我国林木扦插基质研究现状与展望

摘要：文中从常用基质类型、基质的理化性质、基质的配比以及基质对插穗生根和生长的影响等4个方面综述了我国林木扦插基质的研究现状。用作林木扦插的基质可分为有机和无机2大类型，常用的有蛭石、珍珠岩、泥炭、河沙、椰糠、黄心土等。目前对常用基质的理化性质的研究缺乏系统性，还不能满足标准化、规模化、工厂化生产基质的要求；对基质和其他影响插穗生根因素的交互作用以及基质影响插穗生根的机制研究不够深入，缺乏主要林木扦插基质的标准性状参数，还未能找到很好的泥炭替代品。今后应加强基质理化性质、基质同其他影响扦插生根因子交互效应、珍稀树种和品种适宜基质以及泥炭替代品等4个方面的研究，以期为最终形成一套基质标准化生产和选择配制的理论体系并应用于生产提供参考。

关键词：林木扦插, 扦插基质, 理化性质, 基质配比, 生根, 生长

作者：杜学梅 杨廷桢 高敬东 王骞 蔡华成 春燕 王淑婷 弓桂花

　　扦插繁殖技术简便易行，繁殖速度快，成本低，效率高，且又能保持母本的优良性状，被广泛应用于林木树种的快速繁殖上。该技术的关键在于插穗能否发生不定根。而插穗不定根的发生受基因型、插穗生理状况、扦插基质以及光照、气温、空气、湿度等多种因素影响。其中，扦插基质对插穗不定根的发生有显著影响。由于不同基质的结构与营养成分不同，因而其调节水分、养分、空气的能力也就不同，最终显著影响插穗的生根能力以及生根后根系和苗木的生长。因此，研究扦插基质对林木扦插繁殖具有重要意义。

　　我国早在公元6世纪的《齐风》中就有“折柳樊圃”的记载。但真正意义上对扦插基质进行研究始于20世纪五六十年代，也仅仅涉及基质的筛选应用，对基质的自身结构性状等进行研究则更晚一些。对林木扦插基质的研究虽然起步较晚，但发展较为迅速，尤其是在基质的物理性质、化学性质，以及基质混合配比促进扦插生根方面的研究成果越来越多。

　　近年来环保问题成为人们关注的焦点，扦插基质的选择和环保问题密切相关，如泥炭资源问题等，开发寻找成本低廉、取材方便、性状稳定、环保且能满足插穗生根和根系发育所需的水、肥、气、热等材料成为研究的热点之一。本文拟从常用基质类型、基质理化性质、基质配比及基质对插穗生根和生长的影响等4个方面对我国林木扦插基质的研究现状进行综述，旨在为我国林木扦插繁殖技术的应用提供借鉴，并推动我国林木快繁技术的应用与发展。

　　1 基质材料类型

　　扦插基质的发展同生产实践和工农业的发展密切相关。起初用于扦插的基质材料多为天然物质，如园土、黄心土、黄粉土、泥炭、河沙等，以后随着工农业的发展，一些矿石加工副产品如蛭石、珍珠岩、矿棉等也开始用作基质材料。另外，锯末、刨花、木屑等木材工业的废料和稻壳、花生壳、核桃壳、椰子壳等农林业生产废弃物也被用作扦插基质。一般来说，用于林木扦插基质的材料可分为无机物和有机物2大类型，无机物主要包括珍珠岩、蛭石、河沙、岩棉、炉灰渣等，有机物主要包括泥炭、椰子壳、锯末、稻壳等。目前生产上广泛应用的主要有蛭石、珍珠岩、河沙和各种类型的泥炭。另外，炭化稻壳和黄心土、椰糠等在南方地区林木扦插中也被广泛使用。

　　2 基质物理化学性质

　　2.1 基质的物理性质

　　基质的物理性质主要包括基质的容重、空隙度、气水比、基质密度等。扦插基质由固体、液体、气体3个部分组成，固体部分用容重表示，起固定插穗和保护根系的作用；液体部分可通过持水孔隙测得，起输送养分和水分的作用；气体部分可通过通气空隙测得，作用为保持插入基质中插穗同外界的氧气和二氧化碳气体的交换，通常用气、水比率表示气体和液体部分。不同树种品种对扦插基质的固、液、气相比要求不同，一般理想基质的容重在0.5~1.0g/cm3，孔隙度为70%~90%，通气空隙度不低于15%，持水孔隙度低于50%。表1列出了几种常用基质的理化性质。

表1 我国几种常用基质的理化性质

注：基质的EC值指基质的电导度，用来反映基质中盐分的多少。

　　2.1.1 基质的容重

　　容重是指在自然状态下单位容积基质的干物质重量，可以反映基质的疏松度和紧实程度。基质容重对植物有巨大影响，在持水量相近的情况下，容重的大小直接影响插穗的生根和根系的发育。容重过大、基质过轻都不足以固定扦插物；容重过小、基质过于紧实，透气性差，不利于扦插生根。珍珠岩、堆沤椰糠、炭化稻壳和部分产地的蛭石，容重均较轻，河沙、黄心土容重较大， 泥炭略低。可见，仅从容重考虑，单一基质很难满足理想基质的要求。

　　2.1.2 基质的空隙度和持水量

　　孔隙度包含总孔隙度、持水孔隙度和通气孔隙度，总空隙度是后二者之和。当基质的总空隙度大时，基质疏松，通气性良好，对根系生长有利。但当总空隙度过大，基质对插穗的支撑固定作用就减弱了，同时还会因大空隙过多，影响插穗与基质的接触面积，从而影响水分养分的移动，最终影响生根。

　　通气空隙是指基质中空气所能够占据的空间，持水孔隙是指基质中水分所能占据的空间。当扦插繁殖时基质水分供应多处于饱和状态，相对而言基质的通气性更为重要。有研究表明，基质的透气孔隙度与苗高呈显著正相关关系。可以通过调控基质的颗粒大小来影响基质的孔隙度，一定容积中当大颗粒多时，通气性孔隙度增加，持水孔隙度下降。通过几种基质混配可达到理想的孔隙状态。高坤林等对20多种植物扦插生根和幼苗生长状况研究认为，理想的扦插基质持水量为50%~150%，孔隙度为60%~80%，持水孔隙度小于50%，固、液、气三相比例以1∶0.5∶1为宜。表1列出的几种常用基质，除细河沙之外，总空隙度均接近80%，持水孔隙度均大于50%，饱和持水量（除河沙和黄心土外）均为144%~708.3%。基质的持水性能不是越大越好，实践中发现，当基质的持水性能过大时嫩枝扦插容易烂根。

　　2.2 基质的化学性质

　　基质的化学性质包括基质pH值、阳离子交换能力、基质营养元素含量和供应养分的潜力等。基质pH值状况直接影响插穗生根成苗和基质中养分的有效利用。一方面，插穗本身的遗传特性对基质的酸碱度要求不同，如猕猴桃适合在酸性或微酸性的土壤中生长，将其扦插在pH值5.08的基质中生根率达90%以上，在pH值8以上的基质中生根率只为53%；而其生根后的芽苗在pH值为5.5~6.5的基质中生长良好，当pH值低于5.0或高于7.0时生长不良，表现为植株矮小或叶片失绿等。另一方面，基质pH值状况还影响养分的有效形态和有效含量，进而影响植物的生长发育。研究表明，当pH值为6.0时，大量元素的有效含量最大，pH值在5.0~6.0时Cu、Fe、Mn、Zn的有效性最高，pH值为6.5~7.0时Co的有效性最高；当pH值大于7时，一些营养元素如Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+易沉淀成为无效养分，而当pH值过低时则有些微量元素养分的有效性会降低甚至产生毒素。

　　阳离子交换能力是指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换出来的能力。在常用基质中蛭石、河沙几乎没有阳离子交换能力，泥炭、椰糠阳离子交换能力较强。基质的阳离子交换性能决定着基质保持和供应养分的能力和基质对酸碱性的缓冲性能，主要由基质中矿物粘粒和有机质表面携带的阳离子数量决定，可用阳离子交换量（CEC）表示。当CEC较大时，对基质pH值缓冲性能较大；当CEC过小时，基质的吸附能力差，营养离子易流失，不利于扦插林木的后期生长。

　　基质中的养分状况直接影响插穗生根后根系及生根苗的生长。而基质中的养分组成及有效态含量受基质中可溶性盐含量的影响，基质供应养分的能力取决于根系周围盐的浓度（可用电导度EC值表示），同时还受基质的阳离子交换能力、扦插物对养分的需求和吸收能力等多种因素影响。EC值过低则基质养分缺乏，过高则有可能形成盐渍害，基质的EC值一般在0.75~3.5ms/cm时能满足大多数植物的生长需求。从表1看出，珍珠岩、河沙的EC值较低，蛭石居中，泥炭、椰糠、炭化稻壳EC值较高。本文作者杜学梅在扦插苹果砧木时发现，在单一珍珠岩基质中插穗所生的根短而粗且侧根少，而在单一的河沙、蛭石中根细而长，均不利于后期移栽；而在混配有泥炭、椰糠的基质中则根系发达、健壮，移入田间成活率高。

　　3 基质配比研究

　　用于扦插的基质需具有良好的保水性、透气性，还要有一定的酸碱缓冲能力和必需的营养成分，才能保证所插林木根系发达、后期生长良好、成活率高。单一基质很难满足需求，因此研究基质的混合配比对扦插繁殖意义重大。

　　基质配比混合必须了解每一种基质的性质。蛭石容重小，一般无菌，总体上保水、持水能力均较好，但养分含量略低，且部分产地的pH值偏高（达7.8）；珍珠岩容重更小，透气能力更强，持水、保水能力较好，化学稳定性较强，pH值偏高（7.33），养分含量低；河沙容重较大，透气性良好，持水能力略差；泥炭容重小，吸水透气性好，有机质含量高，缓冲性能好，pH值较低，略偏酸性；椰糠经堆沤后容重为0.08g/cm2，持水性能极强，理化性质因产地变化较大，其回弹性和毛细润湿能力均好于泥炭，但单一做基质幼苗生长表现缺N症状，根系活力也有所下降，使用时应注意电导率的大小及NaCl水平，堆制时注意用Ca（NO3）2处理，防止N素固定情况的发生。

　　蛭石、珍珠岩均为矿石加热后的终产物，作为混合基质使用，珍珠岩主要是增加透气性和提高排水性能，蛭石还可增加养分，提高基质的缓冲能力，但应注意膨胀后的蛭石不易挤压，尤其润湿后挤压会破坏其良好的物理性能。河沙作为混配基质的原料，以粗砂为好，主要用于提高混配基质的排水性和容重，增加基质对插穗的固定作用。泥炭可调低复配基质的pH值，同时会增加基质的保水力，并对基质的有效养分起到一定的缓冲作用。椰糠性质稳定，重量适中，疏松多孔，干净无杂质，可与泥炭或泥炭的替代物及蛭石、珍珠岩等混合使用，使用椰糠时应注意其灌溉方法及养分管理方法均与泥炭有所不同。生产上应用EC值大的原料在作为复合基质物料的同时还可兼做肥源，在后续管理中可减少营养液中有些矿质元素的供给量。

　　在进行基质混配时除要考虑不同产地来源基质的理化性质、混配后的理化性质外，还应考虑插穗材料本身的生长特性、发育阶段、管理措施等，必须多因素综合考虑，才能有望混配出适宜插穗生根和生长的基质。

　　4 基质对插穗生根及生长的影响

　　基质是影响插穗生根效应的重要因素之一，其理化性质对插穗的生根率和根系生长有重要影响。张世超研究表明，不同原料的基质混配时，在透气性孔隙度、气水比、pH值、EC值方面差异最大，持水量和总孔隙度也存在着差异，基质配比对桉树嫩枝扦插的影响很大，甚至起决定性作用；在基质中加入堆沤椰糠的比例大，桉树苗木成活率就高，但堆沤椰糠不利于插穗生根，却对苗木生长有利，而泥炭对扦插苗的成活率影响较小；适宜桉树嫩枝扦插的经济实惠基质配比为泥炭∶椰糠∶炭化稻壳=1∶8∶1，1∶5∶4，椰糠∶炭化稻壳=7∶3。高坤林等研究表明，泥炭、蛭石、黄沙、煤渣按不同种类和比例混配扦插龙林，扦插苗生长和成活后的长势均好于单一基质，以泥炭和蛭石混配扦插苗根系数最多，泥炭和煤渣混配扦插苗的株高和鲜重最高。

　　基质pH值是影响扦插生根的主要因素。王小敏等研究认为，pH值是影响滨梅嫩枝扦插生根的主要因素，其扦插生根适宜的pH值为5.4~6.8。进口泥炭、东北泥炭、蛭石、河沙、珍珠岩的电导率分别为520.2、895.7、213.4、32.7、310.0µs/cm，其pH值分别为6.3、5.4、6.8、7.9和7.7，扦插生根率分别为（71.1±3）%、（62.7±4）%、（57.3±4.8）%、（49.2±5.3）%、（42.6±6.0）%。复配基质珍珠岩∶进口泥炭（1∶2）、蛭石∶珍珠岩∶进口泥炭（1∶1∶1）、蛭石∶珍珠岩∶东北泥炭（1∶1∶1）、蛭石∶河沙∶进口泥炭（2∶1∶2）复配基质的电导率分别为450、486.7、372、297.7µs/cm，pH值分别为6.5、5.5、6.6、6.6，生根率分别为（89.4±4）%、（77.3±3.0）%、（76.6±4）%和（74.2±4.7）%，滨梅插穗复配基质的生根率均明显高于任何一种单一基质。其中珍珠岩∶进口泥炭（1∶2）处理的生根率最高，可在生产中广泛推广应用。复配基质中的基质种类并非越多越好，基质复配时应考虑通透性和营养性，同时兼顾电导率和pH值，对滨梅嫩枝扦插而言，pH值的影响大于电导率，但在适宜的pH值范围内，适当提高电导率更有利于插穗生根。

　　基质对插穗生根效应的影响因树种品种而异。陆秀君等研究认为，蛭石混配珍珠岩（1∶1）扦插美国红枫的生根率显著好于单用河沙、草炭、珍珠岩、蛭石、炉灰渣处理，但根系生长状况最好的是单用蛭石处理，根系效果指数达1.43，认为在蛭石中添加50%的珍珠岩虽然有利于不定根的发育，但由于珍珠岩颗粒大，不能有效固定根系，反而不利于根系的发育，而单一的蛭石透气、保肥、保水的性能更有利于美国红枫嫩枝插穗根系的生长。邱凤英等认为，珍珠岩基质适合于黄樟扦插生根，珍珠岩与黄心土、泥炭按体积比1∶1∶1混配成的复合基质，保水性、透气性和有机质含量非常有利于黄樟扦插生根和生长。屈坤杰等研究认为，紫色土（豹皮樟原生地紫色沙壤土）较珍珠岩、蛭石更有利于豹皮樟嫩枝插穗不定根的发生。而在蛭石基质中豹皮樟插穗的光合能力更强，叶片的过氧化氢酶（CAT）活力最高，表明在蛭石基质中插穗叶片的活性氧等有害物质含量较高，对插穗不定根的发生不利。高燕等认为，河沙、腐殖土、刨木花按体积比1∶2∶1比例混合，pH值5.55，总空隙度83%，容重0.34g/cm3，较河沙、腐殖土、刨木花单独使用或按其他比例混合更有利于辣木嫩枝插穗不定根的发生。

　　基质对扦插生根的影响还受会到气温和光照强度等的影响，生产上应注意不同时间扦插选择不同的基质。石洁等研究表明，基质显著影响曼地亚红豆杉嫩枝扦插的成活率，且不同的扦插条件应注意选择不同的基质。在陕西汉中地区春节小拱棚进行扦插的最佳基质为黄沙土，而夏季采用全光喷雾扦插方式的最佳基质是珍珠岩。

　　扦插基质对生根的影响随着插穗生根发育阶段而变化。秦爱丽等研究表明，基质对崖柏嫩枝扦插的生根率影响不显著，但对崖柏根系发育有极显著影响，草炭土、珍珠岩、蛭石按1∶2∶1混配较有利于不定根的发生；而按1∶1∶1比例混配较有利于其根系的发育，表现为1级不定根的根长最长，根系干质量极显著高于其他基质处理。谢娜等研究也证实了上述观点，泥炭土较有利于黑果枸杞硬枝扦插生根，生根率达95%；而河沙土较有利于黑果枸杞扦插苗根系的生长，插穗的发育阶段不同，适宜的基质类型也不同。

　　5 研究展望

　　随着经济的发展，扦插苗在我国林木苗木繁育中占的比重越来越大，研究影响扦插成活的主要因素及影响机制将会提升我国扦插苗繁育的水平与效率，尤其是对一些难生根的树种与品种及珍稀的林木品种，意义更加重大。目前的研究主要集中在遗传因素、生长素及环境调控等方面，对影响扦插繁殖的关键因素——基质的研究还缺乏深入和系统性，这将严重制约扦插繁殖苗木的推广与应用。笔者就目前出现的问题进行阐述，并提出相应对策，为推动我国工厂化育苗水平提供技术支撑。

　　5.1 加强对基质理化性质的系统研究

　　目前对育苗基质的研究多集中在不同基质条件下扦插苗生根情况、插穗根系和生长状况方面，缺乏对育苗基质理化性质的详细分析，也未能揭示基质与插穗生长之间的内在联系，基质的使用还存在经验性和盲目性。不同产地基质理化性质差异较大，不同类型、不同比例的基质特性也完全不一样，目前的研究不够系统、缺乏统一标准。今后应系统分析基质的理化性质，研制科学的指标参数，对基质材料进行分类，满足标准化、规模化、工厂化生产基质的要求；应从理论上分析基质的物理化学性质与基质配比之间、与插穗生根和生长之间的关系，揭示其内在联系，制定主要林木扦插基质的标准性状参数，按标准生产基质，形成标准化成型技术。

　　5.2 加强基质同其他影响扦插生根因子交互效应的研究

　　植物插穗生根的生理过程极其复杂，影响插穗生根的因素有插穗本身的生物学、生态学、遗传学等内在因素和扦插环境条件、激素等外在因子，各因素不仅仅是单独起作用，相互之间存在有明显的交互作用，已证明基质对扦插生根的影响同激素的浓度和种类存在显著的交互作用，但尚不明确其内在关系和作用机制。今后应加强基质同各因子交互作用的关系和影响生根机制的研究，为解决难生根树种品种的生根问题提供理论支撑。

　　5.3 加强珍稀树种和品种适宜基质的研究

　　对一些珍稀或濒危树种和品种而言，扦插繁殖是其扩繁的重要手段，探索适合插穗生根和提高根系质量的环境条件以及最佳的处理组合是提高扦插效率的关键。基质配方组成是扦插繁殖的主要技术，基质的组成与物理性状决定着生根环境，直接关系到插穗的生根和根系发育。目前的研究局限于常见树种和易生根树种的扦插基质配方，且缺乏系统性。由于各树种甚至同一树种不同品种间适宜的基质材料差异较大，林木树种繁多，理论无法应用到实践中，尤其是对一些珍稀树种和濒危树种的扦插繁殖指导作用更弱，使得研究价值大打折扣。今后应针对珍稀树种和濒危树种，以其生物学特性为主要指标，将不同树种甚至品种对扦插基质的适应情况进行系统分类研究，分别筛选适合的基质材料和复合基质的配方比例及依据，为珍稀和濒危树种的保存与扩繁和林木的扦插繁殖提供理论支撑。同时建议简化基质配方，基质材料以不超过3种为宜，方便生产上应用。

　　5.4 加强泥炭替代品研究

　　泥炭质地疏松，容重小，空隙大，吸水性强，富有有机质和腐殖酸，是优良的基质改良剂，至今仍是扦插繁殖基质的首选原料之一。但我国泥炭资源分布不均，理化性质不稳定，且储量有限，作为一种不可再生的自然资源，无限制地开采将会造成环境问题。因此，应尽量减少泥炭的用量，未来应将寻找泥炭的替代品作为选择插基质研究重点之一，将能够循环利用、不污染环境、且能解决环境问题的有机和无机复混基质作为主要发展方向。一是对现有的泥炭替代品如农林废弃物、城市垃圾等进行梳理研究，制定一套基质选择的依据或标准化参数。同时参照标准，依据就地取材、获取便利、理化性质稳定、便于规模化生产和环保经济等原则，寻找新的替代材料，相信随着新技术、新理念的推动，将会有更多的新材料被选出，会有更优良的基质被应用。二是进行替代比例研究，研究泥炭不同配制比例基质的理化性质及在此基质下插穗生根和生长状况，并依据其生根和生长状况，系统分析基质的理化性质，确定适宜的替代比例，形成理论体系，指导基质的选择与配制。最终形成一套基质标准化生产和选择配制的理论体系，应用于生产。