析。
2 结果与分析
2.1 不同基质配比对米老排组培苗移植成活率的影响
米老排组培苗在移植0.5个月时,T1、T2、T3的成活率显著高于T4和T5（P<0.05）;而在移植1个月后,成活率以T1（83.33%）最高,T3（81.11%）次之（图1）。因此,100%的黄心土和60%黄心土+40%泥炭土的混合基质,较利于米老排组培苗移植后的成活。
2.2 不同基质配比对米老排组培苗生长的影响
移苗0.5个月后,T2的株高显著高于其他4个处理,T1的叶片数显著多于T5（P<0.05）;移苗1个月后,株高和叶片数均以T3最高,与其他4个处理间差异极显著（P<0.01）;而在移苗6个月后,T3的株高与地径均极显著高于其他4个处理（P<0.01）,T1的株高、地径、叶片数均最低（表3）。总的来看,米老排苗木的生长量随轻基质比例的增加呈现出先增加后降低的趋势,60%黄心土+40%泥炭土为最适合米老排组培苗生长的基质配比。
表3 不同基质配比对组培苗生长的影响Tab. 3 Effects of different nursery substrates on the growth of tissue culture seedlings of M. laosensis |
| 处理 Treatment | 0.5个月0.5 months | 1个月1 month | 6个月6 months | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 株高 Plant height/cm | 叶片数 Number of leaves | 株高 Plant height/cm | 叶片数 Number of leaves | 株高 Plant height/cm | 叶片数 Number of leaves | 地径 Ground diameter/mm | |
| T1 | 3.26±0.08bB | 2.97±0.13aA | 5.08±0.11cC | 3.34±0.10bB | 14.63±0.61eD | 4.47±0.47bC | 3.01±0.09dC |
| T2 | 3.80±0.10aA | 2.85±0.11abA | 5.82±0.21bB | 3.46±0.13bB | 19.03±0.84dC | 4.77±0.39bC | 3.57±0.16cBC |
| T3 | 3.51±0.10bAB | 2.92±0.11abA | 6.42±0.22aA | 3.97±0.12aA | 30.93±0.75aA | 8.13±0.59aA | 5.04±0.25aA |
| T4 | 3.48±0.09bAB | 2.91±0.11abA | 5.09±0.14cC | 3.36±0.11bB | 26.17±0.94bB | 7.33±0.33aAB | 4.25±0.13bB |
| T5 | 3.34±0.10bB | 2.58±0.12bA | 5.06±0.12cC | 3.21±0.08bB | 21.57±0.55cC | 5.73±0.27bBC | 3.79±0.07bcB |
Note: The data in the table is the mean value ± standard error; the different capital letters in the same column indicate extremely significant difference at 0.01 level, and different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level. | |
注：表中数据为平均值±标准误;同列不同大写字母表示在0.01水平差异极显著,不同小写字母表示在0.05水平差异显著。 |
2.3 不同基质配比对米老排组培苗生物量的影响
表4 不同基质配比对生物量和苗木质量指数的影响Tab. 4 Effects of different nursery substrates on biomass and seedling quality index of tissue culture seedlings of M. laosensis |
| 处理 Treatment | 地上干重 Aboveground dry weight/g | 地下干重 Underground dry weight/g | 总干重 Total dry weight/g | 苗木质量指数 Seedling quality index |
|---|---|---|---|---|
| T1 | 0.86±0.30c | 0.48±0.13b | 1.34±0.41c | 0.20±0.06c |
| T2 | 2.59±0.93bc | 1.12±0.55b | 3.71±1.48bc | 0.47±0.21bc |
| T3 | 7.32±1.11a | 2.67±0.55a | 9.99±1.63a | 1.13±0.21a |
| T4 | 5.26±0.95ab | 1.74±0.39ab | 7.00±1.33ab | 0.75±0.14ab |
| T5 | 3.55±0.63bc | 1.41±0.30ab | 4.96±0.90bc | 0.60±0.11bc |
Note: The data in the table is the mean ± standard error; the different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. | |
注：表中数据为平均值±标准误;同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。 |
2.4 米老排容器苗地上部分与地下部分的相关性分析
米老排组培苗在移植6个月后其生长指标间极显著相关（P<0.01）。地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重之间的相关性均达到了极显著水平（表5）。说明其地上茎、叶的生长发育和地下根系的生长发育同步相关。
表5 米老排容器苗地上部分与地下部分生物量的相关性分析Tab. 5 Correlation analysis between the aboveground and underground biomass of the M. laosensis seedlings |
| 生物量 Biomass | 叶鲜重 Leaf fresh weight | 茎鲜重 Stem fresh weight | 根鲜重 Root fresh weight | 叶干重 Leaf dry weight | 茎干重 Stem dry weight | 根干重 Root dry weight |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 叶鲜重 | ||||||
| 茎鲜重 | 0.983** | |||||
| 根鲜重 | 0.935** | 0.969** | ||||
| 叶干重 | 0.993** | 0.990** | 0.956** | |||
| 茎干重 | 0.962** | 0.993** | 0.980** | 0.981** | ||
| 根干重 | 0.912** | 0.961** | 0.986** | 0.941** | 0.981** |
Note: ** indicate extremly significant correlation at 0.01 level. | |
注：**表示在0.01水平极显著相关。 |
3 讨论
在金缕梅科植物的组织培养中,均出现不定芽生长缓慢的现象,米老排组培苗的株高生长也偏慢,这对规模化生产带来影响[14]。而T3（60%黄心土+40%泥炭土）的米老排株高,在2周之内增加了1.83倍,显著高于其他处理,其生物量也有了较大增长,这对之后苗木的生长及造林均有重要意义。
株高、地径、生物量与苗木质量指数等均是反映苗木质量的主要指标,而育苗基质为影响苗木生长发育的重要因素之一。黄心土的保水性强,泥炭土的透气性好,随着轻基质比例的增加,米老排组培苗的株高、地径、叶片数、生物量、苗木质量指数均呈先增加后降低的趋势,在T3（60%黄心土+40%泥炭土）时达最大值,在T1（100%黄心土）时最低。米老排适宜在pH为5.0~6.5之间的酸性土壤中生长[25],而各配比基质的pH均符合米老排生长的需要。可能是因为T1纯黄心土总孔隙较低,通气性较差,以及养分含量不足等导致苗木生长较差,而随着纯黄心土中轻基质的加入,有效改善了基质的理化性质,为米老排生长提供了更适宜的水肥条件。但轻基质的比例也不是越高越好,随着轻基质比例的进一步增大,米老排单株苗木的生物量在T3达最大值之后开始下降,可能因为基质中轻基质比例过大,基质失水也较快,以及基质的养分含量过高,对苗木产生了一定的毒害作用[26]。培育基质的物理结构与养分含量,均对苗木生物量的积累起着重要作用。
T1（100%黄心土）的生长量与生物量均最低,而移植成活率较高,说明不同基质配比对米老排苗木的成活率、生长量和生物量的影响规律不同,这与钟秋平等[27]的研究结果类似。T3（60%黄心土+40%泥炭土）的移植成活率也较高,80%以上的苗木移植成活率,可以满足米老排苗木出圃的需要。综合来看,60%黄心土与40%泥炭土的混合基质,适宜作为米老排组培苗的育苗基质。