全 文 ：福建林学院学报 1999, 19 ( 4): 292～ 295
Journal of Fujian Colleg e of Fo restr y 文章编号: 1001-389X ( 1999) 04-0292-04
南方红豆杉扦插基质配方优化的研究
陈辉 1 , 刘玉宝 1 , 陈福甫 2
( 1.福建林学院 , 福建 南平 353001; 2.顺昌路马头国有林场 , 福建 顺昌 353200)
摘要: 应用单形重心试验设计对南方红豆杉的扦插生根效果进行了试验 , 共选用了 4种主要基
质成份即黄心土、砂子、 壤土和珍珠岩按设计要求安排了 15种不同的基质配比 . 试验分为穗长
8cm和穗长 5cm两大组分别进行 . 观察了不同组在相同试验条件下各基质配比的扦插生根反
应 , 并建立了数学模型 . 应用现代的模型优化方法得出了最优的配方 , 并与实际试验结果进行
了比较分析 . 导出了以穗长 8cm与采用基质成分为黄心土 54% 、 珍珠岩 46%搭配为最优的组
合 , 其扦插生根率可达 50. 12% . 研究结果为南方红豆杉扦插育苗提供了理论依据和技术参考 .
关键词: 南方红豆杉 ; 扦插 ; 混料设计 ; 配方优化
中图分类号: Q141 文献标识码: A
南方红豆杉是极为珍贵的树种 , 属国家一级保护树木 . 由于其天然分布越来越少 , 仅有少量零星分
布 , 如何保存和合理开发该树种 , 已是一个刻不容缓的研究课题 . 但由于其种子休眠期长 , 发芽率低 , 实
生繁殖不易 , 致使其造林存在诸多困难 . 近年来 , 一些研究机构和林业生产单位开展了对该树种造林技
术的研究工作 [ 1] . 苗木是造林众多技术要素中的一个重要环节 ,而从该树种的生物学特点来说 ,无性繁殖
方式是解决其苗木来源困难的一条可行的途径 . 因此 , 有必要从扦插生根研究入手 , 通过对影响生根的
因子的研究分析寻找有利于扦插生根的措施组合 . 当然 , 影响扦插生根的因素很多 , 但扦插基质和穗条
的长短无疑是其中的重要因素 . 研究通过对这 2个因素不同的试验设计及实施 , 研究它们对南方红豆杉
扦插生根的影响 .
1 试验材料和方法
1. 1 圃地及穗条
试验地点为顺昌路马头林场的苗圃地 . 选择了 1块水源充足、 灌溉方便、 避风向阳、 排水良好的生
荒地作为试验用地 . 将表土铲去一层 , 深挖床基 , 细致整地 , 清除石砾和碎根 , 并作成长 10m、 宽 1m、
高 15cm的插床共 2畦 .穗条取自 10年生以上南方红豆杉树冠中上部 1～ 2年生木质化和当年生半木质化
的枝条 , 每穗留一侧芽或顶芽 , 插穗下切口应平滑 , 并尽量靠近枝节处 . 穗条按试验要求分为 2种不同
长度 , 1种长度约 5cm、 1种长度约 8cm. 2种穗条除长度不同外 , 其余的质量特征基本一致 . 穗条采集
后 , 浸水保湿 , 后用激素进行浸泡处理 .
1. 2 基质的混料设计
采用 ( 4, 4)单形重心设计方案 [2 ] , 用黄心土 (z 1 )、砂子
(z 2 )、壤土 (z 3 )、珍珠岩 (z 4 ) 4种成份作为基质进行配比 , 共
设计了 15种配比组合 . 设计方案见表 1. ∑4
i= 1
z i= 1, ai= 0,
( i= 1, 2, 3) 分别表示每种成份的最小含量值 ; a4= 0. 1. 原
设计矩阵与实际试验设计矩阵的编码值转化公式为
z i- ai= ( 1-∑4
i= 1
a i ) xi (xi为原设计矩阵中的元素值 ) ( 1)
表 1 编码值与实际成分值转换表
Table 1 Tab le of exchange valu e betw een coding
and practice ing redient
x i z 1 z 2 z 3 z 4
1 0. 9 0. 9 0. 9 1. 0
1 /2 0. 45 0. 45 0. 45 0. 55
1 /3 0. 30 0. 30 0. 30 0. 40
1 /4 0. 225 0. 225 0. 225 0. 325
0 0 0 0 0. 10
基金项目: 福建省自然科学基金资助项目 .
第 1作者简介: 陈辉 , 男 , 1957年 8月出生 , 副教授 , 博士 .
收稿日期: 1999— 01— 11; 修回日期: 1999— 04— 13
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 1999. 04. 002
依 ( 1)式和表 ( 1)中的转换公式得到实际试验设计矩阵见表 2.根据以上设计的 15种配比 ,配制好后
分别铺覆到整好地的床基上 ,每种基质铺成长为 100cm、宽度 66. 7cm、高度 15cm的插床 .插条株行距
11cm× 7cm.每种配比的插穗数为 54株 ,每种配比重复 3次 .
表 2 4因子单形重心设计实际成份试验矩阵
Table 2 Tes ting mat rix fo r pract ice ingredient
基质配方号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
z1 0. 9 0 0 0 0. 45 0. 45 0. 45 0 0 0 0. 3 0. 3 0. 3 0 0. 225
z2 0 0. 9 0 0 0. 45 0 0 0. 45 0. 45 0 0. 3 0. 3 0 0. 3 0. 225
z3 0 0 0. 9 0 0 0. 45 0 0. 45 0 0. 45 0. 3 0 0. 3 0. 3 0. 225
z4 0. 1 0. 1 0. 1 1. 0 0. 1 0. 1 0. 55 0. 1 0. 55 0. 55 0. 1 0. 4 0. 4 0. 4 0. 325
1. 3 扦插后管理
扦插后 , 在插床上方搭 50cm高的荫棚 , 上盖茅草 , 保持 25% ～ 30%的透光度 . 在生根前期需保持叶
面有水珠 , 午间基质温度超过 30℃时应喷水降温 . 生根后期严格控制喷水量以防烂根 , 只需保持基质表
面湿润即可 . 扦插后 , 为消除各种感染 , 用 800倍多菌灵喷 1次 , 后每隔 3～ 5d喷 1次 . 愈伤组织形成
后 , 进行根外追肥 , 每星期 1次 [3 ] .
2 结果与分析
2. 1 不同基质配比的生根反应值
对扦插生根的情况进行调查 , 分别调查了 2种不同插穗长
度在不同配比基质上的生根状况 , 统计出生根率 , 结果见表 3.
根据设计的有关原理 , 求解回归方程 , 由于试验分 8cm、
5cm穗 2组进行 , 现分别求算 .
2. 1. 1 穗长 8cm组基质配比生根反应方程
设计的数学模型为 [2 ]
E ( y )=∑4
i= 1
Uixi+ ∑
i < j
Ui jxix j+ ∑
i < j
因此得到穗长 8cm组的生根率对基质的编码值回归方程
为
y= 0. 382 7x 1+ 0. 012 3x 2+ 0. 037x 3+ 0. 234 6x 4+
0. 098 8x 1x2 - 0. 395x1x 3+ 0. 740 7x 1x4+
1. 086 6x 2x3+ 0. 642x2x 4+ 0. 049 2x 3x4 -
2. 260 5x 1x2x 3- 3. 444 9x 1x 2x 4+ 0. 927x 1x3x 4-
5. 888 4x 2x3x 4- 0. 788 8x 1x 2x 3x4 ( 3)
再由 ( 2)式可变换为生根率对实际试验基质成份反应的回
归方程为
表 3 各种基质配比的扦插生根率
Table 3 Cut ting roo ting rate in various m ediums
基质号 穗长 8cm组 y 1i 穗长 5cm组 y2i
1 0. 382 7 0. 123 4
2 0. 012 3 0. 024 7
3 0. 037 0 0. 012 3
4 0. 234 6 0. 370 4
5 0. 222 2 0. 024 7
6 0. 111 1 0. 024 7
7 0. 493 8 0. 135 8
8 0. 296 3 0. 024 7
9 0. 284 0 0. 074 1
10 0. 148 1 0. 086 4
11 0. 148 1 0. 098 8
12 0. 246 9 0. 049 4
13 0. 296 3 0. 061 7
14 0. 074 1 0. 049 4
15 0. 135 8 0. 049 4
y 0. 181 4 0. 064 2
y= 0. 333 8z 1- 0. 065 6z 2+ 0. 035 1z 3+ 0. 260 7z 4+ 0. 594 4z 1z 2- 0. 614 8z 1z 3+ 0. 914 4z 1z 4+
2. 149 2z 2z 3+ 0. 792 6z 2z 4+ 0. 060 7z 3z 4 - 3. 221z 1z 2z 3- 4. 725 5z 1z 2z 4+ 1. 271 6z 1z 3z 4-
8. 074 4z 2z 3z 4- 1. 202 2z 1z 2z 3z 4 - 0. 026 07 ( 4)
为比较经方程模拟估测与实际试验结果的差异 , 将各试验点代入 ( 4)式得出各点的理论生根率与实
际试验的生根率见表 4.
由表 4可见 , 各点的理论值与实际值间均非常接近 , 其误差基本上均在 10- 3以下 , 说明该回归模型
对扦插生根率的拟合效果良好 .
293第 4期 陈辉等: 南方红豆杉扦插基质配方优化的研究
2. 1. 1. 1 模型解析及配方优化 [6 ]
2. 1. 1. 1. 1 因子主效应分析
影响生根率的因子很多 , 必
须从中找出主要的因子 . 从模型
( 4)中的线性项看 ,试验中的 4种
成份对扦插生根率影响的大小依
次为 z 1 (黄心土 )> z 4 (珍珠岩 )>
z 3 (壤土 ) > z 2 (砂子 ) ,因而可以
认为 ,以黄心土和珍珠岩作为主
要的基质成份 ,扦插生根率较高 .
2. 1. 1. 1. 2 基质配方的优方 [4～ 5 ]
尽管单形重心设计可以尽可
能少的试验次数解决多因素试验
问题 ,但是 ,在这些试验点外 ,是
否存在更佳的配方组合 , 就必须
通过对回归模型的进一步分析予
以得出 . 这里采用非线性规划方
法 . 在一定的约束条件下对模型
表 4 穗长 5cm、 8cm组各试验点的实际生根率与理论生根率
Table 4 Practical and th eoretic rooting rates for each
experiment of long and sh ort cut ting
试验号 穗长 8cm组理论生根率 实际生根率 误差
穗长 5cm组
理论生根率 实际生根率
1 0. 382 086 0. 382 7 - 0. 000 614 0. 123 39 0. 123 4
2 0. 011 664 0. 012 3 - 0. 000 636 0. 024 66 0. 024 7
3 0. 036 423 0. 037 0 - 0. 000 577 0. 012 33 0. 012 3
4 0. 234 000 0. 234 6 - 0. 000 600 0. 370 44 0. 370 4
5 0. 221 550 0. 222 2 - 0. 000 650 0. 024 68 0. 024 7
6 0. 110 507 0. 111 1 - 0. 000 593 0. 024 71 0. 024 7
7 0. 493 209 0. 493 8 - 0. 000 591 0. 135 82 0. 135 8
8 0. 295 689 0. 296 3 - 0. 000 611 0. 024 69 0. 024 7
9 0. 283 334 0. 284 0 - 0. 000 667 0. 074 11 0. 074 1
10 0. 147 503 0. 148 1 - 0. 000 597 0. 086 43 0. 086 4
11 0. 140 988 0. 148 1 - 0. 007 111 0. 098 79 0. 098 8
12 0. 246 258 0. 246 9 - 0. 000 642 0. 049 45 0. 049 4
13 0. 295 708 0. 296 3 - 0. 000 592 0. 061 72 0. 061 7
14 0. 073 468 0. 074 1 - 0. 000 632 0. 049 41 0. 049 4
15 0. 132 438 0. 135 8 - 0. 003 362 0. 050 77 0. 049 4
( 4) 式进行寻优 , 结果是 4种基质的配方组合为 z 1= 0. 539 9, z 2= 0, z 3= 0, z 4= 0. 460 1时 , 其理论生
根率值为最大 , 可达 0. 501 2. 这与试验中的 7号配方较为接近 , 生根率值也相差无几 . 可见 , 7号试验
配方对长插穗类型的红豆杉扦插生根率的效果最好 , 值得推广应用 . 另一个次优点配方组合为 z 1=
0. 000 251 98, z 2= 0. 481 5, z 3= 0. 507 6, z 4= 0. 010 6, 该点的理论生根响应值为 0. 490 4, 但从实际试
验情况来看 , 当 z 2、 z 3占较大组份时 , 生根率均很低 , 因此 , 可考虑予以剔除 .
2. 1. 2 穗长 5cm组基质配比生根反应方程
经过对表 3中穗长 5cm组生根数值由 ( 2) 式并经转换后可得出短穗类型的生根率反应方程为:
Y^ = 0. 191 96z 1+ 0. 088 36z 2+ 0. 065 53z 3+ 0. 411 6z 4- 0. 254 03z 1z 2- 0. 243 47z 1z 3 -
0. 548 6z 1z 4- 0. 015 14z 2z 3- 0. 609 6z 2z 4- 0. 518 3z 3z 4+ 3. 904 97z 1z 2z 3+ 0. 103 3z 1z 2z 4+
0. 303 7z 1z 3z 4+ 0. 457 6z 2z 3z 4- 0. 805 37z 1z 2z 3z 4 - 0. 041 16 ( 5)
各试验点理论生根率值与实际值及误差见表 4.从表 4结果看 ,模型的拟合效果良好 . 穗长 5cm组各
基质配比的生根反应与穗长 8cm组相有着基本上相似的规律即 7号配方的扦插生根效果较好 . 但是最明
显不同的是 4号配方即以珍珠岩为基质时对穗长 5cm组类型的扦插生根效果最好 ,达到了 0. 370 4,其原
因有待进一步分析 .
同样可以对穗长 5cm组的扦插生根反应模型进行分析和配方优化 , 容易得出 , 主因子对扦插生根影
响大小依次为 z 4> z 1> z 2> z 3 . 配方的优化结果是 , 最优点: z 1= 0, z 2= 0, z 3= 0, z 4= 1; 即采用珍珠
岩作为扦插基质 , 此时扦插生根率的理论值为 0. 370 44, 与实际值 0. 370 4非常接近 . 次优点为
z 1= 0. 360 6, z 2= 0. 000 08, z 3= 0. 000 009, z 4= 0. 639 4; 理论生根率为 0. 164 7, 比实际试验点次好点
7号配方生根率 0. 135 8更高 , 配方成份比较接近 , 可见对于穗长 5cm插条 , 基质中应适当增大 z 4成份
的比例 , 能获得更为理想的生根效果 .
2. 2 不同穗条长度对扦插生根率的影响
从试验结果比较分析 , 穗条长度的不同对于扦插生根的影响效果有着较为明显的差异 . 因此 , 应用
成对比较差异显著性检验方法 , 对两者进行了检验 .
t= 2. 659 4* > t0. 05 ( 14)= 2. 008, 两者间差异达显著水平 , 即认为不同的插穗长度在相同条件的基质
时其扦插生根率之间有显著的差异 , 以穗长 8cm组类型的扦插生根效果为优 .
3 结论
采用 4种不同的基质配比其不同的组合对南方红豆杉的扦插生根率影响不同 , 配方组合的合理和良
294 福 建 林 学 院 学 报 第 19卷
好与否 , 是提高扦插生根率的关健所在 . 15种试验配方的生根效果有显著的差异 , 对穗长 8cm组类型来
说 , 以黄心土 54%和珍珠岩 46%为主要成份搭配 , 其理论生根率可高达 50. 12% , 这与实际试验结果的
7号配比在基质成份上非常接近 ,生根率却更高 , 值得应用和推广 . 虽然在理论上得出了次优配方理论生
根率也可达 49% , 但这一配方与实际试验的结果相悖 , 即与实际情况不符 , 故不予采用 . 穗长 5cm组理
论最优配方是: (z 1= 0 , z 2= 0 , z 3= 0 , z 4= 1) , 扦插生根率为 37. 044% , 与实际试验的 4号配方完全
一致 , 即以珍珠岩作为基质成份扦插生根效果最好 ; 次优配方为: (z 1= 0. 360 6, z 2= 8. 02× 10- 5 , z 3=
9. 07 2× 10- 6 , z 4= 0. 639 4) 即 (z 1= 0. 360 6, z 2≈ 0, z 3≈ 0, z 4= 0. 639 4 ) , 生根率可达 16. 47% , 该
配方与实际试验 7号配方较接近 , 生根率也较高 , 并且与试验结果相一致 , 故可以考虑采用 .
不同穗条长度在相同的试验条件下其扦插生根率有显著差异 , 说明穗条长度的不同影响到扦插生根
效果 . 穗长 8cm组的生根率显著地优于穗长 5cm组 . 从穗条长度、 基质配比结合试验反应的实际情况综
合来看 , 南方红豆杉的扦插应以穗长 8cm、 基质配比 (z 1= 0. 54, z 2= 0, z 3= 0, z 4= 0. 46) 这两者的组
合为最佳搭配 , 可得到理想的生根效果 .
应用单形重心试验设计并通过模型的优化方法得到南方红豆杉的扦插基质配比理论上的最优组合 ,
与实际试验的结果基本上一致 , 可在该树种的生产实践上予以推广和应用 , 本研究着重探讨了试验方案
与生根率的关系 , 并结合试验和模型优化技术导出最佳的基质配方和措施组合 , 从而实现了应用现代试
验设计理论在尽可能少的试验次数下对多因素扦插基质配方进行有效筛选 , 为生产上应用提供了理论和
实践依据 . 至于导致不同插穗类型的生根率差异及它们与扦插基质之间的扦插反应机理等 , 本研究未作
进一步的分析和探讨 .
参 考 文 献:
[ 1] 聂东伶 , 颜立红 , 彭春良 , 等 . 南方红豆杉扦插试验研究初报 [ J]. 湖南林业科技 , 1994, 21( 3): 37- 38.
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[ 3] 朱家骏 . 林木种苗手册 [M ]. 北京: 中国林业出版社 , 1986. 58- 126.
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A Study on Optimized Cutting Medium Ingredient for
Taxus Chinensis var. Mairei
CHEN Hui
1 , L IU Yu-bao
1 , CHEN Fu-pu
2
( 1. Fu jian College of Forest ry, Nanping 353001, China; 2. Shu nchang Lumatou State-ow n ed Fo res t Farm , Shunchang 353200, China)
Abstract: Cutting ro oting ra tes fo r T . chinensis var . Mairei were studied by using simplex co r e experimenta l design. Four
kinds o f major m ediums we re selected to consist o f fif teen kinds of va rious mix tur e mediums. The experiments w ere div ided
into tw o g roups which a re long cutting ( 8cm ) and shor t cut ting ( 5cm) . With the same experimenta l condition, v arious cut-
ting ro oting r eaction in mix ture mediums w as observ ed and the ma thematical models w ere set up. The optimized mediums
fo r cutting ro o ting w ere chosen w ith the optimum method o f modern model. And the theo retical and practical results w er e
compared w ith each o ther. The results sh ow tha t long cutting is better than sho rt one in r oo ting ra te, and th e optimum mix-
ture medium is composed o f 54% loess and 46% pear lite. With the mix ture , the cutting roo ting ra te w ill reach 50. 12% .
The resea rch prog r am prov ides the theo retical and prac tical basis fo r technical refer ence fo r this species.
Key words: T. chinensis var. Mairei; cutting; design of mix ture medium; optimum model
295第 4期 陈辉等: 南方红豆杉扦插基质配方优化的研究