胸徑和根徑對(duì)野生巨柏大樹根再生能力的影響

尹金遷，趙墾田，楊小林，邊喜麗

(1.西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，西藏 林芝 860000;2.西藏阿里地區(qū)措勤縣扎日南木錯(cuò)濕地自然保護(hù)區(qū)管理局，西藏 阿里 859300)

巨柏(CupressusgiganteaChenget L.K. Fu)柏科(Cupressaceae Bartling)柏木屬(CupressusLinn.)，常綠大喬木，西藏林芝雅魯藏布江流域特有的國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物[1]。其樹冠塔形，樹姿優(yōu)美，氣味清香獨(dú)特，耐旱性強(qiáng)，是藏東南水土保持和城鎮(zhèn)園林綠化造林樹種。巨柏現(xiàn)代地理分布狹窄，僅天然分布于藏東南雅魯藏布江沿江部分河谷和山坡及其支流尼洋河下游。由于地質(zhì)變遷和人類活動(dòng)，巨柏現(xiàn)被明顯分割成朗縣、米林、巴宜(原林芝)三個(gè)孤立的種群。其中，朗縣種群從朗縣以西至米林甲格呈連續(xù)分布，并向東延伸到里龍一帶，該種群面積和數(shù)量最大，是巨柏的分布中心；林芝種群多呈現(xiàn)高齡退化現(xiàn)象，不利于種群擴(kuò)散[2]。目前，在巨柏主要分布區(qū)內(nèi)，為了協(xié)調(diào)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善民生與保護(hù)珍貴巨柏的關(guān)系，除了大力開展巨柏人工繁育外，還要對(duì)部分地段的野生巨柏實(shí)施遷地保護(hù)。而林芝種群內(nèi)大力發(fā)展的旅游業(yè)，更是加速了種群的衰老，所以巴宜區(qū)巨柏種群的更新復(fù)壯顯得尤為重要[3]。眾所周知，良好的根系吸收功能是大樹生命力展現(xiàn)的關(guān)鍵[4～8]，所以掌握野生巨柏的生根特性，構(gòu)建巨柏生根技術(shù)體系十分重要。因此，設(shè)計(jì)了不同胸徑和根徑斷根試驗(yàn)，研究了斷根后根斷面愈傷組織寬度、厚度、周長(zhǎng)比和面積比的變化規(guī)律以及與生根的關(guān)系，為探索巨柏大樹根再生技術(shù)體系提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于西藏自治區(qū)朗縣洞嘎鎮(zhèn)扎西塘村東側(cè)的雅魯藏布江右岸的巨柏疏林內(nèi)，地理坐標(biāo)為北緯28°59′～29°04′，東經(jīng)93°04′～93°18′，地形為沿江階地和山麓陰面坡地，海拔3 058 m左右。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為砂性土，礫石沙子含量高。

林下主要植物有：茼蒿(ChrysanthemumcoronariumL.)、野丁香(LeptodermispotaniniBatalin)、蒺藜(TribulusterresterL.)、砂生槐[Sophoramoorcroftiana(Benth.)Baker]、米林小檗(BerberiselliotiiL. Ahrendt)、圓葉栒子(CotoneasterrotundifoliusWall. ex Lindl.)、曼陀羅(DaturastramoniumLinn)、卷柏(Selaginellatamariscina(P. Beauv.) Spring)、雅致山馬蝗(DesmodiumelegansDC.)、朗縣黃芪(AstragalusnangxianensisP.C.Li et Ni)等[2]。

朗縣洞嘎鎮(zhèn)年平均氣溫11.3 ℃，最冷月平均溫度為1.2 ℃，最暖月平均溫度為18.6 ℃；極端最高氣溫30.7 ℃，極端最低溫零下15.1 ℃。年平均降水量為418.2 mm，其中6～9月降水量占80%，降水量分配極不均勻，呈現(xiàn)出明顯的干濕季變化。月平均空氣濕度最大值和最小值分別為65.8%和40.1%。年蒸發(fā)量2 682 mm，為降水量的近6.5倍。無(wú)霜期130～170 d，屬高原溫帶半濕潤(rùn)氣候向半干旱氣候的過(guò)渡區(qū)域。

1.2 試驗(yàn)材料

2015年11月底，在朗縣扎西塘村雅魯藏布江東岸的巨柏疏林內(nèi)選取相似生境、不同胸徑的巨柏樹木15株。其中，胸徑<20 cm的巨柏5株(胸徑分別為1.3、3.5、11.5、12.3、19.4 cm)，胸徑20～40 cm的巨柏5株(胸徑分別為20.3、24、28.5、34.8、35.8 cm)，胸徑40～80 cm的巨柏5株(胸徑分別為42.5、54.5、57.4、58.5、71 cm)。

1.3 試驗(yàn)方法

選擇胸徑不同、生境相似的野生巨柏15株， 2015年11月底的1～2 d內(nèi)進(jìn)行半斷根試驗(yàn)。斷根方法為：以樹干基部的樹皮為中心，做半徑為1.5 m的圓，在該圓的正東至正西、正南至正北分別劃兩條直線，將圓平均分成四分圓弧，分別為東南方向圓弧、西南方向圓弧、西北方向圓弧、東北方向圓弧，然后在東南方向和西北方向的四分之一圓弧外側(cè)沿圓弧線向外挖斷根溝，溝長(zhǎng)約2 m、寬0.8 m、深0.7 m，用枝剪或手鋸將根系切斷或鋸斷，力求切面平整[4～8]。測(cè)量根斷面直徑(以下簡(jiǎn)稱根直徑或根徑)及距地表的土壤深度，編號(hào)并記錄，最后回填原狀土壤。365 d后，采用挖掘法調(diào)查根斷面愈傷組織發(fā)育狀況，測(cè)定愈傷組織的寬度、厚度、長(zhǎng)度等，計(jì)算愈傷組織周長(zhǎng)比和面積比。

愈傷組織形成率=同胸徑或同根徑已形成愈傷組織的根個(gè)數(shù)/同胸徑或同根徑的根總個(gè)數(shù)

愈傷組織生根率=同胸徑或同根徑的根愈傷組織已生根的根個(gè)數(shù)/同胸徑或同根徑已形成愈傷組織的根總個(gè)數(shù)

周長(zhǎng)比=愈傷組織長(zhǎng)度(或周長(zhǎng))/根斷面周長(zhǎng)

面積比=愈傷組織底面積/根斷面面積

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel統(tǒng)計(jì)，SPSS23.0進(jìn)行皮爾遜、蒙特洛-卡方檢驗(yàn)、One-way ANOVA、定制分析-非參數(shù)檢驗(yàn)、協(xié)方差，如果差異顯著，用Z-檢驗(yàn)、LSD、克魯斯卡爾-沃利斯單因素ANOVA檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 愈傷組織的形成和再生能力

不同胸徑的巨柏根斷面愈傷組織形成情況見表1。巨柏根愈傷組織形成率都很高，不同胸徑間的差異較小。其中胸徑小于20 cm的巨柏根愈傷組織形成率最高，為87.1%；胸徑40～80 cm，根愈傷組織形成率為79.3%；但卡方檢驗(yàn)差異不顯著。

不同根徑的的巨柏根斷面愈傷組織形成情況結(jié)果見表2。在根徑0.6～19.6 cm范圍內(nèi)，80.7%的根產(chǎn)生了愈傷組織，根的愈合能力很強(qiáng)。根直徑越大愈傷組織形成率越高，根直徑越小愈傷組織形成率越低。且直徑小于3.3 cm的根與直徑大于3.3 cm的根愈傷組織形成率卡方檢驗(yàn)差異顯著。

表1 不同胸徑的巨柏根斷面愈傷組織形成情況

表2 不同根徑的巨柏根斷面愈傷組織形成情況

2.2 愈傷組織的生長(zhǎng)情況

不同胸徑和根徑對(duì)巨柏根斷面愈傷組織生長(zhǎng)的影響結(jié)果如圖1所示。胸徑對(duì)愈傷組織生長(zhǎng)的影響：愈傷組織寬度、厚度和周長(zhǎng)比隨胸徑的增加而增大，面積比隨胸徑增加而減小，不同胸徑之間差異不顯著。同根徑不同胸徑的愈傷組織寬度、厚度、周長(zhǎng)比和面積比在不同胸徑之間差異不顯著。

(a)愈傷組織寬度平均值Mean callus width (b)愈傷組織厚度平均值Mean callus thickness

(c)愈傷組織周長(zhǎng)比平均值Mean callus circumference ratio (d)愈傷組織面積比平均值Mean callus area ratio

根徑對(duì)愈傷組織生長(zhǎng)的影響：愈傷組織寬度、厚度和周長(zhǎng)比均值隨根徑的增加而增大，面積比隨根徑的增大而減小?？傮w上，根徑較小，愈傷組織寬度、厚度和周長(zhǎng)比也較??；隨著根徑增粗，愈傷組織變寬、變厚和變長(zhǎng)，差異顯著。根徑變化時(shí)，面積比卻是隨根徑增粗呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，粗根的根系恢復(fù)能力還是與植物的生長(zhǎng)速度有一定差距。這說(shuō)明根徑大小影響根愈傷組織的生長(zhǎng)，根徑較小時(shí)，根系恢復(fù)能力越強(qiáng)。

同胸徑不同根徑的愈傷組織，隨根徑的增大，愈傷組織寬度、厚度和周長(zhǎng)比增加，面積比下降。寬度在每一胸徑級(jí)上都是根徑最大時(shí)最大，且各個(gè)胸徑區(qū)間上差異都顯著；愈傷組織的周長(zhǎng)比差異不顯著；愈傷組織厚度在胸徑40～80 cm時(shí)，不同根徑間差異顯著，其他胸徑區(qū)間時(shí)差異不顯著；面積比在胸徑小于20 cm時(shí)，不同根徑間差異不顯著，20～80 cm時(shí)差異顯著。

不同根徑不同胸徑的巨柏根愈傷組織寬度、厚度、面積比差異顯著，周長(zhǎng)比差異不顯著。胸徑小于20 cm根徑大于3.3 cm、胸徑40～80 cm根徑大于3.3 cm的愈傷組織寬度、厚度較大，面積比較?。恍貜?0～40 cm根徑0.6～3.3 cm的根愈傷組織的寬度、厚度、周長(zhǎng)比、面積比居中；胸徑20～80 cm根徑0.6～3.3 cm、胸徑小于40 cm根徑大于0.6～3.3 cm的愈傷組織寬度、厚度較小，面積比較大。

2.3 愈傷組織的生根率

不同胸徑對(duì)巨柏根斷面愈傷組織生根的影響結(jié)果如表3所示。愈傷組織生根率為26.9%，其中胸徑在20～40 cm的巨柏愈傷組織生根率最高，可達(dá)33.3%；胸徑小于20 cm的巨柏愈傷組織生根率最低，僅為3.7%；卡方檢驗(yàn)顯示胸徑小于20 cm的愈傷組織生根率與其他胸徑差異顯著。

表3 不同胸徑對(duì)巨柏根斷面愈傷組織生根的影響

不同直徑根的愈傷組織生根情況結(jié)果見表4。不同根徑之間愈傷組織生根率差異較小。其中0.6～1.5 cm和3.3～19.6 cm的根愈傷組織生根率較高，而1.5～3.3 cm的根愈傷組織生根率最低，但卡方檢驗(yàn)差異不顯著。

表4 巨柏不同直徑根的愈傷組織生根情況

3 討論與結(jié)論

通過(guò)研究得出如下初步結(jié)論：胸徑小于20 cm的巨柏根愈傷組織寬度在根徑3.3～19.6 cm時(shí)最大；根徑3.3～19.6 cm的根愈傷組織的形成率最高，愈傷組織寬度、厚度和周長(zhǎng)比較大，面積比最小。巨柏大樹可以通過(guò)斷根處理實(shí)現(xiàn)養(yǎng)根，胸徑和根徑越大根斷面愈傷情況越好。

胸徑，即胸高直徑，為距根頸1.3 m處的樹干直徑，是代表干形的主要特征成分，是判斷立木胸高年齡的基本指標(biāo)[9]。胸徑的大小一定程度上代表了樹齡的大小[10～11]，也標(biāo)志其枝葉和根系的發(fā)達(dá)程度。胸徑不僅與根徑的分布有關(guān)[12～13]，也與根的再生有一定關(guān)系，而胸徑(樹齡)對(duì)愈傷組織生根的影響也是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)[14～15]。本研究表明不同胸徑的根愈傷組織形成差異不顯著，與葉萌[16]的黃柏(Phellodendronamurense)剝皮再生與樹齡關(guān)系不顯著結(jié)果相類似，但愈傷組織的生長(zhǎng)和生根差異顯著，這說(shuō)明了樹木大小(年齡)對(duì)愈傷組織生長(zhǎng)的影響，間接影響了根的再生能力。巨柏樹種的胸徑較大，不僅說(shuō)明該樹木年齡較大，也說(shuō)明其光合葉面積(冠幅)較大，其地上部分能夠提供較多光合產(chǎn)物，有機(jī)物儲(chǔ)存較多，這有利于根愈傷組織的生根[17～18]。

根是植物重要的功能器官，可支撐和固定植物，并為植物吸收水分和養(yǎng)分。而與根再生直接相關(guān)的因素包括根的大小、根系活力、根齡、根的生物量等指標(biāo)。根徑是指根斷面的直徑，能夠反映根齡、根的大小和根的生物量等指標(biāo)。根徑可以通過(guò)影響根的呼吸功能[19]，改變根際土壤溫度、濕度及空氣成分，進(jìn)而影響到根的再生，是根再生較為直接的影響因素之一。而試驗(yàn)結(jié)果也表明根徑能夠顯著影響根愈傷組織的形成和生長(zhǎng)，其中根徑較大的根愈傷組織形成率較高，發(fā)育較好，這可能與根系營(yíng)養(yǎng)分配有關(guān)：粗根體積較大，營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存多，并且營(yíng)養(yǎng)優(yōu)先供應(yīng)，有利于形成愈傷組織；細(xì)根雖然細(xì)胞活力強(qiáng)，生命力旺盛，但更容易失水和受到損傷[20]。

胸徑和根徑都是影響根愈傷組織形成和生根的重要因素[19]。與胸徑較小的樹相比，大胸徑的樹粗根(大于3.3 cm)的愈傷組織生長(zhǎng)更好，這與自然界中大樹粗根分枝比較普遍相符。不同胸徑不同根徑的巨柏根愈傷組織的生長(zhǎng)差異較大，這可能與不同胸徑巨柏的光合產(chǎn)物生產(chǎn)能力差別有關(guān)。幼樹，光合作用能力強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)供給比較充足，不同根徑愈傷組織生長(zhǎng)差異不大；老樹，光合作用能力下降，營(yíng)養(yǎng)供給不足。不同樹齡光合作用能力的差異，需要進(jìn)一步證實(shí)。