红锥育苗基质筛选*

杨晓慧 徐 放 杨会肖 廖焕琴张卫华 陈新宇 潘 文

（广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院， 广东 广州 510520）

容器育苗是当今苗木培育广泛应用的生产技术，而育苗基质是幼苗生长发育的载体，是影响苗木质量的关键因素[1-2]，因而成为苗木培育研究的重点。最早用作栽培基质的包括黄心土、砂砾、河沙、碎瓷、石砾、陶粒、珍珠岩、岩棉及活性炭等。后来，逐渐被以树皮、木屑、椰棕、枯枝落叶、啤酒花等为原料的轻基质所代替[1,3]。材料的选择多具有地域性，根据不同的树种和不同的栽培需求提出不同的基质配比方案。

红锥Castanopsis hystrix 属壳斗科Fagaceae 栲属Castanopsis 常绿乔木，具有生长快、适应性强、材质优、价值高等优点，是我国华南地区珍贵的乡土阔叶树种[4]。此外，红锥具有极高的生态效益，因此，近年来也作为重要的生态公益林树种大面积推广。红锥苗木质量是影响其造林成功与否的重要因素，因而一直是育苗技术研究的重点[1-3]。黎明等[5]首先利用黄心土、火烧土、锥林表土、松林表土等原料配置不同比例的栽培基质，获得最适的育苗基质为黄心土75%+锥林表土25%+磷肥0.5%。近年来，多项研究通过利用农林废弃物，结合部分育苗基质，配置多种类型基质，以筛选适宜红锥容器苗栽培的最佳基质[6-7]。例如，温恒辉等[4]以砂质壤土、沤制树皮、炭化松树皮和沤制松皮粉等为原料配置3 种不同基质，研究其对2 年生红锥幼苗生长指标的影响。黎明等[7]以沤制松树皮、炭化松树皮、珍珠岩和黄心土为原材料按不同比例配制成6 种基质配方，采用相关分析、主成分分析对其育苗效果进行综合评价，筛选出适宜红锥育苗生长的基质配方为沤制松树皮60%+珍珠岩20%+黄心土20%。陈琳等[6]采用黄心土、沤制树皮、碳化树皮、锥林表土等为原料配置11 种基质，研究不同基质配方对不同年龄红锥幼苗生长及造林效果的影响，获得了适宜不同年龄红锥幼苗的栽培基质。然而，以往的研究主要以黄心土和锥林表土等土壤为主要原料，存在基质重量大、造林成本高等问题，因此，选择适宜红锥幼苗生长的轻基质，减轻造林成本，是当前需要解决的重要问题。本研究通过比较16 种不同基质配方对红锥苗木地上部分、地下部分、壮苗指数等指标的影响，为最佳栽培轻基质的选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在广东省林业科学研究院内， 23°14′N，113°23′E，海拔25.00 m，属亚热带季风气候。年平均温度为23.00 ℃，最低月为1 月，平均气温为13.30 ℃，气温最高月为8 月，平均气温为38.10 ℃。年降水量为1 638.00 mm，年平均湿度为79.00%，4—9 月份的降水量占全年降水量的80.00%。

1.2 试验材料

供试验的材料为长势一致的红锥实生苗，为广东省汕尾市陆河种源。广东省汕尾市陆河县地处北回归线以南，属南亚热带季风气候，年均气温约21.30 ℃（极端气候为最低1.00℃，最高37.80 ℃）， 相 对 温 度78.00%， 年 降 雨 量2 100.00～2 300.00 mm。采种后，于2018 年12 月播种于以黄心土为基质的苗床上，覆盖1.00 cm 厚沙子。9 个月后，随机抽取50 株生长状况基本一致的红锥实生苗进行生长指标和生物量测定，其平均苗高为6.44 cm，平均地径为0.04 mm，平均主根长为9.50 cm，平均鲜重为0.34 g，平均生物量为0.15 g。并于2019 年9 月9—12 日移栽到规格为26.00 cm×21.00 cm（上口径×高）的15孔育苗穴盘中，每孔栽植1 株苗木。试验周期为2019 年9 月至2020 年7 月。

1.3 试验方法

本研究以商用泥炭土、椰糠、珍珠岩为主要原料，采用混料设计[8]，设置黄心土为对照，共设有16 种基质配方，详见表1。于2020 年2 月施加一次缓释翠筠便利肥，其主要成分为硝酸铵、磷酸铵、硝酸钾和高分子树脂，氮 : 磷 : 钾质量比为14 : 14 : 14，施肥量为每穴约为8.32 g。

1.4 指标测定与数据收集

为研究不同基质配方的EC 指标对红锥苗木生长的影响，本研究采用SX723 型pH/mV/电导率测量仪（上海三信仪表厂）对不同栽培基质的电导率、可溶性固体总量、盐度、电阻率进行了测定，操作方法按照说明书介绍的步骤进行。2020年7 月试验期结束后，每个处理随机选取10 株红锥苗，用清水清洗干净，分别测量苗高和主根长。根系的平均直径、总根长、总根表面积等指标采用WinRHIZO Pro 2016a 根系扫描仪（Regent Instruments Inc.）获得。根系指标测量完成后，将材料置于75 ℃的鼓风干燥机中充分干燥至恒重，分别测量总生物量、地上部分和根系生物量等指标。SPAD 值采用叶绿素仪SPAD-502 Plus（KONOCA MINOLTA, INC, Japan）测定。

表1 红锥育苗基质体积配方Tab.1 Volume compositions of Castanopsis hystrix seedling growth media

1.5 数据处理方法

采用Microsoft Excel 2003，R 语言对数据进行主成分分析、方差分析、相关性分析等。方差分析用于检验不同的施肥处理对红锥幼苗苗高、鲜重和生物量、根系等生长指标产生的影响。

2 结果与分析

2.1 幼苗根系参数主成分分析

采用WinRHIZO Pro 2016a 根系扫描仪对不同基质下的根系发育情况进行研究，获得根长、根系表面积在内的59 个指标。为获得对不同基质起主要作用的指标，对59 个根系指标进行主成分分析，结果显示，第1 主成分中X4、X5、X6 占有最高系数，均为0.95 以上。X3、X10、X11、X12、X13、X20、X21、X22、X23、X30、X31、X32、X33、X40、X41、X42、X43、X51、X52占有较高系数，均为0.80 以上，方差贡献率为56%，说明第1 主成分是表示总根体积、总根表面积及根系直径d ≤2.00 mm 的各个指标的综合因子。在第2 主成分中X16、X26、X36、X46 占有最高系数，均为0.75，方差贡献率为17%，说明第2 主成分是表示3.00mm ＜d ≤3.50 mm 根系性状的综合因子。第3 主成分中X17、X27、X37、X47 占有最高系数，方差贡献率为11%，说明第3主成分是表示直径在3.50 mm ＜d ≤4.00 mm 的根长、根表面积、根投影面积、根体积性状的综合因子。前3 个主成分的累积方差贡献率为83%，包含了59 个指标的大部分信息。因此选取前3 个主成分作为红锥幼苗根部性状选择的综合指标。

2.2 幼苗根系参数的相关分析

为了研究各个根系指标之间的相关性，以进一步减少分析指标，我们对红锥幼苗根系指标进行相关性分析（表3）。结果显示，同一根系直径的根长、根表面积、根投影面积、根体积之间存在显著极强相关（r2≥0.99，P = 0.00）。因此，对红锥容器苗根系早期评价指标可针对X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12、X13、X16、X51、X52 进行进一步分析。

表2 不同栽培基质下红锥幼苗根系指标主成分分析Tab.2 The principal component analysis of the root system indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different cultivation media

项目Category PC1指标Index主成分分析PCA 方差解释度Explained variance PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 h2 X36：根直径介于3.0～3.5 mm 的根投影面积 0.3 0.75 0.01 -0.3 -0.13 -0.45 0.97 X37：根直径介于3.5～4.0 mm 的根投影面积 -0.26 0.57 0.6 -0.23 -0.2 0.32 0.95 X38：根直径介于4.0～4.5 mm 的根投影面积 -0.23 0.37 0.54 0.52 0.48 -0.1 0.99 X39：根直径大于4.5 mm 的根投影面积 0.72 0.02 -0.47 0.06 0.23 0.09 0.81 X40：根直径介于0～0.5 mm 的根体积 0.88 -0.3 0.24 -0.14 0.05 0.05 0.94 X41：根直径介于0.5～1.0 mm 的根体积 0.86 -0.24 0.22 0.08 -0.07 0.1 0.86 X42：根直径介于1.0～1.5 mm 的根体积 0.85 0.02 0.06 0.37 -0.25 -0.08 0.93 X43：根直径介于1.5～2.0 mm 的根体积 0.83 0.25 -0.07 0.29 -0.19 -0.02 0.87 X44：根直径介于2.0～2.5 mm 的根体积 0.76 0.39 -0.22 0.01 0.1 0.13 0.81 X45：根直径介于2.5～3.0 mm 的根体积 0.64 0.47 -0.14 -0.31 0.31 0.15 0.87 X46：根直径介于3.0～3.5 mm 的根体积 0.3 0.75 0.01 -0.3 -0.13 -0.45 0.97 X47：根直径介于3.5～4.0 mm 的根体积 -0.26 0.57 0.6 -0.23 -0.2 0.33 0.94 X48：根直径介于4.0～4.5 mm 的根体积 -0.23 0.36 0.54 0.53 0.48 -0.1 0.99 X49：根直径大于4.5 mm 的根体积 0.75 0.07 -0.42 -0.02 0.2 0.08 0.79 X50：根直径介于0～0.5 mm 的根尖数 0.77 -0.35 0.33 -0.25 0.07 -0.15 0.92 X51：根直径介于0.5～1.0 mm 的根尖数 0.84 -0.12 0.25 0.05 -0.05 0 0.79 X52：根直径介于1.0～1.5 mm 的根尖数 0.83 0.03 0.19 0.22 -0.13 -0.04 0.79 X53：根直径介于1.5～2.0 mm 的根尖数 0.74 0.12 -0.04 0.21 -0.19 -0.03 0.64 X54：根直径介于2.0～2.5 mm 的根尖数 0.54 0.25 -0.06 -0.04 -0.1 0.22 0.42 X55：根直径介于2.5～3.0 mm 的根尖数 0.24 0.37 -0.25 0.09 -0.04 0.08 0.28 X56：根直径介于3.0～3.5 mm 的根尖数 0.44 0.46 -0.11 -0.11 0.08 0 0.43 X57：根直径介于3.5～4.0 mm 的根尖数 -0.11 0.22 0.21 -0.1 -0.08 0 0.12 X58：根直径介于4.0～4.5 mm 的根尖数 0.1 -0.08 0.14 0.06 0.16 -0.05 0.07 X59：根直径大于4.5 mm 的根尖数 0.24 0.24 -0.22 0.07 0.2 0.12 0.22特征值 Eigen values 26.84 8.07 5.08 3.88 2.57 1.78 -方差解释度 Proportion Explained 0.56 0.17 0.11 0.08 0.05 0.04 -累积贡献率 Cumulative Proportion 0.56 0.72 0.83 0.91 0.96 1 -特征向量Eigen vectors

2.3 不同基质对幼苗生长和根系参数的影响

为获得红锥最适培养基，对不同栽培基质主要生长指标和主要根系指标进行了多重比较分析（表4，表5）。结果显示，J1、J11、J12 的苗高，地径、叶生物量、主干生物量及根生物量均显著高于其他处理（P < 0.05）。J13 的苗高虽显著低于上述3 种基质，然而其根系生物量却高于其他3 种处理，且4 种处理均显著高于J14（黄心土）。J13 的叶生物量，侧枝生物量均显著低于J11。J3、J5、J6、J7 和J9 的各项指标均低于其他几种处理。此外，根生物量及d ≤2.00 mm 的根长及根直径介于0.50 mm ＜d ≤1.50 mm 的根尖数在各个基质中均差异显著，说明不同的基质配方主要影响d ≤2.00 mm 的根系指标。对于壮苗指数而言，最高的为J15（2.83），其次为J10 和J13，均为2.63。J3 的壮苗指数最低，仅为0.83。结果显示，育苗早期，幼苗成活率均高于98%。然而，10 个月后的保存率最高的为基质J15，为82.22%；其次为基质J1，为67.62%。保存率最低的为基质J2，为0，说明各个基质的盐度、保水率差异可能是导致不同处理红锥幼苗保存率差异的重要因素。

表3 不同基质下红锥幼苗生长指标及根系指标相关性分析Tab.3 Correlation analysis of growth index and root index of Castanopsis hystrix seedlings in different substrates

表4 不同栽培基质条件下红锥幼苗生长指标Tab.4 Growth indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different cultivation media

表5 不同栽培基质条件下红锥幼苗根系指标多重比较分析Tab.5 Multiple comparative analysis of the root indexes of Castanopsis hystrix seedlings under different culture media

2.4 不同基质可溶性盐浓度差异分析

轻基质的可溶性盐浓度对幼苗成活率影响极大。用来反映溶液中可溶性盐浓度的指标为EC 值（表6）。为研究各个基质物理性质对红锥幼苗生长性状的影响，本研究对不同基质的EC 值进行了测定。结果显示，椰糠的电导率最高，为（1 430.00±71.50）μS/cm；其次是J3，值为（1 096.00± 54.80）μS/cm；最低的是J14，为（30.50±1.50）μS/cm 和J15，为（31.90±1.60）μS/cm。此外，J2 的可溶解固体总量、盐度、电阻率均较高，分别为（764.00±38.20）g/L、（0.54±0.03）‰、（9.10±0.50）MΩ·cm。J2 盐度最大，高达0.54±0.03，J3 的盐度次之，为0.49±0.04。以黄心土为主要成分的栽培基质J14、J15 盐度最低，均仅为0.01。以黄心土为主要成分的基质配方的电导率和可溶解固体总量也均较低。

为进一步研究不同基质的理化性质对红锥幼苗生长及成活率的影响，对基质EC 值与生长性状及红锥幼苗保存率进行了相关性分析（表7）。结果显示，基质的电导率、可溶解固体总量、盐度等指标与红锥幼苗2 个月成活率及壮苗指数呈显著负相关（r2<-0.40，P<0.01），与10 个月的保存率显著强负相关（r2<-0.89，P<0.01），说明基质EC 含量对红锥幼苗的成活具有重要作用。此外，壮苗指数与红锥幼苗2 个月成活率及10 个月的保存率显著强相关（r2>0.70，P<0.01）,说明红锥幼苗生长状况也是影响红锥保存率的关键因素。苗高与主干生物量显著强相关（r2= 0.91, P = 0.01），与地径、叶生物量、主干生物量、侧枝生物量、根生物量显著相关（r2>0.70，P<0.01），说明苗高可在一定程度上代表苗木的生长状况。SPAD 值与叶生物量相关性较高，为0.51，说明叶绿素含量与叶片生长量存在较大的相关性。

3 讨论与结论

育苗基质是苗木生长发育的重要载体，因直接关系后期造林或苗木推广而在不同植物中被广泛研究[9-12]。轻基质育苗因其透水透气性好、幼苗生长状态好、造林省工、幼林成活率高等优势而被国内外广泛应用[3]。我国红锥早期育苗主要以黄心土、火烧土、锥林表土、松林表土为主[5]，近年来开始在育苗基质中添加泥炭、树皮、锯末等多种类型轻型基质[5-6,8]。然而，由于主要成分多以黄心土或锥林表土为主[5-6,8]，育苗基质较重，增加了造林成本。因此，筛选适宜红锥育苗的轻基质，可为红锥壮苗繁育及推广提供支持。

表6 红锥育苗基质EC 指标测定Tab.6 Determination of EC indexes of different Castanopsis hystrix seedlings culture media

表7 不同基质下红锥幼苗生长指标与基质盐度的相关性分析Tab.7 Correlation analysis of growth index and root index of Castanopsis hystrix seedlings in different substrates

本研究采用混料设计，以泥炭土、椰糠、珍珠岩为主要原料，配制14 种轻基质，并以传统黄心土为主的栽培基质作对比。通过比较不同栽培基质下红锥幼苗的生长指标、存活率、根系指标及壮苗指数等指标，为最佳栽培基质的选择提供依据。结果显示，轻基质配方J11、J1、J13 的苗高、地径等指标明显高于以黄心土为栽培基质的苗木，且这几类基质的壮苗指数均远高于对照黄心土，说明轻基质在提高苗木质量方面具有显著效果。本研究结果与非洲桃花心木Swietenia mahagni、西南桦Betula alnoides、桉树Eucalyptus urophylla×E. grandis、马尾松Pinus massoniana 和湿加松P. elliottii×P. oaribaea 中的研究结果具有一致性，说明轻基质育苗适宜应用于林木育苗生产中[13-17]。

根系是植物吸收水分、养分的主要器官，其发育状况反映了苗木生长情况[18]。其中，由根毛和细根组成的微根系是根系执行吸收功能的主要部位，其生长状况与植物的生长状况具有较强的相关性[19-21]。本研究结果显示，不同栽培基质下红锥幼苗根生物量出现显著差异。其中，J13、J1、J11、J12 的根生物量显著高于其他处理（P <0.05），其中J13 根生物量最高，且4 种轻基质配方的根生物量均显著高于J14（黄心土）此外，根生物量及d ≤2.00 mm 的根长及根直径介于0.50 mm ＜d ≤1.50 mm 的根尖数在各个基质中均差异显著，说明不同的基质配方主要影响d ≤2.00 mm的根系指标。

苗木成活率是考察基质适宜与否的另一个重要因素。本研究结果显示，育苗早期，幼苗成活率均高于98%。然而，10 个月后以黄心土为主要栽培基质的苗木保存率最高，其次为以泥炭土为主要成分的栽培基质，保存率最低为椰糠。为了研究基质类型与保存率之间的关系，本研究对苗木保存率与基质EC 值进行了相关性分析，结果显示，保存率与盐度呈显著负相关，说明基质盐度是限制红锥幼苗成活的关键因素。移栽2 个月后红锥苗木成活率高，可能与早期充足的灌溉有关，说明充足的水分可在一定程度上减轻基质中盐度对苗木的伤害，然而，从灌溉成本及后期保存率看，以椰糠为主要原料的栽培基质不适于红锥幼苗的栽培。