基質配方對油茶容器苗根系生物量及形態的影響

佘遠國，張 瑩，曹克麗，李秀梅，章 璐，汪 洋

（湖北生態工程職業技術學院，湖北 武漢 430200）

油茶Camellia oleifera是我國主要的木本食用油料樹種，與油橄欖、油棕、椰子并稱為“世界四大木本食用油料作物”，集經濟價值、生態價值和社會價值于一身，是目前國家重點研發的經濟樹種，在我國林業產業中占有重要地位[1]。近15年來，全國各地大面積栽培油茶，種植面積達到400 多萬hm2，帶動了油茶種苗業的發展。油茶優質種苗的生產，一般采用芽苗砧嫁接容器育苗技術。育苗基質是培育容器苗的關鍵，可為植株提供穩定協調的水、氣、肥結構，供植物根系選擇吸收。基質的合適與否，關系到容器苗生產的成敗，是容器育苗研究的重點[2]。

根系是植物吸收養分、水分和固定植株的重要器官，決定植物獲取水肥的能力，完整的根系是作物優質高產的基礎[3]，根系完整是容器苗優于大田苗的主要特點。根系生物量從側面反映了根系的發育情況，根系形態能直接反映根系的生長發育狀況，根系的形態指標是重要的生物學指標[4-5]。土壤的不透明性和根系的復雜形態，成為植物根系研究的難點，使得根系研究一直滯后于地上部分，但一直受到關注。已有的研究多集中在根據油茶幼苗地上部分指標對基質的評價與篩選，而從油茶幼苗根系的生物量、形態指標等方面對基質進行評價和篩選的研究報道較為鮮見。通過掃描得到根系圖像，用根系分析軟件得到根系的形態指標，是近年來研究根系常用的方法。研究人員從土壤元素缺乏[6]、磷鋁結合[7-8]、嫁接品種[9]等方面對油茶幼苗根系進行了研究，并取得了一定的進展，但鮮見關于基質對油茶幼苗根系影響的研究報道。

鑒于此，本研究中以1年生油茶芽苗砧嫁接容器苗為研究對象，將黃心土、松林表土、菇渣、泥炭、糞土按不同體積比混合制成5 種育苗基質配方，以園土為對照進行苗木培育，并對幼苗根系生物量及根系形態指標進行測定和評價，分析基質對油茶容器苗根系生物量及根系形態的影響，主要目的：了解不同基質配方處理對油茶容器苗根系生長的影響，揭示油茶容器苗根系生長規律，篩選最適合油茶容器苗生長的基質配方，提高油茶容器苗培育質量，為油茶容器苗培育提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為1年生油茶芽苗砧嫁接容器苗，容器為聚乙烯袋（10 cm×10 cm），以黃色粘土、菇渣、松林表土、泥炭、糞土和園土為基質。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

試驗采用完全隨機區組設計，共設6 個處理，即5 種基質配方和對照園土（表1）[10]。基質土過篩、消毒，按不同體積比例混合裝袋。每處理3 個重復，每重復30 株，每小區180 袋。2018年5月10日嫁接移栽，2018年8月31日揭膜。苗木生長期間，采取常規的管理措施，各試驗處理苗期管理方法一致。

表1 油茶芽苗砧嫁接容器苗育苗基質成分及配比Table 1 The components and formulas of different culture medium for C.oleifera container seedlings %

1.2.2 指標測定

2019年4月22日，每個處理隨機抽取10 株，剝掉容器，將油茶苗連同基質一起浸泡，沖洗干凈，吸干水分后待測。使用（Microtek）ScanMaker i800Plus 掃描儀掃描根系圖像，使用萬深LA-S 植物根系分析系統獲取根系的長度、比表面積、體積、直徑等形態指標[11]。將苗木地上部分和地下部分分別放入烘箱內烘干，用1/100 電子天平稱量，計算根冠比（R）[12]。式中：mr為根系干質量，ma為莖葉干質量。

1.3 數據處理

使用SPSS 22.0 統計分析軟件進行單因素方差分析，采用新復極差法（Ducan）比較不同數據組間的差異（α＝0.05）。采用隸屬函數法對根系生物量和形態指標進行模糊綜合評價，隸屬度的計算公式為

式中：R(Xi)為指標i的隸屬度；Xi為指標i的測定值，Xmax和Xmin分別為所有測試材料指標i的最大值和最小值。

如果指標與評價性質為負相關，則用隸屬函數進行轉換，其計算公式為

將隸屬度進行累加，求得平均隸屬度（average membership degree），再根據平均隸屬度進行排序。平均隸屬度越大，說明效果越好。

2 結果與分析

2.1 各配方基質對油茶容器苗生長影響的單一指標評價

2.1.1 各配方基質對油茶容器苗根系生物量的影響

各配方處理后油茶幼苗的根系生物量見表2。由表2 可知，除了Ⅰ基質配方處理，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ4 種基質配方處理的莖葉干質量、根系干質量、苗木干質量及根冠比均高于CK。其中，Ⅳ基質配方處理的根系生物量最大，莖葉干質量為1.48 g，根系干質量為1.19 g，苗木干質量為2.67 g，根冠比為0.80，CK 的莖葉干質量為1.10 g，根系干質量為0.68 g，苗木干質量為1.78 g，根冠比為0.62，Ⅳ基質配方處理各指標值分別是CK 的1.34、1.83、1.50、1.29 倍。Ⅰ基質配方處理的莖葉干質量為 0.85 g，根系干質量為0.41 g，苗木干質量為1.26 g，根冠比為0.48，各生物量指標均低于CK。各基質配方處理按照油茶根系生物量由高到低排序，依次為Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ。

表2 各基質配方處理中油茶容器苗的根系生物量指標?Table 2 The roots biomass indices of C.oleifera seedling in different culture medium treatments

對6 種基質配方處理下油茶容器苗的根系生物量進行方差分析，結果見表2。由表2 可知，不同基質配方處理間苗木的莖葉干質量（P＜0.01）、根系干質量（P＜0.01）、苗木干質量（P＜0.01）、根冠比（P＜0.01）存在極顯著差異。

進一步對各處理的根系生物量進行多重比較，結果見表2。由表2 可知，就莖葉干質量而言，Ⅳ、Ⅴ和Ⅲ處理與Ⅱ、Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅰ和CK 間差異顯著，Ⅰ處理與CK 間差異顯著，Ⅳ處理與Ⅴ、Ⅲ處理間差異不顯著；就根系干質量而言，Ⅳ、Ⅴ處理與Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅲ處理間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅰ處理間差異顯著，Ⅲ處理與Ⅰ處理間差異顯著，Ⅰ處理與CK 間差異顯著，Ⅳ處理與Ⅴ處理間差異不顯著，Ⅱ處理與CK 間差異不顯著；就苗木干質量而言，Ⅳ、Ⅴ處理與Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅲ處理間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅰ處理間差異顯著，Ⅲ處理與Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅰ處理與CK 間差異顯著，Ⅳ處理與Ⅴ處理間差異不顯著；就根冠比而言，Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ處理與Ⅱ、Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅰ處理與CK 間差異顯著，Ⅱ、Ⅲ及CK 間差異不顯著，Ⅳ處理與Ⅴ處理間差異不顯著。

2.1.2 各配方基質對油茶容器苗根系形態的影響

各基質配方處理中油茶容器苗的根系長度、表面積、體積和直徑見表3。由表3 可知，除了Ⅰ基質配方處理，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ4 種基質配方處理中油茶容器苗的根系長度、表面積、體積和直徑均高于CK。就根系總長度而言，Ⅳ處理的最高，Ⅰ處理的最低，各基質配方處理按照根系總長度排序，依次為Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ；就根系表面積而言，Ⅴ處理的最高，Ⅰ處理的最低的，各基質配方處理按照根系表面積排序，依次為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ；就根系體積而言，Ⅳ處理的最高，Ⅰ處理的最低，各基質配方處理按照根系體積排序，依次為Ⅳ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅱ、CK、Ⅰ；就根系直徑而言，Ⅳ處理的最高，Ⅰ處理的最低，各基質配方處理按照根系直徑排序，依次為Ⅳ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅱ、CK、Ⅰ。

表3 各基質配方處理中油茶容器苗根系的形態指標Table 3 The roots morphological indices of C.oleifera seedling in different culture medium treatment

從根系4 項形態指標綜合來看，Ⅳ處理的根系指標最好，各基質配方處理按照油茶根系綜合形態指標值由高到低排序，依次為Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ。其中，Ⅳ處理的根系形態指標最好，根系長度為280.32 cm，表面積為106.72 cm2，體積為8.71 cm3，直徑為1.316 mm，CK 的根系長度為157.13 cm，表面積為54.98 cm2，體積為2.87 cm3，直徑為1.00 mm，Ⅳ處理的各指標分別是CK 的1.78、1.94、3.03、1.34 倍。Ⅰ處理的根系長度為 145.66 cm，表面積為52.90 cm2，體積為2.79 cm3，直徑為0.981 mm，各根系形態指標值均低于CK。

對6 種基質配方處理下油茶容器苗根系的各形態指標進行方差分析，結果見表3。由表3 可知，各基質配方處理間苗木的根系長度（P＜0.01）、根系表面積（P＜0.01）、根系體積（P＜0.01）、根系直徑（P＜0.01）存在極顯著差異。

進一步對根系形態指標進行多重比較，結果見表3。由表3 可知，就根系長度而言，Ⅳ、Ⅴ處理與Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅲ處理間差異顯著，Ⅳ處理與Ⅴ處理間差異不顯著，Ⅰ處理與CK 間差異不顯著；就根系表面積而言，Ⅳ、Ⅴ處理與Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅲ處理間差異顯著，Ⅳ處理與Ⅴ處理間差異不顯著，Ⅰ處理與CK 間差異不顯著；就根系體積而言，Ⅳ、Ⅲ處理與Ⅱ、Ⅴ、Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅳ處理與Ⅴ處理間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅲ處理間差異顯著，Ⅱ處理與Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅲ處理與Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅳ處理與Ⅲ處理間差異不顯著，Ⅴ處理與Ⅲ處理間差異不顯著，Ⅰ處理與CK 間差異不顯著；就根系直徑而言，Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ處理與Ⅱ、Ⅰ、CK 間差異顯著，Ⅳ、Ⅴ及Ⅲ處理間差異不顯著，Ⅱ、Ⅰ及CK 間差異不顯著。

2.2 各配方基質對油茶容器苗根系生長影響的綜合評價

各基質配方處理對油茶容器苗根系生物量和形態指標的影響不同，用單一指標較難對各處理中油茶容器苗的綜合表現進行全面科學評價。因此，采用隸屬函數法對各基質配方處理中油茶容器苗的根系生物量及形態指標進行了綜合評價，結果見表4。

由表4 可知，根據油茶容器苗根系生物量和形態指標的平均隸屬度由高到低排序，各基質配方處理依次為Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、CK、Ⅰ。Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ基質配方處理的油茶容器苗生長指標的綜合評價結果皆優于CK，其中，Ⅳ、Ⅴ和Ⅲ處理的平均隸屬度分別為0.769、0.723和0.642。整體來說，Ⅳ處理對油茶容器苗根系的影響最大，效果最好，Ⅰ處理的油茶容器苗根系形態的綜合評價值最低。

表4 各基質配方處理中油茶容器苗根系生物量和形態指標的隸屬度及排序Table 4 Membership grade and sorting of root biomass and morphological indexes of C.oleifera seedling in different culture medium treatment

3 結論與討論

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較大，油茶芽苗砧嫁接容器苗的生長狀況與所選擇基質密切相關。本研究中Ⅳ基質配方比例（黃心土40%+松林表土15%+菇渣20%+泥炭20%+糞土5%）對促進油茶容器苗根系生長的效果最好，是油茶育苗最佳基質，Ⅰ基質配方比例（黃心土80%+松林表土15%+糞土5%）促進油茶容器苗根系生長的效果最差，不適合用于油茶育苗。

苗木干質量和根冠比是衡量油茶苗木品質的重要指標。根冠比是指同化產物分配到根系的比例，能反映植物地上部、地下部生長發育情況，根冠比高，根系機能活性強，相反則根系機能活性弱。從苗木干質量來看，本研究中Ⅳ和Ⅴ基質配方比例較接近，其他基質間有明顯差異，添加泥炭和菇渣的基質處理的苗木干質量均大于CK，最大的為Ⅳ基質配方處理，最小的為Ⅰ基質配方處理，且Ⅰ基質配方處理的苗木干質量低于CK。從根冠比來看，本研究中Ⅳ和Ⅴ基質配方比例較接近，CK、Ⅱ和Ⅲ基質配方比例較接近，添加泥炭和菇渣的基質處理的幼苗根冠比均大于CK，根冠比最大的為Ⅳ基質配方處理，最小的為Ⅰ基質配方處理，Ⅰ基質配方處理的根冠比低于CK。Ⅳ基質配方處理配料全面，有利于根系營養物質的積累。

根系表面積是土壤與根系之間交換營養物質界面的面積。本研究中，Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ和Ⅱ基質配方處理對油茶幼苗的根系表面積有顯著提升的作用，且Ⅳ和Ⅴ處理的根系表面積總量均顯著高于其余各基質配方處理，說明這4 個基質配方處理均有助于油茶幼苗根系對基質中營養物質和水分的吸收。根系體積是反映植物生長狀況和吸收能力的重要指標。Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ和Ⅱ處理的幼苗根系總長度、表面積、體積、平均直徑均高于CK，表明在添加泥炭和菇渣的基質處理中油茶幼苗根系通過增加細根，提高了油茶幼苗根系表面積，有利于油茶幼苗根系更有效地積累營養物質、吸收水分和運輸礦質營養。

由于添加了泥炭和菇渣，基質Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ疏松透氣，說明輕質材料對苗木生長有促進作用，與駱漫等[13]的研究結果一致。基質Ⅴ中泥炭比例高于基質Ⅳ，但后者苗木根系的各項指標均高于前者，主要原因是基質Ⅳ中添加了松林表土，松林表土不但可接種菌根，而且可提高基質的養分含量，改善基質的密度和通氣透水性能，對苗木生長極其有利，與魯敏等[14]的研究結果一致。

基質Ⅰ中苗木根系各項指標均低于CK，主要原因是基質Ⅰ的主要成分為黃心土（80%），且未添加泥炭和菇渣，成分單一，黃心土未熟化，較粘結，通氣孔隙度小，有機質含量低于CK 而密實度高于CK，影響根系形態和植物生長。通常情況下，基質密實度達到一定閾值將影響根系及整株植物的生長。此結果與朱海軍等[15]的研究結果一致。

黃心土偏酸性，而油茶根系生長喜弱酸性土壤，基質Ⅳ、Ⅴ、Ⅲ有適當比例的黃心土與泥炭、菇渣混配，根系形態指標均較高，表明在基質中適當添加黃心土能增加基質的密實度和穩定性，使根系與基質結合更緊密，減少水分和礦物質的散失或流失，與鄧華平等[16]的研究結果一致。

目前，在生產中油茶芽苗砧嫁接容器育苗采用2 段育苗法，即前期苗木嫁接后，直接栽于大田苗床上，后期芽苗成活后揭膜，移栽到容器中。育苗基質通常有2 種，即苗田土和配方基質。直接用苗田土培育的苗木主根發達，須根少，移栽成活率低。采用蛭石、珍珠巖及泥炭等配方輕基質培育的苗木具有根系發達、移栽成活率高等優點，但這些材料價格偏高，泥炭為短期內不可再生資源，并且絕大部分泥炭依賴進口，增加了育苗成本，不適合一般農戶和中小企業使用。混合基質由結構性質不同的材料混合而成，可性狀互補、揚長避短，充分協調水氣肥狀況，從基質研究和生產實踐現狀來看，混合基質是油茶育苗發展的方向。尋找當地資源豐富、價格低廉的材料作為基質材料，替代或減少蛭石、珍珠巖及泥炭比例，勢在必行。本研究中育苗基質材料為黃心土和農林廢棄物，就地取材，價格低廉，基質中泥炭比例降低，節約了育苗成本。

本研究中僅探討了基質配方對油茶幼苗根系生物量和形態等表型性狀指標的影響，存在明顯的局限性，后續應進一步研究不同基質配方對油茶幼苗根系活力和苗木生理指標的影響，及不同基質配方的理化性質對油茶幼苗根系生物量和形態的影響等。