不同农林废弃物混合基质对崖柏扦插育苗的影响.pdf

马凡强 简尊吉 郭泉水 等 不同农林废弃物混合基质对崖柏扦插育苗的影响 应用生态学报 c c g 不同农林废弃物混合基质对崖柏扦插育苗的影响 马凡强 简尊吉 郭泉水 秦爱丽 裴顺祥 张光箭 黄吉兰 周李萍 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所 国家林业和草原局森林生态环境重点实验室 北京 中国 林业科学研究院华北林业实验中心 北京 重庆雪宝山国家级自然保护区管理事务中心 重庆 摘 要 为研究不同农林废弃物混合基质对崖柏扦插育苗的影响 筛选可替代草炭 成本低廉的环保型育苗 基质 配制草炭 蛭石 珍珠岩 食用菌菌渣 蛭石 珍珠岩 炭化稻壳 蛭石 珍珠岩 食用菌菌 渣 炉渣 锯末 和炭化稻壳 食用菌菌渣 炉渣 种混合基质 采用随机区组试验设计 综合评价不 同混合基质的优劣 结果表明 容重最低 其次是 二者与其他混合基质差异显著 的非毛管孔隙度 显著大于 毛管孔隙度低于 总孔隙度低于 的全氮 全磷 全钾 碱解氮 有效磷 基质含水量和 最高 且与其他混合基质的大多数化学指标差异显著 不同混合基质的插穗生根率和生长发育指标的隶属 函数值表现为 灰色关联度数值较大的指标大多数是物理指标 位列前 位的是毛管持水 量 全钾 田间持水量 最大持水量和总孔隙度 其中毛管持水量和全钾含量并列第一 总体上 食用菌菌渣 蛭 石 珍珠岩的理化性质 插穗生根率及生长发育性状等优于其他混合基质 毛管持水量和全钾含量是影响 崖柏插穗生根及苗木生长发育的主导因子 在插后短时期内 混合基质的物理性质对崖柏插穗生根率及苗木 生长发育的影响大于化学性质 建议在崖柏扦插育苗时优先选择食用菌菌渣 蛭石 珍珠岩混合基质 关键词 崖柏 农林废弃物 理化性质 生根率 生长 隶属函数 灰色关联分析 本文由重庆市级财政极小种群野生植物拯救保护项目 和国家重点研发计划项目 资助 收稿 接受 通信作者 c g c c g g c g g g g g g c 应用生态学报 年 月 第 卷 第 期 c c 育苗基质是苗木生长发育的载体 是决定苗木 培育成败的关键因素之一 筛选适宜的育苗基质一 直是种苗繁育领域的热点 我国最早使用土壤 做育苗基质 世纪 年代开始盛行以草炭 泥 炭 为代表的轻基质 草炭是沼泽发育过程中的产 物 形成于第四纪 由沼泽植物残体在嫌气条件下堆 积而成 具有营养丰富 透气性和保水性能良好 能 够促进植物生长发育等优良特性 但草炭属于短期 内不可再生的生物质资源 采挖草炭不仅会影响湿 地生物多样性 而且还会增加温室气体排放 对环境 产生不利影响 近年来 许多国家都明令禁止采挖 草炭 我国在 年 月 日正式实施的 中华人 民共和国湿地保护法 中也明确提出要对草炭进 行保护 因此 寻找替代草炭的环保型育苗基质已 成为种苗繁育领域十分迫切的任务 农林废弃物是一种可再生的生物质资源 我国 是农业大国 每年都会有许多农林废弃物产生 但并 没有被很好地利用 通常多被焚烧 填埋或随意丢 弃 这种处理方式不仅会给环境造成污染 而且 对生物质资源也是极大的浪费 近年来 许多 学者尝试用作物秸杆 谷壳 果皮 果核 枯枝落叶 食用菌废渣 锯末 椰糠等农林废弃物 或填入少量 粉煤灰 炉渣等配制育苗基质以取代草炭 并取得了 显著成效 但在使用中发现 采用不同基质 原料或不同配比配制的混合基质的育苗效果存在很 大差异 而且使用同一种混合基质的培育效果往往 也会因培育对象不同而发生变化 针对不同 的培育对象 选择适宜的基质材料及配比配制混合 基质并揭示其影响机制 是当前育苗基质研究尚需 解决的科学问题 崖柏 c 是我国特有的珍稀濒 危植物 国家 级重点保护野生植物 为了使其尽 快摆脱濒危状态 近年来许多学者开展了崖柏扩繁 研究 但使用的育苗基质主要是用草炭 蛭石 和珍珠岩配制的混合基质 用农林废弃物替代草炭 配制混合基质进行扦插育苗还缺乏必要的尝试 为 此 本研究选用当地容易获取的食用菌菌渣 炭化稻 壳和锯末 种农林废弃物 分别与炉渣 蛭石 珍珠 岩等配制不同的混合基质进行扦插育苗试验 旨在 通过对不同混合基质的理化性质 插穗生根率 苗木 生长指标的测定及相关性分析 筛选取代草炭的环 保型育苗基质 并揭示其影响崖柏扦插育苗的主要 因子及影响机制 为农林废弃物在崖柏扦插育苗中 的应用提供参考 研究地区与研究方法 试验地概况 试验地设在重庆市开州区温泉镇乐园村雪宝山 国家级自然保护区崖柏繁育科研基地 海拔 气候类型为亚热带湿 润季风气候 年均气温 年均降水量 无霜期 扦插试验在配备 自动喷雾设施的塑料大棚内进行 夏季棚内日均温 可保持在 在炎热高温季节 棚外罩遮光 率为 的黑色遮阳网 插床长 宽 用厚 高 的木板围成 床内填充厚度在 以上经杀菌消 毒处理的混合育苗基质 育苗基质配制及来源 选用食用菌菌渣 炭化稻壳和锯末 种农林废 弃物 与炉渣 蛭石和珍珠岩按体积比 配制 成食用菌菌渣 蛭石 珍珠岩 炭化稻壳 蛭石 珍珠岩 食用菌菌渣 炉渣 锯末 炭化稻 壳 食用菌菌渣 炉渣 种混合基质 以相同配 制比例配制的草炭 蛭石 珍珠岩 混合基质为 对照 在配制混合基质前 个月对食用菌菌渣和锯 末进行发酵处理 前 对炭化稻壳进行 水洗 基质消毒用 多菌灵粉剂 按重量比 与基 质混合 草炭土 蛭石 珍珠岩 炭化稻壳购买于河 北枢纽商贸有限公司 食用菌菌渣 废菌棒 取自当 地羊肚菌种植基地 锯末和炉渣取自当地木材和竹 木加工厂 崖柏穗条来源及处理 穗条采自重庆雪宝山国家级自然保护区人工培 育的 年生崖柏实生幼树 采穗部位为树冠的中下 部 采穗时间为 年 月 日 穗条采集后按 长 左右 保留枝叶长度占穗条总长的 制 成插穗 插穗制作时 先用经消毒的不锈钢刀片将 其基部削出马蹄形平滑斜面 而后浸泡在浓度为 的 生根粉溶液中 浸泡时间为 应 用 生 态 学 报 卷 扦插时先用打孔器在混合基质上引孔 孔间 距 孔深 植入插穗后 对基 质稍加镇压 并启动自动喷雾设施 喷雾用时和间 隔时间根据插后时间长短和天气而定 一般每次喷 雾 间隔 晚上停喷 炎热高温天气适当 缩短喷雾间隔时间 从插后第 天开始 每隔 喷施 次 倍的 多菌灵溶液 每隔 喷施 次浓度为 的尿素和磷酸二氢钾溶液 试验设计和苗木调查 本试验采用随机区组试验设计 每种混合基质 占用 个苗床 即 次重复 插后 个月进行苗木 调查 内容包括 插穗生根率 基径 苗高 根系生长 发育形态指标 根系鲜重和干重 插穗生根率调查 采用逐株调查法 其他指标采用随机抽取样株法 每 床抽取 株 内容包括 苗木高度 基径 一级不定 根数量 二级不定根数量 最长根长度 最长根粗度 根系鲜重 根系干重等 根系数量只计根长 的根系数 苗高和根系长度测量用钢卷尺或直尺 精 度 基径和根系粗度测量用数显游标卡尺 精 度 根系鲜重和干重用电子天平称量 精度 根系烘干在鼓风干燥箱中进行 设置温度 为 混合基质理化性质测定 混合基质理化性质测定与苗木调查同时进行 先在每个苗床均匀布设 个取样点 在每个取样点 取 土样 取样深度 而后将 个取样 点的样品充分混合 从中抽取 作为测试样品 物理性质测定前取样采用环刀取样法 每个苗床取 个环刀样品 取样深度 土壤化学指标包 括 全氮 全磷 全钾 碱解氮 有效磷 速效钾 有机质 含量和 土壤物理指标包括 密度 非毛管孔隙度 总孔隙度 土壤含水率 最大持水量 毛管持水量和最 小持水量 基质预处理和理化性质分析参照国家标 准方法 测定分析在中国林业科学研究院森林生 态环境与自然保护研究所分析测试中心完成 数据处理 采用单因素方差分析 和 法对不同混合基质的苗木生长发育指标 和土壤理化指标进行方差分析和多重比较 采用 函数分析方法 计算不同基 质的崖柏扦插苗各测定指标的隶属函数值 采用灰 色关联分析 计算插穗生根率 生长指标与基质理 化指标的灰色关联度 数据整理采用 软 件 统计分析采用 软件 用 软件作图 图表中数据为平均值 标准差 结果与分析 不同混合基质的理化性质 物理性质 不同混合基质的物理性质及差异 见图 容重表现为 和 与其 他混合基质差异显著 最大持水量 毛管持水量 田 间持水量均表现为 与其他混合 基质的差异显著 非毛管孔隙度表现为 与 差异显著 但二者与其他基质的差异 均不显著 的毛管孔隙度和总孔隙度较大 但不同 混合基质间差异均不显著 总体上 容重以 最 小 其次是 持水量指标以 最高 其次是 非 毛管孔隙度以 最大 其次是 化学性质 不同混合基质的化学性质见图 表现为 显著低于其他混合 基质 有机质含量表现为 显著 高于其他混合基质 全氮含量表现为 显著高于其他混合基质 全磷含量表现为 显著高于其他混合基质 全钾含量 表现为 与 和 差异显著 与 和 差异不显著 碱解氮含量表现为 显著高于其他混合基质 有效磷含量表现 为 各混合基质间差异均显著 速 效钾含量表现为 各混合基质间差 异均显著 基质含水量表现为 显著高于其他混合基质 总体上 以 表现最优 其大多数化学指标显著高于其他混合基质 不同混合基质的插穗生根率和苗木生长性状 由表 可知 插穗生根率表现为 不同混合基质间差异不显著 一级不定根数量表 现为 和 显著大于其他混合基 质 二级不定根数量表现为 显 著大于 最长根长度表现为 和 与其他混合基质差异显著 最长根粗度表现为 显著大于 根系鲜重表现为 根系干重表现为 不同混合基质间差异不显著 苗高表现为 显著高于 但与其他混合基质差异 不显著 苗木基径表现为 不同混 合基质间差异不显著 不同混合基质的插穗生根率和生长发育指标 的隶属函数分析及综合评价 插穗生根率和各生长发育指标在不同混合基质 期 马凡强等 不同农林废弃物混合基质对崖柏扦插育苗的影响 图 不同混合基质的物理性质 草炭 蛭石 珍珠岩 菌渣 蛭石 珍珠岩 碳化稻壳 蛭石 珍珠 岩 菌渣 炉渣 锯末 碳化稻壳 菌渣 炉渣 不同字母表示不同基质差异显著 下同 图 不同混合基质的化学性质 应 用 生 态 学 报 卷 表 不同混合基质的插穗生根率和苗木生长指标 指标 生根率 一级不定根数量 二级不定根数量 最长根长度 最长根粗度 根系鲜重 根系干重 苗高 基径 表 不同混合基质的插穗生根率和苗木生长发育指标的隶属函数值与综合评价 指标 生根率 苗高 基径 一级不定根数量 二级不定根数量 最长根长度 最长根粗度 根系鲜重 根系干重 隶属函数值 排序 的表现并不完全一致 表 可见 仅凭单一指标还 不能对混合基质的优劣做出全面 准确的评价 因 此 对不同混合基质的插穗生根率和各生长发育指 标的隶属函数值进行计算 一般认为 隶属函 数值越大 混合基质越优 从表 可以看出 隶 属函数值表现为 即 的综合表现 最优 插穗生根率和苗木生长发育指标与土壤理化 性质的灰色关联分析 灰色关联分析是一种多因素统计分析方法 它 是以各因素的样本数据为依据 用灰色关联度描述 因素间关系的强弱 大小 次序 若样本数据反 映出两个因素变化的态势 方向 大小和速度等 基 本一致 则说明它们之间的关联度较大 反之 则关 联度较小 从表 可以看出 大多数混合基质 物理指标的关联度较大 化学指标的关联度较小 关 联度均值排在前 位 约占理化指标的 的是毛 管持水量 全钾 田间持水量 最大持水量和总孔隙 度 其中 毛管持水量和全钾含量并列第 为影响 插穗生根率和苗木生长发育的主导因子 讨 论 插穗生根和苗木生长发育与基质的组成和物理 性质关系密切 理想的扦插基质应具有适当的孔隙 度 以满足气体交换和水分保持及持续利用的要求 同时 还要有足够的养分储备 本研究中食 用菌菌渣 蛭石 珍珠岩混合基质扦插效果最好 其 容重除高于炭化稻壳 蛭石 珍珠岩混合基质外 显 著低于其他混合基质 最大持水量 毛管持水量 田 间持水量 除低于炭化稻壳 蛭石 珍珠岩混合基质 以及与草炭 蛭石 珍珠岩混合基质差异不显著外 显著高于其他混合基质 非毛管孔隙度高于其他混 合基质 且与草炭 蛭石 珍珠岩混合基质差异显 著 在化学性质中 除有机质和速效钾较低外 全氮 全磷 全钾 碱解氮 有效磷和含水量均高于其他混 合基质 容重是混合基质的质地 结构 孔隙等物理 性状的综合反映 毛管孔隙使基质具有贮水性 能 非毛管孔隙使基质具有透水性能 食用菌菌 渣 蛭石 珍珠岩的物理性质决定了其在满足崖柏 插穗生根和根系生长发育的水分需求和气体交换等 期 马凡强等 不同农林废弃物混合基质对崖柏扦插育苗的影响 表 插穗生根率和苗木生长发育指标与混合基质理化性质的关联度及排序 指标 关联度 生根率 苗高 地径 一级不定 根数量 二级不定 根数量 最长根 长度 最长根 粗度 根系鲜重 根系干重 隶属 函数值 排序 毛管持水量 全钾 田间持水量 最大持水量 总孔隙度 有机质 非毛管孔隙度 碱解氮 全氮 含水量 全磷 毛管孔隙度 有效磷 容重 速效钾 方面较其他混合基质更具优越性 化学性质决定了 其在满足崖柏插穗生根和生长发育的养分需求方面 较其他混合基质也具有一定的优越性 这与王莉 等 用 种不同基质培育侧柏容器苗得出的基质 理化性质对侧柏容器苗生长发育有重要影响的结论 相吻合 混合基质组分选择的科学性和配制比例的合理 性是混合基质整体效能发挥的基础 优良的混合基 质可以消除单独使用基质组分出现的过重或过轻 肥力过低或过高等问题 且能保证其疏松透气 不积水等良好的固相 液相和气相结构 草炭质 地松软 具有吸水 保水性和透气性良好 富含有机 质和腐殖酸 保肥能力强 透气性良好等优点 缺点 是酸性强 不易单独使用 珍珠岩吸水性好 质地轻 通气性和排水性良好 缺点是偏碱性 浇水易浮 起 苗木难以直立 蛭石具有阳离子交换能力 透气 性 保水性及温度变化小等优点 缺点是易碎 碎后 通气性和保水性降低 混合基质可以弥补单一基质 组分的不足 并集单一组分的优势为一体 在以往 的崖柏扦插育苗中 用草炭 蛭石 珍珠岩按体积比 配制的混合基质一直表现良好就是最好的 证明 菌渣是食用菌栽培基质的下脚料 多为 棉子壳 木屑 农作物秸秆等 容重轻 持水性能优 良 透气性好 并含有丰富的纤维素 木质素 维生 素 抗生素 矿质元素和其他生物活性物质 菌 渣独特的物理特性和丰富的养分不仅能为植物根系 提供良好环境 还可为植物生长持续提供所需的养 分 然而 菌渣的 偏高 容重较小 全氮 全磷 全钾含量高 容易造成 烧苗 并不适宜单独作为 栽培基质使用 本研究使用培养羊肚菌后的废 弃菌渣替代草炭配制混合基质 其扦插效果与使用 草炭 珍珠岩 蛭石混合基质的扦插效果相似 其 中 插穗生根率 扦插苗高度 基径及大多数根系生 长发育指标优于草炭 蛭石 珍珠岩混合基质 对 不同混合基质的插穗生根率 苗高 基径和根系生长 发育指标的隶属函数值进行计算及综合评价 结果 表明 以食用菌菌渣替代草炭的混合基质为最优 可见 使用羊肚菌菌渣替代草炭的混合基质同样能 发挥混合基质的整体效能 此外 此结果也反映出 用羊肚菌菌渣替代草炭混合基质的组分选择和配制 比例具有一定的合理性 炭化稻壳 炉渣和锯末也 具有营养全面 质地疏松 透气性和保水性较好等优 点 但在本研究中使用这些基质组分配制的混合基 质扦插效果较差 其原因是否与其组分选择或配制 比例不当有关 还有待深入探讨 毛管持水量是基质所能保持的毛管上升水的最 大量 毛管水是苗木可利用的最有效水分 它们可 以在毛管作用下上下左右移动 将水分从补给处顺 应 用 生 态 学 报 卷 着基质的毛管孔隙输送到插穗和苗木根系附近 在毛管水移动时 溶解在其中的营养物质也会随之 移动 从而完成输送养料的作用 钾是植物生长 必需的大量营养元素 植物吸收钾以后并不被同化 为有机物 而是作为植物体内含量最多的阳离子及 主要的渗透物质调节细胞膨压和膜电位并激活某些 酶的活性 钾素参与许多生物及非生物胁迫 导致的耐性和抗性有关的生理活动 供钾不足 植物的光合作用等各种生理代谢活动会受到影响 进而抑制植物的生长 毛管持水量和钾元素的 这些性质和作用在一定程度上解释了本研究中这两 个理化指标成为影响崖柏插穗生根率及苗木生长发 育最大因素的主要原因 按照插穗生根率及苗木生 长发育指标与混合基质理化性质的关联度大小排 序 在本研究中位居前 位的有 个是物理指标 仅 有 个是化学指标 由此表明 在崖柏扦插后的短 时期内 基质的物理性质比化学性质对插穗生根及 苗木生长发育有更大的影响 该结果与 生态环境 总是综合地作用于插穗和苗木 全部生态因子对插 穗或苗木都有潜在作用 但是所有生态因子决不是 在任何同一时间内都是同等重要的 的苗圃生态因 子作用规律 相一致 结 论 不同混合基质的插穗生根率和生长发育指标优 劣排序为 食用菌菌渣 蛭石 珍珠岩 炭化稻壳 蛭 石 珍珠岩 草炭 蛭石 珍珠岩 炭化稻壳 食用菌 菌渣 炉渣 食用菌菌渣 炉渣 锯末 食用菌菌渣 蛭石和珍珠岩混合基质的理化性质更有利于插穗生 根和苗木生长发育 是其优于其他混合基质的主要 原因 影响崖柏插穗生根及苗木生长发育的主导因 子是毛管持水量和全钾含量 扦插后短期内 混合基 质的物理性质对插穗生根及苗木生长发育的影响大 于化学性质 食用菌菌渣营养丰富 用经过粉碎 发 酵处理的食用菌菌渣替代草炭 按照体积比 与蛭石 珍珠岩配制混合基质用于崖柏扦插可取 得良好的效果 且具有容易获取 节约育苗成本 利 于环保等特点 建议在崖柏扦插育苗时优先选择食 用菌菌渣 蛭石 珍珠岩混合基质 致 谢 重庆雪宝山国家级自然保护区管理事务中心的杨 泉 吴浩 蔡松余 王雷 王祥春 徐冰 张家玲 张阳 陈中兵 刘凤 李应田 缪先梓等参加了崖柏扦插或苗木调查工作 谨 致谢忱 参考文献 邓煜 刘志峰 温室容器育苗基质及苗木生长规律的 研究 林业科学 全国人民代表大会常务委员会 中华人民共和国湿 地保护法 北京 中国民主法制出版社 c c 张建国 王军辉 许洋 等 网袋容器育苗新技术 北京 科学出版社 郭远 宋爽 高琪 等 食用菌菌渣资源化利用进展 食用菌学报 孙永明 李国学 张夫道 等 中国农业废弃物资源 化现状与发展战略 农业工程学报 田赟 王海燕 孙向阳 等 农林废弃物环保型基质 再利用研究进展与展望 土壤通报 王旭艳 林夏珍 李琳 等 几种农林废弃物复合基 质的理化特性及对浙江楠容器育苗的效果 浙江农 林大学学报 戴小红 孙伟生 樊权 等 农林废弃物混配基质的 理化性质及其对油茶幼苗生长效应的综合评价 植 物资源与环境学报 朱世东 徐文娟 赵国荣 多功能营养型蔬菜无土栽 培基质的特性研究 应用生态学报 c c g g c g c 常恩福 李娅 李品荣 等 不同育苗基质对 个喀 斯特适生灌木树种苗木生长的影响 林业资源管理 多立安 赵树兰 生活垃圾生产地毯式草皮环境生态 工程基质选配研究 应用生态学报 白莉萍 宋金洪 辛涛 等 施用城市污泥对小叶黄 杨光合特性和生长的影响 应用生态学报 金江群 郭泉水 朱莉 等 中国特有濒危植物崖柏 扦插繁殖研究 林业科学研究 朱莉 郭泉水 秦爱丽 等 世界极危物种 崖柏 幼树硬枝扦插繁殖研究 河北林果研究 秦爱丽 筒尊吉 马凡强 等 母树年龄 生长调节 剂 容器与基质对崖柏嫩枝扦插的影响 林业科学 中华人民共和国民政部 中华人民共和国政区大 典 重庆卷 北京 中国社会出版社 国家林业局 森林土壤水分 物理性质的测定 北京 中国标准出版社 尚秀华 谢耀坚 杨小红 等 不同配比的腐熟基质 期 马凡强等 不同农林废弃物混合基质对崖柏扦插育苗的影响 对桉树育苗效果影响的研究 热带作物学报 王书胜 单文 张乐华 等 基质和 浓度对云锦 杜鹃扦插生根的影响 林业科学 谭学瑞 邓聚龙 灰色关联分析 多因素统计分析新 方法 统计研究 陶向新 模糊数学在农业科学中的初步应用 沈阳农 业大学学报 黄志玲 彭玉华 朱积余 等 不同基质对台湾桤木 容器苗生长的影响 西部林业科学 梅余琪 魏丽芳 邹立思 等 鸡血藤中多元活性成 分动态积累的分析与评价 中国中药杂志 简尊吉 马凡强 郭泉水 等 回归崖柏苗木存活和 生长对海拔梯度的响应 林业科学 g c g c g c c c g g c c c 于全波 王美艳 田育天 等 混合方式对泡沫砂与 土壤混合均匀性的影响 土壤 朱万泽 盛哲良 舒树淼 川西亚高山次生林恢复过 程中土壤物理性质及水源涵养效应 水土保持学报 王莉 潘志清 不同基质的侧柏容器育苗效果分析 东北林业大学学报 刘景坤 吴松展 程汉亭 等 食用菌菌渣基质化利 用研究进展 热带作物学报 王玲莉 许桂玲 冯跃华 等 不同冬种模式对土壤 物理性质和后茬杂交水稻产量的影响 山地农业生 物学报 常征 徐海轶 应用数学在土壤毛管持水量计算中的 应用 黑龙江水利科技 g 黄玲 翁贤权 侯利涵 等 不同形态氮及钾营养对 栲树苗生长和氮吸收的影响 中南林业科技大学学 报 c g 陈迪文 江永 敖俊华 等 甘蔗钾营养研究进展 农业科学 金铁山 树木苗圃学 哈尔滨 黑龙江科学技术出版 社 作者简介 马凡强 男 年生 助理研究员 主要从事 野生植物保护与利用研究 责任编辑 张凤丽 应 用 生 态 学 报 卷