扦插部位、時間和IBA濃度對‘密花’芒莖稈 扦插苗生長的影響

胡耀芳，范希峰，滕 珂，岳躍森，武菊英

(1．北京農(nóng)學(xué)院 園林學(xué)院，北京 102206； 2．北京市農(nóng)林科學(xué)院 北京草業(yè)與研究發(fā)展中心，北京 102206)

芒屬植物隸屬于禾本科(Gramineae)芒屬(Miscanthus)，俗稱“芒草”，起源于東亞地區(qū)，在歐美等地區(qū)也有著廣泛的分布[1-2]。芒屬植物在全世界約有17個種，而中國就擁有7個種，是芒屬植物的分布中心[3]。芒屬植物植株大小不一，葉片形態(tài)各異，花序色彩多變，目前，已經(jīng)選育出100多個觀賞種類。‘密花’芒株型美觀，花密生，花絮柔美，是適于在北京推廣應(yīng)用的一種優(yōu)良的觀賞草品種。其生長速度快，通過發(fā)達(dá)的根系能迅速生長覆蓋地面，是重要的濕地資源，具有凈化水質(zhì)、防止表土流失和滑坡等生態(tài)功能[4]，是一種融綠化、美化、生態(tài)固土為一體的草本植物。

分株移栽是芒屬植物進(jìn)行無性繁殖的主要方式，但分株移栽繁殖效率較低，短期內(nèi)無法達(dá)到大批量生產(chǎn)的要求。組培育苗是實(shí)現(xiàn)規(guī)模化快速繁殖的有效方法，但成本較高，對操作人員有較高技術(shù)要求。莖稈扦插是無性繁殖方法的一種，‘密花’芒莖稈芽苞數(shù)量約為5～8個，利用莖稈扦插操作簡單、成本低，可有效利用母株作為繁殖材料[5]，提高繁殖效率。但‘密花’芒莖稈扦插繁殖研究報(bào)道較少，操作技術(shù)相對分株繁殖較不成熟，成活率低。有關(guān)芒屬觀賞草的研究報(bào)道，包括利用奇崗(Miscanthus×giganteus)[6]、蘆竹(Arundodonax)[7]分別探究了扦插部位和時間對其莖稈扦插的影響。也有報(bào)道以菊花品種(Dendranthemamorifolium)[8]、鼠尾草(SalviajaponicaThunb.)[9]、杜鵑(Rhododendronfortune)[10]和紫斑牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.var.papaveracea)[11]等植物為材料，探討了扦插生根過程中插穗內(nèi)碳素營養(yǎng)的變化及扦插部位、IBA對其莖稈扦插幼苗的影響。為了提高‘密花’芒莖稈扦插的成活率，在前人對其他植物莖稈扦插研究的基礎(chǔ)上，采用‘密花’芒為材料，探討了扦插部位、扦插時間和IBA濃度對其莖稈扦插幼苗的生長狀況的影響，以期為芒屬植物莖稈扦插繁殖的生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料與培養(yǎng)條件

供試材料為來源于北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心的‘密花’芒，采用50孔穴盤及商品基質(zhì)，每個穴孔內(nèi)扦插1個莖段，置于日光溫室的地面上進(jìn)行培養(yǎng)。溫度為15～25℃，光周期為12～14 h。每2～3 d澆水1次，保持基質(zhì)濕潤即可。

1.2 試驗(yàn)方法

芒屬植物生育期的劃分還沒有明確的界定，一般分為苗期(返青期)、拔節(jié)期、分蘗期、抽穗開花期、成熟期[12]。試驗(yàn)地設(shè)在北京市農(nóng)林科學(xué)院小湯山實(shí)驗(yàn)基地，‘密花’芒抽穗開花期為8～10月。(1)扦插部位于8月11日進(jìn)行將‘密花’芒根部去除后，取其莖稈從下至上6個單個芽苞進(jìn)行扦插，2個芽苞為一組，靠近根部的為下部芽苞、其次為中部芽苞和上部芽苞。每個部位4次重復(fù)，每次重復(fù)扦插10個莖段。10周后，拔出幼苗統(tǒng)計(jì)其生長發(fā)育情況；(2)9月19日進(jìn)行IBA濃度試驗(yàn)，在‘密花’芒莖稈扦插過程中，分別將其下部芽苞莖段蘸取不同濃度IBA溶液1～2 s后再進(jìn)行扦插。IBA濃度梯度為0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%、1.0%。每個處理4次重復(fù)，每重復(fù)扦插10個莖段。10周后，拔出幼苗統(tǒng)計(jì)其生長發(fā)育狀況。(3)扦插試驗(yàn)在‘密花’芒秋季繁殖期進(jìn)行，8月11日～11月3日，每隔2周取‘密花’芒下部芽苞莖段進(jìn)行扦插，無IBA處理，共7次。每個批次4次重復(fù)，每次重復(fù)扦插10個莖段。測量母株可溶性糖與淀粉含量，10周后，拔出幼苗統(tǒng)計(jì)其生長發(fā)育狀況。

(1)鋪設(shè)基質(zhì)：在50孔穴盤內(nèi)鋪設(shè)基質(zhì)，并澆足透水；(2)選擇莖稈：選取生長健壯且長勢一致的莖稈，分別取其莖稈從下至上1～6個單個芽苞進(jìn)行扦插，2個芽苞為一組分為下部、中部和上部；(3)修剪莖段：芽苞上部莖稈剪成平口，以減少莖稈內(nèi)部水分蒸發(fā)；芽苞下部莖稈剪成斜口，以利于莖稈從基質(zhì)內(nèi)吸收水分和無機(jī)鹽等物質(zhì)；(4)莖段扦插：扦插時確保每個芽苞朝上，蘸取IBA溶液確保沒過芽苞，并且覆土深度均為1 cm。置于日光溫室的地面上進(jìn)行培養(yǎng)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

(1)母株內(nèi)可溶性糖與淀粉含量：分別測定母株內(nèi)莖稈和芽苞內(nèi)的可溶性糖與淀粉含量，其中，總可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[13]；淀粉含量的測定采用文獻(xiàn)[14]的方法進(jìn)行。

(2)苗高：扦插后每2周測量1次苗高；

(3)鮮干質(zhì)量：包括地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量與地下部干質(zhì)量等。拔出幼苗后，將苗株的地上部莖葉和地下部根系分開，用清水沖洗干凈，裝入信封，在105℃烘箱中殺青30 min，80℃烘干至恒質(zhì)量，分別測定；

(4)根系指數(shù)：包括生根率、最長根長和生根數(shù)等，均為每個處理的平均值。最長根長即每株扦插幼苗最長根的長度。最長根長及生根數(shù)由WinRHIZO根系分析系統(tǒng)(型號：EPSON EXPRESSION 10000XL)對扦插幼苗根系進(jìn)行掃描后分析數(shù)據(jù)得出。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進(jìn)行方差顯著性分析，差異顯著水平為0.05，并用Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 扦插部位對幼苗生長狀況

下部芽苞扦插生根率為90%，比上部芽苞高22.5%，差異顯著(P<0.05)；下部芽苞扦插幼苗的生根數(shù)為39.44，比中部芽苞和下部芽苞分別高16.82和26.92，差異顯著(P<0.05)(圖1)。下部芽苞扦插幼苗的最長根長為51.00 cm，顯著高于中部芽苞和下部芽苞；下部芽苞幼苗苗高為8.77 cm，比中部芽苞和下部芽苞分別高2.26 cm和2.47 cm，差異顯著(P<0.05)；下部芽苞幼苗的地上鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量和地下干質(zhì)量分別為3.29 g、0.64 g、0.48 g和0.11 g，明顯高于中部芽苞和上部芽苞，下部芽苞幼苗比中部芽苞鮮干質(zhì)量分別高1.96 g、0.07 g、0.16 g和0.03 g(圖2)。數(shù)據(jù)表明，采用下部芽苞扦插效果最佳。

2.2 IBA濃度對幼苗生長

在6種IBA濃度處理下，隨著IBA濃度的增加，其莖稈扦插幼苗的生根率、最長根長及生根數(shù)及苗高均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，并在0.3%IBA處理時達(dá)到最大值，分別為80%、43.47 cm、19.14和4.79 cm(表1)。IBA可以促進(jìn)扦插幼苗的生長，尤其促進(jìn)地下鮮質(zhì)量的增加。隨著激素濃度的增加，其莖稈扦插幼苗的鮮干質(zhì)量均呈先升高后降低的變化趨勢，并在0.3% IBA處理下達(dá)到最大值。其中，2周后幼苗的地上鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量和地下干質(zhì)量分別為1.04 g、0.78 g、0.26 g和0.14 g(表2)。綜合比較，0.3% IBA處理對扦插苗的效果最佳。

圖1 不同扦插部位幼苗的生根率及生根數(shù)Fig.1 Effects of cutting position on rooting rates and rooting number of seedlings

圖2 不同扦插部位幼苗的最長根長、苗高及鮮干質(zhì)量Fig.2 Effects of cutting position on maximum root length,height and weight of seedlings

IBA濃度/%生根率/%最長根長/cm生根數(shù)苗高/cm060±2.5c25.31±1.67d12.30±1.25d2.77±0.20c0.165±5.00bc29.80±0.98c15.20±0.82bc3.88±0.21b0.280±5.00ab36.52±1.05b17.36±1.35a4.65±0.30a0.380±2.25a43.47±2.18a19.14±1.22a4.79±0.26a0.560±2.50c28.70±1.72cd15.17±1.17c1.98±0.17d1.050±2.50d22.57±1.06e10.87±0.58d1.88±0.09d

注：每組數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)。同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同

表2 IBA濃度處理下幼苗的鮮干質(zhì)量

2.3 扦插時間對幼苗生長狀況

8月中旬～11月上旬，‘密花’芒在莖段扦插繁殖時，隨著扦插時間的變化，其母株莖稈中可溶性糖含量逐漸降低，可溶性糖含量最高為80.47 mg/g。扦插幼苗的生根率及生根數(shù)均逐漸降低，最大分別為90%、39.44。另外，扦插幼苗的最長根長與苗高呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，其中，幼苗最長根長的最大值為51.00 cm，其莖稈扦插2周后幼苗的苗高為8.77 cm；扦插幼苗的鮮干重也逐漸減小，地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量和地下部干質(zhì)量分別為3.29 g、1.32 g、0.48 g和0.20 g。通過比較不同扦插時間的情況，我們發(fā)現(xiàn)于8月中旬扦插，可獲得最佳的扦插效果(圖3，4和5)。

圖3 扦插時間處理下母株的可溶性糖 與淀粉含量Fig.3 Effects of cutting position on the soluble sugar and the starch content of mother plants

圖4 扦插時間處理下幼苗的生根率及生根數(shù)Fig.4 Effects of cutting position on the rooting rates and the rooting number of seedlings

3 討論

研究報(bào)道飼草玉米(Zeamays)進(jìn)行莖稈扦插的發(fā)現(xiàn)，不同莖稈部位扦插幼苗的成活率、生根率和發(fā)芽率存在顯著差異[15]；對長春花(Catharanthusroseus)不同莖稈部位進(jìn)行扦插，扦插效果中部優(yōu)于下部和上部[16]。植物莖段下部芽苞發(fā)育更為成熟飽滿，含有較多的營養(yǎng)物質(zhì)，為根原基的形成和生根提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而中部及上部芽苞發(fā)育相對尚不成熟，營養(yǎng)物質(zhì)儲存較少[17]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在北京地區(qū)‘密花’芒不同部位進(jìn)行莖稈扦插，下部芽苞扦插的幼苗生長狀況最佳，其次是中部芽苞，上部芽苞最差。這與南荻(Triarrhenalutarioriparia)不同部位莖稈扦插幼苗生長結(jié)果一致[18]。

圖5 扦插部位對幼苗最長根長、苗高及鮮干重的影響Fig.5 Effects of cutting position on the maximum root length,height and the fresh and the dry weights of seedlings

IBA可以促進(jìn)莖稈扦插幼苗生根與后期生長，試驗(yàn)在0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%、1.0% IBA處理?xiàng)l件下，隨著激素濃度的增加，其莖稈扦插幼苗成活率、苗高與鮮干重均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，并在0.3% IBA處理下達(dá)到最大值。有研究報(bào)道，不定根形成的關(guān)鍵是其原基的形成,它是一個受激素調(diào)控的復(fù)雜過程，與吲哚丁酸(IBA)密切相關(guān)[18]。吲哚丁酸是一種由IAA轉(zhuǎn)變而來的內(nèi)源生長素，IBA處理可提高不定根誘導(dǎo)期IAA水平，并促使IAA含量提前達(dá)到峰值[19-20]。相對于IAA 及其他激素，IBA 穩(wěn)定性強(qiáng)、運(yùn)輸慢、毒性小，促進(jìn)生根活性更強(qiáng)[20]。適當(dāng)濃度的IBA處理插穗可顯著提高莖段扦插幼苗的生根率[22-23]，但高濃度的IBA處理傷害了插穗組織，并可誘導(dǎo)乙烯的大量產(chǎn)生[24]，抑制了莖段芽苞的生長發(fā)育。

芒屬植物的生育期的劃分還沒有明確的界定，在苗期(返青期)、拔節(jié)期、分蘗期、抽穗開花期、成熟期[12]。植物組織內(nèi)可溶性糖和淀粉含量隨著季節(jié)而變化[25-26]，且變化規(guī)律因物種而異[27]。在8月中旬～11月上旬發(fā)現(xiàn)‘密花’芒由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長，莖稈內(nèi)儲存的養(yǎng)分向根狀莖和幼穗流動，所以莖稈中的可溶性糖含量逐漸降低。同時，可溶性糖含量的急劇增加導(dǎo)致了莖稈中淀粉的短暫積累而出現(xiàn)峰值，隨后淀粉含量也逐漸增加。在插穗生根過程中可溶性糖是主要的能量來源，淀粉的水解是供給插穗可溶性糖的來源，插穗內(nèi)可溶性糖含量越高則扦插幼苗生長狀況越好，這與白樺(Betulaplatyphylla)[28]和茶樹(Camelliasinensis)[29]的扦插研究結(jié)果一致，但是插穗內(nèi)可溶性糖含量和淀粉含量卻呈現(xiàn)不同的變化趨勢，這可能與不同物種和不同取材部位有關(guān)。

4 結(jié)論

扦插部位、扦插時間和IBA濃度均對‘密花’芒莖稈扦插幼苗的生長有著顯著的影響，通過控制不同影響因素可提高‘密花’芒莖稈扦插幼苗的成活率，進(jìn)一步提高繁殖材料的利用效率，降低成本。

(1)不同扦插部位試驗(yàn)表明，愈下部的莖段扦插幼苗生長愈好；

(2)低濃度IBA能促進(jìn)‘密花’芒莖稈扦插幼苗的生長，而高濃度則起抑制作用，0.3% IBA處理對扦插繁殖苗的效果最好；

(3)在8月中旬‘密花’芒進(jìn)入生殖期前母株內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量較高，扦插時幼苗的生長為最佳。