長白山牛皮杜鵑種苗速生調(diào)控技術(shù)1)

顧地周 沈紅梅 閆中雪 徐鵬佳 袁 浩 楊麗娟 王秋爽 張學(xué)士

(通化師范學(xué)院，通化，134002)

牛皮杜鵑(Rhododendron chrysanthum Pall.)為牛皮杜鵑科杜鵑花屬常綠灌木，為我國國家三級保護的珍貴植物，全株含揮發(fā)油，油中含有黃酮類強心苷，為芳香和藥用植物。其具有抗性極強的特性，是杜鵑花育種重要親本。牛皮杜鵑對水土保持和維持生態(tài)平衡起重要作用，適合應(yīng)用于我國東北及西北地區(qū)園林綠化。牛皮杜鵑根系沒有根毛，吸收營養(yǎng)能力差，導(dǎo)致生長緩慢、移栽成活率低等問題，開發(fā)利用受到極大限制。但自然條件下生長的杜鵑花都有杜鵑花類菌根(Eriocoid Mycorrhiza，ERM)真菌的寄生，而菌根具有促進杜鵑花營養(yǎng)吸收和提高抗逆性等作用，因此，在引種栽培中引入菌根技術(shù)可以解決杜鵑花生長緩慢、成活率低等難題，將對杜鵑花栽培生長、增強抗逆性、提高杜鵑花根際土壤營養(yǎng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要的作用[1]。

目前，我國也開展了杜鵑花菌根真菌的初步研究，但大多集中在菌根真菌的分離和鑒定方面[2－4]，對杜鵑花菌根真菌的應(yīng)用幾乎處于空白。在國外，新西蘭已經(jīng)將接種菌根真菌作為促進杜鵑花生長和提高肥料利用率的一項有效措施。但只有選用適宜該種杜鵑花的優(yōu)勢菌種用于組培苗的侵染接種，才能培育出優(yōu)質(zhì)的菌根化杜鵑花種苗，菌根研究大多改善了植物根際土壤生態(tài)條件，僅靠這一點不能完全達到速生目的。只有同時達到杜鵑花種苗生長的地上、下的合理生態(tài)條件，才能保證杜鵑花種苗的迅速生長。本研究在成功完成組培快繁、馴化煉苗和杜鵑花類菌液研制成功基礎(chǔ)上[5－6]，又以馴化煉苗后的組培苗為供試苗，對影響牛皮杜鵑組培苗苗干地上部分縱向和橫向迅速生長的光照、光照強度及溫度等因子進行篩選評價，旨在探索并確定影響牛皮杜鵑組培苗迅速生長的因素及水平，以達縮短種苗生長周期和提高苗木質(zhì)量的目的。

1 材料與方法

以長白山牛皮杜鵑試管內(nèi)已生根的組培苗為材料，經(jīng)馴化煉苗后，選擇苗高為8.0 cm、葉片數(shù)為5～7片、苗主干直徑1.5 mm的組培馴化苗(圖1a)。

基質(zhì)配制和真菌母液及使用菌液制備:基質(zhì)成分為V(草炭土)∶V(腐熟松針)∶V(闊葉)∶V(蛭石)∶V(牛糞)∶V(農(nóng)用復(fù)合肥)=4∶2∶2∶1∶1∶0.5，拌均并置于適當(dāng)大小的土坑中灌透水后，用直徑為5 cm的尖頭木棒在混合基質(zhì)上鉆孔(孔的密度為20個·m－2左右，深度與基質(zhì)厚度相同)，再用自制的菌液(其中含有杜鵑花類菌根真菌(Phialocephala fortinii)，分離于牛皮杜鵑根部，取該種真菌液體振蕩培養(yǎng)20 d后制備成1000 mL作為真菌母液，每1000 mL使用菌液中含真菌母液100 mL;其他成分為1000 mL使用菌液中含有KH2PO4380 mg、MgSO4·7H2O 149 mg、維生素 C 26 mg、泛酸鈣67 mg、煙酸 1.4 mg、葡萄糖 16.5 g、白糖 100 g、1.5%脫氧膽酸鈉溶液4 mL及0.05 mg吲哚乙酸，配制完使用母液后，振蕩培養(yǎng)48 h后使用)灌滿孔后用塑料薄膜封嚴，溫度和濕度高時適量通風(fēng)換氣，保持溫度為25～30℃，相對濕度75%～80%，20 d時翻動1次，30 d時再翻動1次，同時拌入適量河砂，50 d后可起出混合基質(zhì)裝入營養(yǎng)缽(12 cm×12 cm)，即可將牛皮杜鵑組培苗移栽到營養(yǎng)缽中后開展人工調(diào)控促進成長影響因素及水平篩選。

圖1 牛皮杜鵑組培苗和速生各階段的形態(tài)

影響牛皮杜鵑生長的主要因素最佳組合篩選:將已栽植牛皮杜鵑苗的營養(yǎng)缽置于高1.40 m，寬1.30 m，長13 m的小拱棚中，每棚放置1000缽苗。其中沿棚長方向，在棚中間等距放置20個直徑15 cm，高為30 cm的塑料容器，并在容器中裝入2/3體積的水，用于保濕，濕度基本可保持在75%～80%。小拱棚以透性強的無滴塑料膜密封，封膜前追施1次營養(yǎng)液。

基本營養(yǎng)液配方及質(zhì)量濃度(1000 mL培養(yǎng)基質(zhì)量濃度):大量元素有 375 mg·L－1NH4NO3、180 mg·L－1KNO3、320 mg·L－1CaCl2·2H2O、245 mg·L－1MgSO4·7H2O、436 mg·L－1KH2PO4;鐵鹽成分有18.4 mg·L－1FeSO4·7H2O 和 24.9 mg·L－1Na2·EDTA·2H2O;微量元素有 12.4 mg·L－1MnSO4·4H2O、7.2 mg· L－1ZnSO4· 7H2O、5.7 mg· L－1H3BO3、0.025 mg·L－1CuSO4·5H2O、0.05 mg·L－1Na2MO4·2H2O。調(diào)節(jié) pH 值為 5.4～5.6。

將以上組分配制于1000 mL的容器中作為母液。生產(chǎn)應(yīng)用時，將1000 mL母液與自制菌液200 mL混合后稀釋至20 L，每隔適當(dāng)時間追施1次。

為提高牛皮杜鵑苗生長率和生長速度，通過均勻設(shè)計法設(shè)計試驗，選用U12(124)均勻表，每個處理100缽牛皮杜鵑苗，重復(fù)3次取平均值，每隔25 d測量1次牛皮杜鵑小苗的生長高度和苗干粗度，50 d后統(tǒng)計并計算生長率和苗干粗度，進而篩選影響牛皮杜鵑快速生長和苗干粗度的光照時間(LH)、營養(yǎng)液追施間隔時間(I)、光照強度(LI)和溫度(T)最佳組合。對照組采用相同規(guī)格的牛皮杜鵑組培苗(圖1a)，僅栽培基質(zhì)和營養(yǎng)液追施質(zhì)量濃度及間隔時間同處理組，其他因子均為自然條件。考察的主要影響因素和基礎(chǔ)范圍(由預(yù)試驗獲得)初步控制為光照時間5～10 h·d－1、營養(yǎng)液追施間隔時間為15～20 d、光照強度1000～1500 lx和溫度10～20℃。以免組培苗在試管苗階段積累的激素疊加作用，生長率以第二個25 d開始計算，牛皮杜鵑平均生長率=((50 d總高度平均值－25 d高度平均值)/25 d高度平均值)×100%，苗干粗度=苗干總高度中間部位的直徑。

數(shù)據(jù)處理與分析:通過均勻設(shè)計法進行試驗設(shè)計，數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后摸索出各主要因素對牛皮杜鵑組培苗苗干縱向生長率和橫向生長的影響，在此基礎(chǔ)上再進一步驗證或補充試驗，篩選確定影響牛皮杜鵑組培苗苗干縱向生長率和橫向生長的主要因素及適宜水平。均勻設(shè)計軟件采用Uniform Design 3.0V。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度對牛皮杜鵑組培苗苗干縱向快速生長的影響

表1中的數(shù)據(jù)經(jīng)均勻設(shè)計軟件分析處理后可得回歸方程為 Y=－51.4+2.86X1+4.04X2－0.0245X3+0.662X4，顯著性水平 α=0.05，復(fù)相關(guān)系數(shù) R=0.9752，剩余標準差 S=2.2800，檢驗值 Ft=33.93＞臨界值F(0.05，4，7)=4.120，回歸方程具有顯著性。光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度均對牛皮杜鵑的生長率具有顯著影響，說明光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度均是影響牛皮杜鵑快速生長不可缺少的主要因素。通過計算光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度對生長率的貢獻值和貢獻率可知，U1=196，U1/U=27.9%;U2=283，U2/U=40.2%;U3=144，U3/U=20.5%;U4=30.4，U4/U=4.32%，說明 4 個因素對牛皮杜鵑快速生長的貢獻由大到小的順序為營養(yǎng)液追施間隔時間、光照時間、光照強度、溫度，又因光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間和溫度與生長率呈正相關(guān)，而光照強度與生長率呈負相關(guān)。所以，推測光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間和溫度分別高于10 h·d－1、20 d和20℃，光照強度低于1000 lx時，牛皮杜鵑組培苗的生長率可能更高。為驗證推測，又以光照時間為10～15 h·d－1，營養(yǎng)液追施間隔時間為 20～30 d，溫度為20～30℃，光照強度為500～1000 lx開展11個水平的驗證試驗，重復(fù)3次取平均值。通過人工調(diào)控處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光照時數(shù)為(13～14 h·d－1)、營養(yǎng)液追施間隔時間為(20～22 d)、光照強度為600～800 lx和溫度為24～26℃時，25 d時苗高可達17.6 cm(圖1f)，50 d后可達 26.0 cm(圖 1h)，葉片可達 24～26片，葉面鮮綠發(fā)亮，植株形態(tài)發(fā)育良好，牛皮杜鵑組培苗生長率均優(yōu)于對照組(圖1b、d)。牛皮杜鵑組培苗生長率最高，平均生長率達45.7%以上，均高于表1所列12個處理的生長率。

表1 影響牛皮杜鵑組培苗快速生長主要因素及水平的U12(124)試驗設(shè)計與結(jié)果

2.2 光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度對牛皮杜鵑組培苗苗干橫向快速生長的影響

表1中的數(shù)據(jù)經(jīng)均勻設(shè)計軟件分析處理后可得回歸方程為 Y= －3.17+0.281X1+0.393X2－0.0023X3+0.632X4，顯著性水平 α =0.05，復(fù)相關(guān)系數(shù) R=0.9771，剩余標準差 S=0.2090，檢驗值 Ft=36.96＞臨界值 F(0.05，4，7)=4.120，回歸方程具有顯著性。光照時數(shù)、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度均對牛皮杜鵑苗干直徑的增大具有顯著影響，說明光照時數(shù)、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度均對牛皮杜鵑組培苗苗干橫向快速生長的影響起重要作用。通過計算光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度對苗干粗度的貢獻值和貢獻率可知，U1=1.90，U1/U=29.5%;U2=2.68，U2/U=41.7%;U3=1.23，U3/U=19.2%;U4=0.276，U4/U=4.30%，說明4個因素對牛皮杜鵑苗干橫向快速生長的貢獻由大到小的順序為營養(yǎng)液追施間隔時間、光照時間、光照強度、溫度，又因光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間和溫度與生長率呈正相關(guān)，而光照強度與生長率呈負相關(guān)。所以，推測光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間和溫度分別高于10 h·d－1、20 d和20℃，光照強度低于1000 lx時，牛皮杜鵑苗干橫向直徑增大可能更高。為驗證此推測的可能性，又以光照時間為10～15 h·d－1、營養(yǎng)液追施間隔時間為 20～30 d、溫度為20～30℃、光照強度為500～1000 lx開展11個水平的驗證試驗，重復(fù)3次。通過人工調(diào)控處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光照時間為12～13 h·d－1、營養(yǎng)液追施間隔時間為21～23 d、光照強度為700～800 lx和溫度為26～28℃時，牛皮杜鵑組培苗的直徑增加最高，25 d時苗的直徑可達6.0 mm(圖 1g)，50 d后可達7.4 mm(圖1i)，苗干挺拔且堅實，有的表面出現(xiàn)褐色纖毛覆蓋，植株形態(tài)發(fā)育良好，牛皮杜鵑組培苗生長率均優(yōu)于對照組(圖1c，e)，且均比表1所列12個處理的直徑大。

3 結(jié)論與討論

將小苗栽植到經(jīng)含有杜鵑花類菌根真菌液處理并腐熟的V(草炭土)∶V(腐熟松針)∶V(闊葉)∶V(蛭石)∶V(牛糞)∶V(農(nóng)用復(fù)合肥)=4∶2∶2∶1∶1∶0.5混合基質(zhì)的營養(yǎng)缽中，置于小拱棚內(nèi)用塑料薄膜封嚴后，經(jīng)光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度對牛皮杜鵑組培苗苗干縱向和橫向快速生長的水平篩選結(jié)果可知，牛皮杜鵑組培苗快速生長(同時包括縱向和橫向)的最佳因素水平為光照時間為13 h·d－1、營養(yǎng)液追施間隔時間為21～22 d、光照強度為700～800 lx和溫度為26℃，此種方法調(diào)控可在25 d促使牛皮杜鵑組培苗縱向生長高度和橫向直徑分別達到17.6 cm和6.0 mm，對照組僅達到8.8 cm和2.0 mm，50 d后縱向生長高度和橫向直徑分別達到26.0 cm和7.4 mm，而對照組僅達到10.2 cm和2.9 mm，可見，處理組的苗干縱向生長高度和橫向直徑增大均高于對照組。因?qū)φ战M與處理組的栽培基質(zhì)和追施的營養(yǎng)液質(zhì)量濃度及時間間隔相同，盡管對照組也達到了較理想的目標，這一點與以往研究報道的利用肥水管理等處理促進林木速生豐產(chǎn)栽培有共同之處[7－11]，不同之處在于，本研究應(yīng)用了菌根真菌配置的菌液對基質(zhì)進行先處理，使菌根真菌在基質(zhì)中進行大量繁殖后再行植入種苗的方式，這可促進菌根真菌種群的擴大、提前分解基質(zhì)中有機物質(zhì)，從而增加基質(zhì)中利于杜鵑花生長的營養(yǎng)成分、菌根的快速形成和提高移栽后的侵染率及成活率，為進一步迅速生長奠定物質(zhì)和根際生態(tài)基礎(chǔ)[12－15]，聶飛等[16]對杜鵑花科越桔屬植物的研究也證實了土壤基質(zhì)中菌根真菌的重要作用。

盡管基質(zhì)中菌根真菌的介入和植苗后營養(yǎng)液的追施對組培苗生長起重要作用，且達到了初步較理想的目標，但僅靠菌根真菌液和植苗后追施營養(yǎng)液還沒有達到最理想的速生效果。與處理組相比，對照組僅僅改善了根際環(huán)境促使牛皮杜鵑組培苗速生，而處理組不僅改善了根際環(huán)境，而且在保證一定濕度的基礎(chǔ)上通過調(diào)控地上部分的光照時數(shù)、光照強度和溫度等影響因素水平改善了地上部分的生長條件，并通過試驗證實并確定了主要影響因素及其具體水平。在苗干縱向和橫向迅速生長試驗中，光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度的水平分別控制在 13 h·d－1、21～22 d、700～800 lx和 26℃時，牛皮杜鵑組培苗前期(處理后的第一個25 d)縱向生長速度快，可達120%，但苗干的橫向生長不明顯，比例失調(diào)，植株較弱?？赡苁墙M培苗在試管苗階段積累的激素過多所導(dǎo)致的徒長，隨著地上部分的生物量的增加，積累的激素分布少而導(dǎo)致生長不明顯，在后期(第二個25 d)恢復(fù)正常，縱向生長率均達到45.7%，橫向生長達到7.4 mm，植株堅挺。均比對照組的種苗優(yōu)勢強，達到了速生的預(yù)期效果。

計算光照時間、營養(yǎng)液追施間隔時間、光照強度和溫度對牛皮杜鵑苗干縱向生長率的貢獻率分別為27.9%、40.2%、20.5%和 4.32%，可見 4 個因素對牛皮杜鵑苗干縱向和橫向迅速生長的貢獻由大到小的順序為營養(yǎng)液追施間隔時間、光照時間、光照強度、溫度，說明營養(yǎng)液追施間隔時間對牛皮杜鵑的生長有較大影響，這也證明了牛皮杜鵑生長需要在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)補充充足的營養(yǎng)是迅速生長的物質(zhì)基礎(chǔ);光照時間和光照強度是牛皮杜鵑生長和發(fā)育必備的條件，只有充足的光照和適宜的光照條件才能獲得牛皮杜鵑體內(nèi)物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)化利用;溫度也是牛皮杜鵑生長的必須條件，只有適宜的溫度才能確保牛皮杜鵑體內(nèi)物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)化及利用所需要的能量。

牛皮杜鵑是我國珍貴的經(jīng)濟植物資源，因其育苗、生長和移栽等存在的諸多難點，導(dǎo)致至今未得到推廣應(yīng)用，本結(jié)果建立的牛皮杜鵑人工速生調(diào)控體系具有方法簡捷、成本低和可操作性強的特點，可為加快牛皮杜鵑的產(chǎn)業(yè)化進程和高效工廠化育苗奠定基礎(chǔ)和提供方法。

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