不同種類和質(zhì)量濃度生根劑對薄殼山核桃移栽苗木質(zhì)量的影響

杜洋文，黃發(fā)新，鄧先珍，鄒英武，謝新國，王菊香

（1. 湖北省林業(yè)科學(xué)研究院，湖北 武漢 430075；2. 黃岡師范學(xué)院 經(jīng)濟(jì)林木種質(zhì)改良與資源綜合利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/大別山特色資源開發(fā)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 黃岡 438000；3. 湖北省木本糧油林工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430075；4. 麻城市國有五腦山林場，湖北 麻城 436100；5. 武漢市新洲區(qū)園林和林業(yè)局，湖北 武漢 431400）

薄殼山核桃（Carya illinoensis）是胡桃科山核桃屬落葉植物，干仁含油率高達(dá)70%以上，產(chǎn)品種類豐富，可直接生食，也可加工成保健食品，具有較高的營養(yǎng)價值和醫(yī)學(xué)保健功能[1?4]；由于其樹形高大、直立美觀、材質(zhì)堅韌等特點(diǎn)，被廣泛用于園林綠化和多種工業(yè)原料[5]；由于其顯著的經(jīng)濟(jì)效益[6?7]，在許多地方已成為解決“三農(nóng)”問題的重要抓手，對當(dāng)前正在實(shí)施的“精準(zhǔn)扶貧”和“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略，也發(fā)揮著越來越重要的作用[4]。

當(dāng)前，薄殼山核桃育苗大多采用大田裸根育苗，苗木須根少、起苗難度大、根系易損傷，造林后生長勢弱，苗木質(zhì)量較差，嚴(yán)重影響造林成活率和后期生長。另外，裸根苗水分損失過快，保濕措施效果不佳，也不適宜長距離運(yùn)輸[8?9]。近年來，對薄殼山核桃苗木根系生長、根系形態(tài)等研究也有相關(guān)報道，常君等[10]研究了不同無性系薄殼山核桃種子幼苗根系生長差異，表明種子大小對苗木根系生長有顯著性差異；不同的容器類型和規(guī)格對薄殼山核桃苗木根系生長也存在顯著性差異，其中以火箭盆對幼苗根系發(fā)育最優(yōu)[11]；李俊南等[12]采用不同濃度GA3、IBA、IAA、NAA 對薄殼山核桃種子進(jìn)行處理，篩選出了有利于幼苗生長的適宜濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑；黃有軍等[13]、章建紅等[14]、曹凡等[15]先后研究了薄殼山核桃硬枝扦插生根和不定根形成機(jī)制。IAA 參與了愈傷組織形成、根原基誘導(dǎo)和不定根形成的每一個階段，對不定根形成起促進(jìn)作用[16?17]，適宜濃度的IAA 能夠使插穗基部成為有效利用養(yǎng)分的庫，提高插穗信號傳遞的能力[15]以及促進(jìn)插穗基部細(xì)胞分裂和分化[18]。目前，在植物種子萌發(fā)、幼苗生長、扦插生根等方面對植物生長調(diào)節(jié)劑的使用研究較多，但有關(guān)植物生長調(diào)節(jié)劑對薄殼山核桃苗木移栽后苗木質(zhì)量影響研究少有報道。鑒于此，用911（湖北省林業(yè)科學(xué)研究院自主研發(fā)的生根劑）、IAA和NAA 3種植物生根劑及其不同質(zhì)量濃度對薄殼山核桃3 年生裸根苗進(jìn)行浸泡處理，比較分析不同處理對薄殼山核桃裸根苗移栽成活率、地上和地下鮮質(zhì)量和干質(zhì)量、新梢鮮質(zhì)量和干質(zhì)量以及根長、根表面積、根體積和根直徑等指標(biāo)的影響，并對苗木質(zhì)量運(yùn)用主成分分析法和隸屬函數(shù)值法開展綜合評價，擬篩選出能顯著提高薄殼山核桃裸根苗移栽成活率及生長的適宜生根劑種類和濃度，為其產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于九峰試驗(yàn)林場，海拔51～202 m，東經(jīng)114°29′，北緯31°22′，位于北亞熱帶，屬于亞熱帶大陸季風(fēng)性濕潤氣候。極端最高氣溫41 ℃，極端最低氣溫-17.6 ℃，年平均氣溫16.7 ℃，年平均降雨量1 200～1 400 mm，年日照時數(shù)2 058.4 h，無霜期239 d。

1.2 試驗(yàn)材料

選取薄殼山核桃3 年生實(shí)生苗，徑粗2.0～2.5 cm。2018 年3 月上旬起苗，保留地下部分主根長20 cm，截口齊平，地上部分主干長30 cm。起苗后，每30 株為一小捆，共48 小捆，保存在陰涼處，用濕毛毯覆蓋，保持苗木濕潤，備用。911生根劑屬于含無機(jī)物和有機(jī)物的固體吸附劑成分，促進(jìn)植物生根和生長的組合物，是一種廣譜性高效促根劑和生長劑，為湖北省林業(yè)科學(xué)研究院自主研發(fā)，并取得專利授權(quán)。

1.3 試驗(yàn)方法

選取911、IBA、NAA 3 種生根劑，分別配制質(zhì)量濃度為50、100、200、300、400 mg/L 溶液1 L，盛裝在不同容器。將每一小捆苗木地下部分全部浸泡在溶液中，浸泡時間12 h，以不浸泡為對照（CK）。采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計，每處理30 株，共16 個處理，共計480 株，重復(fù)3 次。浸泡后，按試驗(yàn)設(shè)計分別將其移栽到25 cm（口徑）×30 cm（高度）黑色塑料容器袋中，以V（泥炭土）：V（黃心土）=1∶1 混合物為基質(zhì)。苗木移栽后，澆透水一次。后期管理按苗木日常除草、施肥、澆水、病蟲害防治等技術(shù)要求進(jìn)行。

1.4 指標(biāo)調(diào)查及分析

指標(biāo)調(diào)查在苗木停滯生長后進(jìn)行，首先調(diào)查苗木成活株數(shù)，計算成活率。再去除容器袋，緩慢清除基質(zhì)，清水沖洗干凈，最后用紙巾包裹吸干水分。將苗木從莖干基質(zhì)痕跡處剪斷，測定地上鮮質(zhì)量（X1）以及地下鮮質(zhì)量（X2）；將當(dāng)年新梢剪切下稱取新梢鮮質(zhì)量（X3）。在80 ℃條件下將地上部分、地下部分和新梢烘干至恒定質(zhì)量，并測定地上干質(zhì)量（X4）、地下干質(zhì)量（X5）和新梢干質(zhì)量（X6）。利用托普根系分析系統(tǒng)分析地下部分根長（X8）、根表面積（X9）、根體積（X10）和根直徑（X11）。計算根冠比（X7），X7=地下干質(zhì)量/地上干質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

基于地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下干質(zhì)量等生物量測定數(shù)據(jù)，開展指標(biāo)相關(guān)性分析、主成分分析和隸屬函數(shù)綜合評價，并建立苗木質(zhì)量預(yù)估最優(yōu)回歸方程。其中，隸屬函數(shù)綜合評價指標(biāo)計算公式及步驟分別如下[19?20]:

（1）各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值u

式中：Xj表示第j個綜合指標(biāo)；Xmax和Xmin分別表示第j個綜合指標(biāo)的最大值和最小值。

（2）各綜合指標(biāo)的權(quán)重W

式中：Wj表示第j個綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度，即權(quán)重；Pj為配方第j個綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

（3）綜合評價值D

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類和質(zhì)量濃度生根劑對薄殼山核桃移栽苗木成活及生長的影響

不同種類及不同質(zhì)量濃度生根劑對薄殼山核桃移栽苗木成活率影響存在極顯著差異（F=29.53**，P<0.01，表1）。其中，以911-50 和IBA-50處理成活率較高，達(dá)到96.30%；911-100 和IBA-200處理其次，達(dá)到92.59%；NAA-50 處理達(dá)到88.89%。以上5個處理間差異不顯著。

表1 不同生根劑處理對薄殼山核桃移栽苗木成活及生長的影響Tab.1 Effect of different rooting agents on survival and growth of transplanted seedlings of Carya illinoensis

不同種類及不同質(zhì)量濃度生根劑對薄殼山核桃移栽苗木地上鮮質(zhì)量（F=0.88，P>0.05）、地下鮮質(zhì)量（F=0.67，P>0.05）、地上干質(zhì)量（F=0.51，P>0.05）、地下干質(zhì)量（F=0.61，P>0.05）、新梢鮮質(zhì)量（F=0.49，P>0.05）、新梢干質(zhì)量（F=0.37，P>0.05）和根冠比（F=0.74，P>0.05）影響不存在顯著性差異。相對來說，地上鮮質(zhì)量和地上干質(zhì)量以NAA-400和NAA-200 處 理 較 大，分 別 達(dá) 到24.98、23.30 g 和14.07、14.17 g；地下鮮質(zhì)量和地下干質(zhì)量以911-50、911-200、911-300 和IBA-400 處理較大，分別達(dá)到33.12、36.83、38.22、35.55 g和20.85、21.76、23.91、23.07 g；新梢鮮質(zhì)量和新梢干質(zhì)量以911-100 和IBA-50 較大，分別達(dá)到2.83、2.50 g 和1.84、1.61 g；根冠比以911-200 和IBA-300 處理較大，分別達(dá)到3.23和3.04。

2.2 不同種類和質(zhì)量濃度生根劑對薄殼山核桃移栽苗木根系生長的影響

不同種類和濃度生根劑對薄殼山核桃移栽苗木根長（F=2.63**，P<0.01）、根表面積（F=10.26**，P<0.01）、根體積（F=11.24**，P<0.01）和根直徑（F=10.09**，P<0.01）影響存在極顯著差異（表2）。其中，根長以911-300 處理較大，達(dá)到2 073 cm，其次為NAA-200、NAA-300、IBA-100、IBA-50、911-50、911-100、911-200和911-400處理，以上9個處理間差異不顯著；根表面積以NAA-200 處理較大，達(dá)到3 823 cm2，其次為NAA-300、IBA-300、911-300 和911-50 處理，以上5 個處理間差異不顯著；根體積以NAA-200 處理較大，達(dá)到2 072 cm3，其次為NAA-300、IBA-100、IBA-200、IBA-300、911-50 和911-300 處理，以上7 個處理間差異不顯著；根直徑以NAA-200 處理較大，達(dá)到39.72 mm，其次為911-50處理，差異顯著。

表2 不同生根劑處理對薄殼山核桃移栽苗木根系生長的影響Tab.2 Effect of different rooting agents on root growth of transplanted seedlings of Carya illinoensis

2.3 不同種類和質(zhì)量濃度生根劑處理移栽苗木質(zhì)量綜合評價

2.3.1 各指標(biāo)間相關(guān)性分析 對不同種類和質(zhì)量濃度生根劑處理移栽苗木的地上鮮質(zhì)量X1、地下鮮質(zhì)量X2、新梢鮮質(zhì)量X3、地上干質(zhì)量X4、地下干質(zhì)量X5、新梢干質(zhì)量X6、根冠比X7、根長X8、根表面積X9、根體積X10和根直徑X11等11 個指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析（表3），表明各指標(biāo)間存在一定相關(guān)關(guān)系。其中X1與X4，X5與X2、X3、X6、X7、X8，X7與X2、X3，X9與X10、X11，X10與X11間均在顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

表3 各指標(biāo)間相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis of indicators

2.3.2 各指標(biāo)主成分分析 通過對薄殼山核桃移栽苗木的地上鮮質(zhì)量和地下鮮質(zhì)量等11 個指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得出了各綜合指標(biāo)系數(shù)及貢獻(xiàn)率，前4 個綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率分別為36.349%、29.005%、15.323%和9.977%，代表了原來11項(xiàng)指標(biāo)的90.654%信息（表4），因此，可以用這4 個主成分反映采用不同生根劑種類和質(zhì)量濃度處理的薄殼山核桃移栽苗木的質(zhì)量情況。

表4 各綜合指標(biāo)的系數(shù)及貢獻(xiàn)率Tab.4 Coefficient and contribution rate of each composite indicator

第一主成分表達(dá)式：

該表達(dá)式以地下鮮質(zhì)量、新梢鮮質(zhì)量、地下干質(zhì)量、新梢干質(zhì)量和根冠比指標(biāo)系數(shù)較大，主要表達(dá)了薄殼山核桃移栽苗木地下生物量和部分地上生物量性狀綜合信息。

第二主成分表達(dá)式：

該表達(dá)式以根表面積、根體積和根直徑指標(biāo)系數(shù)較大，主要表達(dá)了薄殼山核桃移栽苗木根系性狀綜合信息。

第三主成分表達(dá)式：

該表達(dá)式以地上鮮質(zhì)量和地上干質(zhì)量指標(biāo)系數(shù)較大，主要表達(dá)了薄殼山核桃移栽苗木地上部分生物量性狀綜合信息。

第四主成分表達(dá)式：

該表達(dá)式以新梢鮮質(zhì)量和新梢干質(zhì)量指標(biāo)系數(shù)較大，主要表達(dá)了薄殼山核桃移栽苗木當(dāng)年生新梢生長性狀綜合信息。

2.3.3 各配方綜合評價值計算 由表4計算出各處理的綜合指標(biāo)值和隸屬函數(shù)值（表5），并計算出4個隸屬函數(shù)值的權(quán)重分別為0.401、0.320、0.169 和0.110。進(jìn)一步得出16 個處理的綜合評價值D，D值依次為911-300>IBA-50>911-50>911-100>IBA-100>911-200>IBA-300>IBA-400>NAA-300>NAA-100>911-400>NAA-400>NAA-200>NAA-50>IBA-200>CK。綜合評價值D大小表示苗木質(zhì)量優(yōu)劣，由此可知，以911-300 處理薄殼山核桃移栽苗木質(zhì)量較優(yōu)，其次為IBA-50、911-50、911-100、IBA-100，對照最差。

表5 各處理的綜合指標(biāo)值、u（Xj）及D值Tab.5 Composite indicator values，u（Xj）and D values for each treatment

2.3.4 苗木質(zhì)量評價指標(biāo)篩選及預(yù)測 以薄殼山核桃移栽苗木地上鮮質(zhì)量等11個指標(biāo)為自變量，綜合評價值D為因變量，進(jìn)行回歸分析（表6），建立了最優(yōu)回歸擬合方程：

表6 回歸擬合方程系數(shù)、方差分析及R2Tab.6 Coefficient of regression fitting equation，R2 and analysis of variance

式中，X1、X2、X5、X6、X8、X9代表地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量、地下干質(zhì)量、新梢干質(zhì)量、根長、根表面積。該回歸方程R2=0.997，方差分析（F=433.313**，P<0.01）、回歸系數(shù)（P<0.05）均達(dá)到了顯著性水平。

將自變量觀測值代入最優(yōu)回歸方程，即可得到苗木質(zhì)量預(yù)測值VP（表5），進(jìn)一步對D和VP相關(guān)性進(jìn)行分析，相關(guān)系數(shù)（R=0.998**）達(dá)到了極顯著水平（P<0.01），說明該最優(yōu)回歸方程具有較好的預(yù)測效果。因此，以地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量、地下干質(zhì)量、新梢干質(zhì)量、根長、根表面積作為評價指標(biāo)，可使評價工作簡單化。

3 結(jié)論與討論

大量研究表明，生根劑與扦插不定根形成之間具有密切的關(guān)系[21?22]，對插穗內(nèi)源激素起著重要的調(diào)節(jié)作用，對插穗愈傷組織形成和側(cè)根發(fā)生具有顯著促進(jìn)作用。生長調(diào)節(jié)劑的種類和濃度對插穗生根率影響也具有顯著差異[18，23]，有研究認(rèn)為較高濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑有利于插穗生根[24]，也有研究認(rèn)為較低濃度的能夠促使插穗生根[12]。本試驗(yàn)結(jié)果表明：較低質(zhì)量濃度的911-50 和IBA-50 處理成活率較高，達(dá)到96.30%，其次是911-100 和IBA-200處理，達(dá)到92.59%，NAA-50 處理達(dá)到88.89%；較高質(zhì)量濃度的911-400、IBA-400、NAA-400 成活率分別僅為55.56%、77.78%和18.52%。表明較低質(zhì)量濃度植物生長調(diào)節(jié)劑浸泡處理的薄殼山核桃移栽苗成活率顯著高于較高質(zhì)量濃度浸泡處理的移栽苗。

各處理間苗木地上和地下質(zhì)量、新梢質(zhì)量及根冠比不存在顯著性差異，但各處理苗木的根長、根表面積、根體積和根直徑等指標(biāo)存在極顯著性差異，表明各配方間苗木根系數(shù)量、根系粗細(xì)存在較大差異，也說明了不同種類和濃度生根劑對薄殼山核桃移栽苗木生根具有明顯差異。其中，以NAA-200、911-300、NAA-300、911-50、IBA-100 等處理移栽苗木根系生長效果較好。在薄殼山核桃扦插生根試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)扦插生根的適宜生長調(diào)節(jié)劑濃度與植株的特性、年齡等因素相關(guān)[25]。本試驗(yàn)采用的3 年生移栽苗木須根或側(cè)根都非常少，植物生長調(diào)節(jié)劑主要作用于主根不同部位，總體以較低濃度植物生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)新根生長效果較好。可能是薄殼山核桃對植物生長調(diào)節(jié)劑較為敏感，較高濃度抑制了不定根的形成，較低濃度能夠促進(jìn)不定根的形成。低濃度的NAA（200 mg/L）和IBA（100 mg/L）浸泡處理薄殼山核桃3 年生枝條后，生根數(shù)多而粗壯，由于內(nèi)源生長素向切口處富集，其生根部位一般發(fā)生于切口處稍上部位[25]。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)3 年生苗木主根與硬枝扦插類似，生根部位均在切口稍上部位，進(jìn)一步表明，較低濃度植物生長調(diào)節(jié)劑適宜愈傷組織形成、不定根產(chǎn)生和伸長生長[13]。外源生長調(diào)節(jié)劑通過影響植物體內(nèi)IAA、ZR、ABA、GA 等多種內(nèi)源激素變化，在協(xié)同作用下促進(jìn)新根生長[26]。

本試驗(yàn)通過采用主成分分析法和隸屬函數(shù)值法，對各處理移栽苗木的地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量、新梢鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下干質(zhì)量、新梢干質(zhì)量、根冠比、根長、根表面積、根體積和根直徑等11個性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合分析評價，得出了各處理的綜合評價值D，由大到小排序?yàn)?11-300>IBA-50>911-50>911-100>IBA-100>911-200>IBA-300>IBA-400>NAA-300>NAA-100>911-400>NAA-400>NAA-200>NAA-50>IBA-200>CK。可知薄殼山核桃移栽苗木綜合質(zhì)量以911-300 處理最好，其次為IBA-50、911-50、911-100、IBA-100，對照最差，這與前面分析結(jié)果基本一致。通過回歸分析，建立了苗木質(zhì)量評價最優(yōu)回歸方程D=-0.381+0.014X1+0.005X2+0.010X5+0.158X6+0.000 08X8+0.000 03X9，這使以后評價工作更簡單化。

綜合田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果和隸屬函數(shù)值法綜 合 評 價 結(jié) 果，采 用911-300、IBA-50、911-50、911-100、IBA-100、911-200 和IBA-300 七個中低濃度生根劑處理對薄殼山核桃移栽苗木浸根12 h，能顯著提高移栽成活率，促進(jìn)苗木快速生根，培育出高質(zhì)量苗木；較高濃度生根劑處理不利于苗木成活及新根生成。