無患子良種YK-2配套栽培技術(shù)及應(yīng)用研究

黃華明 余榮卓 陳杰 黃靜怡

(1.福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，福建 南平 353000；2.福建省建陽范橋國有林場，福建 建陽 354200；3.吉林農(nóng)業(yè)大學，吉林 長春 130118)

引言

無患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)作為我國生物質(zhì)能源重點發(fā)展樹種[1]。果實含有多種成分，其中果肉中的皂素含量高達20%以上，是高檔生物洗滌劑的原材料；種仁含脂肪油高達43%以上，是制造天然滑潤油和生物柴油的原材料，集生物質(zhì)能源、“天然”日用化工原料、中藥等功能，具有極高的開發(fā)價值，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景廣闊。根據(jù)國家林業(yè)局《全國林業(yè)生物質(zhì)能源發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》，到2020年全國油料能源林建設(shè)達到422萬hm2，無患子油料能源林規(guī)模將達到25萬hm2。到2019年福建省無患子油料能源林建設(shè)近2.5萬hm2。目前無患子生產(chǎn)主要問題是良種選育滯后導(dǎo)致規(guī)模種植大量使用實生苗、成片栽培采用造林模式粗放半野生栽培，導(dǎo)致樹體高大、綠葉層薄，結(jié)果面積少。同時，果用經(jīng)濟林結(jié)果因花器發(fā)育不良、授粉受精不完全、胚珠退化和發(fā)育不良而普遍存在生理落果現(xiàn)象[2]，造成無患子少花少果現(xiàn)象，果實品質(zhì)低。嚴重影響無患子油料能源林高效培育和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。本研究利用二年生無患子實生苗進行高位嫁接良種“YK-2”，結(jié)合修剪、施肥和外源激素保果措施優(yōu)化的綜合措施，以期提高無患子的產(chǎn)量和品質(zhì)，為無患子經(jīng)濟林果實優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐和應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 無患子

無患子結(jié)果樹分布于福建省南平市延平區(qū)洋口國有林場市郊管護點和現(xiàn)代田園農(nóng)業(yè)有限公司。選用二年生無患子實生苗和二加六年生高接換種無患子成年樹為試驗材料。該試驗材料分別選自福建省南平市延平區(qū)洋口國有林場市郊管護點和現(xiàn)代田園農(nóng)業(yè)有限公司2013年種植的一年生無患子實生苗，2015年嫁接“YK-2”良種，2017年進入結(jié)果投產(chǎn)。

1.1.2 試劑

無水乙醇，武漢翔合億化工科技有限公司；石油醚，南通潤豐石油化工有限公司；芭田45%硝硫基復(fù)合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)，深圳芭田股份有限公司；硼砂，營口遼濱精細化工有限公司；尿素，福建三明化工廠；磷酸二氫鉀，吳江市永和精細化工有限公司；GA3、CPPU，杭州木木生物科技有限公司。

1.1.3 主要儀器設(shè)備

磨粉機，JYS-M01，九陽股份有限公司；恒溫鼓風干燥箱，HB881-8，蘇州市豪貝節(jié)能烘箱廠；索氏提取器，NAI-ZFCDY-8Z，上海那艾精密儀器有限公司；短程分子蒸餾器，F(xiàn)MD-60(A)，上?？婆d儀器有限公司；低速離心機，TD6M，山東博科科學儀器有限公司；冰箱，BCD-580WIPDCL，珠海格力電器股份有限公司；天平，JT3010N/0.1g，上海精天電子儀器有限公司；游標卡尺，哈爾濱北量工具制造有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗樹選擇

在坡向、土壤基本一致下，從二加六年生的無患子品系“YK-2”試驗樹中，選擇生長樹勢、地徑大小、冠幅冠層、枝條生長量基本一致的66株作為試驗對象，同樣選擇八年生實生苗6株作對照。試驗樣株均無病蟲害，樹體健壯，常規(guī)管理方式一樣，正常開花結(jié)果。

1.2.2 單因素試驗

1.2.2.1 無患子高接換種對投產(chǎn)和品質(zhì)的影響

2014年12月26日冬季采集無患子優(yōu)良“YK-2”發(fā)育枝，放置2-4℃冰箱保濕冷藏。2015年2月8日進行無患子高位換種，2016年起對無患子實生苗和嫁接苗實施整形修剪，2017—2019年開始觀察無患子實生苗和嫁接苗開花和結(jié)果情況。調(diào)查高接樹和實生苗單位面積花穗數(shù)量和結(jié)果量；用電子天測定無患子果實重量，計算單果重；果實采用醇提法萃取無患子果肉皂苷[3]，索氏提取法提取無患子籽油總量[3]。

1.2.2.2 不同修剪強度對優(yōu)良“YK-2”開花和結(jié)果的影響

2016年起對“YK-2”嫁接苗進行整形修剪，選留3個主枝[4]，每個主枝選留2～3個第2主枝，采用自然開心形。2019年對結(jié)果樹采用長放(不對枝條修剪)、輕短剪(剪除枝條長度1/3)、中短剪(剪除枝條長度1/2)、重短剪(剪除枝條長度2/3)[5]，調(diào)查萌芽、開花、結(jié)果情況。

1.2.2.3 不同配方施肥對無患子開花坐果的影響

結(jié)果樹施肥分4個處理，分別是芭田45%硝硫基復(fù)合肥3kg、芭田45%硝硫基復(fù)合肥2kg加尿素1kg、芭田45%硝硫基復(fù)合肥2kg加尿素1kg加磷酸二氫鉀0.5kg、芭田45%硝硫基復(fù)合肥2kg加尿素1kg加磷酸二氫鉀0.5kg加0.1硼砂，萌芽前和第1次生理落果前溝施。春季和夏季調(diào)查開花坐果情況。

1.2.2.4 不同生長調(diào)節(jié)劑對無患子開花坐果的影響

無患子結(jié)果樹按GA340×10-6、CPPU 5×10-6，盛花期和第1次生理落果前噴施花穗。春季和夏季調(diào)查開花坐果情況。

對照(CK)無患子結(jié)果樹不進行修剪、施肥和生長調(diào)節(jié)劑處理。

1.2.3 正交試驗

2020年在單因素試驗基礎(chǔ)上，以修剪強度、施肥水平、生長調(diào)節(jié)劑處理進行L16(24+12)正交試驗。

1.3 調(diào)查內(nèi)容和測定方法

采用單株小區(qū)，重復(fù)3次。在每個處理植株的東、南、西、北4個方位分別選擇3個長勢、大小、物候期相似的花穗進行固定調(diào)查，5月15日調(diào)查各處理標記花穗的長度、雌雄花數(shù)量，6月2日生理落果前調(diào)查各處理標記花穗的幼果量；8月26日進行標記花穗結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計；12月上旬果實完全成熟時采收，以調(diào)查果穗為單位進行果實大小、產(chǎn)量測定，采用游標卡尺和天平測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)使用Mircosoft Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)計算、整理和圖表繪制。采用SPSS 22.0軟件對單因素33個處理的結(jié)果量指標進行單因素方差分析(One-way ANOVA),對正交試驗16個處理用單變量線性模型Waller-Duncan多重顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 提高無患子坐果率單因素試驗

2.1.1 “YK-2”高接換種對無患子結(jié)果的影響

良種是農(nóng)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效益的根本途徑，高接換種是無患子低產(chǎn)林改造的有效而顯著途徑[6]。從試驗結(jié)果觀察，2015年高接“YK-2”，2017年全部進入結(jié)果期，見圖1。而實生苗都未開花結(jié)果，2019年實生苗才開花結(jié)果。試驗結(jié)果表明，通過高接換種結(jié)果可提早2a，從表1分析可知，高接的品系“YK-2”的單位結(jié)果面積、結(jié)果量、單果重、果肉總皂苷含量、種子含油量等都顯著高于實生苗(P<0.05)。通過高接良種，不僅讓實生苗無患子提早結(jié)果，同時提高了果實的產(chǎn)量和品質(zhì)。

表1 高接“YK-2”與實生苗的結(jié)果情況的方差分析

圖1 2015年高接換種“YK-2”和2017年結(jié)果情況

2.1.2 不同處理對無患子“YK-2”坐果率影響

修剪處理通過調(diào)節(jié)無患子植株營養(yǎng)分配、光照條件，有助于無患子開花結(jié)果[7]。由圖2可知，12月上旬采收時，“YK-2”無患子通過中短剪后坐果率明顯高于其它組。從表2分析可以看出，重短剪坐果率明顯低于其它組(P<0.05)，表現(xiàn)出中短剪>輕短剪>長放>重短剪。說明中短剪可以提高無患子坐果率。

圖2 不同處理對“YK-2”坐果率的影響

表2 不同處理對“YK-2”坐果率影響的方差分析

2.1.3 施肥對無患子坐果率的影響

配方施肥通過調(diào)節(jié)植物營養(yǎng)生長和生殖生長平衡，進而提高產(chǎn)量[7]。從圖2、表3可知，通過施肥可以提高無患子的結(jié)果量，結(jié)果量比對照都提高30%以上，而復(fù)合肥2kg加尿素1kg加磷酸二氫鉀0.5kg加硼砂0.1kg對無患子坐果作用明顯高于其它組(P<0.05)。

表3 配方施肥對“YK-2”坐果率影響的方差分析

2.1.4 外源激素對無患子坐果率的影響

落果是果樹生產(chǎn)中普遍存在的現(xiàn)象，落果高峰期形成原因與激素水平有關(guān)[4]。從圖2、表4可知，CPPU和GA3對坐果具有顯著促進作用，明顯高于對照組(P<0.05)，而且CPPU保果效果明顯高于GA3(P<0.05)。

表4 外源激素對“YK-2”坐果率影響的方差分析

2.2 提高無患子坐果率正交試驗

根據(jù)上述修剪、配方施肥和外源激素單因素試驗結(jié)果，確定3個正交試驗因素和水平，如表5所示。采用L16(24+12)進行正交試驗，正交試驗結(jié)果與分析見表6。修剪加配方施肥加激素處理的無患子坐果效果如圖3所示，從圖3看出，試驗14號的無患子果穗結(jié)果量多，果實均勻，受果實重量影響，果穗下垂；而對照組的無患子果穗幾乎沒有變化，果實稀少，且果實大小不均勻。

圖3 無患子“YK-2”開花坐果比較

表5 “YK-2”正交試驗因素與水平設(shè)計

從表6可知，提高無患子坐果率的主次因素為修剪(A)>配方施肥(B)>外源激素(C)，提高坐果率的最佳參數(shù)為A3B4C2，即中短剪、復(fù)合肥2kg加尿素1kg加磷酸二氫鉀0.5kg加硼砂0.1kg、CPPU 5×10-6；提高無患子產(chǎn)量的主次因素為配方施肥(B)>外源激素(C)>修剪(A)，提高產(chǎn)量的最佳參數(shù)為A3B3C2，即中短剪、復(fù)合肥2kg加尿素1kg加磷酸二氫鉀0.5kg、CPPU 5×10-6。

表6 “YK-2”正交試驗結(jié)果與分析

3 討論

3.1 修剪對無患子坐果率的影響

修剪就是調(diào)整樹冠冠層結(jié)構(gòu)、枝葉空間分布，對其光能截獲、能量流動、光合作用和蒸騰作用有重要的影響[9,10]，減少無效葉，提高樹冠的有效光合面積；調(diào)節(jié)營養(yǎng)生長和生殖生長平衡；調(diào)節(jié)作用枝、葉、果等器官生長發(fā)育。合理的葉面積指數(shù)是經(jīng)濟林充分利用光能、保證高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的主要條件。修剪促進坐果技術(shù)已經(jīng)在果樹生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，也是目前公認無公害生產(chǎn)技術(shù)之一，修剪可以人為調(diào)整植株的枝葉分布、光照調(diào)節(jié)、平衡營養(yǎng)生長和生殖生長，從而達到提高坐果率的目的。有效枝條量選留數(shù)量對植株的光合能力及果實數(shù)量和產(chǎn)量品質(zhì)等方面都有很大影響，其選擇是由樹種、品種、樹齡、樹勢、立地條件以及管理水平等諸多方面綜合決定的[9]。不同果樹結(jié)果習性有很大差異，因此采用不同修剪方法、修剪強度，篩選出最合適的修剪技術(shù)，以期提高無患子坐果率。

3.2 施肥對無患子坐果率的影響

施肥是果用經(jīng)濟林管理的重要基礎(chǔ)，也是豐產(chǎn)的保證條件。許多農(nóng)業(yè)學者研究表明，礦質(zhì)營養(yǎng)元素種類和比例，施用肥料的種類、形態(tài)、數(shù)量、時期與方法，對果用經(jīng)濟林的產(chǎn)量與品質(zhì)起到明顯作用，同時對樹體的生長發(fā)育有重大的影響[11,12]。

因地理位置和氣候不同，不同區(qū)域形成的土壤其營養(yǎng)含量有明顯差異，不同樹種需求的N、P、K也不盡相同，目前對無患子的需肥規(guī)律和施肥效應(yīng)的研究較少。施肥的種類、數(shù)量、時期、方法對果用經(jīng)濟林生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)等影響已被農(nóng)業(yè)研究者所關(guān)注，無患子的施肥研究不僅涉及到N、P、K配合比例，而且包括施肥水平[12]，山地土壤養(yǎng)分的有效性，有機肥的效果及N、P、K肥料的合理配合等，為無患子的施肥管理實踐提供理論依據(jù)，隨著農(nóng)業(yè)施肥技術(shù)的日趨完善，而果用經(jīng)濟林施肥的理論體系尚未建立；果用經(jīng)濟林施肥試驗的基礎(chǔ)研究積累較少，果用經(jīng)濟林施肥的實踐體系尚不完善。

3.3 外源激素對無患子坐果率的影響

人為誘導(dǎo)植物雌、雄發(fā)生的有效手段主要是利用外源激素或生長調(diào)節(jié)劑處理。研究者認為，在花芽分化階段對植物噴施外源激素或生長調(diào)節(jié)劑可以改變植物內(nèi)源激素水平，從而誘導(dǎo)性別分化，內(nèi)源激素在性別分化過程中充當誘導(dǎo)信號[13]，高水平ABA、IAA、CTK、GA可以促進雌、雄花分化，這已在黃瓜上得到證實[14]。在荔枝上開花期噴施CPPU能夠保持花穗花期延長，并促使花蕾萌動批次增加，這可能與CPPU提高花穗內(nèi)源細胞分裂素含量有一定的關(guān)系[15]。本研究中GA3和CPPU對研究無患子花芽性別分化歷程及花期調(diào)控具有較好的參考意義。

3.4 提高無患子造林效益途徑

經(jīng)濟林實生苗造林普遍存在樹體間生長結(jié)果差異大、結(jié)果遲、產(chǎn)量低、品質(zhì)差等問題，投資回報遲，經(jīng)濟效益低。果樹高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)途徑是通過良種改良，以及規(guī)范化和精細化管理。無患子果用原料林要想達到高產(chǎn)，應(yīng)對無患子實生苗進行良種嫁接，采用科學的經(jīng)營方法，精心撫育，根據(jù)無患子品種生長結(jié)果習性進行合理修剪，按照無患子生長規(guī)律進行規(guī)范施肥，開花期和生理落果期進行?；ū９娇蛇_到增產(chǎn)、增收的目的。優(yōu)良無患子盛產(chǎn)期果實產(chǎn)量可達12t·hm-2，產(chǎn)值可達46萬元·hm-2[6]。無患子種植不僅起到造林的生態(tài)效益，同時可以帶來巨大經(jīng)濟效益，實現(xiàn)綠水青山就是金山銀山的目的。

4 結(jié)論

本試驗通過良種嫁接，解決了無患子成片種植坐果率低、果實品質(zhì)差等難題。通過修剪、配方施肥、外源激素等綜合處理無患子結(jié)果樹，其?；ū９Ч黠@高于對照。通過正交試驗，綜合考慮上述處理方法對提高無患子坐果率的影響，從而得出提高坐果率的最佳試驗方案，中短剪后配施復(fù)合肥2kg、尿素1kg、磷酸二氫鉀0.5kg、硼砂0.1kg，盛花期和第1次生理落果期前噴施濃度為5×10-6的CPPU可以顯著提高無患子坐果率和產(chǎn)量。