無患子和川滇無患子嫩枝扦插比較研究

史雙龍，何秋陽，劉濟(jì)銘，王 昕，鄭玉琳，賈黎明

（1.北京林業(yè)大學(xué) 國家能源非糧生物質(zhì)原料研發(fā)中心，北京 100083；2.中國計(jì)量大學(xué)，浙江 杭州 310018）

無患子屬植物廣泛分布在全球暖溫帶和熱帶，分布中心位于熱帶美洲[1]。我國無患子屬共4 種1變種，其中無患子Sapindus mukorossi、川滇無患子S.delavayi是分布在我國最廣的兩個(gè)種，具有重要的生物日化、生物質(zhì)能源、園林綠化、生態(tài)修復(fù)等作用[2]。無患子廣泛分布于我國淮河以南的熱帶、亞熱帶地區(qū)[3]。川滇無患子又被稱為皮哨子，是中國特有的無患子屬樹種，集中分布于我國云貴高原和四川盆地[4]。目前，南方多省已陸續(xù)集中栽培了數(shù)萬公頃的無患子人工原料林[5]。然而，現(xiàn)有栽植的無患子都是未經(jīng)子代測(cè)定的實(shí)生苗，存在林木分化、果實(shí)產(chǎn)量低、果實(shí)生產(chǎn)大小年現(xiàn)象、病蟲害等嚴(yán)重問題[6]，為保持良種性狀的穩(wěn)定，常采用組培、嫁接和扦插等方式對(duì)無患子進(jìn)行無性繁殖。就組培而言，目前國內(nèi)外對(duì)無患子組織培養(yǎng)的研究結(jié)果差異較大，并且組培體系的建立也不夠穩(wěn)定。而無患子嫁接繁殖技術(shù)以劈接效果最佳，但仍存在苗木生長不齊、繁殖系數(shù)低以及成本較高等問題[7-8]。相比于組培和嫁接，扦插繁殖具有效率高、成本低以及能夠保持砧木優(yōu)良性狀等特點(diǎn)，并且國內(nèi)外多個(gè)研究表明，在適宜濃度激素處理下，搭配合理的溫濕度管理，可顯著提高無患子扦插成活率。目前，國內(nèi)外多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)已陸續(xù)開展無患子種質(zhì)評(píng)價(jià)、良種選育和繁育、原料林高效培育等理論和技術(shù)研究工作[9-11]，但對(duì)無患子及川滇無患子扦插育苗的技術(shù)研究較少，未形成成熟的、可用于規(guī)模化生產(chǎn)的技術(shù)。因此，適宜的扦插繁殖技術(shù)對(duì)無患子科樹種保持優(yōu)良性狀、加快繁育速度等有重要意義。

目前，嫩枝扦插已成為難生根樹種扦插育苗的關(guān)鍵技術(shù)[12]。潘曉芳等[13]采集3～4年生廣西龍眼Dimocarpus longan品種實(shí)生母樹上的1年生嫩枝作為插穗；阮雙興[14]在3月選取無患子母樹上的頭兩年生無病蟲害的健康枝條作為穗條，用800 mg/L 的生根粉促進(jìn)生根，其生根率可達(dá)33.33%。楊眾家[15]在無患子的扦插試驗(yàn)中采用了ABT、NAA、2,4-D 這3 種激素進(jìn)行了單因素試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)200 mg/L 的ABT 生根粉促生根效果最好；此外，盧秀友等[16]在無患子的扦插試驗(yàn)中使用生根粉ABT1 和IBA 兩種激素分別配成3 種質(zhì)量濃度（200、300、500 mg/L），并對(duì)插穗基部采取不同處理時(shí)間（2、3 h），以研究不同激素的不同質(zhì)量濃度處理以及不同時(shí)間處理三項(xiàng)因素對(duì)無患子扦插成活的效果，發(fā)現(xiàn)使用200 mg/L 的ABT 生根粉處理插穗3 h 效果最佳。然而，國內(nèi)外現(xiàn)有無患子科樹種扦插試驗(yàn)均選擇單一樹種，目前尚未有人對(duì)兩種無患子進(jìn)行嫩枝扦插對(duì)比研究。為探究適宜不同種無患子扦插繁殖技術(shù)，采用福建建寧無患子家系種質(zhì)資源圃中3年生福建無患子1 號(hào)優(yōu)樹及四川川滇無患子6 號(hào)優(yōu)樹的嫩枝，以兩種無患子為研究對(duì)象，開展扦插育苗對(duì)比試驗(yàn)，以200 mg/L的GGR6 植物生長調(diào)節(jié)劑作為處理，對(duì)比兩種無患子的扦插成活率，并探究扦插苗成活機(jī)理，以期為無患子和川滇無患子新品種扦插擴(kuò)繁技術(shù)體系的形成提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省西北部三明市建寧縣（116°35′～117°04′E，26°30′～27°06′N），海拔280～1 858 m，地處中亞熱帶，屬海洋季風(fēng)性氣候區(qū)，又有大陸性山地氣候特點(diǎn)；年均降水量為1 800～2 100 mm，年均氣溫為16.5～17.5℃[17]。該地土壤肥力高，多以紅壤為主，土層厚度＞100 cm，水分、養(yǎng)分充足，具有良好的林木生長條件[18]。建寧縣于2008年開始大范圍種植無患子，并于2012年被中國經(jīng)濟(jì)林協(xié)會(huì)授予“中國無患子之鄉(xiāng)”稱號(hào)?，F(xiàn)如今，該地區(qū)已成為我國發(fā)展無患子生物質(zhì)能源原料林的主要基地。本研究于福建省三明市建寧縣源華林業(yè)生物科技有限公司內(nèi)溫室大棚中進(jìn)行。

1.2 材料與方法

1.2.1 插穗的采集

扦插插穗選自福建省建寧縣無患子家系種質(zhì)資源圃中福建無患子1 號(hào)優(yōu)樹及四川川滇無患子6號(hào)優(yōu)樹3年生的實(shí)生苗當(dāng)年抽出的無病蟲害的健壯嫩枝。于2017年6月1日7:00—8:00 溫度不高時(shí)采集長20～100 cm、粗約0.5 cm 的枝條，將采下的枝條迅速放入清水中，防止因蒸發(fā)過快而失水。

1.2.2 插穗的制作

于背風(fēng)陰涼處制作插穗，除去梢頭和基部，保留穗條中部。下端距下芽處剪成“v”字型的斜切面以增大插穗與激素的接觸面積，上端距上芽處剪成平切面，上剪口位于葉柄以上1 cm 左右，下剪口位于葉或腋芽之下3～5 mm；插穗長度修剪為10～13 cm，每根插穗需留有2～3 個(gè)芽眼，保留上部芽或一片小葉，葉片較大時(shí)將其剪去1/2。

1.2.3 基質(zhì)的選用

于福建源華林業(yè)生物科技有限公司院內(nèi)苗圃地搭建2.3 m 高遮陽棚，扦插基質(zhì)參考譚宏超等[19]在龍眼、荔枝扦插實(shí)驗(yàn)中使用的珍珠巖、河沙、壤土和竹沫混合的方法，將泥炭土和珍珠巖以2∶1比例混合裝在上口徑15 cm、下口徑10 cm、深20 cm 的聚乙烯育苗缽內(nèi)作為扦插基質(zhì)，并使用2%的硫酸亞鐵水溶液進(jìn)行消毒。在溫室大棚內(nèi)已修理好的苗床上挖淺坑，每個(gè)坑間隔20 cm，將裝好基質(zhì)且消毒過的育苗缽逐一放入坑內(nèi)，用土固定基部，防止傾倒。

1.2.4 激素處理

GGR6 生根粉具有廣泛、穩(wěn)定、高效的優(yōu)點(diǎn)，常用于各種林木扦插育苗及造林[20]。因此，本試驗(yàn)采用清水和質(zhì)量濃度為200 mg/L 的GGR6 浸泡處理插穗基部3～4 cm 處，并在基質(zhì)上用樹枝插出粗細(xì)與穗條相近，深度與穗條長短相近的孔，之后將處理過的無患子和川滇無患子插穗分別逐一直插入基質(zhì)中，芽眼朝上，插入時(shí)保證插穗上端3～5 cm 在外，插后將孔口縫隙捏實(shí)以讓插穗基部與基質(zhì)完全接觸。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)無患子和川滇無患子兩組處理，扦插前使用200 mg/L的GGR6 生根粉浸泡處理插穗基部（3～4 cm），處理時(shí)間為1 h，處理后分3 次重復(fù)扦插，每次重復(fù)25 株，外加清水對(duì)照組，共300 株扦插苗木。

1.4 插后管理

為保持空氣濕度及基質(zhì)水分，大棚內(nèi)采用全自動(dòng)噴霧裝置，保持棚內(nèi)空氣溫度在25～30℃之間，相對(duì)空氣濕度在80%左右，同時(shí)扦插基質(zhì)始終保持濕潤狀態(tài)。插穗生根后噴施2 000 倍液的多菌靈。此外，頻繁檢查插床，及時(shí)除去棚中雜草。雨天關(guān)閉噴霧裝置，防止水澇。

1.5 指標(biāo)的測(cè)定方法

1.5.1 插穗成活率的測(cè)定

2017年11月1日對(duì)嫩枝扦插成活率進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)。

1.5.2 扦插苗生物量、根系指標(biāo)的測(cè)定

調(diào)查結(jié)束后當(dāng)天采樣，每個(gè)處理采集無患子嫩枝扦插苗5 株標(biāo)準(zhǔn)株，將每株洗凈的根系放入裝有蒸餾水的根盤內(nèi)精細(xì)調(diào)整后，用EPSON 掃描儀進(jìn)行掃描與分析。分根、莖、葉殺青后烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量并保存待測(cè)。

1.5.3 扦插苗營養(yǎng)成分的測(cè)定

用凱氏定氮法測(cè)定根、葉的含氮量；用分光光度法測(cè)定根、葉的含磷量。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Office Excel 2016 軟件整理、分析數(shù)據(jù)和繪制圖表，應(yīng)用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA），顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 成活率

與清水對(duì)照組相比，GGR6 顯著提高了兩種無患子嫩枝扦插的成活率（P＜0.05）（圖1），且無患子和川滇無患子存在顯著差異（P＜0.05）。清水處理的川滇無患子嫩枝扦插苗成活率為0，無患子為3.95%；經(jīng)GGR6 處理后，無患子成活率可達(dá)到40.08%，較清水對(duì)照組提高了36.13%，且為川滇無患子的2.32 倍（圖1）。

圖1 無患子與川滇無患子嫩枝扦插成活率Fig.1 The survival rates of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi

2.2 嫩枝扦插苗的生物量

與清水對(duì)照組相比，GGR6 顯著提高了無患子嫩枝扦插苗的根、莖、葉生物量及總生物量（P＜0.05），達(dá)到0.63、2.57、0.71、3.91 g，顯著提高了397.24%、143.99%、108.82%和157.24%；同時(shí)，GGR6 也顯著提高了川滇無患子嫩枝扦插苗的根、莖、葉生物量及總生物量（表1）。此外，單因素方差分析表明，經(jīng)GGR6 處理過的兩種無患子嫩枝扦插苗的各器官生物量及總生物量無顯著差異（P＞0.05）。進(jìn)一步分析表明無患子平均單株根、莖、葉生物量分別占總生物量的16.1%、65.7%和18.2%，川滇無患子平均單株根、莖、葉生物量分別占總生物量的11.6%、73.2%和15.2%。

表1 無患子與川滇無患子嫩枝扦插苗生物量?Table 1 The biomass of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi g

2.3 嫩枝扦插苗的營養(yǎng)成分

GGR6 處理組的無患子嫩枝扦插苗的根含氮量顯著高于清水對(duì)照組（P＜0.05），但葉含氮量與清水對(duì)照組無顯著差異（P＞0.05）（圖2）。無患子嫩枝扦插苗的根、葉含氮量分別提高了180.27%和39.55%。此外，經(jīng)GGR6 處理后，川滇無患子根、葉含氮量分別達(dá)到了4.02 mg·g-1和2.87 mg·g-1（圖2）。單因素方差分析結(jié)果顯示，兩種無患子嫩枝扦插苗的根、葉含氮量無明顯差異（P＞0.05）。

圖2 無患子與川滇無患子嫩枝扦插苗含氮量Fig.2 The nitrogen content of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi

GGR6 處理組的無患子嫩枝扦插苗的根含磷量顯著高于清水對(duì)照組（P＜0.05），但葉含磷量與清水對(duì)照組無顯著差異（P＞0.05）（圖3）。無患子嫩枝扦插苗的根、葉含磷量分別提高了629.79%和29.5%。此外，經(jīng)GGR6 處理后，川滇無患子嫩枝扦插苗的根、葉含磷量分別達(dá)到了0.33 mg·g-1和1.67 mg·g-1（圖3）。單因素方差分析結(jié)果顯示，GGR6 促使無患子嫩枝扦插苗根含磷量比川滇無患子嫩枝扦插苗的顯著高出了210.83%（P＜0.05），但兩種無患子嫩枝扦插苗葉含磷量差異不顯著（P＞0.05）。

圖3 無患子與川滇無患子嫩枝扦插苗含磷量Fig.3 The phosphorus content of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi

2.4 嫩枝扦插苗根系

與清水對(duì)照組相比，GGR6 顯著促進(jìn)了兩種無患子嫩枝扦插苗的根系生長（P＜0.05）（表2）。其中，無患子嫩枝扦插苗的總根長、根表面積、根體積和平均直徑分別增加了658.01%、296.79%、374.52%和128.91%；此外，川滇無患子嫩枝扦插苗在清水組無一成活，但經(jīng)GGR6 處理后，其總根長、根表面積、根體積和平均直徑分別達(dá)到6.66 m、82.02 cm2、0.9 cm3和0.4 mm。單因素方差分析結(jié)果顯示，經(jīng)GGR6 處理后的兩種無患子嫩枝扦插苗的根系生長指標(biāo)差異不顯著，進(jìn)一步反映了GGR6 對(duì)川滇無患子嫩枝扦插苗生長的強(qiáng)烈促進(jìn)作用。

表2 無患子與川滇無患子嫩枝扦插苗根系Table 2 The root of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi

2.5 無患子嫩枝扦插苗各生長指標(biāo)間的相關(guān)性

由Pearson 相關(guān)性分析結(jié)果可知，無患子嫩枝扦插成活率與扦插苗總生物量、根系生長指標(biāo)及根養(yǎng)分含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）（表3），表明根系生長會(huì)極大地影響無患子扦插苗的成活。此外，根系磷素營養(yǎng)與成活率、總生物量、根系生長指標(biāo)、根含氮量、葉含氮量、葉含磷量和莖生物量等均呈顯著正相關(guān)，表明扦插基質(zhì)中的速效磷含量對(duì)無患子扦插至關(guān)重要，而氮的作用也較為重要。

表3 無患子嫩枝扦插苗各生長指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系?Table 3 Correlation between each growth indexes of softwood cuttings of Sapindus mukorossi

續(xù)表3Continuation of table 3

3 討 論

GGR6 是常用的植物生長調(diào)節(jié)劑，廣泛應(yīng)用于林木扦插和造林，許多研究表明其在竹柏[21]、茶樹[22]、烏柳[23]、無患子[12]等植物的扦插繁殖中可顯著提高生根率。此外，不同質(zhì)量濃度的GGR6對(duì)嫩枝扦插苗生根的促進(jìn)作用不同，何必庭等[10]在無患子嫩枝扦插試驗(yàn)中采用了3 種質(zhì)量濃度的GGR6 進(jìn)行處理，分別為100、200 和500 mg/L，結(jié)果表明，200 mg/L 的GGR6 處理下無患子嫩枝扦插苗成活率最高。本研究采用了200 mg/L 質(zhì)量濃度的GGR6 溶液處理無患子及川滇無患子嫩枝插穗，其中，無患子嫩枝扦插成活率達(dá)40.08%，較福建自然狀態(tài)下無患子嫩枝扦插成活率提高了36.13%，表明插穗經(jīng)GGR6 處理確實(shí)提高了無患子扦插成活率。推測(cè)改變植物生長調(diào)節(jié)劑種類和質(zhì)量濃度，可進(jìn)一步提高無患子嫩枝扦插成活率[12]。此外，川滇無患子嫩枝扦插成活率為17.74,%，較無患子低22.34%，說明川滇無患子嫩枝扦插較為困難。

植物根系能夠吸收、轉(zhuǎn)移并儲(chǔ)存土壤中的水肥，是支持植物生長發(fā)育的重要器官[24]；張蕊等[25]研究發(fā)現(xiàn)不同種源木荷幼苗根系生長對(duì)外界環(huán)境條件適應(yīng)能力不同，種源之間生長差異明顯；宗建偉等[26]在對(duì)文冠果的扦插試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)植物生長調(diào)節(jié)劑可顯著影響扦插苗根系指標(biāo)，從而改變根系形態(tài)。本試驗(yàn)對(duì)兩種無患子嫩枝扦插苗根系生長指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示兩種無患子根系生長指標(biāo)均無顯著差異，這表明無患子與川滇無患子的種間差異對(duì)嫩枝扦插幼苗根系生長并無顯著影響。這可能是由于嫩枝扦插苗成活后兩種無患子幼苗生長適應(yīng)了當(dāng)?shù)貧夂?，表明其受遺傳信息影響高于環(huán)境因子的影響，這為無患子良種選育和擴(kuò)繁提供了新的理論支撐。

氮（N）、磷（P）、鉀（K）是植物生長所必需的三大營養(yǎng)元素，其中磷具有能量代謝、酶活性調(diào)節(jié)和信號(hào)傳導(dǎo)的作用，此外，磷也是光合作用不可缺少的元素之一[27]。劉慧等[28]研究發(fā)現(xiàn)，根系缺磷時(shí)作物會(huì)形成較大的根系，并促進(jìn)根系對(duì)磷素的吸收；官紀(jì)元等[29]在刺梨生長及根系形態(tài)特征的研究中發(fā)現(xiàn)，一定濃度的磷會(huì)促使刺梨苗木生長和根系形成，其根系生長明顯增大。本研究通過相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無患子嫩枝扦插根系磷素營養(yǎng)與成活率、總生物量、根生長指標(biāo)、根含氮量、葉含氮量、葉含磷量和莖生物量等均呈顯著正相關(guān)，表明扦插基質(zhì)中速效磷對(duì)無患子扦插至關(guān)重要；此外，磷作為植物生長所必需的營養(yǎng)元素，基質(zhì)中速效磷的含量和無患子嫩枝扦插苗木根系發(fā)育及生長間的關(guān)系有待進(jìn)一步研究，這為今后研究無患子扦插繁殖技術(shù)體系提供了參考依據(jù)。

4 結(jié) 論

本研究通過開展無患子和川滇無患子嫩枝扦插的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在200 mg/L 質(zhì)量濃度的GGR6 激素處理下，無患子嫩枝扦插苗的成活率最高可達(dá)40.08%，為川滇無患子的2.32 倍，表明無患子較川滇無患子更適合進(jìn)行嫩枝扦插擴(kuò)繁。研究還發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)中速效磷含量對(duì)無患子嫩枝扦插至關(guān)重要，這一結(jié)論為今后研究無患子扦插繁殖技術(shù)體系提供了參考依據(jù)。此外，在相同生長環(huán)境下，無患子與川滇無患子嫩枝扦插幼苗生長受遺傳信息影響高于環(huán)境因子影響，因此，針對(duì)不同用途篩選優(yōu)株母樹，可在很大程度上保留其優(yōu)良性狀。