不同材質(zhì)支架對(duì)火龍果氣生根根系活力和形態(tài)特征的影響

殷曉敏，王麗霞，劉永霞，連子豪，陳 弟，王必尊，何應(yīng)對(duì)

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院?？趯?shí)驗(yàn)站/海南省香蕉遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，?？冢?70100)

火龍果為仙人掌目仙人掌科(Cactaceae)量天尺屬(Hylocereus)植物[1-2]，兼具熱帶沙漠和雨林植物特性，起源于熱帶中南美洲地區(qū)，后傳入越南、泰國等東南亞國家和我國臺(tái)灣[3]。目前，我國火龍果種植面積已發(fā)展至75萬hm2[4-5]，已形成規(guī)模性產(chǎn)業(yè)。相關(guān)報(bào)道主要集中在火龍果種質(zhì)資源創(chuàng)新和遺傳多樣性分析方面[6-7]，而田間配套生產(chǎn)栽培技術(shù)報(bào)道較少[8]。

火龍果屬于淺根作物，在攀援生長過程中，會(huì)產(chǎn)生一定量的氣生根，需要肉質(zhì)莖產(chǎn)生較多的氣生根吸收傳輸水分營養(yǎng)，穩(wěn)固植株[9]?；瘕埞镩g支架對(duì)于提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)尤為重要，其作用是穩(wěn)固植株，避免果實(shí)近地感病，便于光照等日常管理。目前生產(chǎn)上主要采用水泥柱[10]、石柱、鋼管、塑料管、竹竿等不同材質(zhì)做為支架[11]。其特點(diǎn)各有不同，水泥柱、石柱、鋼管耐用性強(qiáng)但價(jià)格昂貴；而竹竿雖易腐蝕不耐用，但與火龍果具有自然親和特性，可以誘導(dǎo)產(chǎn)生大量氣生根，促進(jìn)植物養(yǎng)分水分運(yùn)轉(zhuǎn)，前期田間試驗(yàn)已發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。肉質(zhì)莖氣生根的活力、形態(tài)特性反映了氣生根功能強(qiáng)弱[12]，影響植物養(yǎng)分水分吸收能力，提升果樹資源優(yōu)異性狀的表達(dá)[13-14]。本研究以 “金都1號(hào)” 火龍果為研究對(duì)象，采用多種材質(zhì)支架栽培，觀察火龍果肉質(zhì)莖與支架互作影響，為火龍果田間種植支架選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地與材料

2021年2月在海南省澄邁縣大豐鎮(zhèn)那小隊(duì)(北緯19°53′30″，東經(jīng) 110°04′52″)試驗(yàn)基地進(jìn)行試驗(yàn)，土壤紅壤土，pH值4.37，有機(jī)質(zhì)含量10.3 g/kg，全氮0.09%，全磷877 mg/kg，全鉀39.17 g/kg，堿解氮132 mg/kg，有效磷275 mg/kg，速效鉀37.8 mg/kg。材料為“金都1號(hào)”火龍果。

1.2 方法

火龍果種植栽培架為1對(duì)水泥立柱，1條鐵鏈架設(shè)在水泥立柱兩側(cè)的桁架上，緊貼每株火龍果設(shè)置1個(gè)支架，支架材質(zhì)分別竹竿、鋼管、水泥柱、石柱和塑料管等5個(gè)處理，支架高度1.2 m，每個(gè)處理60株。

1.3 樣品采集

每個(gè)處理選取長勢和高度一致，無病蟲害植株9株，3株直接測定株高和莖粗；3株不同部位修剪成肉質(zhì)莖和氣生根兩部分，測定整株氣生根形態(tài)特征，取部分新鮮氣生根測定根系活力[15]；另外3株將整株氣生根和肉質(zhì)莖裝入信封內(nèi)，置于70 ℃鼓風(fēng)干燥箱干燥72 h，保存于干燥器中備用，測定生物量。

1.4 測定方法

肉質(zhì)莖及氣生根生物量測定，用三角尺測量火龍果肉質(zhì)莖直徑，軟尺測量株高，用1/100天平測定單節(jié)和整株氣生根的鮮重。整株氣生根干物質(zhì)積累量為地上部肉質(zhì)莖產(chǎn)生的氣生根質(zhì)量烘干后的總和[16]。整株氣生根干重除以地上部干重為根冠比。氣生根系形態(tài)指標(biāo)的測定，利用根系掃描儀(EPSON EXPRESSION 10000XL)獲得根系圖像，經(jīng)軟件RHIZO 2009分析獲得氣生根總根長、總投影面積、總表面積、氣生根直徑、總根尖數(shù)及根交叉數(shù)等數(shù)據(jù)[12]。根系活力采用TTC法測定[17-18]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，使用SPSS 軟件進(jìn)行鄧肯新復(fù)極差法和多重比較分析[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)肉質(zhì)莖氣生根系活力的影響

火龍果肉質(zhì)莖氣生根是植株生長到一定階段的自然產(chǎn)物，是適宜溫濕度環(huán)境下的自然產(chǎn)物，也是支架與肉質(zhì)莖互作的誘導(dǎo)產(chǎn)物。從表1可以看出，2個(gè)月內(nèi)5種支架與火龍果肉質(zhì)莖互作都有氣生根產(chǎn)生。2個(gè)月時(shí)，竹竿處理的氣生根根系活力最高，與石柱、鋼管、塑料管處理達(dá)到顯著性差異，分別比水泥柱、石柱、鋼管、塑料管處理增加了61.84%、15.4倍、19.5倍、23.60倍。3～5個(gè)月，竹竿處理的氣生根根系活力為2.38～2.66 μg/g·h之間，水泥柱處理的氣生根根系活力逐漸減弱為0.11 μg/g·h；而石柱、鋼管、塑料管處理的氣生根根系7 d或14 d后自然風(fēng)干，喪失根系活力。

表1 不同材質(zhì)支架種植的“金都1號(hào)”火龍果肉質(zhì)莖氣生根系活力的動(dòng)態(tài)變化

2.2 對(duì)肉質(zhì)莖氣生根形態(tài)的影響

氣生根長度和根尖數(shù)量可以反映階段性植株生長的狀況。從表2可以看出，5種支架與火龍果肉質(zhì)莖互作誘導(dǎo)氣生根的總根長、總投影面積、總表面積、直徑、總根尖數(shù)及交叉數(shù)等形態(tài)指標(biāo)具有明顯差異。不同處理的氣生根總根長、總根尖數(shù)及根交叉數(shù)達(dá)到顯著性差異水平；竹竿與肉質(zhì)莖互作誘導(dǎo)的氣生根總根長、總根尖數(shù)及根交叉數(shù)最高，分別是塑料管處理的5.33、36.81、23.78倍；不同處理的氣生根總投影面積、總表面積、氣生根直徑等形態(tài)指標(biāo)間大部分差異不顯著。

2.2 對(duì)肉質(zhì)莖氣生根生物量的影響

從表2和圖1可以看出，不同材質(zhì)支架處理的火龍果肉質(zhì)莖氣生根生物量具有顯著性差異。其中，竹竿處理的單節(jié)鮮根生物量和整株鮮根生物量極顯著高于其他處理，竹竿處理的單節(jié)鮮根生物量20.67 g，是水泥柱和石柱處理的3.56倍和19.14倍；竹竿處理的整株鮮根生物量為62.01 g，是水泥柱和石柱處理的5.24倍和28.71倍。5種支架對(duì)火龍果肉質(zhì)莖整株氣生根干物質(zhì)積累量和根冠比的影響差異顯著，竹竿處理的整株氣生根干物質(zhì)積累量為3.61 g，比水泥柱和石柱處理分別增加了79.60%和234.26%；竹竿處理的根冠比為0.53，比水泥柱、石柱、鋼管和塑料管處理分別增加了15.22%，152.38%，307.69%和307.69%。5種支架處理對(duì)火龍果株高，肉質(zhì)莖直徑和氣生根莖節(jié)數(shù)的影響差異不顯著，肉質(zhì)莖直徑20.21～23.29 cm，株高230.76～258.00 cm，氣生根莖節(jié)數(shù)2～3節(jié)。

表2 不同材質(zhì)支架種植對(duì)“金都1號(hào)”火龍果肉質(zhì)莖氣生根形態(tài)和生物量的影響

圖1 不同材質(zhì)支架種植的“金都1號(hào)”火龍果肉質(zhì)莖氣生根比較

2.3 根系活力和形態(tài)指標(biāo)相關(guān)性分析

從表3可以看出，根系活力與整株氣生根干物質(zhì)積累量、整株氣生根鮮根生物量和氣生根直徑呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別為0.958、0.913和0.890，表明火龍果氣生根根系活力與形態(tài)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)程度從高到低依次為整株氣生根干物質(zhì)積累量﹥整株氣生根鮮根生物量﹥氣生根直徑與氣生根總根長；根系活力與總表面積，總根尖數(shù)和根交叉數(shù)相關(guān)性不顯著。氣生根形態(tài)學(xué)指標(biāo)間也存在相關(guān)性，其中，總根長與氣生根總表面積、根交叉數(shù)、總根尖數(shù)和整株氣生根干物質(zhì)積累量相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)r分別為0.997、0.978、0.967和0.962。總根表面積與氣生根交叉數(shù)，總根尖數(shù)呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別0.985和0.971，根交叉數(shù)與鮮根生物量呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r為0.965。

表3 火龍果肉質(zhì)莖氣生根根系活力與形態(tài)特征的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

火龍果植株是無主根，側(cè)根淺細(xì)多的熱帶果樹。根系活力是一種客觀地反應(yīng)根系生命活動(dòng)的生理指標(biāo)[19]，指根系的吸收、合成、氧化和還原能力等[15]。一般來講，幼嫩組織呼吸強(qiáng)度要高于成熟或老化組織，在正常條件下，氣生根幼根根系活力高于老根，隨著根系的老化，將逐漸失去吸收能力，而僅保持輸送能力[17-18]。試驗(yàn)中，竹竿支架處理的氣生根根系活力在2個(gè)月生長期時(shí)較石柱、鋼管、塑料管栽培模式增加15.4～23.6倍，較水泥柱僅增加61.84%，由此推測支架材質(zhì)吸水性、表面光滑度對(duì)火龍果根系活力具有較大的影響；田間栽培的火龍果肉質(zhì)莖5～7節(jié)處容易自發(fā)產(chǎn)生氣生根[20]，14～21 d周后氣生根自然干枯萎縮而失去活力。

不同材質(zhì)支架處理的氣生根系活力強(qiáng)弱和持續(xù)時(shí)間具有顯著性差異，火龍果與水泥柱和石柱互作誘導(dǎo)產(chǎn)生氣生根較少，其誘導(dǎo)的氣生根根系活力隨著生長時(shí)間的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢?；瘕埞c鋼管、塑料管交接處無氣生根產(chǎn)生，主要依靠肉質(zhì)莖自發(fā)產(chǎn)生氣生根，其氣生根根系活力隨著生長期延長而喪失，并且肉質(zhì)莖攀援鋼管、塑料管支架需人工捆扎，增加勞動(dòng)力成本，鋼絲捆綁火龍果主莖，主莖常有鋼絲裂痕，影響主莖健康成長。竹竿支架與火龍果互作，肉質(zhì)莖與竹竿交接處的氣生根產(chǎn)生數(shù)量最多；不同處理氣生根總根長、總根尖數(shù)及交叉數(shù)等指標(biāo)上也反映，竹竿處理在數(shù)量上呈絕對(duì)優(yōu)勢；且竹竿處理的氣生根生物量、根長、根表面積、根尖數(shù)及交叉數(shù)等方面具有顯著性增加，一般認(rèn)為氣生根根系數(shù)量越多越好，根量越大越好[19]。竹竿誘導(dǎo)產(chǎn)生的氣生根根系活力時(shí)常伴隨植株整個(gè)生長周期，長達(dá)數(shù)年，一定程度上彌補(bǔ)淺根作物對(duì)養(yǎng)分水分和能量的需求。竹竿做為支架可以促進(jìn)氣生根產(chǎn)生，使得氣生根纏繞于竹竿上，穩(wěn)定支撐藤蔓肉質(zhì)莖，具有持久生命活力的氣生根為植株提供更充足的養(yǎng)分水分，改善火龍果枝條水分和養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)效率，以及能量傳遞和光照強(qiáng)度等生態(tài)因子，形成一個(gè)良性生物循環(huán)鏈。

隨著氣生根生長時(shí)間不同而出現(xiàn)根系活力的波動(dòng)變化，與植株形態(tài)特征、根系生物量具有較強(qiáng)的相關(guān)性，可以做為根系活性良好的指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果表明，竹竿相比水泥柱、石柱、鋼管和塑料管等材料，在誘導(dǎo)火龍果氣生根根系活力和生物量上表現(xiàn)顯著優(yōu)勢，總體上不同材質(zhì)支架對(duì)氣生根的正向作用從高到低依次為竹竿>水泥柱>石柱>鋼管>塑料管，該研究結(jié)果可為火龍果生產(chǎn)種植模式中支架選擇提供參考。