苗床土壤湿度对青海云杉出苗率和幼苗生长量的影响.pdf

-130-2023年第08期总第661期苗床土壤湿度对青海云杉出苗率和幼苗生长量的影响孙开春，高文耀*（甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心 乌鞘岭自然保护站，甘肃 天祝 733203）摘要：为了提高祁连山高寒冷凉区青海云杉的出苗率和幼苗生长量，播种前对苗床土壤湿度进行不同设定，研究了不同苗床土壤湿度对土壤温度、种子出苗率和幼苗生长量的影响。结果表明：土壤温度随着土壤湿度的提高而降低，出苗率和株高、地径、根长和针叶数随着土壤湿度的提高先升高后降低。苗床土壤湿度为20%时，出苗率、幼苗株高、地径、根长和针叶数均最高，分别为79.3%、7.9 cm、7.0 mm、10.6 cm和6.7个/株，较土壤湿度为10%时分别提高了20.8个百分点、23.44%、29.63%、24.71%和39.58%。苗床土壤湿度为20%的综合效果判定为最佳，建议在高寒冷凉区青海云杉育苗中推广应用。关键词：青海云杉；苗床；湿度；出苗率；生长量中图分类号：S791.18文献标识码：A文章编号：1003-6997（2023）08-0130-04作者简介：孙开春，助理工程师，主要从事森林资源经营管理和生态建设工作。E-mail：通信作者：高文耀，高级工程师，主要从事森林资源经营管理和生态建设工作。E-mail： 基金项目：甘肃省重点研发科技计划项目“祁连山东段废弃渣台综合修复集成技术研究”（109262764079）。收稿日期：2023-04-10青海云杉属松科云杉属常绿乔木，主要分布于青海、甘肃、宁夏和内蒙古等省（区）。在祁连山区青海云杉主要分布于海拔2 2003 800 m的阴坡及半阴坡地带，是天然林主要建群树种1。青海云杉因具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、树形优美等优势被广泛用于荒山荒坡造林和园林绿化，是西北地区植树造林的主栽乔木树种之一2。近年来，随着生态建设力度的进一步加大，对青海云杉苗木的需求量进一步提高。祁连山林区林农利用当地青海云杉丰富的种质资源和冷凉的气候资源发展育苗产业，培育的苗木品种纯真、适应性强，深受周边地区欢迎。青海云杉育苗产业的发展也为当地农民增收致富开辟了新的途径，实现了生态效益和经济效益的双赢。青海云杉种子较小，育苗过程中需浅播，对土壤湿度的要求十分严格，苗床土壤干旱时发芽困难，土壤湿度过高时透气性降低、幼苗胚根易腐烂坏死。幼苗出土前如连降大雨或喷水保湿易造成土壤干湿交替、表皮板结，影响出苗。筛选适宜青海云杉初播时的苗床土壤湿度，并采取一定的保湿措施是提高种子发芽率和幼苗生长量的关键技术。本试验在青海云杉播种前对苗床土壤设立不同的湿度，播种后用塑料薄膜进行保湿，研究了不同苗床湿度对发芽率和幼苗生长量的影响，以期筛选出最佳的苗床播种土壤湿度，为青海云杉优质高产育苗提供技术参考。-131-材料与方法1.1 试验地概况试验地位于甘肃祁连山国家级自然保护区乌鞘岭自然保护站苗圃，该地四周环山，与青海云杉天然林接壤，地势平坦，海拔3 134 m，属大陆性高原季风气候，年均气温0.8，年无霜期125 d，年降水量410.5 mm。试验地土壤为山地栗钙土，土层深厚，肥力均衡，灌溉水源为林区山泉水，灌溉设施齐备，育苗技术人员以林业中级及高级工程师为主。1.2 材料种子：2021年10月试验地周边青海云杉天然植株球果成熟时，选择树形端正、无病虫害的植株采集球果，将球果集中到水泥地面上晾晒，直至鳞片开裂，然后用橡胶轮胎来回碾压，使球果鳞片脱离穗轴，捡除碎渣鳞片和穗轴，将种子收集后风选出纯净种子，风选出的纯净种子装入布袋中悬挂在阴凉通风处备用。腐殖土：腐殖土用于青海云杉种子播种后顶部覆盖，采自试验地周边林区青海云杉树冠下，运回后平铺在水泥地面上暴晒35 d，过10目筛，并喷洒85%高锰酸钾600倍液搅拌消毒，消毒后的腐殖土堆成小堆用塑料薄膜覆盖备用。塑料薄膜：塑料薄膜用于青海云杉播种后苗床顶部覆盖保湿，为白色聚乙烯薄膜，厚0.04 mm、宽80 cm。1.3 方法播前苗床土壤湿度设定：2022年4月下旬播种前将苗圃地分割成5 m5 m的小区，小区四周起高20 cm、顶宽20 cm的地埂，并用脚踩实，以便于灌溉。然后小区内灌足水，待地表泛白时深翻土壤，敲碎土块，捡除草根、石块、树枝等杂物，并每天测定地表以下20 cm土壤相对含水量（湿度），待土壤相对含水量分别为40%、30%、20%和10%时起垄播种。垄高15 cm、顶宽60 cm、长5 m，垄间距（垄沟）30 cm。不同土壤湿度处理随机区组，重复3次。播前种子处理：播前用40%赤霉酸（GA3）可湿性粉剂（河北路宽农业科技有限公司生产）溶液（200 mg/L）浸泡种子24 min，促进萌发。播种：在垄顶撒播经赤霉酸处理后的青海云杉种子，播种密度为500粒/m2，播种后种子顶部覆盖腐殖土2 cm，腐殖土顶部覆盖塑料薄膜保湿。遮阴：为了减轻苗床顶部覆盖塑料薄膜后温度过高烫伤幼苗和高原环境条件下强紫外线对幼苗的辐射伤害，播种后苗床顶部1.5 m处用轻钢搭建支撑框架，顶部覆盖网孔2.0 cm2.0 cm的黑色遮阳网。其他管理措施：播种30 d后撤除塑料薄膜，60 d后撤除遮阳网，苗床上滋生杂草时及早拔除，以防根系长大后拔除时带出青海云杉幼苗造成缺株少苗。播种后当年不追施化学肥料以防烧苗，但秋后可叶面配施0.03%尿素（N46%）或磷酸二氢钾（K2O46%，P2O552%）溶液促进生长和木质化。播种30 d后垄顶干旱时可在垄沟内灌水，通过渗透的方式提高苗床湿度，但灌水量不能超过垄顶，防止苗床土壤板结。雨季（79月）减少灌溉次数，幼苗期也不可喷水或采用喷灌设施灌溉，以防苗木被水流冲刷后倒伏或枯萎死亡。除苗木播种前苗床土壤相对含水量不同外，其他管理措施均相同。1.4 测定内容土壤温度测定：播种后每小区随机选取3个监测点，测定垄顶中心塑料薄膜以下2 cm的土壤温度。测定土壤温度时每3 d记录1次，记录14:00时的土壤温度。土壤温度用自动记录地温计（宁波开泰电器实业有限公司生产）测定，土壤温度测定结束后，将数据拷贝到电脑上进行分析。出苗率统计：播种后每小区随机选取1个样方，样方面积2 m2。每间隔3 d于18:00时定时统计样方内的出苗数，按式（1）计算当日出苗率和合计出苗率。青海云杉种子子叶顶破地表外露视为出苗。当日出苗率=（本次出苗数-上次出苗数）/播种数100%（1）幼苗生长量测定：2022年10月底幼苗停止生长后，每小区随机选取幼苗30株测定株高、地径和根长，并统计针叶数。苗高和根长用钢卷尺测定，地径用数显游标卡尺测定。林木园艺-132-2023年第08期总第661期试验数据用Excel 2003和DPS 6.01软件进行统计和新复极差显著性分析。结果与分析2.1 不同土壤湿度对土壤温度变化的影响由表1可知，青海云杉播种后030 d，苗床土壤温度均随着土壤湿度的提高而降低，土壤湿度为10%、20%、30%和40%的处理14:00时的苗床土壤温度分别为21.2、21.1、20.9 和20.7，土壤湿度为10%的处理土壤温度最高，为21.2，较土壤湿度为40%的处理高0.5。2.2 不同土壤湿度对种子出苗率的率影响由表2可知，不同土壤湿度下青海云杉的出苗始期和出苗率不同，其中湿度为10%的处理播种后第12天开始出苗，当日出苗率为5.3%。湿度为20%、30%和40%的处理均于播种后第九天开始出苗，当日出苗率分别为7.3%、8.3%和9.3%。各处理均在播种后第十五天达到出苗高峰期，高峰期当日出苗率分别为20.4%、26.6%、27.0%和26.7%。不同土壤湿度的当日出苗率合计值（出苗率）分别为58.5%、79.3%、77.7%和63.8%，由高到低的排序均为土壤湿度20%土壤湿度30%土壤湿度40%土壤湿度10%，土壤湿度为20%时当日出苗率合计值（出苗率）最高，为79.3%，较土壤湿度为10%的当日出苗率合计值（出苗率）高20.8个百分点。2.3 不同土壤湿度对幼苗生长量的影响由表3可知，青海云杉在不同土壤湿度条件下表1不同土壤湿度下的土壤温度土壤湿度（%）土壤温度（）播种当天第3天第6天第9天第12天第15天第18天第21天第24天第27天第30天平均1019.820.221.520.722.022.221.321.120.921.322.521.22019.519.921.320.521.922.121.121.020.721.222.421.13019.319.721.120.321.421.920.920.920.621.122.220.94019.119.520.920.121.321.720.820.720.520.822.120.7表2不同土壤湿度下的种子出苗率土壤湿度（%）当日出苗率（%）第6天第9天第12天第15天第18天第21天第24天第27天第30天合计10005.320.417.04.84.23.32.558.52007.38.526.623.113.00.40.20.279.33008.310.327.026.73.01.20.80.477.74009.313.526.712.10.910.3063.8表3不同土壤湿度下的幼苗生长量土壤湿度（%）幼苗生长量株高（cm）地径（mm）根长（cm）针叶数（个/株）106.40.35c5.40.35c8.50.48c4.80.27c207.90.41a7.00.34a10.60.43a6.70.32a307.80.40a6.80.28ab9.30.51b6.20.35b406.80.35b6.50.36b9.00.44bc5.10.25c注：表中同列不同小写字母表示差异显著（P0.05）。-133-播种后，幼苗株高、地径、根长和针叶数差异较大，其中土壤湿度为20%时幼苗株高、地径、根长和针叶数均最高，分别为7.9 cm、7.0 mm、10.6 cm和6.7个/株，不同土壤湿度条件下幼苗株高、地径、根长和针叶数由高到低的排序均为湿度20%湿度30%湿度40%湿度10%，土壤湿度为20%时幼苗株高、地径、根长和针叶数较土壤湿度为10%时分别提高了23.44%、29.63%、24.71%和39.58%。土壤湿度为20%的处理幼苗株高、地径、根长和针叶数与其他处理间差异均达到显著水平（P0.05）。结论与讨论试验结果表明：青海云杉播种前将苗床灌足水，深翻后晾晒到一定含水量时起垄播种，并覆盖塑料薄膜保湿有利于提高出苗率和幼苗生长量。土壤湿度为20%时出苗率和幼苗株高、地径、根长和针叶数均最高，综合效果判定为最佳，建议在高寒冷凉区青海云杉育苗中推广应用。种子发芽需要潮湿的土壤、适宜的温度和充足的氧气3。土壤含水量较高时种子容易吸收水分，软化种皮，使内含物淀粉、蛋白质、脂肪等大分子水解成小分子，并释放出能量，供给种子萌发所需能量和构建胚根、胚轴等新器官所需材料4。种子萌发为有氧呼吸，在充足的氧气条件下物质间发生氧化还原反应，完成物质转化和能量输出5。种子萌发时内部发生的化学反应需要各种酶的催化，酶活性受温度影响6。在种子萌发过程中土壤湿度、温度和氧气含量需要统筹调控，不可顾此失彼。土壤含水量过高时，土壤中的水分就会挤压氧气存在空间，使土壤含氧量降低。在土壤积水条件下，种子发生无氧呼吸，积累大量的乙醇等有毒物质，最终导致种子腐烂死亡7。除此之外，水分比热较高，土壤水分含量较高时，水分吸收较多的热能，土壤温度难以提高8。本试验中土壤温度随着土壤湿度的提高而降低，可能因为土壤湿度较高时水分吸收了一定的热能，温度反而降低。土壤湿度为20%时出苗率和株高、地径、根长及针叶数均最高，可能土壤湿度为20%时即满足了青海云杉种子萌发对水分的最佳需求，也满足了其对温度和氧气的最佳需求。青海云杉播种前苗床土壤湿度确定后，覆盖塑料薄膜可有效降低水分蒸发，使这一湿度保持较长时间，满足了种子整个萌发期对水分的需求。张冉等9研究表明，玉米覆膜播种后，土壤湿度在萌发期20 d内只降低2个百分点，降幅较小。孙文泰等10研究表明，土壤覆盖塑料薄膜后，膜下接近封闭状态，水分很难蒸腾，只有少量水分从膜两侧的接缝处溢出。本试验仅对土壤不同湿度条件下的土壤温度进行了动态观察，为了进一步验证试验结果，覆膜后还应对土壤湿度进行动态观察，研究其水分散失率差异。参考文献1裴薇薇,王新,王云英,等.祁连山区青海云杉林生长季水热通量特征及影响因素解析J.干旱区资源与环境,2022,36(12):144-150.2陈雪琳.青海云杉栽培管理现状及对策建议J.绿色科技,2019(19):227-228.3白宝璋,徐仲.植物生理学M.北京:中国科学技术出版社,1995.4杨慧,张泽,张兰,等.柠条种子萌发对不同温度和土壤含水量的响应J.干旱区研究,2022,39(6):1875-1884.5胡占东.园林花卉种子萌发条件及种子处理技术探讨J.种子科技,2023,41(2):84-86.6卢旭东,张凤兰,杨忠仁,等.不同温度处理对乳苣种子萌发生理生化的影响J.安徽农业大学学报,2022,49(6):913-919.7孙娟,赵星杰.种子在无氧条件下萌发实验的改进与探究J.生物学通报,2017,52(9):52-54.8靳亚康,范潇帅,张亚萍,等.水当量法测量液体比热容的改进J.物理通报,2013(9):80-82.9张冉,张照娜,陆禹阔,等.覆膜灌溉对河北省春玉米生长生理及产量的影响J.南方农机,2021,52(23):9-12.10孙文泰,马明,牛军强,等.陇东雨养苹果覆膜对土壤团聚体结构稳定性与细根分布的影响J.生态学报,2022,42(4):1582-1593.（编辑 张琼琼）林木园艺