王承義,李晶,畢連柱

(1.黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所,哈爾濱 150081;2.黑龍江省豐林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)局,伊春 153033)

近年來(lái),國(guó)際石油價(jià)格的飛漲,使我國(guó)能源供應(yīng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),尋找和保證足夠的能源供應(yīng)成為當(dāng)務(wù)之急[1]。在開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿耐瑫r(shí),人們?cè)絹?lái)越多地把尋找新能源的目光投向了作為再生能源重要組成部分的生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)上,其發(fā)展面臨巨大機(jī)遇,市場(chǎng)前景非常廣闊。

文冠果(Xanthoceras sorbifolia Bunge.)屬無(wú)患子科文冠果屬,落葉喬木或大灌木,是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種,其種子含油量為35%～40%,種仁含油量為72%左右,可以提取柴油、食用油[2-4]。播種育苗是目前文冠果苗木培育最重要的方法之一。種子品質(zhì)和播前處理方法是決定苗木生長(zhǎng)的主要基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外研究也表明,文冠果苗木質(zhì)量除與種子品質(zhì)有關(guān)外,與種子的處理方法、栽培措施及環(huán)境因子有密切的關(guān)系[5-6]。

斷胚根是大粒經(jīng)濟(jì)樹(shù)種種子育苗過(guò)程中一項(xiàng)有效促進(jìn)生根率、成活率及苗木生長(zhǎng)的技術(shù)措施[7],但目前國(guó)內(nèi)有關(guān)文冠果等生物質(zhì)能源樹(shù)種的斷胚根技術(shù)的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道。

基于以上原因,本文對(duì)經(jīng)過(guò)處理的文冠果種子進(jìn)行了不同時(shí)期、不同留根長(zhǎng)度的斷胚根處理試驗(yàn),并結(jié)合得到的數(shù)據(jù)對(duì)文冠果育苗配套技術(shù)進(jìn)行了討論。

1 試驗(yàn)材料與研究方法

1.1 材料來(lái)源及處理方法

試驗(yàn)用文冠果種子采于哈爾濱市天恒山風(fēng)景區(qū)。天恒山為哈爾濱市城郊唯一的自然山體,距城區(qū)僅3km,海拔高度120～215m,森林植被覆蓋面積達(dá)60%以上,天恒山風(fēng)景區(qū)北方菩提園栽培有30余年生文冠果500余株。在文冠果林內(nèi)選擇生長(zhǎng)健壯、結(jié)實(shí)多、果實(shí)飽滿的樹(shù)木采摘文冠果果實(shí)[5-6]。

新采摘的文冠果果實(shí)經(jīng)室內(nèi)通風(fēng)陰干處晾曬10d左右。經(jīng)晾曬的果實(shí)已經(jīng)自然開(kāi)裂,將種子取出放入避光、常溫、通風(fēng)、干燥的容器中,放置60d左右,進(jìn)行種子后熟處理。對(duì)晾曬后的種子進(jìn)行稱重,實(shí)驗(yàn)共采集1530g種子,對(duì)實(shí)驗(yàn)用種必須選擇粒大均勻且無(wú)病蟲害的良種,挑選出來(lái)的種子,先用5%的高錳酸鉀溶液浸泡2h,然后用清水沖去藥液。按5～7倍種子的重量,取干凈并經(jīng)陽(yáng)光下暴曬的河沙混種、摻水,河沙的濕度以手握成團(tuán),手松即散為好,裝入塑料敞口容器,放入生化培養(yǎng)箱,溫度控制在 3°C左右,進(jìn)行層積處理,每隔15d左右,翻動(dòng)一次并保持濕度[8]。

文冠果種子經(jīng)過(guò)90d左右沙藏層積處理后,將生化培養(yǎng)箱的溫度設(shè)置為25°C左右,保持一定的濕度,進(jìn)行文冠果種子混沙催芽處理。處理10d后,已有20%左右的種子裂嘴,部分種子胚根長(zhǎng)1.5cm左右,繼續(xù)培養(yǎng)直到符合試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的胚根長(zhǎng)度。

1.2 研究?jī)?nèi)容及試驗(yàn)方法

1.2.1 不同胚根長(zhǎng)度條件下的斷胚根試驗(yàn)。將選取的種子進(jìn)行不同留根長(zhǎng)度的斷培根處理(表1),每種斷胚根處理方式設(shè)30個(gè)重復(fù),并作平行對(duì)照。將斷胚根處理后的種子進(jìn)行栽培試驗(yàn),35d后觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。用顯微鏡和游標(biāo)卡尺對(duì)各組分別進(jìn)行再生根數(shù)量、根系長(zhǎng)度、根幅的測(cè)定。

表1 不同胚根長(zhǎng)度條件下的斷胚根試驗(yàn)方案

1.2.2 斷胚根切口形狀對(duì)再生根的影響。選擇胚根長(zhǎng)度為4cm,留根長(zhǎng)度為2cm的文冠果種子,進(jìn)行斷胚根切口形狀與再生根關(guān)系的試驗(yàn)。斷胚根時(shí)切口形狀分為平切(與胚根垂直)與斜切(傾斜45°)兩組,每組設(shè)10個(gè)重復(fù),35d后觀測(cè)統(tǒng)計(jì)再生根的數(shù)量和長(zhǎng)度。

1.2.3 斷胚根處理對(duì)文冠果幼苗及當(dāng)年生露地苗木生長(zhǎng)的影響。將斷胚根處理后的種子,進(jìn)行栽培試驗(yàn),35d后觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,各組分別測(cè)定幼苗出苗率、幼苗高、幼苗冠幅、地徑,每組設(shè)30個(gè)重復(fù),并利用常規(guī)數(shù)學(xué)手段進(jìn)行結(jié)果分析。將試驗(yàn)用苗分成兩組,其中斷胚根一組(4cm胚根長(zhǎng),留根長(zhǎng)度2cm,留根長(zhǎng)度1cm;2cm胚根長(zhǎng),留根長(zhǎng)度1cm;1cm胚根長(zhǎng),留根長(zhǎng)度0.5cm,每種處理 30株,合計(jì)120株)、對(duì)照一組(合計(jì)120株),進(jìn)行露地栽培,到生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)統(tǒng)計(jì)苗木成活率和苗木平均高。

1.2.4 再生根的觀察。選擇胚根長(zhǎng)度為4cm,留根長(zhǎng)度為2cm的文冠果種子,進(jìn)行斷胚根后再生根生長(zhǎng)觀測(cè)。利用水培觀察箱進(jìn)行水培,定期觀測(cè)斷胚根后文冠果種子再生根的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程。水培觀察箱需要每隔5d換水1次,并且定期加入植物水培馴養(yǎng)液,同時(shí)利用給氧泵24h向水中供氧。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)芽階段處理對(duì)根系生長(zhǎng)的影響

由于文冠果種子根的愈傷能力極強(qiáng),在胚根斷口處產(chǎn)生具有分生能力的愈傷組織,可分生出8～13條主干根。從表2中可以看出,斷胚根處理對(duì)文冠果側(cè)根發(fā)育有顯著的影響,其中側(cè)根數(shù)、側(cè)根長(zhǎng),根幅顯著增加,并且側(cè)根生長(zhǎng)較為均勻。

表2 不同發(fā)芽階段對(duì)文冠果根系生長(zhǎng)的影響

在5種試驗(yàn)處理中,胚根長(zhǎng)4cm,留根長(zhǎng)2cm的處理效果最好,其平均新生根數(shù)為13.3條、平均根長(zhǎng)為15.4cm、根幅為 5.8cm、根徑為0.09cm;其中,新生根數(shù)與根幅分別大于對(duì)照組8.5倍與3.8倍。雖然平均根長(zhǎng)略小于對(duì)照組,但是總的根長(zhǎng)度卻是對(duì)照組的7.5倍之多。

除去胚根長(zhǎng)1 cm,胚根全斷等處理方式在新生根數(shù)、平均根幅方面較對(duì)照組也有較大增加,增加幅度分別在5.57～8.5倍,1.8～3.8倍。

處理組與對(duì)照組在再生根直徑指標(biāo)上,表現(xiàn)出對(duì)照組略大的趨勢(shì),這可能是是由于種子胚的初期營(yíng)養(yǎng)供給單一生長(zhǎng)點(diǎn)而造成的。

此外,胚根長(zhǎng)1cm,胚根全斷在試驗(yàn)組中效果最差,這可能是由于胚根全部斷掉,植物生長(zhǎng)點(diǎn)受到抑制。

2.2 斷胚根切口形狀對(duì)再生根的影響

通常情況下文冠果胚根形成單一生長(zhǎng)點(diǎn),生成一條主根,但由于文冠果幼根具有極強(qiáng)的再生能力,通過(guò)斷胚根切口先形成愈傷組織,再由愈傷組織形成多個(gè)生長(zhǎng)點(diǎn),以此生成多條側(cè)根,構(gòu)成文冠果的主干根骨架結(jié)構(gòu)。

表3 切口形狀對(duì)再生根的影響

通過(guò)表3可以看出,由于胚根斜切口(角度約為45°)大于平切口的創(chuàng)面,由此形成的分生點(diǎn)多于平切口的分生點(diǎn)。斜切口的新生根數(shù)和平均根長(zhǎng)優(yōu)于平切口,分別多2條和長(zhǎng)0.8cm,而兩者均明顯高于對(duì)照組。

2.3 斷胚根處理對(duì)幼苗及當(dāng)年生露地苗木生長(zhǎng)的影響

不同方式斷胚根處理對(duì)文冠果幼苗生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表4。從表4可以看出,斷胚根處理35d對(duì)文冠果幼苗生長(zhǎng)的影響并不十分顯著,這主要是由于幼苗生長(zhǎng)的前期,種胚是其生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源。實(shí)驗(yàn)還表明,在胚根根頸處全部斷掉胚根后,根的分生能力就變的較差,幾乎不能生根,同時(shí)抑制了植物莖的生長(zhǎng),導(dǎo)致出苗率極低。

表4 斷胚根處理對(duì)文冠果幼苗生長(zhǎng)的影響

文冠果斷胚根后,由于形成了發(fā)達(dá)的側(cè)根系,能夠充分利用土壤中的水、氣、肥、熱條件,因此,為苗木的后期生長(zhǎng)提供了良好的基礎(chǔ)。由表5可以看出斷胚根處理后,文冠果當(dāng)年生露地苗木的成活率比對(duì)照組高14.16%,平均高增加了7.22cm。

表5 斷胚根處理對(duì)文冠果幼苗生長(zhǎng)的影響

2.4 斷胚根后再生根的生長(zhǎng)觀察

圖1 再生根及幼苗莖生長(zhǎng)

通過(guò)水培栽培,觀測(cè)斷胚根后文冠果種子再生根的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程,我們發(fā)現(xiàn)斷胚根處理20d內(nèi),文冠果再生根的根生長(zhǎng)和幼苗莖生長(zhǎng)同步進(jìn)行,但是在前10d內(nèi),表現(xiàn)出幼苗莖生長(zhǎng)速度明顯高于根生長(zhǎng)速度,這種趨勢(shì)在第20d左右趨緩。此外,通過(guò)圖1我們可以看到,根生長(zhǎng)和幼苗莖生長(zhǎng)在10～15d的時(shí)候,速度要小于其他時(shí)間段。

3 結(jié)論

文冠果種子萌發(fā)期間,進(jìn)行斷胚根處理,其胚根愈傷組織分生能力很強(qiáng),可以生長(zhǎng)出7～14條,甚至更多較粗的側(cè)根,構(gòu)成骨架根。其中,胚根長(zhǎng)4cm,留根長(zhǎng)2 cm時(shí),斷胚根效果最顯著。新生根數(shù)與根幅分別大于對(duì)照組8.5倍與3.8倍。斷胚根時(shí),斜切口的新生根數(shù)和根長(zhǎng)優(yōu)于平切口。斷胚根處理35d對(duì)文冠果幼苗高生長(zhǎng)的影響并不十分顯著,而文冠果當(dāng)年生露地苗木的成活率卻比對(duì)照組提高14.16%,平均高增加7.22cm。斷胚根處理20d內(nèi),文冠果再生根的生長(zhǎng)和幼苗莖生長(zhǎng)同步進(jìn)行,但是前10d內(nèi),表現(xiàn)出幼苗莖生長(zhǎng)速度明顯高于根生長(zhǎng)速度,這種趨勢(shì)在第20d左右趨緩。

綜合分析,在生物質(zhì)能源樹(shù)種文冠果育苗生產(chǎn)中,采用斷胚根技術(shù)處理,方法簡(jiǎn)便、實(shí)用,促進(jìn)根生長(zhǎng)和后期苗木生長(zhǎng)效果顯著,是一種文冠果育苗配套技術(shù)中的新方法,實(shí)踐中應(yīng)用必將取得良好效果。

[1] 高輝清.中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告[J].財(cái)經(jīng)界,2005(12).

[2] 王承義,李晶,劉強(qiáng).生物質(zhì)能源樹(shù)種文冠果在黑龍江省發(fā)展前景[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2007(3):31-32.

[3] 李順龍,金蕊,宋維明.黑龍江省文冠果生物柴油原料林項(xiàng)目碳匯效果及其經(jīng)濟(jì)分析[J].中國(guó)林業(yè)經(jīng)濟(jì),2003(3):20-22.

[4] 高述民.文冠果研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報(bào),2002(3):296-301.

[5] 李占國(guó),李秀偉.文冠果育苗技術(shù)[J].林業(yè)實(shí)用技術(shù),2003(12):28.

[6] 趙英順,賀玉蓮,支杰.文冠果的生態(tài)、生物學(xué)特性及其栽培管理技術(shù)[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì),2009(1):16-17.

[7] 梁英榮.大粒樹(shù)種斷胚根育苗技術(shù)[J].林業(yè)實(shí)用技術(shù),2004(11):25.

[8] 姜瑩.文冠果在黑龍江地區(qū)的栽培技術(shù)[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(3):173-174.