基質(zhì)及多菌靈對(duì)水分脅迫下芳樟扦插苗根系活力的影響

林 鈴 張國(guó)防 黃秋良 畢學(xué)琴 謝亞兵 陳瑞炎 陳志平

(1. 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350000；2. 永安市林業(yè)局，福建 三明 366000)

芳樟(Cinnamomumcamphoravar.linaloolifera)是樟樹(shù)(C.camphora)的生化變種[1]，因其富含芳樟醇而極受?chē)?guó)際市場(chǎng)歡迎。張國(guó)防等[2-4]對(duì)它的遺傳、變異和精油成分等領(lǐng)域展開(kāi)了許多研究，但目前尚未有基質(zhì)、多菌靈、水分脅迫對(duì)芳樟復(fù)合影響的研究。芳樟苗木規(guī)?；a(chǎn)易受氣候環(huán)境的影響，而長(zhǎng)江中下游地區(qū)為亞熱帶季風(fēng)氣候，氣溫高且暴雨多發(fā)，容易對(duì)芳樟苗產(chǎn)生水分脅迫影響。根系是受水分脅迫影響最直接的器官，同時(shí)根系也是苗木從基質(zhì)中吸收礦質(zhì)元素的重要器官，長(zhǎng)時(shí)間的水分脅迫最終會(huì)影響芳樟苗的正常生長(zhǎng)甚至死亡，導(dǎo)致苗木產(chǎn)量和質(zhì)量下降。

本試驗(yàn)對(duì)芳樟苗水分脅迫以及育苗相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，比較芳樟苗根系礦質(zhì)元素吸收能力，分析不同基質(zhì)配比和多菌靈對(duì)水分脅迫下芳樟根系活力的影響，以期為芳樟優(yōu)質(zhì)苗木的培育提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

容器苗試驗(yàn)的材料為芳樟1年生扦插苗，生長(zhǎng)均勻，高度相近，苗木運(yùn)抵大棚后緩苗1個(gè)月。容器育苗袋材質(zhì)為可降解的無(wú)紡布 (6 cm × 9 cm)。泥炭土生產(chǎn)自福建省三明市尤溪縣，有機(jī)質(zhì)體積分?jǐn)?shù) ≥ 65%，腐殖酸體積分?jǐn)?shù)為20%，pH值為4.0～5.5。保水透氣性良好的粘性黃心土取自福建農(nóng)林大學(xué)后山B層，放在陽(yáng)光下充分消毒、曬干，并磨碎過(guò)1 mm篩。珍珠巖規(guī)格大小為3～6 mm，且顆粒飽滿(mǎn)。土壤消毒劑采用多菌靈可濕性粉劑 (有效質(zhì)量含量：50%多菌靈 + 3%中生菌素)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于福建省福州市福建農(nóng)林大學(xué)南門(mén)妙峰山苗圃地施育苗大棚 (118°08′～120°31′ E，25°15′～26°29′ N)，采用三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì) (見(jiàn)表1)，總共設(shè)置23個(gè)處理 (T1～T23)，每個(gè)處理30株，重復(fù)3次。育苗基質(zhì)設(shè)計(jì)根據(jù)泥炭土體積分?jǐn)?shù)設(shè)置5種配比方案 (見(jiàn)表2)。多菌靈用水溶解并均勻的噴灑在育苗基質(zhì)上，使其充分混合在基質(zhì)之中。水分脅迫0 cm組用塑料薄膜鋪于地面與土壤隔離，將苗木置于其上，每周澆1次水；2.0 cm組、5 cm組、8.0 cm組、10 cm組分別置于有塑料薄膜覆蓋的土溝中，每天及時(shí)補(bǔ)充各組水分，保證試驗(yàn)所需水分高度。

表1 不同因素各水平實(shí)施方案Table 1 Implementary plan of different factors and levels

表2 基質(zhì)配比方案Table 2 Substrates ratio scheme

1.2.2測(cè)定方法

試驗(yàn)于2017年4月1號(hào)開(kāi)始，于6月1號(hào)對(duì)各處理每個(gè)重復(fù)的每1株芳樟苗木根系樣品進(jìn)行采集，根系的礦物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用火焰原子吸收光譜法[5]測(cè)定，根系活力采用TTC法[6]測(cè)定。

1.3 分析方法

通過(guò)DPS軟件對(duì)芳樟根系活力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到數(shù)學(xué)模擬方程，如公式 (1)。

Y=a+bX1+cX2+dX3+eX12+fX22+

gX32+hX1X2+iX1X3+jX2X3

(1)

式中：a、b、c、d、e、f、g、h、i、j均為常數(shù)。

在公式 (1) 的基礎(chǔ)上，將X2、X3的值設(shè)為0，得到X1單因素與芳樟根系活力方程，如公式 (2)。以此類(lèi)推得到X2單因素與芳樟根系活力方程以及X3單因素與芳樟根系活力方程，如公式 (3)～(4)。

Y=a+bX1+eX12

(2)

Y=a+cX2+fX22

(3)

Y=a+dX3+gX32

(4)

在公式 (1) 的基礎(chǔ)上，如果X2與X3存在顯著的互作效應(yīng)，則將X1的值設(shè)為0，得到X2X3互作效應(yīng)與芳樟根系活力方程，如公式 (5)。并以此類(lèi)推得到X1X3互作效應(yīng)與芳樟根系活力方程以及X1X2互作效應(yīng)與芳樟根系活力方程，如公式 (6)～(7)。

Y=a+cX2+dX3+fX22+gX32+jX2X3

(5)

Y=a+bX1+dX3+eX12+gX32+iX1X3

(6)

Y=a+bX1+cX2+eX12+fX22+hX1X2

(7)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS 7.05進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)芳樟根系礦物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表3可知，芳樟根系礦質(zhì)元素K、Ca、Na、Mg、Fe、Zn、Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的處理組分別為T(mén)5、T6、T5、T21、T21、T5、T5，分別比平均值高26.99%、25.64%、26.38%、8.14%、43.05%、92.52%、48.20%。芳樟根系礦質(zhì)元素K、Ca、Na、Mg、Fe、Zn、Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的處理組分別為T(mén)4、T3、T12、T3、T8、T12、T3，分別比平均值低28.29%、40.21%、38.45%、11.94%、64.26%、75.74%、62.00%。可見(jiàn)，不同處理對(duì)芳樟礦質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較大的是Fe、Zn、Cu，其次是礦質(zhì)元素K、Ca、Na，影響最小的是礦質(zhì)元素Mg。

表3 芳樟根系礦質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 3 Mass fraction of mineral elements in roots of C.camphora var. linaloolifera

由表4可知，各礦質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的處理間均方都遠(yuǎn)大于處理內(nèi)均方，說(shuō)明芳樟根系各礦質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同處理間數(shù)據(jù)差異較大；處理內(nèi)差異較小，反映了處理內(nèi)個(gè)體樣本之間數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。不同水平基質(zhì)、多菌靈、水分脅迫的復(fù)合處理對(duì)芳樟根系K、Ca、Na、Mg、Fe、Zn、Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)都產(chǎn)生了極顯著影響 (P< 0.01)。不同處理對(duì)芳樟根系各礦質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異影響的效果為Cu > K > Fe > Zn > Na > Ca > Mg。

2.2 不同處理對(duì)芳樟根系活力的影響

由圖1可知，不同的處理對(duì)芳樟根系活力產(chǎn)生比較大的影響。其中T6、T7、T10的芳樟根系活力處于較低的水平；T3、T4、T8、T11、T12、T13、T14均處于較高的水平；其余處理組相較而言處于中等水平。芳樟處理組整體根系活力均值為20.52 mg/(g·h)；T4根系活力最大，為30.72 mg/(g·h)；高于均值49.70%；T10號(hào)處理組根系活力最小，為10.55 mg/(g·h)；低于均值48.58%。說(shuō)明不同組合的處理對(duì)芳樟根系活力產(chǎn)生了較大的差異，水分脅迫制約了芳樟根系活力的提升，而基質(zhì)與多菌靈有利于芳樟抵抗水分脅迫。

圖1不同處理對(duì)芳樟根系活力的影響
Fig.1 Effects of different treatments on root activity ofC.camphoravar.linaloolifera

2.3 芳樟根系活力數(shù)學(xué)方程模型的建立及回歸顯著性分析

將根系活力的數(shù)據(jù)導(dǎo)入DPS軟件得到如下芳樟根系活力數(shù)學(xué)方程模型。

Y=18.664+0.812X1-2.831X2-1.322X3-2.090X12+3.260X22+1.960X32-1.584X1X2+0.830X1X3+3.090X2X3

(8)

對(duì)芳樟根系活力回歸方程進(jìn)行方差分析 (表5) 可知，其F回歸=4.721 >F0.01(9,13)=4.19，說(shuō)明芳樟根系活力對(duì)于X1、X2、X3的回歸方程建立成立?；|(zhì)中泥炭土體積分?jǐn)?shù)、水分脅迫高度的平方水平、基質(zhì)中泥炭土體積分?jǐn)?shù)的平方水平、單位體積基質(zhì)中多菌靈使用量的平方水平以及基質(zhì)中泥炭土體積分?jǐn)?shù)和單位體積基質(zhì)中多菌靈施用量的相互作用對(duì)芳樟的根系活力均表現(xiàn)出顯著水平 (P< 0.05)。

2.4 單因素分析

3個(gè)單因素芳樟根系活力方程如下：

Y=18.664+0.812X1-2.090X12

(9)

Y=18.664-2.831X2+3.260X22

(10)

Y=18.664-1.322X3+1.960X32

(11)

從圖2可知，水分脅迫高度對(duì)芳樟的根系活力產(chǎn)生抑制作用，而且干旱脅迫的抑制程度明顯要高于水澇脅迫。育苗基質(zhì)中泥炭土含量對(duì)芳樟根系活力有促進(jìn)作用；當(dāng)泥炭土體積分?jǐn)?shù)低于50%時(shí)，對(duì)芳樟根系活力促進(jìn)作用就會(huì)減弱。多菌靈也對(duì)芳樟根系活力有促進(jìn)作用，但在本試驗(yàn)中不使用多菌靈的情況下對(duì)芳樟根系活力最有利。X3與芳樟根系活力效應(yīng)曲線是開(kāi)口向上的拋物線，增大單位體積基質(zhì)中的多菌靈使用量是否能放大其促進(jìn)作用，有待進(jìn)一步的研究。

表5 水分脅迫高度、基質(zhì)中泥炭土體積分?jǐn)?shù)、多菌靈與芳樟根系活力回歸方程的方差分析Table 5 Variance analysis results for effects of different factors of X1, X2 and X3 on root activity of C.camphora var. linaloolifera

圖2三個(gè)單因素與芳樟根系活力的效應(yīng)曲線
Fig.2 Root activity effect curve of 3 single factors ofC.camphoravar.linaloolifera

在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，X1、X2和X3的水平編碼值分別為0、-1.682、-1.682，即X1=5 cm、X2=100%、X3=0 g/m3時(shí)，芳樟根系活力達(dá)到最大，為49.16 mg/(g·h)。

2.5 互作效應(yīng)分析

由表5可知，只有X2與X3存在顯著的互作效應(yīng)。故X2、X3互作效應(yīng)芳樟根系活力方程如下：

Y=18.664-2.831X2-1.322X3+3.260X22+

1.960X32+3.090X2X3

(12)

從圖3可知，當(dāng)育苗基質(zhì)中泥炭土體積分?jǐn)?shù)大于80%時(shí)，增加多菌靈的使用濃度會(huì)降低芳樟的根系活力；當(dāng)育苗基質(zhì)中泥炭土體積分?jǐn)?shù)為50%左右時(shí)，增加多菌靈的使用濃度不會(huì)芳樟的根系活力產(chǎn)生太大影響；育苗基質(zhì)中泥炭土體積分?jǐn)?shù)低于20%時(shí)，增加多菌靈的使用濃度會(huì)促進(jìn)芳樟的根系活力。所以X1、X2的水平編碼值分別為1.682、-1.682，即X2=100%、X3=0 g/m3時(shí)，芳樟根系活力達(dá)到最大，符合單因素的分析結(jié)果。

圖3不同基質(zhì)中泥炭土含量(X2)下多菌靈使用量(X3)與芳樟根系活力的關(guān)系
Fig.3 Relationship amongX2,X3and root activity ofC.camphoravar.linaloolifera

3 結(jié)論與討論

無(wú)論是干旱脅迫還是水淹脅迫都會(huì)抑制芳樟苗根系活力，而且干旱脅迫的抑制程度會(huì)強(qiáng)于水淹脅迫。許國(guó)偉等[7]對(duì)水稻 (Oryzasativa) 在水分脅迫下全生育期的根系活力進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)輕度的水分脅迫可以明顯提高水稻的根系活力。牛素貞等[8]對(duì)1年生野生茶樹(shù) (Camelliasinensis) 幼苗展開(kāi)了干旱脅迫，幼苗的根系活力隨著干旱脅迫的加強(qiáng)而下降。秦嗣軍等[9]對(duì)東北山櫻 (Cerasussachalinensis) 幼苗進(jìn)行了干旱、水淹脅迫，兩種水分脅迫最終都會(huì)導(dǎo)致幼苗根系活力下降，但是水淹脅迫下短期內(nèi)會(huì)提高幼苗根系活力。楊傳杰等[10]研究也發(fā)現(xiàn)，水分過(guò)多或過(guò)少都會(huì)降低棉花 (Gossypiumherbaceum) 的根系活力。

育苗基質(zhì)中泥炭含量介于20%～50%，芳樟幼苗根系活力表現(xiàn)最差；純泥炭土基質(zhì)和純黃心土都有利于芳樟苗的根系活力，但是純泥炭土基質(zhì)明顯要優(yōu)于純黃心土。符真珠等[11]研究了多年生金葉復(fù)葉槭 (Acernegundo) 嫩枝扦插基質(zhì)的配比，對(duì)于金葉復(fù)葉槭幼苗根系活力影響中，m(珍珠巖)∶m(泥炭土)=1∶1時(shí)在2個(gè)月的試驗(yàn)期內(nèi)表現(xiàn)最好，明顯優(yōu)于純河沙和純珍珠巖。熊燕等[12]高山杜鵑 (Alpinerhododendro) 幼苗根系活力進(jìn)行了相關(guān)研究，當(dāng)m(松針)∶m(草炭)∶m(沼渣)=2∶1∶1時(shí)最有利于幼苗的根系活力提高。

使用多菌靈可以提高芳樟苗根系活力，而且其使用量因基質(zhì)的不同也有所不同。當(dāng)基質(zhì)中泥炭土體積分?jǐn)?shù) > 80%時(shí)，增大單位體積基質(zhì)中多菌靈的使用量會(huì)抑制芳樟苗根系活力；當(dāng)基質(zhì)中的泥炭土體積分?jǐn)?shù)處于50%左右時(shí)，不同的多菌靈使用量并不會(huì)對(duì)芳樟苗根系活力大小產(chǎn)生明顯差異；但是增加多菌靈在單位體積黃心土基質(zhì)中的使用量會(huì)明顯提高芳樟苗根系活力。王麗麗等[13]研究了多種殺菌劑對(duì)馬拉巴粟 (Pachiramacrocarpa) 殘根使用效果，發(fā)現(xiàn)多菌靈提高根系活力的效果最好。趙國(guó)玲等[14]研究了3種殺菌劑對(duì)平邑甜茶 (Minushupehensis) 幼苗根系活力的影響，發(fā)現(xiàn)多菌靈混土后提高幼苗根系活力最好。多菌靈對(duì)芳樟苗根系活力的效應(yīng)曲線為開(kāi)口向上的拋物線，介于本試驗(yàn)單位體積基質(zhì)中多菌靈使用量設(shè)置范圍有限，但增大其使用量能否繼續(xù)放大這種促進(jìn)作用，有待進(jìn)一步研究。

根系是植物吸收基質(zhì)土壤中礦質(zhì)元素的重要器官，本試驗(yàn)芳樟幼苗對(duì)于K、Ca、Na、Mg、Fe、Zn、Cu的吸收也產(chǎn)生了極顯著差異 (P< 0.01)，而且這種吸收差異與根系活力大小存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。劉媛等[15]在鎘脅迫對(duì)于秋華柳 (Sulixvariegata) 扦插苗根系活力以及根系Ca、Mg、Mn、Zn、Fe含量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)幼苗根系活力隨著鎘脅迫加強(qiáng)而降低，而且對(duì)根系5種礦質(zhì)元素含量產(chǎn)生了顯著抑制作用 (P< 0.05)。而且植物在礦質(zhì)元素缺少的情況下，會(huì)反饋給根系，導(dǎo)致植物根系活力下降。肖家欣等[16]對(duì)枳 (Poncirustrifoliata) 在Zn、Fe缺乏下的根系活力進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Zn、Fe缺乏下會(huì)導(dǎo)致枳根系活力顯著下降。

綜上所述，使用水分脅迫、基質(zhì)配比以及多菌靈會(huì)對(duì)芳樟幼苗根系活力產(chǎn)生明顯差異，影響大小關(guān)系為X2>X1>X3，其中水分脅迫制約了芳樟根系活力提升，而基質(zhì)與多菌靈有利于芳樟抵抗水分脅迫。芳樟苗根系對(duì)于礦質(zhì)元素K、Ca、Na、Mg、Fe、Zn、Cu的吸收也會(huì)隨著根系活力的影響而顯現(xiàn)出極顯著差異 (P< 0.01)。而基質(zhì)和多菌靈的合理配比施用能提高芳樟苗根系活力，促進(jìn)根系對(duì)于礦質(zhì)元素吸收?；|(zhì)中泥炭土含量對(duì)芳樟苗根系活力影響較大，而多菌靈的施用量也要隨著基質(zhì)不同而作出相應(yīng)調(diào)整。

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