育苗基质(以下简称基质)是容器苗生长发育的载体。林业发达国家和容器苗生产大国从50年代开始就投入了大量的人力、物力进行研究, 经过了20多年的探索, 认为泥炭藓(Peat Moss)——蛭石(Vermiculite)混合物是容器育苗的理想基质, 这种混合基质重量轻, 具有良好的持水性、透气性和整体密度, 有利于根聚体的形成, 阳离子交换能力强, 有较低的含盐量等特点¹⁾。从70年代中期开始在北美的一些容器苗圃广泛推广。随后的几年, 在美国安大略和加拿大魁北克等地相继发现具有商业意义的泥炭田, 并实现了集约化、机械化、工厂化开采、加工、包装和商业销售, 给容器苗培育者提供了极大的方便, 如加拿大普若米若泥炭公司商业销售的泥炭藓大多数为藻类沉积泥炭, 它质量轻, 分解程度低, 呈浅色, 开采时采用大型真空抽吸机收集, 保持了较好的纤维长度和物理性状, 为容器育苗基质的优质混合材料。

1) Phipps, H.W, 1974.Growing media affect size of container-grown red pine.USDA For.Serv.Res.Note NC-165, 4p.Northcent. For.And Range Exp.Stn., St.Paul, M inn.

蛭石是育苗基质混合物中又一种重要成份。是云母矿受热膨胀的产物, 主要化学成分是水合镁-铝-铁硅酸盐, 质量很轻, 呈中性反应, 具良好的缓冲性能, 不溶于水, 能吸收大量的水份, 有相对高的阳离子交换量, 因而能保存大量养份, 所含的镁和钾可供给大部分植物生长, 加工时的高温提供了全面消毒。

容器苗生产中基质的组成比例因育苗地域、育苗设施、培育树种的不同而差异很大, 泥炭藓和蛭石最常用的混合比例为3:1、3:2或1:1。在威斯康星州, 菲利浦[1974]发现, 基质的成份与其相对比例明显地影响苗木的生长, 大部分北美针叶树种在泥炭藓-蛭石3:1混合的基质上生长正常。在加拿大魁北克省的CPPFQ等苗圃也常用此比例培育黑云杉、白云杉和斑克松, 取得了非常满意的效果²⁾。

2) Richard W.Tinus and Stephen E.McDonald, 1979, How to Grow Tree Seedlings in Containers in Greenhouse.General Technical Report RM-60, Rocky M ountain Forest and Range Experiment Station.Forest Service, U.S.Department of Agriculture

甘肃林业苗圃1993年建成投产, 设计年产容器苗300 ×10⁴株, 当年生产中使用的泥炭藓从加拿大普若米若泥炭公司进口, 价格十分昂贵。为了解决这一生产中存在的突出问题, 寻找当地资源丰富、价格低廉的育苗基质添加物, 降低育苗成本, 使容器育苗这一先进技术更具推广生命力, 1994年以来, 我们坚定不移地走国产化替代的道路, 进行了泥炭调查、开采和育苗基质筛选试验研究, 经过3年的不断探索改进, 效果趋于稳定。本文在对温室容器育苗基质筛选试验的同时进行了香椿等4个树种苗期生长规律的研究。

1 材料和方法 1.1 试验设计

采用单因素区组试验, 安排4个树种6个基质配方, 以泥炭藓做为对照, 3次重复, 72个试验小区。边行用雪松和银杏作为保护行, 占用972个容器, 43740孔(株), 其中试验容器864个, 38880孔。

1.2 试验树种

以苗圃目前生产中培育的主要树种(1阔3针)作为试验树种:香椿(Toona sinensis[A.Juss.]Roem)、日本落叶松(Larix Leptolepis[Sieb.et Zucc.] Go rdon)、侧柏(Platycladus orientalis (L.)Franco)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)。

1.3 材料准备

选择当地资源丰富、运输便利、加工容易、价格低廉的5种基质添加物材料, 对化学成份复杂的材料进行水中浸泡处理, 来降低可溶物浓度, 以水清为度。

锯屑(1 #):装袋, 在水中浸泡114 h, 然后凉晒。

树皮(2 #):将针叶树皮粉碎, 过Φ=5 mm筛, 水中浸泡66 h, 换水1次。

桃核壳(3 #):粉碎、过筛、水中浸泡24 h, 捞出凉干。

页岩(4 #)过Φ=5 mm筛。

炉渣(5 #)过(Φ=5 mm)筛后进行酸化处理:原pH值为8.4, 呈碱性反应, 每立方米加6%的硝酸500 mL, 将pH值降至7.7, 缓冲22 h。

国产泥炭藓(6 #):晒干、粉碎、过筛(Φ=5 mm)。

将上述1 #~5 #基质添加物以泥炭藓:蛭石:试验基质50%:25%:25%的体积比充分混合填装。6 #基质以泥炭:蛭石=75%:25%比例混合填装。

1.4 容器

选择泡沫45(VT45 -340)容器, 每孔容积340 m L。

1.5 试验设备及管理

试验设备为聚碳酸脂四分隔自动控制温室, 面积240 m², 8孔通风窗和8台换气扇强制对流降温, 温度设定在27℃±3℃, 用悬挂式灌溉机喷雾, 水压45 Pa, 采用8006喷头, 基质湿度保持在7~8(湿度计兰区)为宜。高压钠灯补光, 光照强度过大时开启遮荫帘, 采用DSIT RAMIX施肥泵进行施肥, 设定肥料母液混合比例为1: 64, 间苗后开始施肥, 每周1次, 第1阶段(幼苗期)四周施N:P:K=11:41:8的可溶性肥料, 第2阶段(生长期)施20:8:20的可溶性肥料, 第3阶段(木质化期)施8:20:30肥料。(成份含量见表 1)。

1.6 观测项目及方法

定期随机间隔抽样, 进行生长质量监测, 每周抽取1次, 每月为1个周期, 每次抽取72株, 全株完整取出, 用直尺、游标卡尺测量苗高、地径, 然后冲洗干净根部基质, 从根茎处剪开, 地上、地下部分分别装袋, 放入烘箱烘干, 温度设定在65℃~70℃, 烘48 h, 取出在万分之一的电子天平上称其地上、地下部分干重, 填写记录表。

1.7 数据的处理分析

将数据及时输入计算机, 在Window s平台上用EXCEL软件进行汇总, 求取苗高、地径、地上部分干重、地下部分干重、总干重、地上-地下干重比及总和、平均数和变动度系数。然后绘制不同基质-不同因子的生长曲线图。

全年数据采集后, 用EXCEL的统计分析工具进行单因素方差分析, 得出结论。

2 结果分析 2.1 不同基质对不同树种容器苗生长规律的影响分析 2.1.1 苗高生长规律

从图 1(图 1~6均附后)的生长过程曲线走势来看, 不同树种在温室的生长物候不同。香椿从播种后到55 d的幼苗期高生长较缓慢, 速生期在播种后2~6个月, 10月份后高生长停止。日本落叶松的幼苗期相对较长, 达3个月之久, 速生期来得晚, 相对较短, 到第190 d时高生长基本停止, 其它树种介于2者之间, 详见表 2。

从图 1可以看出, 不同育苗基质对试验树种的影响不同。阔叶树种香椿和对土壤要求不严的针叶树种(侧柏)影响不十分明显, 生长过程曲线的斜率基本一致, 曲线呈较紧密的束状, 可见影响度较小。但对日本落叶松和油松影响十分明显, 特别是通过速生期以后, 曲线离散, 结果差异大。如果以6 #育苗基质作对照, 明显看出2 #基质表现最好, 其它基质都较差。

以上结果对不同树种不同生长时期的施肥具有指导意义, 对香椿来说, 播种后长到2 cm高时, 开始间苗, 生长期为4周, 4周后可施第1阶段肥料, 然后进行第2阶段施肥, 对其它3个针叶树种来说, 第1阶段应改进, 再延长3周, 即:第1阶段施肥期以7周为宜。

2.1.2 地径生长规律

图 2显示, 香椿和油松的地径增粗生长, 从出苗后开始, 都以线性关系增大, 一直延续到200 d, 侧柏则持续到240 d, 其后停止生长。没有明显的增粗速生期; 而日本落叶松从播种后到105 d这段时间地径增粗十分缓慢, 105~220 d增粗明显, 其后又缓慢增粗。

不同树种的地径变化对基质的敏感度不同。基质对香椿、侧柏地径增粗影响不明显; 对油松而言, 除6 #基质外, 1~5 #基质之间差异也很小; 但日本落叶松则反应十分敏感, 在1~5 #基质中表现最好的仍是2 #基质。

2.1.3 生物量积累规律

(1) 地上部分干重图 3说明, 4个树种在播种后70 d以前地上部分干物质的积累缓慢, 虽然发芽后生长很快, 但由于组织幼嫩, 含水率高, 而干物质并不多, 烘干后体积矮缩很大, 而地上部分干物质的迅速积累期长短随树种不同而不同, 阔叶树种香椿为70~190 d, 10月中下旬开始落叶; 针叶树种为70~230 d左右。日本落叶松在温室中11月份落叶。除侧柏之外, 不同基质对其它3个树种的地上部分干物质积累的影响十分明显, 2 #、5 #表现最好, 4 #中等, 1 #、3 #最差。(2)地下部分干重从地下部分干重图 4可知, 地下部分的干重变化有4个时期:即微弱积累期、明显积累期、快速积累期和缓慢积累期。详见表 3。

不同育苗基质对不同树种苗木地下部分干重的积累在第1、2时期的反映不太明显, 经过第3时期的快速变化, 差异开始拉大, 至第4时期仍保持较大差距, 针叶树种以2 #、5 #基质较好, 1 #、3 #表现差。尤其是日本落叶松, 对基质反映十分敏感, 各基质的差异突出, 形成了6 #>5 #>2 #>1 #>4 #>3 #的明显顺序。(3)总干重图 5反映了总干重的变化情况, 综合地上-地下两部分干重之和, 基质间的差异明显可见, 其顺序见表 4。

就总干重而言, 针叶树种以2 #、5 #基质较好; 3 #、5 #基质则对阔叶树种香椿较好, 较接近于对照6 #基质, 不论针、阔叶树种, 1 #基质最差。(4)地上-地下干重比的变化规律苗木地上-地下部分干重比(图 6), 是衡量苗木生长发育均衡度的一个重要指标, 它直接反映出苗木是否徒长, 是否达到质量目标以及苗木木质化的程度。

这个指标的变化幅度针阔叶树种差异很大, 在试验研究的4个树种中, 阔叶树种香椿的变化幅度在19~1.5之间; 而3个针叶树种则在9.5~1之间, 其中侧柏在9.5~3之间变化。

在衡量苗木生长的6条曲线(苗高、地径、地上干重、地下干重、总干重、地上-地下干重比)图中, 其它5条曲线随时间序列的增加而增加, 唯独只有地上-地下干重比曲线随着苗木不断生长而降低, 但在发芽初期, 针、阔叶树种显然不同, 阔叶树种香椿从发芽开始, 此值直线下降, 说明先开始大量积累地上部分干物质, 快速构造地上部分形态, 拓展光合面积, 然后充实地下部分的吸收器官, 最终达到一个衡定值; 针叶树种侧柏在发芽初期有一个很短暂的上升期, 然后下降, 说明针叶树种首先拓展根系, 先开始根系吸收, 再快速构造地上形态, 加速光合积累, 最终达到一个衡定值。这个衡定值随树种不同而不同, 在这4个树种中, 落叶树种(香椿、日本落叶松)略低, 为1~1.5;常绿树种为2~3, 略高于落叶树种。各基质间的差异变化不是很大, 只有日本落叶松和油松在100 d以前不同基质对此值的影响似乎很大, 但最终这种变化趋势九九归一, 达到一个恒定值。

2.2 不同基质对不同树种容器苗最终质量影响的统计分析

从柱状图(略)明显看出, 1~5 #基质上生长的各树种苗高、地径、地上干重、地下干重、总干重与对照6 #育苗基质的差异不同。对香椿而言, 3 #基质的苗高与6 #基质相等, 地径、地上干重、地下干重、总干重都大于6 #基质, 应是理想育苗基质。

不同基质对不同树种苗木质量因子的影响不同, 我们采用了单因素有重复的方差分析进行F检验来进一步判定6种育苗基质对4个树种苗木质量的6个因子(苗高、地径、地上部分干重、地下部分干重、总干重及地上-地下干重比)的差异显著性(见表 5)。

从表 5明显看出, 1~6 #基质对香椿的苗高和地径影响显著, 对地上部分干重影响极端显著, 而对地下部分干重、总干重和地上-地下干重比则影响不显著。

不同基质对侧柏地径生长的影响不显著, 而对其它因素有显著影响, 除此之外, 不同基质对日本落叶松、香椿、油松3个树种的地上-地下部分干重比都没有显著影响, 而对其它因子均有显著影响。

总体看, 6种配方基质对4个树种苗木质量的影响显著性依次是:日本落叶松、侧柏、油松和香椿。

3 结论与讨论

不同基质对不同树种苗木质量的影响不同即不同树种适应不同的育苗基质, 香椿和侧柏适应的育苗基质广泛, 说明对土壤要求不严, 应选择当地资源丰富、成本低廉、加工容易的3 #和5 #基质。油松宜采用2 #基质, 而对基质反应敏感的日本落叶松仍以6 #为佳。

苗木地上-地下部分干重比与时间序列的增加总体成下降趋势, 最终降到一个恒定值。在当地温室条件下, 香椿、日本落叶松、侧柏、油松的变化范围在20~1之间。但在发芽初期, 针、阔叶树种显然不同, 阔叶树种香椿从发芽开始, 此值直线下降, 说明先天开始大量积累地上部分干物质、快速构造地上部分形态, 拓展光合面积, 然后充实地下部分的吸收器官, 增加对基质中养分的吸收。而针叶树种侧柏, 在发芽初期有一个很短暂的上升期, 然后曲线开始下降, 说明先拓展根系, 增强根系吸收功能, 再快速构造地上形态, 加速光合积累。

温室容器苗地上部分生长有明显的3个阶段, 即:幼苗期、速生期和木质化期。阔叶树种香椿幼苗期较短, 为55 d; 针叶树种日本落叶松、侧柏、油松长达80~90 d。速生期和木质化期大致相同。地下部分干重的积累有明显的4个时期:微弱积累期、明显积累期、快速积累期和缓慢积累期。这个规律的发现对制定施肥方案和生长目标具有科学的指导意义。对针叶树种应该将第一阶段施肥延长至7周而不是公认的4周。这一点与加拿大魁北克地区制定的第一阶段4周的施肥方案明显不同, 主要是因为气候条件的差异, 那里春秋季短暂, 早春升温快, 晚秋降温迅速, 而甘肃武都属北亚热带气候, 四季分明, 春、秋相对较长, 故对此应进行适应性改进。