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随着中国经济的快速发展,花卉的需求量逐年增加,进而对作为花卉栽培基质的泥炭需求也日益迫切[1-2]。泥炭为不可再生资源,具有涵养水源、调蓄洪峰、调节气候、减少污染等生态功能,过度开采势必会造成湿地生态系统的破坏,加剧地球温室效应[3]。因此,寻找和发掘一种性能稳定、价格低廉的泥炭代替基质尤为重要[4]。已有研究表明:园林绿化废弃物堆肥质地疏松、养分全面,具有较强的保水保肥能力,可以替代泥炭用作栽培基质[5]。郝丹等[6]采用10%蛭石、10%珍珠岩和80%(体积比)园林绿化废弃物堆肥混合物作为金盏菊Calendula officinalis栽培基质,可有效提高金盏菊品质;倪肖卫等[7]将园林绿化废弃物堆肥作为基质进行佛甲草Sedum lineare栽培,其中园林绿化废弃物堆肥、蛭石和砂土体积比为6∶4∶1时,混合基质对佛甲草生长促进作用最显著。李燕等[8]研究发现:在泥炭中添加60%~80%的园林绿化废弃物堆肥,可以显著提高红掌Anthurium andraeanum和鸟巢蕨Asplenium nidus的生物量,表明园林绿化废弃物堆肥可以部分替代泥炭作为红掌和鸟巢蕨栽培基质。
波斯菊Cosmos bipinnata为菊科Compositae植物,因其色彩鲜艳,常被用于园林绿化[9]。目前将园林绿化废弃物堆肥用于波斯菊栽培的研究还未有报道。本研究将园林绿化废弃物堆肥替代或部分替代泥炭用作波斯菊栽培基质,并测定与分析栽培基质的理化性质和波斯菊生长状况,探究园林绿化废弃物堆肥用作波斯菊栽培基质的可行性,以期筛选出栽培基质的最佳配比,使园林绿化废弃物得到科学、经济、有效的利用。
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波斯菊种子与供试泥炭(丹麦品氏泥炭)购于北京林大林业科技股份有限公司。供试园林绿化废弃物堆肥材料来源于北京市植物园堆肥厂。制作过程:堆肥前,将园林绿化废弃物、青储饲料和脱硫石膏按照体积比为40∶18∶1进行混合,添加尿素,调节堆肥混合物碳氮比(C/N)至25~30,浇水并维持含水量为60%~70%,再添加5 mL·kg−1微生物菌剂(康氏木霉Trichoderma koningii和黄孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium混合物),最后将堆肥混合物堆成底面积1 m2、高1 m的堆体。在堆肥全过程中,隔3 d翻堆并补充水分。堆肥至28 d时测定相关指标表明,堆体已完全腐熟。
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本研究于2021年6—10月在北京林大林业科技股份有限公司温室苗圃进行。共设置5个处理,每个处理设置5次重复。试验方案见表1。
表 1 试验设计
Table 1. Experimental design
基质代号
(处理)不同基质配比(体积比) 园林绿化废弃物堆肥/% 泥炭/% T100 100 0 T75 75 25 T50 50 50 T25 25 75 T0 0 100 -
5个处理的混合栽培基质分别加入质量分数为0.1%的多菌灵杀菌消毒,混合均匀后将其分别装入180 mm×160 mm 的塑料花盆中,用于波斯菊栽培,同时采集栽培基质样品。
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选取颗粒饱满的波斯菊种子用装满泥炭的育苗盘统一育苗,每穴1粒种子。育苗20 d后,在育苗盘中选取长势一致的波斯菊幼苗分别移栽到装有5种不同栽培基质的塑料花盆中,每盆1株。栽培期间1周浇水1次,以保证植物生长所需水分,其他管理措施保持一致[6]。栽培100 d后,测定每株波斯菊的花朵数和株高。测定后,将波斯菊整株挖出并用清水清洗干净,测定其鲜质量和根长。
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栽培基质的容重、最大含水量、总孔隙度和通气孔隙等4个物理性质指标参考殷泽欣等[10]的方法测定。栽培基质的pH、电导率(EC)、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾等7个化学性质指标参考鲍士旦[11]的方法测定。其中,称取一定量的风干样品并加入无水二氧化碳,风干样品与水的体积比为1∶10,在剧烈震荡10 min并过滤后,测定滤液pH和EC;样品在加入浓硫酸和过氧化氢消煮后分别测定全氮、全磷和全钾,其中采用凯氏定氮法测定全氮,采用752紫外光栅分光光度计测定全磷,采用FP640火焰光度计测定全钾;有效磷通过碳酸氢钠提取,钼锑抗比色法测定;速效钾经乙酸铵提取,火焰光度计测定。
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分别用精度为0.01 g的电子秤称量洗净和烘干后的波斯菊地上部分质量和地下部分质量。用0~100 cm软尺测量花盆内基质表面至波斯菊成株最高点的距离作为株高;测定波斯菊根部最长根的长度作为根长;记录每株波斯菊花朵数[6]。
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采用Office 2016软件进行数据处理,采用SPSS 6.1统计分析软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比较(P<0.05)。
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由表2可知:随着园林绿化废弃物堆肥所占添加比例增加,不同栽培基质容重逐渐升高。其中,T100处理容重最大,与其他处理差异显著(P<0.05);T0处理容重最小,与其他处理差异显著(P<0.05)。ABAD等[12]指出:栽培基质的理想容重为<0.40 g·cm−3,且接近0.40 g·cm−3时更优。因此,除T100处理外,其他处理的栽培基质容重均处于理想范围内。其中,T75处理容重更接近理想值。
表 2 不同栽培基质物理性质
Table 2. Physical properties of different cultivation substrates
处理 容重/(g·cm−3) 最大含水量/% 总孔隙度/% 通气孔隙/% 处理 容重/(g·cm−3) 最大含水量/% 总孔隙度/% 通气孔隙/% T100 0.41±0.03 a 82.67±0.17 a 84.11±0.31 a 23.16±0.16 a T25 0.33±0.02 d 84.33±0.27 b 87.51±0.29 bc 17.88±0.11 c T75 0.39±0.02 b 83.06±0.21 ab 85.32±0.25 ab 20.55±0.24 b T0 0.31±0.03 e 85.95±0.23 b 88.93±0.28 c 15.40± 0.17 d T50 0.37±0.05 c 83.41±0.20 b 86.78±0.21 b 19.79±0.19 b 理想值 <0.40[12] 70.00~85.00[13] 70.00~90.00[14] 15.00~30.00[14] 说明:平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) -
由表2可知:随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加,不同栽培基质最大含水量逐渐降低。其中,T0处理最大含水量最高,与T100处理差异显著(P<0.05);T100处理最大含水量最低,与T50、T25和T0处理差异显著(P<0.05)。除T0处理外,其他处理的最大含水量均处于理想基质范围内[13],能够调节基质通气透水性,为根系生长提供适宜的水气环境。
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由表2可知:随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加,不同栽培基质总孔隙度逐渐降低。其中,T0处理总孔隙度最大,与T100、T75和T50处理差异显著(P<0.05);T100处理总孔隙最小,与T50、T25和T0处理差异显著(P<0.05),所有处理均符合理想基质的总孔隙度要求[14]。而随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加,不同栽培基质的通气孔隙逐渐升高。其中,T100处理总孔隙最大,与其他处理差异显著(P<0.05);T0处理的通气孔隙最小,与其他处理差异显著(P<0.05),所有处理均达到基质通气孔隙的理想范围[14]。
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由表3可知:随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加,不同栽培基质pH逐渐升高。其中,T100处理的pH最大,与其他处理差异显著(P<0.05);T0处理的pH最小,与其他处理差异显著(P<0.05)。因此,T100和T75处理超出理想范围[15],其他处理的pH更符合植物对酸碱度的要求。
表 3 不同栽培基质化学性质
Table 3. Chemical properties of different cultivated substrates
处理 pH EC/(mS·cm−1) 全氮/(g·kg−1) 全磷/(g·kg−1) 全钾/(g·kg−1) 速效磷/(mg·kg−1) 速效钾/(mg·kg−1) T100 6.64±0.04 a 3.51±0.01 a 35.6±0.7 a 10.9±0.6 a 13.2±0.1 a 143±2 a 8 873±67 a T75 6.51±0.06 b 2.47±0.10 b 29.1±1.2 b 8.6±0.2 b 9.8±0.7 b 131±2 b 6 967±54 b T50 6.42±0.09 c 1.67±0.05 c 22.3±0.6 c 6.1±0.4 c 7.2±0.2 c 117±2 c 5 053±56 c T25 6.37±0.03 d 0.89±0.02 d 15.6±0.8 d 3.4±0.1 d 4.1± 0.4 d 103±1 d 3 136±38 d T0 6.26±0.07 e 0.39±0.03 e 7.7±0.2 e 0.2±0.0 e 0.3±0.0 e 86±1 e 1 218±20 e 理想值 5.20~6.50[15] 0.75~3.49[16] 说明:平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) -
由表3可知:随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加,不同栽培基质EC逐渐升高。其中,T100处理的EC最大,与其他处理差异显著(P<0.05);T0的EC最小,与其他处理差异显著(P<0.05)。因此,除T100和T0处理外,其他基质的EC均处于理想范围内[16]。
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由表3可知:随着园林绿化废弃物堆肥所占比例增加,不同栽培基质全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾质量分数逐渐升高。其中,T100处理养分(全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾)质量分数最高,与其他处理差异显著(P<0.05);T0处理养分(全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾)质量分数最低,与其他处理差异显著(P<0.05)。
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由表4可知:与T0处理相比,T100、T75、T50和T25处理波斯菊地上部鲜质量、干质量及地下部鲜质量、干质量均显著增加(P<0.05)。其中,T50处理波斯菊地上部鲜质量、干质量及地下部鲜质量、干质量最高,T0处理最低,说明T50处理对波斯菊生物量积累效果最优。与T0处理相比,T50处理地上部鲜质量、干质量及地下部鲜质量、干质量分别提高了390.4%、322.2%、145.6%和93.1%。
表 4 不同栽培基质对波斯菊生物量的影响
Table 4. Effects of different cultivation substrates on the biomass of C. bipinnata
处理 地上部 地下部 处理 地上部 地下部 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g T100 9.77±0.13 d 0.61±0.03 d 1.96±0.07 d 0.42±0.05 d T25 16.59±0.07 b 0.93±0.04 b 2.37±0.11 b 0.51±0.04 b T75 12.01±0.19 c 0.72±0.07 c 2.11±0.13 c 0.47±0.06 c T0 6.48±0.11 e 0.36±0.08 e 1.60±0.24 e 0.29±0.02 e T50 31.78±0.21 a 1.52±0.10 a 3.93±0.06 a 0.56±0.02 a 说明:平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) -
由表5可知:与T0处理相比,T100、T75、T50和T25处理波斯菊株高、花朵数和根长均显著增加(P<0.05)。其中,T50处理波斯菊株高、花朵数和根长最优,T0处理最差,说明T50处理能够显著促进波斯菊生长和根系发育,提高波斯菊观赏价值。与T0处理相比,T50处理株高、花朵数和根长分别提高了137.43%、108.99%和95.69%。
表 5 不同栽培基质对波斯菊生长指标的影响
Table 5. Effects of different cultivation substrates on growth Indexes of C. bipinnata
处理 株高/cm 花朵数/朵 根长/cm 处理 株高/cm 花朵数/朵 根长/cm T100 69.40±8.77 d 4.00±1.00 c 15.70±1.26 d T25 117.89±9.93 b 6.00±1.00 b 24.44±2.21 b T75 84.34±8.41 c 5.33±0.67 b 19.55±1.03 c T0 60.46±7.64 e 3.67±0.67 c 13.45±1.17 e T50 143.55±10.12 a 7.67±0.67 a 26.32±1.78 a 说明:平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) -
园林绿化废弃物堆肥结构疏松,具有丰富的大小孔隙,可以提高基质的通气孔隙,降低基质的最大含水量,从而更好地协调基质间空气的流通和水分的运移,提高植物根部呼吸,有利于根系微生物活动[17]。同时,与泥炭相比,园林绿化废弃物堆肥较为紧实,因此,园林绿化废弃物堆肥的添加有利于适当提高基质的容重,增强基质对植物的支撑作用[18]。但是,当园林绿化废弃物堆肥添加比例为100%,栽培基质的容重较大,导致基质的疏松度降低,从而限制了基质与外界的空气交换,不利于植物根系生长[19]。综合可知:园林绿化废弃物堆肥添加体积比以25%~75%为宜,此时栽培基质的容重、最大含水量、总孔隙度和通气孔隙均在理想范围内,可以为植物生长提供适宜的物理环境。
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栽培基质的化学性质反映了基质的酸碱环境和提供养分的能力[16]。园林绿化废弃物堆肥中含有大量的钙、镁、钾等碱性元素和硝酸盐、磷酸盐等可溶性盐,导致园林绿化废弃物堆肥的pH和EC均高于泥炭[20]。因此,随着园林绿化废弃堆肥体积比的提高,基质的pH和EC也逐渐升高。当园林绿化废弃物堆肥与泥炭的体积比≥75%时,基质的pH超出理想范围,不利于植物生长和发育。究其主要原因是由于过高的pH会降低磷、铁、镁等养分的有效性,从而降低基质中有效养分含量。当园林绿化废弃物堆肥添加比例为100%时,还会导致基质EC过高,对植物生长产生抑制作用。这是因为过高的EC会导致基质中的渗透势高于植物根系细胞渗透势,从而造成植物吸收水分和营养物质困难[21]。同时,园林绿化废弃物堆肥中含有大量营养物质,可以为植物的生长提供全面且长效的养分来源[22],但是,养分质量分数越高并不代表栽培基质越好,只有结合波斯菊生长情况,才能确定园林绿化废弃物堆肥替代泥炭的最佳比例。
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综合分析可知:园林绿化废弃物堆肥的添加能够显著促进波斯菊生物量积累和根系生长,增加单株花朵数,从而提高波斯菊观赏价值。
T75、T50和T25处理栽培基质疏松多孔,保水保肥性强,养分丰富,能够为波斯菊生长提供适宜的物理环境和充足的养分。但是,T75处理栽培基质pH高于理想范围,会抑制波斯菊根系对养分的吸收,不利于波斯菊地上部分和地下部分的构建[23]。因此,T75处理波斯菊株高、花朵数、根长和生物量低于T50和T25处理。同时,栽培基质中的养分质量分数随着园林绿化废弃物堆肥添加比例的增加而升高,因此,与T25处理相比,T50处理栽培基质养分质量分数较高,更能满足波斯菊生长需求,有利于波斯菊地上部和地下部生物量积累,从而获得较高观赏价值的波斯菊植株。
T100栽培基质含有丰富的营养元素,但存在pH和EC较高及容重较大的问题。过高的pH不仅会抑制植物根部对氯离子(Cl−)、钾离子(K+)和硝酸根离子(NO3 −)等无机离子的吸收,还会引起植物生理干旱,破坏植物组织,影响植物体内新陈代谢[23-24]。过高的EC会降低植物的吸水能力从而引起渗透胁迫,导致植物发生盐害[25]。较大的容重会降低栽培基质通气透水性,不利于植物根部呼吸。因此,T100处理波斯菊株高、花朵数、根长和生物量均显著低于T75、T50和T25处理。
T0栽培基质具有适宜的总孔隙和通气孔隙,能够为波斯菊根系生长提供良好的通气性,但存在容重较小和EC较低的问题。较小的容重会导致基质紧实度降低,不利于基质对植物根系的固定[12]。较低的EC会导致基质中有效养分质量分数下降,不利于波斯菊生物量的积累和花朵数的增加,降低波斯菊观赏价值[24]。此外,T0处理栽培基质养分质量分数显著低于其他处理,不利于波斯菊地上部分和地下部分生物量积累和生长[23]。因此,T0处理下波斯菊株高、花朵数、根长和生物量最低,均显著低于T100、T75、T50和T25处理。
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在泥炭中添加适量园林绿化废弃物堆肥制成栽培基质,可以增加基质养分质量分数,提高基质容重、通气孔隙、pH和EC。但园林绿化废弃物堆肥与泥炭的体积比>75%会导致栽培基质容重、pH和EC超出最优基质范围,不利于波斯菊生长。园林绿化废弃物堆肥部分替代泥炭可以显著提高波斯菊株高、花朵数、根长和地上部分及地下部分生物量,其中,以园林绿化废弃物堆肥∶泥炭为50∶50 (体积比)组成的栽培基质理化性质最为适宜,且波斯菊生长最佳。
Replacing peat with garden waste compost in Cosmos bipinnata cultivation
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摘要:
目的 探究园林绿化废弃物堆肥替代泥炭用作波斯菊Cosmos bipinnata栽培基质的可行性,实现园林绿化废弃物的科学、经济、有效利用,减少花卉栽培中泥炭的使用量。 方法 将园林绿化废弃物堆肥和泥炭按不同体积比配制成5种栽培基质[100%园林绿化废弃物堆肥(T100)、75%园林绿化废弃物堆肥+25%泥炭(T75)、50%园林绿化废弃物堆肥+50%泥炭(T50)、25%园林绿化废弃物堆肥+75%泥炭(T25)、100%泥炭(T0)],T100和T0作为对照,用于波斯菊的栽培试验。通过比较不同种栽培基质的理化性质和波斯菊的生长指标,从中选择出园林绿化废弃物堆肥和泥炭最佳配比的栽培基质。 结果 添加园林绿化废弃物堆肥能够显著提高栽培基质中全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾质量分数(P<0.05),改善栽培基质容重、最大含水量、总孔隙度、通气孔隙和酸碱环境,其中添加比例为50% (T50)时,栽培基质理化性质表现最优。与对照(T0)相比,最优栽培基质(T50)栽培的波斯菊地上部鲜质量提高了390.4%,地上部干质量提高了322.2%,地下部鲜质量提高了145.6%,地下部干质量提高了93.1%,株高提高了137.4%,花朵数提高了109.0%,根长提高了95.7%。 结论 园林绿化废弃物堆肥可以部分替代泥炭用于波斯菊栽培,其中以50%园林绿化废弃物堆肥+50%泥炭构成的栽培基质对波斯菊生长最为有利。表5参25 Abstract:Objective This study aims to explore the feasibility of using green waste compost as the Cosmos bipinnata cultivation substrate instead of peat, so as to achieve the scientific, economic and effective utilization of green waste and reduce the use of peat in flower cultivation. Method Green waste compost and peat were prepared into 5 kinds of cultivation substrates according to different proportions [100% green waste compost (T100), 75% green waste compost+25% peat (T75), 50% green waste compost+50% peat (T50), 25% green waste compost+75% peat (T25), and 100% peat (T0)]. T100 and T0 were used as the control for the cultivation test of C. bipinnata. By comparing the physical and chemical properties of different cultivation substrates and the growth index of C. bipinnata, the cultivation substrate with the best proportion of garden waste compost and peat was selected. Result Adding green waste compost could significantly increase the contents of total nitrogen, total phosphorus, total potassium, available phosphorus, and available potassium in the cultivation substrate(P<0.05), and improve the bulk density, maximum water content, total porosity, aeration pores, and acid-base environment of the cultivation substrate. The physical and chemical properties of the cultivation substrate were the best when the addition ratio of green waste compost was 50%. Compared with the control (T0), the fresh weight of aboveground parts, the dry weight of aboveground parts, the fresh weight of underground parts, and the dry weight of underground parts in T50 culture increased by 390.4%, 322.2%, 145.6%, and 93.1%, respectively. The plant height, the flower number, and the root length of C. bipinnata increased by 137.4%, 109.0%, and 95.7% respectively. Conclusion Green waste compost can partially replace peat for C. bipinnata cultivation, and the cultivation substrate composed of 50% green waste compost + 50% peat is the most favorable for the growth of C. bipinnata, which can better replace peat as the cultivation substrate of C. bipinnata for garden greening. [Ch, 5 tab. 25 ref.] -
Key words:
- green waste compost /
- peat /
- Cosmos bipinnata /
- cultivation substrate
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毛竹Phyllostachys edulis为禾本科Gramineae刚竹属Phyllostachys单轴散生型竹类植物,具有生长更新快,自然成熟期短等优点,是中国分布最广、面积最大的经济竹种[1-2]。毛竹独特的生长习性决定了秆形结构因子及其在竹秆上的分布具有一定的规律性。毛竹的主体是竹秆,为提高毛竹林的经营利用水平,长期以来学者们十分重视毛竹秆形结构研究[3-5]。毛竹的秆形结构通常用竹节数、节长、节间周长(或直径)等因子描述。毛竹的竹节数在笋芽分化时期就已经确定,出土后不再增加新节[3]。毛竹的高生长主要依靠竹节之间的拉伸[4],节间伸长是从基部开始,靠居间分生组织细胞分裂和细胞伸长而逐节伸长的[6-8]。周芳纯[9]较早研究了节间长度、围度等在竹秆上的分布规律,依据毛竹竹秆上自近中央节位向基部和梢部两端推移,毛竹节间长度逐渐变小的特征,用正态分布近似描述节间长度的分布规律,表明节间长度通过正态分布难以反映节长的分布规律。谢芳[10]和甘代奎[11]则对标准竹竹节进行编号,赋值基部第1节竹节竹号为1,并自下而上依次编号,分析秆形结构因子在竹秆上分布规律,表明从基部向上,节长依节号的变化呈抛物线型,竹节周长与节号呈线性负相关。但是,不同毛竹的竹节数往往不同,以节号作为自变量,得出秆形结构因子与节号的关系方程不具有普遍意义。可见,现有描述毛竹秆形结构因子及其在竹秆上的分布规律仍是未解的科学问题。本研究以浙江省受人为干扰较少的毛竹林为研究对象,以竹节所处高度与竹高的比值(即相对高,取值范围0~1)代替实际高,分析秆形结构因子依赖于相对高的分布规律,旨在为毛竹林经营利用提供理论依据。
1. 研究区与方法
1.1 研究区概况
浙江省位于27°01′~31°10′N,118°01′~123°08′E,年均气温为16~19 ℃,四季分明,光照充足,雨水充沛,是典型的亚热带湿润季风气候。浙江省是中国毛竹的主产区之一,有“七山一水二分田”之说,山地和丘陵占74.63%,因而比较适合毛竹的生长,毛竹广泛分布于海拔400~800 m的丘陵、低山山麓地带。根据《2018年浙江省森林资源及其生态功能价值公告》,浙江省森林面积为607.82万 hm2,森林覆盖率为59.71%,竹林面积为92.70万 hm2,占森林面积的15.25%,其中毛竹林面积为81.67万 hm2,占竹林面积的88.10%。
1.2 样地设置及样竹调查
2014−2018年,根据浙江省森林资源一类调查系统抽样样地中的毛竹林样地分布较多的区域,共选择10个县市(区)为调查区域,包括庆元县、泰顺县、常山县、武义县、诸暨市、宁海县、黄岩区、安吉县、临安区和余姚市(表1)。在调查区域内,选择近5 a没有采伐、垦复、施肥和钩梢等人为经营管理措施干扰的近自然毛竹林,每个区域随机设置10 m×10 m的样地至少4个,共52个样地。根据样地每木调查结果,按照胸径分布范围,确定大、中、小径级,并在大、中、小径级的样竹中,各随机选取1株梢头完整且无病虫害的样竹,共159株,总竹节数为9 431节。用锯子在竹秆基部齐地伐倒,用皮尺测量竹高。自竹秆基部向上,将竹节从小到大依次编号,称之为节号。用围尺测量每个竹节的竹节长和竹节中央直径。用游标卡尺测量竹秆基部,胸高处,及1/2高处东、南、西、北4个方位的壁厚,取4个方位壁厚的平均值作为对应位置的壁厚。
表 1 研究区概况和样地样竹调查Table 1 Study area overview and sample setting地名 纬度
(N)经度
(E)年均气
温/℃年均降
水量/mm样地数/
个样竹数/
株余姚 30°03′ 121°09′ 16.2 1 361 8 24 临安 30°23′ 118°51′ 16.4 1 628 4 12 诸暨 29°43′ 120°32′ 16.3 1 373 6 18 安吉 30°38′ 119°40′ 15.8 1 420 4 12 宁海 29°29′ 121°25′ 16.4 1 480 6 19 泰顺 27°30′ 119°42′ 17.9 1 670 4 12 黄岩 28°38′ 121°17′ 17.0 1 676 4 12 武义 28°54′ 119°48′ 17.9 1 546 6 20 常山 28°51′ 118°30′ 16.3 1 700 6 18 庆元 27°27′ 119°30′ 17.4 1 760 4 12 1.3 统计分析
采用SPSS 20.0对毛竹秆形结构因子在区域间的差异性进行了方差分析,对秆形结构因子之间的关系进行了相关性分析,对秆形结构因子间的主导因子进行了因子分析。
2. 结果与分析
2.1 秆形结构因子描述性统计及区域差异性分析
由表2可知:10个地区毛竹的竹节数最小为39节,最大为76节,平均为59节。竹节数和1/2高节号的变异系数最小,均为0.12。胸高节号的变异系数最大,为0.20。最长竹节长与1/2高节长相近。10个研究区间,毛竹的竹节数、1/2高节长、最长竹节长、基部壁厚、1/2高壁厚、竹高和胸径间差异显著(P<0.05),其他秆形结构在10个地区间差异不显著。
表 2 毛竹秆形结构因子描述统计特征Table 2 Description statistical characteristics of factor of culm form指标 竹节数 1/2高节号 胸高节号 1/2高节长/cm 最长竹节长/cm 胸高竹节长/cm 极小值 39 18 6 17.30 18.30 11.70 极大值 76 39 16 46.00 46.00 30.60 均值 59 28 9 34.45 35.43 22.27 标准差 7.38 3.4 1.79 5.35 5.23 3.38 偏度 −0.30 −0.33 1.29 −0.22 −0.32 −0.10 峰度 −0.09 0.38 2.44 −0.20 −0.02 0.78 变异系数 0.12 0.12 0.20 0.16 0.15 0.15 地区显著性 P<0.05 P=0.08 P=0.32 P<0.05 P<0.05 P=0.06 指标 基部壁厚/mm 胸高壁厚/mm 1/2高壁厚/mm 竹高/m 胸径/cm 极小值 8.35 4.93 3.81 7.20 4.20 极大值 25.76 14.52 10.29 20.14 15.30 均值 16.61 10.32 6.53 14.56 10.08 标准差 3.21 2.01 1.10 2.64 2.34 偏度 0.26 −0.16 0.18 −0.23 −0.18 峰度 0.06 −0.40 0.63 −0.07 −0.44 变异系数 0.19 0.19 0.17 0.18 0.23 地区显著性 P<0.05 P=0.83 P<0.05 P<0.05 P<0.05 2.2 竹节数的分布特征
以5节竹节为竹节数级距,分析所采集样竹的竹节数频数分布特征。从图1可知:毛竹的竹节数主要集中在53~67节,且毛竹竹节数的频数分布符合正态分布(P<0.01)。从图2可见:随着径阶的增大,平均竹节数有增大的趋势,即粗壮竹子的竹节数较细小竹子多。
2.3 竹节长的分布特征
不同毛竹的竹节数、竹节长和竹高往往不同。为消除不同竹高的影响,以竹节所处高度与竹高的比值(即相对高,取值为0~1)代替实际高,分析竹节长在竹秆上的分布规律。从图3可见:随着竹节相对高的增加,竹节长自基部至梢头呈先增大后减小的趋势,并且竹节长在竹秆上的分布具有对称性。因此,可用抛物线描述竹节长在竹秆上的分布规律。根据函数拟合结果,在相对高为0.48时,即约1/2竹高处时,最长竹节为35.46 cm(图3)。
为比较不同径阶毛竹竹节长在竹秆上分布的差异性,绘制了不同径阶的关系图(图4),并拟合抛物线(表3)。经检验,拟合方程均达显著水平(P<0.01)。根据方程拟合结果和不同径阶最长竹节长对应相对高的实测值,可以解析不同径阶最长竹节长对应的相对高,以及某一相对高对应的理论节长的分布规律。从表3可知:不同径阶毛竹最长竹节对应的相对高差异不大,取值均为0.47~0.52,但最长竹节长随着径阶的增大有逐渐变大的趋势。
表 3 不同径阶毛竹竹节长分布特征拟合结果Table 3 Fitting results of distribution of length of node on culm in different diameter class径阶/cm a b c R2 ML/cm MRH 4 −68.54 0.52 23.71 0.87 24.40 0.48 6 −103.39 0.49 33.20 0.79 33.45 0.49 8 −96.19 0.49 33.42 0.77 33.32 0.51 10 −97.87 0.47 34.82 0.80 34.76 0.50 12 −102.09 0.47 36.65 0.85 36.60 0.49 14 −107.00 0.47 39.41 0.88 39.16 0.51 16 −111.59 0.46 40.87 0.92 42.40 0.50 说明:拟合函数为y=−a(x−b)2+c,其中x为相对高,y为某相对 高所对应的竹节长度,a和b为函数所对应的参数。R2为 拟合决定系数;ML为实测平均最长竹节长;MRH为实 测最长竹节长对应的相对高 2.4 竹节中央直径的分布特征
竹节中央直径可反映竹节的大小。从图5可见:随着竹节相对高的增加,竹节中央直径逐渐下降,呈明显的线性负相关关系。不同径阶毛竹竹节中央直径与相对高的关系拟合直线见图6,拟合参数见表4。经检验,拟合方程均达显著水平(P<0.01)。利用拟合方程,可推算不同径阶毛竹在某一相对高对应的理论竹节中央直径。从图6可以看出:随着径阶的增大,拟合函数斜率逐渐变小。但不论毛竹径阶怎么变化,竹秆相对高每增加10%,竹节中央直径约下降10%。
表 4 不同径阶毛竹竹节中央直径分布特征拟合结果Table 4 Fitting results of central diameter of node on culm in different diameter class径阶/cm a b R2 4 −5.57 5.60 0.94 6 −6.95 7.20 0.96 8 −8.85 9.21 0.97 10 −11.01 11.28 0.97 12 −12.75 13.19 0.98 14 −14.08 14.79 0.98 16 −16.31 17.11 0.99 说明:拟合函数为y=ax+b,其中x为相对高,y为某相对高度 所对应的竹节直径,a和b为函数所对应的参数。R2为 拟合决定系数 2.5 毛竹秆形结构因子相关性分析
为分析毛竹秆形结构因子之间的相互关系,选择11个具有代表性的秆形结构因子进行相关分析。由表5可知:竹节数与胸径、竹高呈显著正相关,相关系数分别为0.667 (P<0.01)和0.640 (P<0.01)。胸径与1/2高壁厚、1/2高节长呈显著正相关,相关系数分别为0.756 (P<0.01)和0.416 (P<0.01),说明竹子越粗壮,1/2高对应的壁厚越厚、节长越长。胸径与胸高节号呈显著负相关,相关系数为−0.551 (P<0.01),说明竹子越粗壮,达到胸高所需的节数越少,即胸高以下的平均节长越长。竹节数和1/2高节号呈显著正相关,相关系数为0.739 (P<0.01),主要原因是竹节长在竹秆上的分布具有对称性(图3)。1/2高节长和最长竹节长的相关系数为0.979 (P<0.01),主要原因是竹节长自基部往梢部有先增加后减少的趋势,且大约在1/2高时竹节最长(图3)。
表 5 毛竹秆形结构因子的相关性分析Table 5 Correlation analysis of factor of culm form指标 竹高 胸径 基部壁厚 胸高壁厚 1/2高壁厚 竹节数 1/2高节号 胸高节号 1/2高节长 胸高节长 最长竹节长 竹高 1 胸径 0.865** 1 基部壁厚 0.715** 0.764** 1 胸高壁厚 0.800** 0.875** 0.804** 1 1/2高壁厚 0.665** 0.756** 0.651** 0.801** 1 竹节数 0.640** 0.667** 0.575** 0.625** 0.466** 1 1/2高节号 0.442** 0.444** 0.401** 0.360** 0.256** 0.739** 1 胸高节号 −0.527** −0.551** −0.362** −0.583** −0.513** −0.076 0.326** 1 1/2高节长 0.686** 0.416** 0.386** 0.423** 0.381** 0.029 −0.146 −0.543** 1 胸高节长 0.465** 0.401** 0.289** 0.362** 0.333** −0.109 −0.376** −0.675** 0.684** 1 最长竹节长 0.706** 0.443** 0.411** 0.451** 0.406** 0.043 −0.138 −0.570** 0.979** 0.701** 1 说明:**表示相关极显著(P<0.01) 2.6 毛竹秆形结构的主导因子分析
由表6可知:前4个主因子含有原始数据90.66%的信息,第1主因子解释了秆形结构27.33%的方差,第2、3、4主因子分别解释了秆形结构26.00%、22.64%和14.69%的方差。与第1主因子相关性较大的是1/2高壁厚、基部壁厚和胸高壁厚,而壁厚因子两两之间相关性较高,均达显著水平(P<0.05,表5),表明第1主因子是反映壁厚的综合因子。与第2主因子相关性较大是1/2高节长和最长竹节长,而最长竹节长与1/2高节长之间的相关性达0.982(表5),表明第2主因子是反映1/2高节长的综合因子。与第3主因子相关性最大的是1/2高节号,其次是竹节数,而1/2高节号与竹节数之间的相关性达0.739,表明第3主因子是反映竹节数的综合因子。与第4主因子相关性最大的是胸高节号,其次是胸高节长和胸径,表明第4主因子是反映胸高处秆形结构的综合因子。因子分析结果表明:壁厚因子、1/2高节长、竹节数和胸高处秆形因子是反映毛竹秆形结构的主要因子。
表 6 毛竹秆形结构因子分析Table 6 Factor analysis of culm form factor指标 第1主因子 第2主因子 第3主因子 第4主因子 竹高 0.464 0.586 0.598 0.232 胸径 0.640 0.248 0.562 0.360 胸高节长 0.156 0.624 −0.155 0.608 基部壁厚 0.793 0.270 0.343 0.002 胸高壁厚 0.772 0.220 0.417 0.311 1/2高壁厚 0.865 0.169 0.172 0.206 胸高节号 −0.358 −0.325 0.051 −0.827 1/2高节号 0.222 −0.111 0.882 −0.410 竹节数 0.348 −0.065 0.832 0.036 1/2高节长 0.195 0.951 0.001 0.176 最长竹节长 0.220 0.942 0.010 0.201 特征值 3.000 2.860 2.490 1.610 贡献率 27.330 26.000 22.640 14.690 累计贡献率/% 27.330 53.330 75.970 90.670 3. 讨论
3.1 毛竹秆形结构的稳定性
稳定性是毛竹秆形结构的特点之一。毛竹的竹节数相对稳定,集中在53~67节,平均59节。抛物线可以较好地拟合竹节长与相对高在竹秆上的分布,但不同径阶毛竹最长竹节的相对高没有明显差异,均约在1/2竹高处。这种稳定性主要是由遗传结构和生长特点决定的[12],竹秆中部居间分生组织较两端分生组织活动期长、生长量多,因此中部竹节节间较长,基部和梢部节间较短[4, 13-14]。
3.2 毛竹秆形结构的差异性及其影响因素
差异性是毛竹秆形结构的另一个特点。随着径阶的增大,竹节数和最长竹节长有增大的趋势,这与周芳纯[9]的研究结论一致。胸径越大,胸高以下平均竹节长越长,汪阳东[12]的研究也得到相近的结论。差异性则主要受母竹大小和地理生态因素的影响[15-17]。在出笋前期,母竹消耗了大量的营养物质,导致在出笋中后期的竹笋营养匮乏,生长竞争压力增大[18-20],其生长发育受到一定程度影响。此外,母竹发挥其整合作用,优先将营养供给较大的竹子,较小的竹子由于营养竞争其秆形结构的生长受到了影响[21]。
林木的生长性状不仅与物种遗传特性有关,同时也受环境条件的影响[5, 22-23]。在出笋成竹期和孕笋期,气候因子异常,降水量少、气温偏低、寒流持续时间过长等影响竹子的正常生长发育,也会导致毛竹的秆形生长异常,秆形生长量明显变小[16-17, 24-25]。本研究方差分析表明:竹节数、1/2高节长、最长竹节长、基部壁厚、1/2高壁厚、高和胸径在10个区域间差异显著。相关分析表明:年均降水量、年均气温与各秆形结构因子均呈正相关,即随着年均降水量和年均气温的增加,毛竹相同位置对应的秆形指标均有逐渐增加的趋势。这与周文伟[26]的研究结论相似,该研究表明:降水量的增加能促进毛竹的生长,水热条件较高的庆元比水热条件较低的安吉的毛竹产量高。实际上,较好的水热条件可以降低毛竹之间的竞争,促进毛竹的生长[16, 27-28]。可见,年均降水量和年均气温是影响毛竹秆形生长的重要因素。
4. 结论
毛竹竹节数服从正态分布,竹节长与竹节相对高呈抛物线关系,且不同径阶毛竹最长竹节的相对高没有明显差异,均约在1/2竹高处。竹节中央直径与竹节所处相对高呈线性负相关关系。随着径阶的增大,最长竹节长和竹节数有逐渐增大的趋势。壁厚因子、1/2高节长、竹节数和胸高处秆形因子是反映毛竹秆形结构的主要结构因子。
-
表 1 试验设计
Table 1. Experimental design
基质代号
(处理)不同基质配比(体积比) 园林绿化废弃物堆肥/% 泥炭/% T100 100 0 T75 75 25 T50 50 50 T25 25 75 T0 0 100 表 2 不同栽培基质物理性质
Table 2. Physical properties of different cultivation substrates
处理 容重/(g·cm−3) 最大含水量/% 总孔隙度/% 通气孔隙/% 处理 容重/(g·cm−3) 最大含水量/% 总孔隙度/% 通气孔隙/% T100 0.41±0.03 a 82.67±0.17 a 84.11±0.31 a 23.16±0.16 a T25 0.33±0.02 d 84.33±0.27 b 87.51±0.29 bc 17.88±0.11 c T75 0.39±0.02 b 83.06±0.21 ab 85.32±0.25 ab 20.55±0.24 b T0 0.31±0.03 e 85.95±0.23 b 88.93±0.28 c 15.40± 0.17 d T50 0.37±0.05 c 83.41±0.20 b 86.78±0.21 b 19.79±0.19 b 理想值 <0.40[12] 70.00~85.00[13] 70.00~90.00[14] 15.00~30.00[14] 说明:平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) 表 3 不同栽培基质化学性质
Table 3. Chemical properties of different cultivated substrates
处理 pH EC/(mS·cm−1) 全氮/(g·kg−1) 全磷/(g·kg−1) 全钾/(g·kg−1) 速效磷/(mg·kg−1) 速效钾/(mg·kg−1) T100 6.64±0.04 a 3.51±0.01 a 35.6±0.7 a 10.9±0.6 a 13.2±0.1 a 143±2 a 8 873±67 a T75 6.51±0.06 b 2.47±0.10 b 29.1±1.2 b 8.6±0.2 b 9.8±0.7 b 131±2 b 6 967±54 b T50 6.42±0.09 c 1.67±0.05 c 22.3±0.6 c 6.1±0.4 c 7.2±0.2 c 117±2 c 5 053±56 c T25 6.37±0.03 d 0.89±0.02 d 15.6±0.8 d 3.4±0.1 d 4.1± 0.4 d 103±1 d 3 136±38 d T0 6.26±0.07 e 0.39±0.03 e 7.7±0.2 e 0.2±0.0 e 0.3±0.0 e 86±1 e 1 218±20 e 理想值 5.20~6.50[15] 0.75~3.49[16] 说明:平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) 表 4 不同栽培基质对波斯菊生物量的影响
Table 4. Effects of different cultivation substrates on the biomass of C. bipinnata
处理 地上部 地下部 处理 地上部 地下部 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g 鲜质量/g 干质量/g T100 9.77±0.13 d 0.61±0.03 d 1.96±0.07 d 0.42±0.05 d T25 16.59±0.07 b 0.93±0.04 b 2.37±0.11 b 0.51±0.04 b T75 12.01±0.19 c 0.72±0.07 c 2.11±0.13 c 0.47±0.06 c T0 6.48±0.11 e 0.36±0.08 e 1.60±0.24 e 0.29±0.02 e T50 31.78±0.21 a 1.52±0.10 a 3.93±0.06 a 0.56±0.02 a 说明:平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) 表 5 不同栽培基质对波斯菊生长指标的影响
Table 5. Effects of different cultivation substrates on growth Indexes of C. bipinnata
处理 株高/cm 花朵数/朵 根长/cm 处理 株高/cm 花朵数/朵 根长/cm T100 69.40±8.77 d 4.00±1.00 c 15.70±1.26 d T25 117.89±9.93 b 6.00±1.00 b 24.44±2.21 b T75 84.34±8.41 c 5.33±0.67 b 19.55±1.03 c T0 60.46±7.64 e 3.67±0.67 c 13.45±1.17 e T50 143.55±10.12 a 7.67±0.67 a 26.32±1.78 a 说明:平均值±标准差(n=5)。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) -
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