不同栽培基質對油茶容器苗生長和光合特性的影響

詹孝慈， 羅在柒， 武忠亮， 梁 嫻

(1.興義民族師范學院生物與化學學院，貴州興義 562400； 2.貴州省林業科學研究院，貴州貴陽 550005)

油茶(CamelliaoleiferaAbel.)屬山茶科山茶屬，常綠灌木或小喬木，是我國特有的木本油料植物，與油橄欖、油棕、椰子并稱為世界四大食用木本油料樹種[1]。油茶成熟果實中榨取的茶油富含不飽和脂肪酸、維生素E、山茶苷等生理活性物質，具有極高的營養和藥用價值[2]，果皮為提制栲膠的原料[3]。油茶具有很高的社會效益、經濟效益和生態效益，研究育苗基質對油茶苗生長和光合特性的影響，篩選適合培育油茶苗的理想基質，對油茶高效育苗具有重要意義。目前，關于油茶的研究主要集中在茶油加工[4]、良種選育[5]、繁育栽培[6]、副產品[7]、提取工藝[8]、組織培養[9]、成分分析[10]、生理生化[11]等方面，有關育苗基質對油茶苗生長及光合特性影響的研究鮮見報道。育苗基質是苗木生長發育的營養和水分基礎，不同基質具有不同的透氣性和持水、持肥能力，是植物生長的重要影響因子之一[12]。研究表明，植物生命活動受多種因子綜合影響，植物生理特性會隨著基質的不同而發生變化，如植物的光合作用、蒸騰作用都會受到一定的影響[13-14]。不同基質在容重、孔隙度、飽水度等方面存在顯著差異，對油茶苗成活率和油茶生理指標變化造成一定影響[15]。本研究以泥炭土、珍珠巖、鋸屑、碳化稻殼4種輕基質按不同體積比混配成不同的育苗基質，通過育苗試驗研究不同輕基質配比對油茶苗生長及光合特性的影響，以期篩選出適宜油茶生長發育的栽培基質，為當地油茶苗培育和推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于貴州省興義民族師范學院校園苗圃地(地處104°98′E、25°17′N)，年平均氣溫17 ℃，年降水量1 400 mm，無霜期300 d左右，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨熱同季，具有發展油茶生產的良好環境條件。供試苗木為望謨縣油茶種植基地提供的生長情況基本一致、健壯的1年生望謨紅球油茶嫁接苗，經過統計分析確認無差異。本試驗選用基質材料為泥炭土、珍珠巖、鋸屑、碳化稻殼4種輕基質，育苗容器為無紡布育苗袋，規格為18 cm×23 cm(直徑×高)，上述基質材料購于興義市幸福路人工湖花鳥市場。本試驗選擇常規土壤作為對照，所采用的黃心土取自興義民族師范學院中心校區校園內。育苗容器為無紡布育苗袋，規格18 cm×23 cm(直徑×高)，每袋1株。

1.2 方法

1.2.1 基質配比 試驗于2016年5月20日采用混料試驗設計中的單純形重心設計方法對不同輕基質進行混配，設置下限值為泥炭土不低于20%，通過DPS數據處理系統設計為14種不同體積比的基質配方，以黃心土作為對照，共計15組(表1)。基質使用前采用多菌靈消毒液進行消毒，將各基質按設計配比裝袋，分別將油茶苗栽植于無紡布育苗袋并做好標記，各處理按照相同的日常撫育管理措施進行管理。

1.2.2 基質物理性質和化學性質的測定 采用常規測定方法測定各基質的容重、總孔隙度、最大持水量等物理性質[16]。按照鮑士旦等的方法[17]測定基質的化學性質，其中pH值采用酸度計測定，有機質測定采用重鉻酸鉀容量法，總氮的測定采用用凱氏定氮法，總磷的測定采用磷鉬藍比色法，速效鉀測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法。以上各指標重復3次。

1.2.3 油茶苗生長指標的測定 每個基質設置3次重復，每重復栽種30株油茶苗。從每種基質隨機抽取10株苗木作為供試材料，分別測定各基質容器苗的苗高、地徑、地上和地下干物質積累量等生長指標[18]，地徑采用精度為 0.01 mm 的數顯游標卡尺，長度用精度為0.01 m的鋼卷尺，地上部和地下部干質量于80 ℃的恒溫箱里烘干12 h后用萬分之一天平稱質量。利用苗木品質公式計算植株的質量指數[19]。

1.2.4 油茶苗葉片光合特性的測定 采用LI-6400型便攜式光合作用測定儀， 測定油茶容器苗葉片的光合特性。選擇在晴朗天氣進行測定，觀測時間為12：00時，每種處理選取5株油茶苗，每株選擇中部正常生長且葉位基本一致的葉片進行測定，測定時保持葉片自然著生角度和方向不變。測定指標有凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)。每個光合生理指標各重復測定5次，最后取平均值。

表1 各試驗基質配方比例

1.2.5 數據分析 試驗數據采用Excel及SPSS 17.0分析軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質的物理性質和化學性質

表2是不同基質的物理性質和化學性質，從結果可以看出，CK的容重最大，為0.88 g/cm3；M7處理的容重最小，僅為0.15 g/cm3；其他處理的容重在0.19～0.37 g/cm3之間。土壤容重是土壤肥瘦和耕作質量的重要指標，土壤容重高說明土壤緊實，孔隙數量少，土壤的水分、空氣、熱量狀況較差，通常土壤容重為1.00～1.35 g/cm3[20]。從結果看出，所有14個處理的容重均低于對照，說明輕基質的通透性和持水力等比對照的黃心土更優良。

總孔隙度是指基質中持水空隙和通氣空隙的總和，總孔隙度反映了基質的空隙狀況，理想基質的總孔隙度為70%～90%[21]。總孔隙度越大的基質，其空氣和水的容納空間就越大，從而更有利于根系生長，反之就差。從表2看出，M13處理的總孔隙度最大，達89.81%；CK的總孔隙度最小，僅為45.33%；其他基質的總孔隙度在65.42%～85.19%之間。結果表明，14個處理的總孔隙度均顯著高于對照，說明輕基質相比對照的黃心土更有利于油茶苗根系的伸展和生長。

最大持水量指土壤完全為水所飽和時的含水量，其中M7處理的最大持水量最高，為76.76%；CK的最大持水量最小，僅為29.77%；其他栽培基質的最大持水量在60.36%～74.32%之間。

油茶喜微酸性生長環境，CK的pH值最高，為6.52，M5的pH值最低，為4.76，其他處理的pH值在4.80～6.03之間，M2、M5與M10處理，M7與M13處理，M8與M13處理之間差異性不大。M11處理的有機質含量最高，為 449.13 g/kg，CK的有機質含量最低，僅為76.17 g/kg，其他栽培基質的有機質含量都在99.90～435.42 g/kg之間，說明輕基質的肥力較高，因此與CK相比，其他各種輕基質組合均能給油茶苗的生長提供一定的有機質營養。M8處理的總磷含量最大，為 1.05 g/kg；CK的總磷含量最小，僅為 0.43 g/kg；其他基質的總磷含量在0.47～0.97 g/kg之間。M5的總氮含量最大，為10.03 g/kg；M14的總氮含量最小，僅為1.23 g/kg；其他基質的總氮含量在2.83～9.24 g/kg之間。M4的速效鉀含量最大，為680.56 mg/kg；CK的速效鉀含量最小，僅為72.77 mg/kg；其他基質的速效鉀含量在 624.06～674.10 mg/kg之間(表2)。

表2 不同基質的基本物理性質和化學性質比較

注：同列不同字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

由基質理化性質的測定結果可知，與常規土壤(CK)相比，輕基質配方在各項理化指標上都要優于常規土壤，人工配制的輕基質質地疏松、質量輕，具有良好的透氣性能和持水能力，酸堿度適中、養分豐富，可為苗木的生長發育提供優質條件。

2.2 不同基質對油茶苗生長指標的影響

油茶苗經過移植栽種后，苗木經過6個月的培育及日常管護，于2017年1月20日開始測定油茶苗木的各項生長指標。不同栽培基質培育的油茶苗的生長指標見表3。

由表3可知，不同處理對油茶容器苗苗高影響的大小順序為M6>M8>M5>M10>M7>M4>M2>M1>M11>M14>M12>M13>M9>M3>CK，其中以M6處理培育的油茶苗的苗高最高，M8苗高次之，對照組CK培育的苗高最低，說明M6對油茶容器苗的苗高的影響最為明顯。

不同處理對油茶容器苗地徑影響的大小順序為M6>M8>M5>M7>M4>M10>M2>M1>M11>M14>M12>M13>M9>CK>M3，其中M6處理油茶苗地徑最大，M8處理培育的地徑次之，而M3處理油茶苗地徑最小。說明M6處理對油茶容器苗的地徑的影響最為明顯。

不同栽培基質對油茶容器苗地上、地下部分的干質量影響的大小順序為M6>M8>M5>M10>M7>M4>M2>M11>M1>M14>M12>M13>M9>M3>CK，其中測定出M6處理油茶苗的地上、地下部分干質量最大，M8處理次之，對照組CK培育苗木的地上、地下部分干質量最小。說明M6處理對油茶容器苗的地上、地下部分干質量的影響最為明顯。

通過對油茶苗地上部、地下部測定的數值計算出苗木的生物量。由表3可知，不同栽培基質對油茶容器苗生物量影響的大小順序為M6>M8>M5>M10>M7>M4>M2>M11>M1>M14>M12>M13>M9>M3>CK，其中測定出M6處理油茶苗的生物量最大，M8處理苗木生物量次之，對照組CK苗木的生物量最小。說明M6處理對油茶容器苗的生物量的影響最為明顯。

苗木質量指數(QI)越高，苗木質量越好，其計算公式為苗木質量指數(QI)=苗木總干質量/[(苗高/地徑)+(莖干質量/根干質量)]。苗木質量指數綜合數個指標而得，能較好地反映苗木的品質好壞。苗木的高徑比、地上地下干質量比越小，總生物量越大，質量指數越高，苗木品質也越好。由表3中苗木質量指數可知，不同處理培養的油茶容器苗生長 180 d 后，苗木的質量指數差異較大，質量指數的大小順序為M6>M8>M5>M7>M10>M4>M2>M11>M1>M14>M12>M9>M13>M3>CK，說明M6處理對油茶容器苗品質的影響最為明顯。

表3 不同基質對油茶苗生長指標的影響

2.3 不同栽培基質對油茶容器苗光合特性各項指標的影響

2.3.1 不同栽培基質對油茶苗葉片凈光合速率的影響 光合作用反映了植物積累有機物質的能力，是植物生長狀況的重要指標。凈光合速率可直接反映植物利用光能的大小，進一步可反映植物積累光合產物的能力[22]。由圖1可知，不同處理對凈光合速率有很大的影響。不同栽培基質對油茶容器苗凈光合速率在3.01～11.82 μmol/(m2·s)之間變化，其中M6處理油茶苗的凈光合速率最大，為 11.82 μmol/(m2·s)；M8處理油茶容器苗凈光合速率次之，為 11.71 μmol/(m2·s)；對照組CK油茶容器苗凈光合速率最小，為3.01 μmol/(m2·s)。不同處理的油茶無紡布容器苗的凈光合速率從大到小的順序為M6>M8>M5>M1>M10>M7>M11>M9>M2>M13>M4>M12>M3>M14>CK。

2.3.2 不同栽培基質對油茶苗葉片氣孔導度的影響氣孔導度是反映葉片氣體交換的重要指標，它影響著光合作用、呼吸作用及蒸騰作用。由圖2可知，不同處理間氣孔導度差異顯著。其中M6處理的油茶苗氣孔導度最大，為 0.131 mol/(m2·s)，M8處理的油茶容器苗氣孔導度次之，為 0.113 mol/(m2·s)。 CK處理油茶容器苗氣孔導度最小， 為0.045 mol/(m2·s)，其余處理的油茶容器苗的氣孔導度在0.053～0.113 mol/(m2·s)之間變化。不同處理的油茶容器苗的氣孔導度排列順序為M6>M8>M1>M10>M9>M5>M11>M2>M7>M3>M13>M12>M4>M14>CK。

2.3.3 不同栽培基質對油茶苗葉片胞間CO2濃度的影響 由圖3可知，不同栽培基質配方下油茶無紡布容器苗葉片胞間CO2濃度大小不同，其中，M3處理的油茶苗胞間CO2濃度最高，為268.72 μmol/mol，顯著高于其他處理；M14胞間CO2濃度最低，為154.67 μmol/mol其余處理的油茶容器苗胞間CO2濃度在160.13～258.16 μmol/mol之間變化。

2.3.4 不同栽培基質對油茶苗葉片蒸騰速率的影響 蒸騰速率的大小在一定程度上反映了植物調節水分損失及適應逆境的能力，而植物根系吸水能力與土壤基質有關，因此基質性質對葉片的蒸騰速率會產生一定影響[23]。由圖4可知，不同栽培基質對油茶容器苗蒸騰速率變化情況不同，其中M6處理的油茶苗蒸騰速率最大，為6.95 mmol/(m2·s)，顯著高于其他處理。CK處理的油茶容器苗蒸騰速率最小，為 1.01 mmol/(m2·s)。不同處理培養的油茶無紡布容器苗的蒸騰速率排列順序為M6>M8>M5>M10>M9>M7>M1>M3>M2>M13>M12>M4>M14>CK。

3 討論

3.1 不同栽培基質對油茶容器苗生長指標的影響

研究表明，油茶容器苗的生長與基質選擇密切相關，優質基質是苗木正常生長的關鍵因素之一，基質配比對苗木生長所起的作用很大，不同基質配方對油茶容器苗形態指標等因素的影響存在不同差異。試驗表明，利用輕基質無紡布網袋育苗優于常規土壤育苗，輕基質的選用對提高苗木質量具有重要作用。在15種處理中，以M6處理(46.66%泥炭土+26.67%珍珠巖+26.67%碳化稻殼)和M8處理(46.66%泥炭土+26.67%鋸屑+26.67%碳化稻殼)對油茶苗的苗高、地徑、生物量、苗木質量指數等生長指標的影響最大，尤其在苗木質量指數方面，QI越高，代表苗木質量越好，因此M6和M8處理相對于對照組和其他處理對油茶苗的生長促進最明顯，在透水、透氣、保溫、保水等方面有利于油茶容器苗的生長發育。

3.2 不同栽培基質對油茶容器苗光合特性的影響

栽培基質是植物生長的介質，植物產能大小在很大程度上取決于栽培基質質量[24]。試驗表明，M1、M5、M6、M8處理的油茶苗有相對較高的凈光合速率，即比其他處理積累光合產物的能力更強。15個基質培養的油茶容器苗的氣孔均能不同程度地開張以控制水分的蒸騰和光合速率，其中M6、M8處理相比其他處理有較高的氣孔導度。M5、M6、M8處理的油茶苗蒸騰速率較高，蒸騰速率的大小在一定程度上反映了植物調節水分損失及適應逆境的能力，表明這幾個處理的油茶苗生理活動更加旺盛，同時也將消耗更多的土壤水分。研究表明，泥炭土、珍珠巖、鋸屑、碳化稻殼都具有透氣、保水、有機質含量高等特點，又因各具不同特性，在實際應用中多以混配基質發揮最佳效果[25]。試驗表明，摻入適量泥炭土和珍珠巖的栽培基質能提高油茶苗葉片的凈光合速率，這與崔娜娜等的研究結果[26-27]一致，可見疏松透氣的基質是栽培油茶苗的首選。

已有研究表明，影響光合速率的因素主要分為兩大類，一類是氣孔因素，主要受氣孔的數量、孔徑和開度等的影響[28-29]；另一類為非氣孔因素，主要受光合色素含量、光合機構活性和光合酶活性等多種因素控制[30]。從試驗結果看，M1、M5、M6、M8處理的油茶苗凈光合速率顯著高于其他基質，對應的氣孔導度也較高，受氣孔因素影響明顯。而M3、M12、M14、CK處理的油茶苗凈光合速率顯著低于其他基質，其中M14和CK處理凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率都較低，說明由于氣孔因素的限制，進入細胞內部的CO2濃度減小而抑制了油茶苗的光合作用，同時也降低了油茶苗的蒸騰速率；而M3和M12處理的油茶苗氣孔導度相對較小，但胞間CO2濃度不降反升，氣孔導度與胞間CO2濃度呈負相關，說明氣孔因素不是造成這2種基質容器苗凈光合速率降低的主要原因，可能原因是受到非氣孔導度的影響。關于非氣孔因素的因子，如光合色素含量、光合機構活性和光合酶活性等對油茶容器苗光合特性的影響還須進一步研究。

4 結論

在本研究中的不同配比輕基質配方組合中，通過人工配制的M6、M8基質質地疏松，具有良好的透氣性能和持水能力，養分豐富，能增強光合作用效率和環境的適應能力，可為苗木的生長發育提供優質條件。與其他處理和對照相比，M6和M8處理栽培的油茶苗生長指標和光合特性綜合指標均最大，M6和M8可作為培育油茶良種壯苗的理想基質。本研究所采用的油茶育苗基質多為農林廢棄物，就地取材，價格低廉，可減少育苗成本，具有一定的實際應用意義，研究結果為輕基質油茶育苗應用和進一步研究其調控機制提供了理論依據。