薄殼山核桃不同基質配方容器苗質量綜合評價

杜洋文，程軍勇，鄧先珍

（1經濟林木種質改良與資源綜合利用湖北省重點實驗室/大別山特色資源開發湖北省協同創新中心/黃岡師范學院，湖北黃岡 438000；2湖北省林業科學研究院，武漢 430075）

0 引言

薄殼山核桃(Carya illinoensis)又名美國山核桃、長山核桃，為胡桃科(Julandaceae)山核桃屬(Carya)植物，其種仁含油率達70%以上，是北美重要的經濟樹種，也是世界著名干果之一，更是目前市場上極富潛力的具有重要經濟價值的經濟樹種[1-2]。薄殼山核桃用途廣泛，是很好的城鄉綠化樹種和果才兼用樹種，是社會效益、經濟效益和生態效益明顯的優良經濟樹種[3]。

目前，薄殼山核桃大多采用大田裸根育苗，導致苗木生長緩慢、出圃時間長、側根系少、主根太長起苗不易、起苗后根系損傷程度大，移栽后緩苗期過長，成活率也較低。另外，也不適宜長距離運輸[4-5]。容器育苗是目前廣泛應用的苗木生產技術。容器育苗可最大程度減少起苗及移栽對根系造成的損失和損傷，對提高移栽成活率效果顯著，且能長距離運輸種植[6-8]。基質是容器苗培育的關鍵，合理的基質配方能夠為植株提供穩定協調的水、氣、肥結構，供植物根系選擇吸收。適宜的育苗基質配方具有較好的保水、保肥、透氣、排水能力，有合理的容重和通氣孔隙度，成本低、易獲取、性質穩定、質量輕等優良的物理性狀。此外，還要有良好的化學性狀，如弱酸性(pH 5.5～6.5)、營養吸收轉化能力強等[9-10]。為更好培育出優質薄殼山核桃容器苗，擬對各基質配方培育的容器苗高度、地徑、地上鮮重、地下鮮重、地上干重、地下干重、根長、根表面積、根體積和根直徑等苗木質量指標進行綜合評價，篩選出容器苗培育的最佳基質配方，為長山核桃優質種苗培育提供參考依據。

1 試驗地概況

試驗地位于武漢九峰試驗林場（東經114°29′，北緯31°22′），該區屬亞熱帶大陸季風性濕潤氣候，年日照時數2058.4 h，年平均氣溫16.7℃，極端最高氣溫41℃，極端最低氣溫-17.6℃，年平均降雨量1200～1400 mm，無霜期239天。研究地區地貌起伏，海拔高度51.2～202 m。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

以東北泥炭土、直徑2～3 mm的珍珠巖、地表50 cm以下的黃心土為基質材料，按一定體積比配制，并添加少量的復合肥，攪拌混勻。將拌勻的基質裝填到無紡布容器袋（口徑19 cm×高度25 cm）中，距容器袋上邊沿口2 cm為宜。以薄殼山核桃‘波尼’種子經催芽生長至高度15 cm左右的、長勢一致的、無病蟲害的實生苗為待移栽至容器袋的砧木幼苗。

2.2 試驗方法

試驗于2019年5月在透明玻璃溫室進行，無紡布容器袋每個配方1列，每列6個容器袋，6列為一個區組，共3個區組。采用隨機區組試驗設計，試驗設6個配方（表1），每個配方6株，3次重復，共計108個容器袋。當年5月中旬將砧木幼苗帶少量基質移栽至準備好的容器袋中，移栽后澆透水1次。平時每隔3天澆水1次，保持基質濕潤，及時除草。在6—8月噴施多維菌素和綠色威雷600～800倍液，每隔10天1次，連續3次。試驗期間均澆施清水，不添加肥料。

表1 容器育苗基質配方

2.3 指標調查及方法

當年苗木停滯生長后，用卷尺測量苗木高度(X1)，用游標卡尺測量地徑(X2)。每配方每重復隨機選取3株，將其緩慢倒出容器袋，輕輕抖落基質，用清水輕輕沖洗干凈后，用紙巾吸干水分，立即測定植株地上鮮重(X3)和地下鮮重(X4)，苗木莖干基質痕跡處以上為地上部分，以下為地下部分。地上部分和地下部分分別在80℃條件下烘干至恒重，立即分別測定其地上干重(X5)和地下干重(X6)。地下部分用掃描儀掃描成圖像，并用托普根系分析系統分析根長(X13)、根表面積(X14)、根體積(X15)和根直徑(X16)。

2.4 數據統計分析

基于苗木生長指標及生物量測量數據，分析各指標間相關性，采用主成分分析和隸屬函數綜合評價，選擇適當苗木指標建立苗木最優預估方程。

2.4.1 苗木生長指標 計算如式(1)～(6)[11-13]。

2.4.2 主成分分析 利用SPSS 19.0統計軟件進行分析，分析步驟參見文獻[14-17]。

2.4.3 隸屬函數綜合評價指標

（1）各綜合指標的隸屬函數值u計算如式(7)[18-19]。

式中，Xj表示第j個綜合指標；Xmax和Xmin分別表示第j個綜合指標的最大值和最小值。

（2）各綜合指標的權重W計算如式(8)。

式中，Wj表示第j個綜合指標在所有綜合指標中的重要程度，即權重；Pj為配方第j個指標的貢獻率。

（3）綜合評價值D計算如式(9)。

（4）苗木綜合質量預測值VP。以綜合評價D值為因變量，指標觀測值為自變量擬合的最優回歸方程，通過該回歸方程計算得到的值即為苗木綜合質量預測值VP。

3 結果與分析

3.1 不同基質配方對容器苗生長性狀影響

不同基質配方對容器苗高度和地徑性狀影響差異顯著(P＜0.05)（表2）。其中，苗木高度以配方6、配方1、配方4和配方3較大，達到15.31～21.21 cm，4個配方間差異不顯著，配方6與配方2和配方5差異極顯著；苗木地徑以配方6、配方1、配方3和配方4較大，達到4.13～5.35 mm，4個配方間差異不顯著，配方6與配方2、配方5間差異極顯著。

表2 不同基質配方容器苗生長性狀差異分析

高徑比體現了苗木高度和粗度的平衡關系，是反映苗木抗性及造林成活率的較好指標，一般高徑比越小，說明苗木越矮越壯，抗性強，造林成活率高[20]。不同配方對苗木高徑比影響無顯著差異(P＞0.05)，各配方苗木高徑比達到36.03～41.16。

3.2 不同基質配方對容器苗生物量性狀影響

由表3可知，不同基質配方對容器苗地上鮮重(P＜0.05)、地下鮮重(P＜0.01)、地上干重(P＜0.01)、地下干重(P＜0.01)、總生物量(P＜0.01)、根冠比(P＜0.05)、根重比(P＜0.05)、含水率(P＜0.05)和苗木質量指數(P＜0.01)影響達到顯著或極顯著差異。其中，地上鮮重以配方6、配方1和配方4較大，達到1.45～2.57 g，3個配方間差異不顯著，配方6與其他配方間差異顯著；地下鮮重以配方6和配方1較大，達到16.79～21.65 g，2個配方間差異不顯著，配方6與配方2、配方3、配方4和配方5間差異極顯著；地上干重以配方6、配方1和配方4較大，達到1.14～1.76 g，3個配方間差異不顯著，配方6與配方2、配方3、配方5差異極顯著；地下干重以配方6、配方1和配方3較大，達到7.71～12.17 g，3個配方間差異不顯著，配方6與配方2、配方4、配方5間差異極顯著；總生物量以配方6、配方1和配方3較大，達到8.49～13.94 g，3個配方間差異不顯著，配方6與配方2、配方4、配方5間差異極顯著。

表3 不同基質配方容器苗生物量性狀差異分析

根冠比是地下部分干重與地上部分干重的比值，根冠比越大，說明根系越健壯，根系活力高，也利于提高成活率。本試驗以配方3、配方1、配方5和配方6較大，達到6.60～9.75，4個配方間差異不顯著，配方3與配方2、配方4間差異極顯著；根重比除配方4外，其余配方均較大，達到0.84～0.90，配方3與配方4差異極顯著；含水率除配方3外，其余配方均較大，達到41.11%～46.40%，配方3與其他配方差異極顯著。

苗木質量指數是苗高、地徑和生物量的綜合指標，質量指數越高表示苗木品質越高[21]。本試驗以配方6、配方1和配方3較大，達到0.25～0.35，3個配方間差異不顯著，配方6與配方2、配方4、配方5間差異極顯著。

3.3 不同基質配方對容器苗根系性狀影響

由表4可知，不同基質配方對容器苗根長(P＜0.05)、根表面積(P＜0.01)、根體積(P＜0.05)和根直徑(P＞0.05)影響存在顯著或極顯著差異。其中，根長以配方6、配方1和配方4較大，達到701.44～963.67 cm，3個配方間差異不顯著，配方6與配方2、配方3、配方5差異極顯著；根表面積以配方6、配方1、配方2、配方3、配方4較大，達到273.11～391.67 cm2，4個配方間差異不顯著，配方6與配方5差異極顯著；根體積以配方6、配方1、配方2、配方3、配方4較大，達到27.78～42.67 cm3，5個配方差異不顯著，配方6與配方5差異極顯著；根直徑達到10.08～13.29 mm。

表4 不同基質配方容器苗根系性狀差異分析

3.4 不同基質配方容器苗質量綜合評價

3.4.1 各指標相關性分析 對苗木高度X1、地徑X2、地上鮮重X3、地下鮮重X4、地上干重X5、地下干重X6、根冠比X7、高徑比X8、根重比X9、含水率X10、總生物量X11、苗木質量指數X12、根長X13、根表面積X14、根體積X15和根直徑X16等16個指標進行相關性分析（表5），結果表明各指標間存在一定的相關關系。

表5 各指標相關系數

3.4.2 各指標主成分分析 對16個指標進行主成分分析得出各綜合指標系數及貢獻率，前3個綜合指標的貢獻率分別為64.199%、20.566%和10.533%，代表了原來16項指標95.298%的信息（表6），因此，可以用這3個主成分表示薄殼山核桃苗木質量情況。

表6 各綜合指標的系數及貢獻率

第1主成分表達式如式(10)。

式(10)大部分指標系數均較大（根冠比、根重比、高徑比、含水率和根直徑除外），主要代表薄殼山核桃容器苗生長性狀、生物量性狀和根系性狀的綜合信息。

第2主成分表達式如式(11)。

式(11)以根冠比、根重比、高徑比、含水率指標系數較大，主要代表薄殼山核桃容器苗質量的綜合信息，包括地下部分和地上部分生物量平衡關系、地上部分生長關系以及苗木體內含水量情況。

第3主成分表達式如式(12)。

式(12)以根直徑系數較大，主要代表薄殼山核桃容器苗根系粗壯的綜合信息。

3.4.3 各配方綜合指標值、隸屬函數值和綜合評價值計算 根據表6各綜合指標的系數，求得各配方的綜合指標值和隸屬函數值。根據指標貢獻率用權重公式求出各指標的權重，3個權重分別為0.674、0.216和0.111。

根據綜合評價值計算公式，得出了各配方的綜合評價D值，由大到小排序為配方6＞配方1＞配方4＞配方2＞配方3＞配方5（表7），苗木質量以配方6最好，其次為配方1、配方4、配方2、配方3，配方5最差。

表7 各配方的綜合指標值、u(Xj)及D值

3.4.4 苗木質量評價指標篩選及預測 通過多元線性回歸擬合分析（表8），建立最優回歸方程，如式(13)。

表8 回歸擬合方程系數、方差分析及R2

式(13)回歸方程確定系數R2=0.974，方差分析(F=149.000，P=0.000＜0.01)，回歸系數(P＜0.01)均達到極顯著性水平。

將X5觀測值代入最優回歸方程，得到苗木質量綜合評價預測值VP，并對D和VP進行相關分析，二者相關系數為R=0.987**，達到極顯著性水平(P＜0.01)，說明建立的最優回歸方程對薄殼山核桃容器苗苗木質量評價效果較好。在評價薄殼山核桃容器苗苗木質量時，選擇地上干重為評價指標，可使評價工作更加簡單。

4 結論

本研究主要對不同基質配方薄殼山核桃容器苗的高度、地徑、地上鮮重、地下鮮重、地上干重、地下干重、根冠比、高徑比、根重比、含水率、總生物量、苗木質量指數、根長、根表面積、根體積和根直徑等16個指標進行比較分析，對苗木質量采用方差分析法、主成分分析、隸屬函數值法進行評價。通過對薄殼山核桃容器苗測定的16個指標進行方差分析和多重比較，逐一比較不同基質配方的各指標，分別篩選出指標較優的基質配方，最后對所有指標較優的基質配方綜合分析比較，得出配方6和配方1培育的薄殼山核桃容器苗綜合性狀表現更優。對薄殼山核桃容器苗苗高、地徑等16個指標采用主成分分析法和隸屬函數值法相結合評價的方式，得出各基質配方的綜合評價值由大到小排序為配方6＞配方1＞配方4＞配方2＞配方3＞配方5，配方6和配方1培育的苗木質量綜合評價值更大。由此可知，不同方式評價得出的結果一致，以配方6和配方1為基質培育出的薄殼山核桃容器苗苗木質量更好。

5 討論

苗木質量是指苗木在其類型、年齡、形態、生理及活力等方面滿足特定立地條件下實現造林目標的程度，是對苗木在不同環境下的成活率和生長能力的綜合評判[22]，優質的苗木是營造優質林分的基礎，對造林效果起到關鍵作用。因此，選擇適宜的苗木質量評價指標是進行苗木質量準確分級的關鍵[23]，苗木形態和生理特性指標都處于不斷變化中，苗木質量具有一定動態性，國內外學者都強調以綜合指標來評價苗木質量[24-25]。

苗木質量受苗高、地徑、生物量、根系性狀等多個指標的影響，用任一單項指標來評價苗木質量均存在片面性和單一性，評價結果都會存在差異。主成分分析法和隸屬函數值法綜合評價，評價過程主要包括苗木質量綜合評價指標和體系的建立、苗木質量評價指標的篩選和苗木質量綜合評價結果的評價，更為客觀全面，評價結果綜合性更強。由于本試驗僅對不同基質培育的苗木本身進行質量評價，未對苗木造林后的成活率、生長、生理等指標進一步調查測定，試驗結果存在一定局限性，需要進一步驗證和完善。