不同家系馬尾松容器苗對基質配比及控釋肥的響應

張東北，王秀花，周生財，吳小林，楚秀麗，周志春

（1.浙江省慶元縣實驗林場，浙江 慶元323800；2.中國林業(yè)科學研究院 亞熱帶林業(yè)研究所 浙江省林木育種技術研究重點實驗室， 浙江 杭州311400）

馬尾松Pinus massoniana是中國亞熱帶地區(qū)特有的鄉(xiāng)土樹種，自然分布廣，適應性強，生長迅速，廣泛用于制漿造紙、建筑和松香制造等［1-2］。不僅是營建針闊混交林的首選樹種，因其樹體高大、冠層稀疏，其林分還是早期喜陰珍貴樹種的天堂［3］。馬尾松為傳統(tǒng)造林樹種，過去采用裸根苗造林，造林后易成林。隨著生產力的發(fā)展，容器苗逐步代替裸根苗。浙江等南方省份逐漸將來源廣的谷殼和具有保水透氣質量輕等優(yōu)點的泥炭引入容器育苗基質［4-6］，控釋肥的興起更是推進了其在容器育苗中的應用［7-8］。然而，相關應用研究多集中于珍貴闊葉樹種［9-10］，對馬尾松容器苗育苗基質配比［11-12］及控釋肥加載量的確定多憑生產經驗。馬尾松為針葉樹種，對水分和養(yǎng)分的需求可能并不如珍貴闊葉樹種大，基質中較多泥炭和控釋肥的添加造成育苗成本偏高及資源浪費，因此，需明確基質中泥炭比例及控釋肥加載量。已有研究表明，不同基因苗木對施肥的生長反應差異較大［13-15］。本研究以馬尾松不同家系容器苗為對象，研究其在不同基質配比、控釋肥加載量及其互作下生長及養(yǎng)分吸收利用差異，以期為不同來源馬尾松優(yōu)質容器苗培育提供實踐指導和科學理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在浙江省慶元縣實驗林場育苗基地開展， 27°37′20″N， 119°03′26″E， 平均海拔為 450 m， 屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫為17.6℃，7月平均氣溫為26.9℃，極端最高氣溫為41.1℃，年均降水量為1721.3 mm，無霜期約255 d。整個試驗在苗圃具有噴霧遮陽設施的鋼構大棚下進行，棚高2.2 m，棚頂覆蓋1層50%透光率的遮陽網(wǎng)。

1.2 試驗材料

供試馬尾松3個家系種子產自浙江蘭溪市苗圃馬尾松種子園，3個家系均為雙親控制授粉后代［16］，分別為 32 號［1145（廣西）×1139（廣西）］、35 號［6627（江西）×5907（浙江）］和 36 號［6627（江西）×1003（廣東）］家系。育苗輕基質為東北泥炭和當?shù)刂饕r作物廢棄物稻谷谷殼，泥炭纖維質量分數(shù)為200 g·kg-1，粗灰分 158.0 g·kg-1， 有機質 720.9 g·kg-1，總腐植酸 381.8 g·kg-1， pH 6.0，全氮 14.2 g·kg-1， 全磷 0.7 g·kg-1，全鉀2.7 g·kg-1，干密度0.3 kg·m-3。控釋肥為美國辛普勞公司生產的愛貝施（Apex），其全氮質量分數(shù)為180 g·kg-1，有效磷為80 g·kg-1，全鉀為80 g·kg-1，肥效9個月。育苗容器為4.5 cm ×10 cm規(guī)格的無紡布網(wǎng)袋。

1.3 試驗設計

設置了基質配比和控釋肥加載量2因素析因設計試驗，其中基質配的泥炭和谷殼按體積比設置4個處理（S1： 4∶6； S2： 5∶5； S3： 6∶4 和 S4： 7∶3）［4,9,17］， 控釋肥加載量設置 3 個水平（F1： 1.5 kg·m-3； F2： 2.5 kg·m-3； F3： 3.5 kg·m-3）［4,9］， 共 12個處理。 基質和控釋肥經人工數(shù)次混合后再用 2D150型攪拌機充分攪拌均勻，過孔徑1 cm篩，最終加工成網(wǎng)袋腸容器。將網(wǎng)袋腸整捆放入水池4～6 h浸濕消毒后，按規(guī)格（4.5 cm×10.0 cm）人工切割網(wǎng)袋容器，再將其放入育苗盤中，每育苗盤放置81個網(wǎng)袋容器，每處理2個育苗盤，即每處理162袋。馬尾松種子經水選，大小均一、無病蟲害，再用清水浸泡24 h后撈出陰干，于2017年3月下旬進行點播育苗。育苗期間及時噴水及控水，保持基質潮濕，每周調換各處理苗盤位置，以消除邊緣效應。其他管理措施同常規(guī)容器育苗。

1.4 測定分析方法

2017年10月底，各處理隨機選擇30株生長正常的容器苗，測苗高和地徑，并隨機取10株容器苗進行生物量及養(yǎng)分含量測定。植株分成根、莖、葉3部分，分別置于105℃烘箱中殺青30 min，再在68℃下烘至恒量，測定各器官干質量并計算總生物量等指標。稱取各部位干樣，采用H2SO4-H2O2法消煮，分別采用凱氏定氮法和ICP-OES（Vista-Mpx,Varian,美國）測定氮和磷［18］。苗木氮和磷計算參照參考文獻［5］。高徑比為苗高（cm）與地徑（cm）的比值，根冠比則為地上部分干質量（g）與根系干質量（g）的比值；養(yǎng)分利用指數(shù)（INU）采用每單元葉片養(yǎng)分所占苗木生物量來衡量［19］。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)的處理及相關圖形制作，利用SPSS 20.0程序進行方差分析，Duncan’s檢驗（α=0.05）和一般線性模型多因素分析。當基質配比與控釋肥加載量間交互效應顯著時，進行兩因素處理組合方差分析，反之，進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質配比與控釋肥加載量下馬尾松容器苗生長差異

不同基質配比對馬尾松3個家系容器苗的生長，包括苗木高徑比和根冠比均無顯著影響，而控釋肥加載量對3個家系容器苗苗高、地徑和單株及葉生物量積累均有明顯影響。基質配比和控釋肥加載量對32號家系苗高、單株生物量的互作效應顯著（表1）。基于此，對32號家系可進行處理組合間比較，而對35和36號家系則只需進行控釋肥處理分析。

表1 家系容器苗生長的基質配比與控釋肥加載量雙因素方差分析Table 1 Two factors analysis of substrate proportion and control released fertilizer loading on container seedling growth of the 3 families

從圖1可以看出：同一基質配比下32號家系容器苗長勢隨控釋肥加載量的增加而加強，較優(yōu)的處理為S2F3或S3F3，施用3.5 kg·m-3控釋肥能夠較好地促進該家系容器苗生長。35和36號家系容器苗生長均隨基質中控釋肥加載量的增加而提高，均在添加控釋肥3.5 kg·m-3時長勢較好，兩者苗高分別為23.25和23.08 cm，地徑分別為3.51和3.52 mm，單株生物量則分別為2.44和2.50 g。此外，35號家系單株生物量在控釋肥加載量2.5和3.5 kg·m-3間差異不顯著。

2.2 不同基質配比與控釋肥加載量下馬尾松容器苗氮和磷吸收利用差異

雙因素比較分析發(fā)現(xiàn)：與生長情況相似，育苗基質配比對家系容器苗的氮和磷吸收無顯著影響，同時，亦無顯著的基質配比和控釋肥加載量的互作效應，僅控釋肥加載量顯著影響家系容器苗氮和磷的吸收，家系間存在顯著差異。具體表現(xiàn)為：控釋肥加載量僅對32號家系氮吸收及36號家系的磷吸收有顯著影響；控釋肥加載量對3個家系氮和磷質量均有顯著影響；對3個家系容器苗氮和磷利用指數(shù)影響方面，基質配比無顯著影響，加載量影響顯著，而基質配比和控釋肥僅對32號家系表現(xiàn)出顯著的效應。

基于上述分析，對32號家系容器苗的氮和磷吸收利用進行基質配比和控釋肥處理組合間的比較，對35和36號家系進行控釋肥加載量間的比對。32號家系，除氮和磷質量分數(shù)外，不同處理組合間氮和磷利用指數(shù)差異顯著（表3），均表現(xiàn)在處理組合S3F3達最大值，即基質配比泥炭和谷殼的體積比為6∶4，控釋肥加載量為3.5 kg·m-3。35號和36號家系在不同控釋肥加載量間表現(xiàn)各異。35號家系容器苗氮和磷質量分數(shù)在不同加載量間差異不顯著，而其氮和磷質量及利用指數(shù)差異顯著，且F2（2.5 kg·m-3）和F3（3.5 kg·m-3）間差異不顯著，表明加載量2.5 kg·m-3已能滿足其氮和磷的吸收利用。36號家系容器苗氮質量分數(shù)在不同處理間差異不顯著，其他指標在不同處理間差異均顯著，均在加載量F3（3.5 kg·m-3）時達最大值。除磷質量分數(shù)外，此時氮和磷吸收利用指標均顯著大于加載量F1（1.5 kg·m-3）和F2（2.5 kg·m-3），表明加載量3.5 kg·m-3更適于36號家系氮和磷吸收利用。

圖1 控釋肥加載量對馬尾松家系容器苗生長的影響Figure 1 Effect of control released fertilizer loading on growth of the 3 families

表2 家系容器苗氮和磷吸收利用的基質配比與控釋肥加載量雙因素方差分析Table 2 Two factors analysis of Substrate proportion and control released fertilizer loading on container seedling N and P absorption and use of the 3 families

2.3 家系與控釋肥加載量對容器苗生長及氮和磷吸收利用的影響

不同基質配比對馬尾松家系苗生長及氮和磷的吸收利用差異甚微，分析家系和控釋肥兩因素對容器苗的影響。結果顯示（表4）：家系效應僅體現(xiàn)在苗高和地徑，而控釋肥效應不僅體現(xiàn)在苗高、地徑，還涉及生物量積累及氮和磷的吸收利用。家系和控釋肥兩因素的交互效應亦極其微弱，僅磷利用指數(shù)表現(xiàn)出顯著的兩因素交互效應。

表3 不同基質及控釋肥處理下家系容器苗養(yǎng)分吸收利用分析Table 3 Analysis of Substrate proportion and control released fertilizer loading on container seedling nutrition use of the three families

表4 容器苗生長及養(yǎng)分吸收利用的家系和控釋肥加載量雙因素方差分析Table 4 Two factors analysis of family and control released fertilizer loading on container seedling growth and nutrition use

3 結論與討論

本研究結果顯示：所設置基質配比對馬尾松3個家系生長及氮和磷吸收利用的影響均不顯著。本研究是基于已有研究及生產實踐，以較佳基質成分體積配比［V（泥炭）∶V（谷殼）=6∶4］［6,11］為參考設置基質配比，結果顯示：基質配比間容器苗生長差異較小，表明此配比范圍內基質保水透氣等特性均較適宜。生產上配備馬尾松容器苗培育基質時，可在一定適宜范圍內，結合育苗成本等生產實際進行調配。

控釋肥是容器苗生長的主要養(yǎng)分來源，其加載水平將影響容器苗養(yǎng)分吸收，進而影響其生長及生物量積累［20-22］。本研究3個家系表型生長及養(yǎng)分吸收均顯著受控釋肥加載量的影響，隨加載量的增加容器苗生長均得以顯著改進。加載量為3.5 kg·m-3時，各家系容器苗氮和磷質量及利用指數(shù)亦達最大值，36號家系的氮和磷質量及利用指數(shù)顯著大于其他加載量，但32和35號家系在加載量3.5和2.5 kg·m-3處理下差異不顯著。所以，施肥量須控制在一定范圍內，過量加載則易引起肥害［4-5］。此外，各家系容器苗養(yǎng)分吸收隨加載量的變化表明，不同遺傳背景引起了容器苗對加載量的不同響應［1］。

基質配比和控釋肥加載量對容器苗品質的影響并不孤立，其交互作用亦顯著影響容器苗品質［4,6,9］。本研究中，不同家系容器苗的基質配比和緩釋肥加載量互作效應存在差異，32號家系容器苗的苗高、地徑和生物量以及氮和磷質量分數(shù)、單株氮磷含量和氮磷利用指數(shù)均表現(xiàn)出明顯的雙因素交互效應，而母本均來自江西的35和36號家系容器苗則相反，該現(xiàn)象也表明了母本基因效應的顯著性。基于此，培育32號家系容器苗需同時考慮基質配比和控釋肥加載量。通過綜合比對，基質配比以泥炭∶谷殼體積比為5∶5，控釋肥加載量為3.5 kg·m-3和基質配比泥炭∶谷殼體積比為6∶4，控釋肥加載量3.5 kg·m-3組合表現(xiàn)較優(yōu)；在本試驗基質配比范圍內，35和36號家系只需合適控釋肥的加載量，分別為2.5和3.5 kg·m-3。家系和控釋肥交互作用下，各家系容器苗僅磷利用指數(shù)存在顯著差異，此結果可能與其長期生長的土壤環(huán)境即中國南方土壤有效磷含量較低有關［1］。通常情況下，植物生長的遺傳效應大于施肥等環(huán)境效應［1］，然而，本研究結果顯示：3個家系容器苗的控釋肥效應大于家系效應。造成該現(xiàn)象的原因可能為馬尾松容器苗早期生長更受制于環(huán)境養(yǎng)分等情況，遺傳效應則在后期的生長中有更明顯的優(yōu)勢。該現(xiàn)象亦表明苗期基質養(yǎng)分供應水平對優(yōu)質容器苗培育至關重要。