林业科学  2016, Vol. 52 Issue (6): 10-17   PDF    
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20160602
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文章信息

王琰, 刘勇, 李国雷, 胡嘉伟, 娄军山, 万芳芳
Wang Yan, Liu Yong, Li Guolei, Hu Jiawei, Lou Junshan, Wan Fangfang
容器类型及规格对油松容器苗底部渗灌耗水规律及苗木生长的影响
Effects of Container Types and Sizes on Water Consumption and Growth of Containerized Pinus tabulaeformis Seedlings under Sub-Irrigation
林业科学, 2016, 52(6): 10-17
Scientia Silvae Sinicae, 2016, 52(6): 10-17.
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20160602

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收稿日期:2015-04-01
修回日期:2015-06-26

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王琰
刘勇
李国雷
胡嘉伟
娄军山
万芳芳

容器类型及规格对油松容器苗底部渗灌耗水规律及苗木生长的影响
王琰, 刘勇 , 李国雷, 胡嘉伟, 娄军山, 万芳芳    
北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点试验室 北京 100083
摘要[目的] 研究底部渗灌条件下不同类型和规格的容器对油松容器苗耗水规律及生长的影响,以期初步筛选底部渗灌条件下培育油松苗的最适容器类型和规格,为底部渗灌技术在油松容器苗培育上的推广和应用提供理论依据。[方法] 采用嵌套设计,选用口径为3.8 cm、长度为14 cm和21 cm的硬塑料容器,口径为4.5 cm、长度为10和15 cm的无纺布容器以及口径为10 cm、长度为10和15 cm的黑色塑料容器培育油松苗,并用底部渗灌的方式给予苗木水分,通过测定底部渗灌期间苗木的灌水频率和耗水量及1年生长期结束后苗木的苗高、地径、主根长等指标,探讨不同类型和规格的容器对底部渗灌条件下的油松苗耗水规律和生长的影响。[结果] 底部渗灌期间总耗水量表现为无纺布容器> 黑色塑料容器> 硬塑料容器,均值分别为每株1453,964,442 mL。灌水频率则表现为无纺布容器> 硬塑料容器> 黑色塑料容器,长规格的硬塑料容器水分利用率最大。苗木苗高和地径均以硬塑料容器最大,长规格和短规格的硬塑料容器苗高均达到了15 cm,地径也均在2.6 mm以上。硬塑料容器茎干质量最大,尤其是长规格的硬塑料容器茎干质量为0.4 g。黑色塑料容器根干质量最大,尤其是长规格的黑色塑料容器根干质量为0.65 g。但黑色塑料容器中苗木主根长均值达到23 cm。无纺布容器苗木苗高、地径、生物量均处于最低水平。苗木质量指数(QI)表现为黑色塑料容器> 硬塑料容器> 无纺布容器,其中,长规格的黑色塑料容器QI值最大,为2.48。硬塑料和黑色塑料容器的根总长、根表面积、根体积和比根长无显著差异,但均明显大于无纺布容器(P<0.05)。[结论] 硬塑料容器耗水量最低,水分利用率却最高,且培育的苗木质量最好,因此在底部渗灌下培育油松容器苗,硬塑料容器较其他2种容器类型更为合适;而黑色塑料容器虽培育的苗木大,但却出现了窝根;无纺布容器培育的苗木质量显著低于其他2种容器类型,且耗水量大,水分利用率低。3种容器类型下,长规格的容器均可促进苗木的生长。
关键词: 油松     底部渗灌     容器类型     容器规格     耗水规律     水分利用效率    
Effects of Container Types and Sizes on Water Consumption and Growth of Containerized Pinus tabulaeformis Seedlings under Sub-Irrigation
Wang Yan, Liu Yong , Li Guolei, Hu Jiawei, Lou Junshan, Wan Fangfang    
Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University Beijing 100083
Abstract: [Objective] This study aimed at obtaining the most suitable container type and size for growing Chinese pine (Pinus tabulaeformis) under sub-irrigation, and thus, the effects of container types and sizes on water consumption and growth of containerized Chinese pine seedlings with bottom infiltration irrigation was studied.[Method] A nest-designed trial was performed on containerized Chinese pine seedlings. There were hard plastic container with sizes of 3.8 cm(cell diameter)×14 cm(length), 3.8 cm×21 cm; non-woven fabrics container with sizes of 4.5 cm×10 cm, 4.5 cm×15 cm; black plastic container with sizes of 10 cm×10 cm, 10 cm×15 cm. All seedlings were infiltration-irrigated at the bottom of containers. Watering amount and frequency, seedling growth, including shoot height, root collar diameter, biomass, taproot length, and root length were measured. [Result] During the irrigation, the watering amount showed non-woven fabrics container > black plastic container > hard plastic container, and the mean values were 1453 mL per seedling, 964 mL per seedling, 442 mL per seedling, respectively. The watering frequency showed non-woven fabrics container > hard plastic container > black plastic container. Hard plastic container had the largest water use efficiency (WUEi), especially in the long one. Both long and short hard plastic container had shoot height of 15 cm, root collar diameter of 2.6 mm. Also, the shoot biomass of seedlings in hard plastic container was the largest, especially in the long one in which the shoot biomass was 0.4 g. Seedlings in the black plastic container had the largest root biomass, and they were even larger in long black plastic container (0.65 g). The average taproot length in black plastic container was around 23 cm. The shoot height, root collar diameter and biomass of seedlings in non-woven fabrics were all in the lowest level. Seedling quality index (QI) showed black plastic container > hard plastic container > non-woven fabrics container, and the QI of long black plastic container was 2.48. There were no differences in root length, root surface, root volume and specific root length between hard plastic container and black plastic container, but they were all greater than those in non-woven fabrics container.[Conclusion] The most suitable container for growing Chinese pine with bottom infiltration irrigation was hard plastic container which consumed the least water to grow the best seedlings so that the WUEi was the highest. Black plastic container had also provided large seedlings, but the root was circled. The quality of seedlings in non-woven fabrics container was the worst though it had cost much more water than the other two container types, and the WUEi of seedlings in non-woven fabrics container was the lowest. Besides, long containers were proved to be good for growing bigger seedlings.
Key words: Pinus tabulaeformis     sub-irrigation     container type     container size     water consumption     WUEi    

油松(Pinus tabulaeformis)是我国北方干旱半干旱地区的主要造林树种(邢金香等,2005),但传统油松容器育苗由上方灌溉,耗水量大。在我国水资源匮乏的情况下,发展容器苗节水灌溉技术 十分必要(崔秀芳,2006)。底部渗灌技术是靠毛细管作用使水分自下而上浸润基质并可以实现水分的循环利用,因此与传统的上方灌溉相比,底部渗灌在不降低苗木质量的同时可节水49%~72%(Dumroese et al.,1995),是我国发展容器苗节水灌溉技术的途径之一。

容器不仅会影响苗木吸收水分和养分,更会限制苗木根系的自然伸展,从而影响苗木质量(韦小丽等,2003Sutherland et al.,1988),容器类型及规格是容器苗培育成败的关键因子之一。除此之外,容器还会在一定程度上影响育苗过程中的水分管理措施,因为不同容器的结构、材质等特性不同,对容器内水分的散失速率影响不同(杨晓桦等,2011毛妮妮等,2013)。目前,底部渗灌技术在我国的容器苗培育领域研究甚少,关于底部渗灌下容器类型和规格的研究未见报道。Justin等(2011)用容器苗底部渗灌技术培育了北美红栎 (Quercus rubra)、夏威夷寇阿相思树(Acacia koa)等硬木树种,并做了许多相关研究,但关于不同容器底部渗灌下的耗水规律及对苗木生长的影响研究较少。已有的研究表明,容器的结构等特性会影响水分通过毛细管作用上升的距离和速度,从而影响底部渗灌的效果; 规格较大的容器培育出的苗木质量好(Dumroese et al.,2006); 底部渗灌下不同容器规格对灌水频率影响不大,而对比不同灌水方式下同一规格容器的灌水频率时发现,小规格容器的底部 较上方灌溉频率明显的增多,大规格容器底部渗灌频率与上方灌溉频率相似(Pinto et al.,2008),因此,研究底部渗灌下培育容器苗不同容器的耗水规律及对苗木生长的影响十分必要。

硬塑料容器是国外底部渗灌研究中常用的容器(Davis et al.,2008)。我国常规容器育苗措施中,主要应用黑色塑料容器(曲良谱,2007)。无纺布容器因其良好空气修根特性和可降解性,在我国容器苗培育中也得到广泛应用(王月海等,2008)。本试验选用不同规格的硬塑料容器、无纺布容器和黑色塑料容器为试验材料,旨在通过研究容器类型及规格对底部渗灌下油松容器苗的耗水规律及苗木生长的影响,了解不同容器的底部渗灌规律,并结合苗木生长状况,对不同容器的底部渗灌技术进行评价,以期初步筛选底部渗灌条件下,培育油松苗的最适容器类型和规格,为底部渗灌技术在油松容器苗培育上的推广和应用提供理论依据。

1 试验地概况

试验地设在北京林业大学妙峰山教学试验林场的森林培育学科普照院科研基地全自动透光温室内。试验地处116°28′E,39°54′N,属温带湿润季风气候,冬季寒冷干燥,夏季高温多雨。年平均气温12.5 ℃,极端最低气温为-21.7 ℃,极端最高气温为41.6 ℃,年平均降水量628.9 mm。育苗阶段温室内平均温度为28.6 ℃,最高温度为35 ℃,最低温度为25.9 ℃,平均湿度为71%。

2 材料与方法 2.1 试验材料

硬塑料容器是进口自Stuewe & Sons,lnc公司的物理修根容器,无纺布容器是购买于安庆林兴育苗有限公司的空气修根容器,黑色塑料容器是购买于北京首创科技有限公司的育苗营养杯。育苗基质为混合比例3∶1(体积比)的泥炭和珍珠岩,泥炭是丹麦品氏托普公司生产的5号泥炭。试验所用肥料为大汉农业科技有限公司生产的包裹型缓释复合肥(N∶P∶K=14∶13∶13),肥效5~6个月。油松种子采收于河北省承德市平泉县黄土梁子镇苏大营子村北京林业大学北方基地,千粒质量为45 g。

2.2 试验设计

试验为嵌套试验设计,采用3种不同的容器类型,即硬塑料容器、无纺布容器和黑色塑料容器,每种容器类型下又设2种不同的容器规格,共6个处理,重复5次,每个重复为1托盘,每托盘45个容器。具体处理见表 1

表 1 不同容器类型及规格的试验处理 Tab.1 Treatments of different container types and sizes
2.3 试验方法 2.3.1 种子消毒、催芽

2014年4月15日,将油松种子浸泡于浓度为0.5%的高锰酸钾水溶液2 h后,用清水洗净,之后置于40~50 ℃的温水中自然冷却1昼夜,捞出后按1∶3的比例与湿沙混合均匀,放入恒温培养箱中催芽,当有30%的种子露白即可进行播种。

2.3.2 容器苗播种

2014年4月17日,按照试验设计的育苗株数及每株施氮量100 mg计算出每种容器类型及规格所需的缓释肥量,将缓释肥1次性拌入基质中并混合均匀,然后装入容器内。装填时不需压太紧,墩实即可,之后将容器置于育苗床上,在播种前浇水至饱和。4月19日播种油松容器苗,每个容器中播种1~2粒,播种深度为种子直径的2~3倍。

2.3.3 苗期水分管理

出苗期为保证上层基质湿润,每天用上方灌溉浇水1次。幼苗出齐后进行间苗,并继续用上方灌溉每天浇水2次。6—9月对苗木进行底部渗灌,本试验模拟底部渗灌系统,运用自购的带盖整理箱作为渗水槽,每2天将各育苗托盘置于精度为0.1 g的秤上称重,当质量达到灌水参数时,即将托盘置于整理箱中渗水至饱和,之后先将托盘架在整理箱上控水至容器下部不再滴水,大约15 min后再将托盘置于苗床上。试验过程中定期补充整理箱中的水。灌水参数的计算方法如下: 首先,称取装有容器和干燥基质的托盘总质量为W1,之后用上方灌溉使容器内基质达到饱和,再称取灌水后的托盘、容器和基质的总质量为W2,计算基质中所含饱和水质量W=W2-W1。因设定速生期灌水参数为饱和水质量的75%~80%,硬化期灌水参数为饱和水质量的55%~60%,则速生期的灌水临界质量为(75%~80%)W+W1,硬化期的灌水临界质量为(55%~60%)W+W1

2.3.4 底部渗灌苗木各月耗水量及灌水频率的测定

底部渗灌期间,每2天对各育苗托盘称质量1次,当所称重达到灌水参数时,即对其底部渗灌至饱和,记录渗灌前的育苗托盘质量W3,计算渗水量W0=W2-W3。苗木每月单株耗水量=每月渗水量之和/45,苗木底部渗灌期间的总耗水量=底部渗灌期间渗水量之和/45。底部渗灌结束后,统计每月各育苗托盘的底部渗灌次数,计算总次数。苗木水分利用率(WUEi)=单株干质量/单株总耗水量。各容器每月及总计灌水频率见表 2

表 2 不同容器油松容器苗底部渗灌期间灌水频率 Tab.2 The sub-irrigation frequency of different P. tabulaeformis containers
2.3.5 苗木形态指标测定

于2014年11月中旬对油松苗木破坏取样,在每个重复中随机抽取8株苗木,测定苗高和地径。然后将每个重复的8株苗木混合,将混合后的样品分成根、茎、叶3部分,茎和叶样品在105 ℃的烘箱中杀青20 min,70 ℃烘干至质量恒定后分别称量生物量,根样品在测完根系指标后烘干称重。所有数据得出后,计算苗木单株干质量和苗木质量指数 [QI=单株干质量(g)/(高径比(cm·mm-1)+茎根比(g·g-1))]。

2.3.6 苗木根系指标测定

将根系样品带回实验室后先测定主根长和一级侧根数,之后用Epson V750 Pro数字化扫描仪扫描,用 Win RHIZO根系图像分析系统软件定量分析根系扫描图像的形态指标,主要包括根系长度、根系表面积、根系体积等指标,比根长为根系总根长与根生物量之比(李霞,2010)。

2.4 统计分析

采用Excel 2010整理数据,利用SPSS20.0 for windows中的嵌套模型对3×2嵌套设计的试验数据进行方差分析,并用LSD法对数据进行多重比较。

3 结果与分析 3.1 不同容器类型及规格对油松容器苗底部渗灌耗水规律的影响 3.1.1 不同容器类型对油松容器苗底部渗灌耗水规律的影响

方差分析结果表明,容器类型对油松苗木各月份耗水量、总耗水量及苗木水分利用率的影响显著(P<0.05)。由表 2可知,底部渗灌期间,无纺布容器的灌水频率各月都达到最高,硬塑料容器次之,黑色塑料容器最低,其中8月份3种容器类型的灌水频率都处于最高水平。苗木各月耗水量规律与灌水频率规律略有不同(表 3),呈无纺布容器>黑色塑料容器>硬塑料容器的规律,而8月份,无纺布容器与黑色塑料容器耗水量无差异,均显著大于硬塑料容器。因此,底部渗灌期间,无纺布容器灌水频率最高,平均为43次,远大于硬塑料容器的18次和黑色塑料容器的12次,而底部渗灌结束后,无纺布容器总耗水量最高(平均为每株1 453 mL),黑色塑料容器次之,最后为硬塑料容器,与各月耗水规律相同。虽然无纺布容器耗水最多,但其苗木的水分利用率却最低,黑色塑料居中,硬塑料容器苗木水分利用率最高,约为无纺布容器的6倍,与耗水量规律正好相反(图 1)。

表 3 不同容器类型及规格油松容器苗底部渗灌期间耗水量差异 Tab.3 The sub-irrigation amount of different container types and sizes
图 1 容器类型对油松容器苗水分利用率的影响 Fig.1 WUEi of containerized P. tabulaeformis seedlings in response to container types
3.1.2 不同容器类型下不同容器规格对油松容器苗耗水规律的影响

同一容器类型不同容器规格对油松苗木各月份耗水量、总耗水量的影响也达到显著水平(P<0.05),但对苗木水分利用率的影响不显著。综合表 2表 3图 2可知,对于硬塑料容器来说,不同容器规格各月份灌水频率及总灌水频率均相似,且苗木各月耗水量及总耗水量也差异不显著,但长规格容器的水分利用率却明显大于短规格容器;对于无纺布容器来说,长规格容器的灌水频率除6月份大于短规格容器外,其他月份及总频率均小于短规格容器,而耗水规律相反,长规格容器各月份及总耗水量均明显大于短规格容器。虽然容器规格对灌水频率和耗水量影响明显,但2个规格容器的苗木水分利用率却无明显差异; 对于黑色塑料容器来说,长规格容器的各月灌水频率明显小于短规格容器,以至底部渗灌期间总灌水频率较短规格容器少7次。而长规格容器各月耗水量却明显大于短规格容器,底部渗灌结束后,总耗水量较短规格容器多约1倍,但容器规格对水分利用率的影响却不显著。

图 2 容器规格对油松容器苗水分利用率的影响 Fig.2 WUEi of containerized P. tabulaeformis seedlings in response to container sizes
3.2 不同容器类型及规格对油松容器苗形态指标的影响 3.2.1 不同容器类型及规格对油松容器苗苗高、地径及高径比的影响

容器类型对油松苗木苗高、地径及高径比均影响显著(P<0.05),容器规格仅对苗木苗高和地径的影响显著(P<0.05)。由表 4可知,苗木苗高从大到小为硬塑料容器>黑色塑料容器>无纺布容器,不同规格硬塑料容器的平均苗高比无纺布容器高出24%; 苗木地径以硬塑料容器最高,无纺布容器和黑色塑料容器无明显差异; 无纺布容器苗木高径比最低,硬塑料容器和黑色塑料容器的高径比无差异。

表 4 容器类型及规格对油松苗高、地径及高径比的影响 Tab.4 Seedlings shoot height,root collar diameter and shoot-root ratio of P. tabulaeformis in response to container types and sizes

容器规格对苗木苗高和地径的影响因为容器类型的不同而有所不同,对于硬塑料容器和无纺布容器来说,容器规格对苗高和地径的影响均不显著; 而对于黑色塑料容器来说,长规格容器苗高、地径较短规格容器均高约14%,明显促进苗木的生长。

3.2.2 不同容器类型及规格对油松容器苗各部分生物量、根茎比及苗木质量指数(QI)的影响

容器类型及规格对苗木各部分生物量、根茎比及苗木质量指数(QI)的影响均达到显著水平(P<0.05)。硬塑料容器叶干质量与黑色塑料容器无差异,但均明显高于无纺布容器(平均0.58 g); 硬塑料容器茎干质量最高(平均0.38 g),而无纺布容器与黑色塑料容器无明显差异; 不同规格硬塑料容器的平均根干质量较无纺布容器高42%,但明显低于黑色塑料容器; 硬塑料容器单株干质量与黑色塑料容器相似,均显著高于无纺布容器(平均1.17 g)。对于根茎比来说,黑色塑料容器>硬塑料容器>无纺布容器,与QI的规律相同(表 5)。

表 5 容器类型及规格对油松生物量、根茎比及苗木质量指数的影响 Tab.5 Seedlings biomass,root-stem ratio and seedling quality index(QI)of P. tabulaeformis in response to container types and sizes

表 5可知,同一容器类型不同容器规格对苗木各部分生物量的积累、根茎比及QI的影响均达到显著水平(P<0.05)。硬塑料容器中,长规格容器苗木叶、茎、根及单株干质量分别比短规格容器高出12%,11%,25%和17%; 无纺布容器中,长规格容器苗木叶、茎、根及单株干质量分别比短规格容器高出22%,13%,36%和23%; 黑色塑料容器中,长规格容器苗木叶、茎、根及单株干质量分别比短规格容器高出50%,60%,40%和50%。对于根茎比来说,长规格的硬塑料容器和无纺布容器均比短规格容器拥有更大的根茎比,而短规格的黑色塑料容器则比长规格的黑色塑料容器根茎比大。在3种不同的容器类型下,长规格容器培育出的苗木的QI均明显大于短规格容器。

3.3 不同容器类型及规格对油松容器苗根系生长的影响 3.3.1 不同容器类型及规格对油松容器苗主根长和一级侧根数的影响

容器类型仅对苗木主根长影响显著(P<0.05),而容器规格对苗木主根长和一级侧根数均影响显著(P<0.05)。由表 6可知,3种容器类型主根长规律为黑色塑料>硬塑料>无纺布。黑色塑料容器主根长均值为23.93 cm,明显超出容器长度(短规格为10 cm,长规格为15 cm)。其他2种容器类型主根长均没有超出容器长度。对于硬塑料容器来说,长规格容器促进了主根的伸长,较短规格多约8 cm,无纺布容器的规格对主根长无明显影响,而黑色塑料容器短规格主根长为30.76 cm,远远超出容器长度,长规格黑色塑料容器主根长仅为17.10 cm,略超出容器长度。对于硬塑料和无纺布容器来说,长规格容器还促进了一级侧根数的增多,长规格硬塑料容器一级侧根数较短规格容器增多30%,长规格无纺布容器一级侧根数较短规格增多39%。黑色塑料容器的一级侧根数没有受到容器规格的影响。

表 6 容器类型及规格对油松主根长、一级侧根数的影响 Tab.6 Seedlings taproot length and the number of primary lateral roots of P. tabulaeformis in response to container types and sizes
3.3.2 不同容器类型及规格对油松容器苗根总长、根表面积、根体积和比根长的影响

容器类型对油松苗木根总长、根表面积、根体积及比根长影响均显著(P<0.05),容器规格对苗木根总长、根表面积和根体积影响显著(P<0.05),对比根长影响不显著。由表 7可知,硬塑料与黑色塑料容器各指标之间均无明显差异,而无纺布容器各指标均明显低于其他2种容器类型。黑色塑料容器中苗木根总长、根表面积和根体积的均值最大,分别是无纺布容器的3.3,2.9,2.6倍。而硬塑料容器比根长均值最大,约为无纺布容器的2.1倍。对于硬塑料和黑色塑料容器来说,长规格均明显促进根总长、根表面积和根体积的增加。长规格的硬塑料容器苗木根总长、根表面积和根体积分别比短规格高出约52%,46%和44%。长规格黑色塑料容器苗木根总长、根表面积和根体积分别较短规格高50%,49%和40%。然而,容器规格并没有影响无纺布容器中苗木的根总长、根表面积和根体积。在3种容器类型下,容器规格均没有影响苗木比根长的大小。

表 7 容器类型及规格对油松根总长、根表面积、根体积及比根长的影响 Tab.7 Seedlings root length,root surface,root volume and specific root length of P. tabulaeformis in response to container types and sizes
4 讨论

容器包含有许多变量,如材质、大小、放置密度等,这些变量均会对苗木生长产生影响,但变量不同,影响的大小程度不同。因此,在容器的诸多变量中找到影响苗木生长的主要因素十分必要(Dominguez et al.,2006)。本试验中的2个变量为容器类型和容器规格,容器类型对底部渗灌下苗木生长及耗水规律影响显著,容器规格的影响受限于容器类型,显著影响了底部渗灌下苗木的生长及耗水规律,但具体看不同容器类型下的容器规格的影响却略有不同。因而在底部渗灌下培育苗木选择容器时,应先考虑选择适合的容器类型,再进行容器规格的选择。

容器的材质、形状和容积能显著影响容器内水分含量变化的快慢,从而影响苗木的底部渗灌耗水规律。本试验中,硬塑料和黑色塑料容器均有较好的保水性,但黑色塑料容器的容积较大,因而每次渗灌的水量明显多于硬塑料容器,最终使得黑色塑料容器底部渗灌总耗水量较硬塑料容器多约1.2倍。加上保水性好,因而灌水频率最低,平均为11次。无纺布容器保水性最差,水分散失最快,因而无纺布容器各月灌水频率都明显大于其他2种容器类型,灌水过于频繁(平均43次),这也使得无纺布容器耗水量最大。苗木灌水频率应在适当的范围内,过高的灌水频率会增加水分的无效消耗,降低苗木吸收水分和养分的效率,不利于苗木的生长(吴文勇等,2002)。从苗木形态指标可知,无纺布容器中苗木的苗高和地径虽然达到了国家标准(GB6000),但均处于最低水平,苗木各部分生物量和QI也显著低于其他2种容器类型。通过进一步分析苗木的根系生长后也发现,无纺布容器苗木根总长、根表面积、根体积和比根长均处于最低水平,其中,比根长决定了根系吸收水分和养分的能力,一般来说,比根长大的苗木,根系吸收能力强,对基质中养分和水分的利用效率高(李霞,2010)。可见,无纺布容器苗木根系生长不良,根系吸收能力显著低于其他2种容器类型。无纺布容器耗水量最大,而苗木质量却最低,使得水分利用效率也最低。黑色塑料容器与硬塑料容器在底部渗灌下的育苗效果总体相当,其中,硬塑料容器更有利于苗木地上部分的生长和干物质量的积累,黑色塑料容器则明显促进了苗木根生物量的积累,因而具有较大的QI和根茎比。黑色塑料容器容积大于硬塑料容器,而大容器能为苗木根系提供更多的水分和生长空间(李永义等,2000)。黑色塑料容器中苗木的根总长、根表面积、根体积和比根长虽与硬塑料容器无明显差异,但却出现了严重的窝根现象,主根长均值23.93 cm,明显超出容器长度,极不利于造林后林木的稳定性(Burdett,1979)。而具有控根功能的无纺布和硬塑料容器则很好地促进了苗木主根的垂直生长,没有窝根现象。黑色塑料容器虽然培育出的苗木大,但耗水量也大,因此水分利用效率低于硬塑料容器。

容器规格也是影响苗木质量的一项重要指标,大规格的容器利于苗木根系的生长和对水分养分的吸收,但苗木质量并不随容器规格的增大逐渐增大,过大规格的容器反而在不提高苗木质量的同时加大了育苗成本,因此育苗时一定要选择适合的容器规格(李永胜等,2007)。本试验结果显示,除了硬塑料容器中的容器规格没有对耗水量及灌水频率产生影响外,长规格的无纺布和黑色塑料容器均较短规格容器灌水频率低,耗水量大。对于硬塑料和无纺布容器来说,容器规格均没有影响苗木苗高和地径的生长,但长规格的硬塑料和无纺布容器均促进了苗木生物量的积累,其中长规格的硬塑料容器还显著促进了苗木根系的发育,包括主根的伸长,一级侧根数的增多,根总长、根表面积和根体积的增加。长规格硬塑料容器培育出的油松苗质量明显优于短规格容器,但耗水量却没有明显增多,使得长规格硬塑料容器的水分利用效率显著高于短规格容器约48%。对于无控根功能的黑色塑料容器来说,短规格容器窝根现象极严重,容器长度为10 cm,但苗木主根长却超过了30 cm,大约为容器长度的3倍。因而容器长度的增加、容积的变大,给油松苗根系生长提供了较大的空间,极大地缓解了苗木的窝根现象,也培育出了较大的苗木,长规格黑色塑料容器中苗木苗高、地径、生物量及根系指标均明显大于短规格容器。

5 结论

1)底部渗灌下培育油松苗,硬塑料容器是合适的选择,不仅可培育出高质量的苗木,还可以进一步提高水分利用率,但这类容器成本较高,目前国外使用较普遍。 2)黑色塑料容器是我国普遍应用的容器,在本试验中表现较好,培育出的苗木质量与硬塑料容器相当,且其灌水频率极低,可减少底部渗灌系统的维护次数,降低维护成本,也使得苗期水分管理较轻松。 但黑色塑料容器培育的苗木出现了明显的窝根现象,根团质量降低,而良好的根团则是提高苗木造林成活率和造林质量的保障 (Mary et al.,2009)。 3)底部渗灌下,无纺布容器没有发挥出自身优势,育苗效果不佳,而考虑到硬塑料容器成本较高,黑色塑料容器影响根团质量, 发展我国修根容器的底部渗灌育苗技术仍十分必要。对于无纺布容器来说,找到降低无纺布容器底部渗灌频率的方法可能是使其与底部渗灌系统更好结合,从而发挥优势的途径之一。4)本试验对不同容器类型下,容器规格对苗木生长的影响研究对比,无论在哪种容器类型下,长规格的容器均培育出了较短规格容器更大的油松苗木,因此规格较大的容器仍是培育油松的较好选择,尤其对于无控根功能的黑色塑料容器来说,容器规格的选择尤为重要。总之,长度为21 cm的硬塑料容器是底部渗灌下培育油松苗的最适容器,所育油松苗高达到15.6 cm,地径达到2.7 mm,QI为2; 根总长、根表面积等均处于最高水平,其中比根长最大,达到1 547 cm·g-1; 耗水量仅为每株451 mL,但水分利用率却最高。

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