咖啡雙根嫁接苗生長及光合特性比較研究

孫燕 林興軍 龍宇宙 董云萍 趙青云 譚軍

摘 ?要：以大粒種咖啡‘1號（Caffea libericaNo. 1）和中粒種咖啡‘熱研1號（Caffea canephoraReyan No. 1）的種子苗形成不同雙根靠接苗組合，以‘熱研1號高產(chǎn)無性系為接穗，包括中粒種雙根嫁接苗（T1），大粒種中粒種雙根嫁接苗（T2），大粒種雙根嫁接苗（T3），以常規(guī)種間嫁接苗（CK，植株地下部為一條大粒種1號根系，地上部與雙根苗一致）為對照，比較不同嫁接處理植株生物量、根系形態(tài)及光合特性，并分析高徑比及苗木質(zhì)量指數(shù)。結(jié)果表明：T1和T2處理較CK植株根尖數(shù)分別提高407.14%和780.28%、凈光合速率分別提高25.11%和57.49%、總生物量分別提高168.26%和209.35%。同時，苗木質(zhì)量指數(shù)分別提高195.79%和244.17%，苗木長勢較粗壯，T1和T2處理通過提高植株根系吸收及光合能力提升苗木質(zhì)量。而T3較CK植株高徑比提高25.28%，較CK增加一條大粒種根系，并未顯著提高T3處理植株生物量，且苗木長勢較細高，后期易形成“高腳苗”，大田定植效果差。因此，中粒種雙根苗和大粒種中粒種雙根苗生長優(yōu)勢明顯，以大粒種中粒種雙根苗長勢最佳。

關(guān)鍵詞：咖啡;嫁接;雙根;光合特性;根系形態(tài)中圖分類號：S571.2??????文獻標識碼：A

Growth and Photosynthetic Characteristics of Coffee Double Roots Grafting Seedling

SUN Yan， LIN Xingjun， LONG Yuzhou^*， DONG Yunping， ZHAO Qingyun， TAN Jun

1. Spice and Beverage Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Wanning， Hainan 571533， China; 2.?Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Wanning， Hainan 571533， China; 3. Hainan Provincial Key Laboratory of Genetic Improvement and Quality Regulation for Tropical Spice and Beverage Crops， Wanning， Hainan 571533， China

Abstract： In order to improve the quality of coffee seedling， the seed seedlings ofCaffea libericaNo. 1 andCaffea canephoraReyan No. 1 were used as the grafting materials， and high-yielding cloneC. canephoraReyan No. 1 was used as the scion. Biomass， root morphology characteristics， photosynthetic characteristics， height diameter ratio and seedling quality index amongC. canephoraReyan No. 1 double roots grafting seedling （T1），C. libericaNo. 1/C. canephoraReyan No. 1 double roots grafting seedling （T2），C. libericaNo. 1 double roots grafting seedling （T3） and conventional interspecific grafting?seedling （CK，?C. libericaNo. 1 single root grafting seedling）?were observed. Compared with CK， root tip number，p_n， total biomass and seedling quality index of T1 and T2 were increased by 407.14% and 780.28%， 25.11% and 57.49%， 168.26% and 209.35%， 195.79% and 244.17%， respectively. The seedling quality of T1 and T2 was improved by raising plant root absorption and photosynthetic ability. The height diameter ratio of T3 was?increased by 25.28%， and there was no significant difference in total biomass between CK and T3. Compared with the seedling of CK， the week seedling of T3 grew thinner and taller， and then grew into coffee tall-footed seedlings more easily. In summary， the advantage was evident in the plant growth of T1 and T2， particularly in T2 treatment.

Keywords： coffee; grafting; double roots; photosynthetic characteristics; root morphology characteristics

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.014

我國咖啡種植面積12多萬hm^2[1]，且隨著國內(nèi)外消費需求不斷增加，種植面積增勢明顯，咖啡產(chǎn)業(yè)已成為我國熱帶經(jīng)濟作物優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一。海南省氣候濕熱，適宜種植中粒種咖啡和大粒種咖啡。其中，中粒種極少感染銹病，且不受天牛為害，產(chǎn)量較高，味香濃，是海南的主栽品種。然而由于其根系淺，吸收根多分布在0～30 cm土層，主根下扎不深，不耐旱、不耐澇、也不抗風，高溫干旱季節(jié)淺表根系易燙傷，雨季易爛根，臺風季節(jié)易倒伏，嚴重影響植株生長，甚至造成死亡。因此，培育健壯苗木，克服生長障礙已成為目前咖啡生產(chǎn)中亟待解決的突出問題^[2-7]。

前人研究表明，嫁接換根是改善植株根系生長狀況、恢復(fù)長勢的有效措施^[8-16]。大粒種咖啡主根深生，較耐旱抗風，吸收根廣泛分布在表土層^{[2-3， 7]}，前期課題組嘗試以大粒種為砧木，嫁接中粒種高產(chǎn)無性系，形成的種間嫁接咖啡大田表現(xiàn)良好，較常規(guī)栽培的中粒種自根嫁接植株產(chǎn)量提高38.46%^[6]。進一步開展苗期培養(yǎng)試驗發(fā)現(xiàn)，種間嫁接咖啡苗較中粒種自根嫁接苗根干重提高71.22%，總生物量提高46.29%，各指標處理間差異均達顯著水平^[5]。那么，種間嫁接咖啡的生長優(yōu)勢是否與嫁接后根系發(fā)達，促進生長，從而達到了壯苗效果有關(guān)，目前還沒有定論。為理清壯根對壯苗的影響，進一步提高咖啡苗木質(zhì)量，本研究以大粒種咖啡‘1號和中粒種咖啡‘熱研1號的種子苗形成不同雙根靠接苗組合，以‘熱研1號高產(chǎn)無性系為接穗，比較不同嫁接處理植株生物量、根系形態(tài)及光合特性，并分析高徑比及苗木質(zhì)量指數(shù)，明確咖啡雙根嫁接苗生長特性，以期為中粒種咖啡良種壯苗培育提供理論依據(jù)。

1??材料與方法

1.1 材料

試驗于2017—2019年在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所內(nèi)進行，大粒種咖啡‘1號和主栽品種中粒種咖啡‘熱研1號種子經(jīng)沙床催芽，待子葉平展時，選取長勢一致的咖啡苗形成不同雙根靠接苗組合。

1.2 方法

1.2.1 ?試驗設(shè)計??以‘熱研1號高產(chǎn)無性系母樹上的直生枝為接穗，待各組合植株生長6個月后于靠接口以上相同位置完成舌接，共包括4個處理（表1）。選取長勢一致，健壯的咖啡嫁接苗于人工氣候室進行后期培養(yǎng)，每個處理重復(fù)30次?？刂迫斯夂蚴覝囟仍?7?℃左右，育苗基質(zhì)為腐熟的棕櫚葉碎屑，表土體積比為1∶1，基質(zhì)肥力特征詳見表2。培養(yǎng)過程中保持基質(zhì)濕潤，培養(yǎng)時間為1年，培養(yǎng)結(jié)束后測定植株光合指標、葉綠素含量、根系形態(tài)指標等。

1.2.2 ?項目測定 ?（1）生長指標 ?分別用米尺和數(shù)顯游標卡尺測定植株株高及莖粗，為保證測量結(jié)果可比性，統(tǒng)一選擇舌接口下沿測量莖粗。整株用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗1遍，擦干后按葉、莖、根取樣，測定葉面積和根系形態(tài)等指標后105?℃殺青30 min，75?℃烘干至恒重，冷卻后稱重，計算苗木質(zhì)量指數(shù)，公式為：苗木質(zhì)量指數(shù)=苗木生物量/[（株高/莖粗）+（地上部干重/?根干重）]^[17]。

（2）葉面積指數(shù) ?葉片經(jīng)植物圖像分析儀（LA-S）掃描后，LA-S葉面積分析系統(tǒng)分析葉面積，計算葉面積指數(shù)，公式為：葉面積指數(shù)=總?cè)~面積/冠面積。

（3）根系形態(tài)指標??用Epson v700根系掃描儀掃描根系，用winRHIZO根系分析系統(tǒng)分析總根長、總根表面積、根體積和根尖數(shù)。

（4）?光合指標 ?于晴天上午10：00—11：00，選取莖干自下而上第4層葉，利用Li-6400便攜式光合儀測定植株凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO₂濃度、蒸騰速率等光合指標。每個處理測定32片葉。

（5）葉綠素含量 ?利用SPAD-502plus型葉綠素計，在測定光合指標的同時，測定相同位葉的葉綠素SPAD值。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進行試驗數(shù)據(jù)的整理與分析，SPSS 16.0軟件進行計算與統(tǒng)計分析和Duncan?s法進行多重比較。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 不同嫁接處理咖啡苗生物量比較

各處理地上部干重、根干重和總生物量的表現(xiàn)依次為：T1和T2>T3和CK。較CK處理，適宜的雙根嫁接方式能顯著提高植株地上部干重和根干重，從而提高植株總生物量。T1、T2處理較CK地上部干重分別提高138.63%、175.42%，根干重分別提高275.43%、331.91%，總生物量分別提高168.26%、209.35%。不同雙根嫁接方式對植株生物量積累的影響程度不同，較保留大粒種雙根系的T3處理，保留中粒種雙根系的T1處理和保留大粒種中粒種雙根系的T2處理植株生物量指標均顯著提高，其中，總生物量增幅分別達到80.31%和107.93%（表3）。

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

Note： Different lowercase letters in the same column indicate?significant difference among treatments at the 0.05 level.

2.2不同嫁接處理咖啡苗根系形態(tài)指標比較

總體來說，雙根嫁接后植株總根長、總根表面積、根體積和根尖數(shù)高于常規(guī)嫁接植株，其中T1、T2、T3處理植株總根長、總根表面積和根體積均顯著高于CK;T1、T2處理植株根尖數(shù)顯著高于CK，T1、T2較CK總根長分別提高871.93%和1404.61%，總根表面積分別提高1169.49%和1603.27%，根體積分別提高1515.32%和1754.05%，根尖數(shù)分別提高407.14%和780.28%;T1、T2根系生長優(yōu)勢明顯，以T2處理最佳。根尖是根系中生命活動最活躍的部分，T3處理與CK植株根尖數(shù)差異不顯著，T3處理在雙根嫁接處理中植株根系優(yōu)勢不明顯（表4）。

2.3 不同嫁接處理咖啡苗生長指標及苗木質(zhì)量比較

較CK處理，T1、T2處理能顯著提高植株株高和莖粗，T1、T2較CK株高分別提高42.28%和33.08%，莖粗分別提高51.72%和44.83%。高

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

Note： Different lowercase letters in the same column indicate?significant difference among treatments at the 0.05 level.

徑比反映苗木高度和粗度的平衡關(guān)系，高徑比越小，苗木越粗壯，苗木質(zhì)量越好。本研究T3處理高徑比顯著高于CK，增幅達25.28%;苗木質(zhì)量指數(shù)綜合株高、莖粗、生物量等多個指標而得，也能較好地反映苗木質(zhì)量好壞。各處理苗木質(zhì)量指數(shù)依次為T1和T2>T3和CK，T1、T2顯著高于CK，增幅分別達到195.79%和244.17%。綜上所述，不同雙根嫁接方式對植株苗木質(zhì)量指數(shù)影響程度不同，T1、T2處理的苗木質(zhì)量指數(shù)顯著高于T3處理，增幅分別達到138.46%和176.92%（表5）。

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

Note： Different lowercase letters in the same column indicate?significant difference among treatments at the 0.05 level.

2.4 ?不同嫁接處理咖啡苗葉面積指數(shù)及光合特性比較

葉面積大小是植株光能利用、干物質(zhì)積累與分配的重要基礎(chǔ)。較CK處理，適宜的雙根嫁接方式能顯著提高植株葉面積指數(shù)，各處理葉面積指數(shù)依次為T1和T2>T3和CK，T1、T2較CK分別提高45.24%、65.24%。葉綠素SPAD值處理間差異不顯著，雙根嫁接后植株葉綠素SPAD值無明顯變化趨勢（表6）。

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

Note： Different lowercase letters in the same column indicate?significant difference among treatments at the 0.05 level.

各處理凈光合速率依次為T1和T2>T3和CK。雙根嫁接對植株光合特性的影響趨勢不同，較CK處理，T1、T2植株凈光合速率顯著提高，增幅分別達到25.11%和57.49%，而T3處理與CK差異不顯著。T1、T2、CK處理間植株氣孔導(dǎo)度、胞間CO₂濃度、蒸騰速率差異均不顯著，而T3處理各指標較CK均顯著下降，降幅分別達到50.76%、25.80%和42.51%。綜上所述，雙根嫁接后T1、T2處理植株光合能力提高，T3光合能力下降（表7）。

3 ?討論

適宜的嫁接方式不僅可以保留優(yōu)勢品種生長特性，還可以在一定程度上改善植株長勢^[8-16]。雙根嫁接能改善黃瓜根系生長，提高產(chǎn)量及品質(zhì)^[15-16]，楊志剛等^[15]研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜根系在水平及垂直分布上均表現(xiàn)為雙根嫁接苗>單根嫁接苗>自根苗。在本試驗中，保留中粒種雙根系的T1處理和保留大粒種中粒種雙根系的T2處理植株總根長、總根表面積、根體積、根尖數(shù)和根干重均顯著高于CK，根系生長優(yōu)勢明顯，以T2處理最佳。根尖是根系中生命活動最活躍的部分，根的伸長、水分和養(yǎng)分的吸收、成熟組織的分化以及對重力與光線的反應(yīng)均發(fā)生在這一區(qū)域^[18-19]。甘蔗根尖數(shù)與根干重及總生物量變化趨勢一致^[18]。大粒種雙根嫁接處理T3較CK增加了一條大粒種根系，但根尖數(shù)、根干重均未顯著增加。培養(yǎng)前各處理地上部接穗一致，T1、T2、T3植株長勢也較一致，而培養(yǎng)后T3較T1、T2植株根系長勢差異大，對比常規(guī)嫁接方式CK的植株根系生長情況，可以推斷保留中粒種雙根系和保留大粒種中粒種雙根系的雙根嫁接方式能促進根系生長，而保留

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

Note： Different lowercase letters in the same column indicate?significant difference among treatments at the 0.05 level.

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