胡雨逸 周元超 王魯北 袁濤

(臨沂市園林科學(xué)研究院，臨沂，276000) (北京林業(yè)大學(xué))

絳柳(Salixmatsudanaf.pendula)為楊柳科柳屬落葉喬木，小枝黃色，光滑柔軟且下垂，狀若絲絳，常被誤認(rèn)為垂柳。由于生長(zhǎng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、分布區(qū)域廣，是我國(guó)北方地區(qū)重要的園林綠化、生態(tài)修復(fù)樹(shù)種，廣泛應(yīng)用于各類城鄉(xiāng)綠地綠化當(dāng)中[1]，栽植數(shù)量巨大。胡有寧[2]在調(diào)查研究城市森林系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，絳柳已成為延安市除槐以外，栽植數(shù)量最多的行道樹(shù)樹(shù)種，占比高達(dá)14.81%。陳崇[3]、李想等[4]、秦仲[5]、趙松婷等[6]更是將其作為北京城市園林綠化代表樹(shù)種開(kāi)展相關(guān)應(yīng)用性研究。

隨著柳樹(shù)的大量運(yùn)用，柳絮的危害也日益凸顯。目前研究出的飛絮解決方法主要有噴水降絮、更新雌株、阻斷授粉、柳樹(shù)高位嫁接、疏除雌花序、激素調(diào)控雌花芽分化等[7-14]。但這些方法成本高、工作量大、效率低等，一直沒(méi)有有效地解決絳柳飛絮的問(wèn)題。王建紅等[13]提出在成花決定時(shí)間前使用“抑花一號(hào)”注射樹(shù)干可有效防止次年飛絮，之后則無(wú)效果。因此，必須明確絳柳雌株花芽分化過(guò)程，準(zhǔn)確確定成花決定時(shí)間，才能更好地防治飛絮。

目前，有關(guān)花芽分化的研究多集中在花原基外觀形狀描述、花芽分化所需的內(nèi)源激素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及特征基因檢測(cè)方面[15-19]。前兩者難以準(zhǔn)確判定成花決定時(shí)間，后者則因技術(shù)難度大、成本高，難以廣泛應(yīng)用。王建紅等[13]在成花決定時(shí)間前應(yīng)分階段注射“抑花一號(hào)”，確定了毛白楊的成花決定時(shí)間，但未能明確該狀態(tài)下花芽的外部形態(tài)及其與花芽?jī)?nèi)部分化過(guò)程之間的相關(guān)性，從而也無(wú)法有效地從外觀形態(tài)判定是否進(jìn)入成花決定態(tài)。另外，“抑花一號(hào)”注射法雖然可以準(zhǔn)確判定出楊柳屬的成花決定時(shí)間，但是由于定期切片觀察花芽分化所需期限較長(zhǎng)，借助芽的形態(tài)特征判定更為高效。

本文應(yīng)用石蠟切片法觀察了注射“抑花一號(hào)”和未注射的絳柳雌株的花芽分化過(guò)程，觀察花芽分化前后花芽的外部形態(tài)特征和分化過(guò)程中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，為有效控制飛絮技術(shù)的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

10年生以上株齡絳柳雌株，生長(zhǎng)一致，胸徑10～40 cm，株高5～15 m，位于臨沂市濱河景區(qū)北城新區(qū)北京路與濱河西路交匯處東南側(cè)區(qū)段。

樣本采集：自2016年4月26日至7月25日，選取生長(zhǎng)狀況和株齡一致的絳柳雌株，每5 d注射一次“抑花一號(hào)”?！耙只ㄒ惶?hào)”為粉末狀，微溶于水。每克藥劑需先完全溶于10 mL 95%酒精，再加水40 mL稀釋。然后選用與注射機(jī)匹配的鉆頭(1 cm)，用電鉆在樹(shù)干胸徑部位垂直鉆孔，20 cm胸徑以下打孔2個(gè)，20～30 cm胸徑打孔3個(gè)，30～40 cm胸徑打孔4個(gè)。最后用6HZ-1015型高壓樹(shù)木注射器，按1.75 mL·cm-1胸徑藥量平均注射到各注射孔中，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)(3株樹(shù))，每次采集3株樹(shù)冠中部四個(gè)朝向12根50～100 cm長(zhǎng)度的當(dāng)年生健壯枝條的側(cè)芽100～200個(gè)，共計(jì)3 349個(gè)。

同時(shí)選取與上文生長(zhǎng)狀況和株齡一致的絳柳雌株,不注射“抑花一號(hào)”,每5 d采樣1次。每次采集5株樹(shù)冠中部四個(gè)朝向12根50～100 cm長(zhǎng)度的當(dāng)年生健壯枝條的側(cè)芽100～200個(gè)，共計(jì)3 287個(gè)，做對(duì)照。

花芽外觀形態(tài)觀察：樣本采集后用OlympusSZX7型體視顯微鏡觀察并拍照記錄，利用CellSens Entry軟件測(cè)量芽的長(zhǎng)寬值，之后放入FAA固定液中固定。

花芽分化過(guò)程觀察：樣本固定2 d后剝芽處理初步觀察，統(tǒng)計(jì)不同形態(tài)分化時(shí)期的數(shù)量，保存代表性芽體。7 d后脫水包埋，MicroHM315R型輪轉(zhuǎn)式切片機(jī)切片，切片厚度10～12 μm，番紅、固綠雙重染色，中性樹(shù)膠封片，OlympusBX53型熒光顯微鏡觀察并照相。石蠟切片制作方法參考賀冰等[20]的方法，番紅、固綠染色方法加以改進(jìn)，由原來(lái)的切片復(fù)水后染色改為直接染色。

花芽分化進(jìn)程觀察：于2017年3月份，隨機(jī)剪取對(duì)照組和“抑花一號(hào)”處理的雌株樹(shù)冠中部東西南北四個(gè)方向12根50～100 cm長(zhǎng)度的2年生健壯枝條，觀察并記錄其上柔荑花序及葉芽的數(shù)量。兩者之和為枝條上總芽數(shù)。計(jì)算雌花芽數(shù)量所占百分比。

雌花芽百分比=(柔荑花序數(shù)量/總芽數(shù)(葉芽數(shù)量+柔荑花序數(shù)量))×100%

物候期觀察：自2016年1月1日至7月25日，每3 d進(jìn)行一次物候期觀測(cè)。

數(shù)據(jù)分析方法：所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件進(jìn)行整理、繪圖，再利用SPSS 22.0軟件做單因子差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 花芽外觀形態(tài)特征

觀測(cè)期間，絳柳雌花芽整體呈綠色，無(wú)明顯顏色變化；外被絨毛，但明顯毛量變化。由表1數(shù)據(jù)可見(jiàn)，觀測(cè)期間，絳柳花芽的長(zhǎng)度變化于1.88±0.24至2.67±0.40，P值為0.11，無(wú)顯著差異，無(wú)法作為判定花芽分化進(jìn)程的依據(jù)；寬度變化于1.15±0.14至1.62±0.31，P值為0.10，無(wú)顯著差異，無(wú)法作為判定花芽分化的依據(jù)；長(zhǎng)寬比變化于1.59至1.86，但呈現(xiàn)一定趨勢(shì)變化規(guī)律，圖1顯示了從花芽分化開(kāi)始到雌蕊分化結(jié)束時(shí)期，絳柳雌株花芽的外觀大小變化，芽形狀沒(méi)有明顯的變化，但在6月5日前芽的長(zhǎng)寬比呈明顯的下降趨勢(shì)，6月5日長(zhǎng)寬比降至最低值，隨后呈升高趨勢(shì)。這一變化規(guī)律與花芽分化進(jìn)程相一致，但無(wú)法構(gòu)成判定各分化過(guò)程的依據(jù)。

表1 絳柳雌花芽不同發(fā)育階段的形態(tài)

2.2 花芽分化過(guò)程

據(jù)觀察，絳柳雌株的芽為混合芽，雌花芽分化始于5月21日，觀察期間經(jīng)歷了花序原基分化期、小花原基分化期、雌蕊分化期3個(gè)時(shí)期。

花序原基分化期：5月21日至5月31日，花芽外觀較為干癟瘦小，剝開(kāi)芽鱗后絨毛尚未形成或較少。內(nèi)部生長(zhǎng)錐由尖變圓(圖2A)，形成花序軸(圖2B)，并在花序軸上開(kāi)始形成小花原基突起(圖2C)。

小花原基分化期：6月5日至7月10日，花芽基部漸寬、頂部明顯伸長(zhǎng)，整體圓潤(rùn)飽滿，剝開(kāi)芽鱗絨毛日趨增多。內(nèi)部花序軸兩側(cè)開(kāi)始分化出小苞片(圖3A)。小苞片與花序軸之間的苞腋處生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞分裂加劇，進(jìn)而形成半球形隆起即小花原基(圖3B、3C)。小花原基不斷變大(圖3D、3E、3F)，與花序組織的細(xì)胞界線變明顯(圖3G、3H、3I)。雌花芽上所有小花原基在這一時(shí)期內(nèi)基本全部形成(圖3J)。

A.5月26日絳柳雌花芽，標(biāo)尺=1 mm；B.7月20日絳柳雌花芽，標(biāo)尺=1 mm。

A.5月21日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；B.5月26日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；C.5月31日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；Gc.生長(zhǎng)錐；R.花序軸；B.苞片；F.絨毛。

雌蕊分化期：7月15日后，花芽外觀形態(tài)較前期差異不明顯。但內(nèi)部小花原基突起不斷增大，小苞片上下表面出現(xiàn)絨毛，之后形成雌蕊原基(圖3K)。

此外，7月15日后注射“抑花一號(hào)”的雌株花芽的切片中，花序軸中下部的小花原基出現(xiàn)部分?jǐn)∮F(xiàn)象(圖3L)。

2.3 花芽分化進(jìn)程

根據(jù)圖4數(shù)據(jù)，未處理的絳柳雌株花芽百分率為65.77%～65.79%。2016年6月5日以后“抑花一號(hào)”處理的雌株，雌花芽百分率開(kāi)始升高；到7月15日以后，已有59.01%的側(cè)芽分化為雌花芽。根據(jù)前文花芽分化階段觀察結(jié)果可知，6月5日至7月15日側(cè)芽已分化出小花原基，并于7月15日前后進(jìn)入雌蕊分化期。可見(jiàn)，6月5日后注射“抑花一號(hào)”已不能逆轉(zhuǎn)側(cè)芽向花芽分化的進(jìn)程。而2016年6月5日前(即2016年4月26日—5月31日)注射“抑花一號(hào)”的絳柳雌株，2017年3月觀察的雌花芽百分率為0～3.51%。由此推斷，在臨沂地區(qū)絳柳雌株的成花決定時(shí)間為6月5日至7月10日。

此外，在2017年3月份觀察期間發(fā)現(xiàn)6月5日后注射“抑花一號(hào)”的雌株2年生枝條上部分柔荑花序有正常的花序軸和小苞片，但小花全部敗育，無(wú)果實(shí)，不飛毛；隨著時(shí)間推移，這樣的花序從上到下越來(lái)越多(圖5)。由此推斷，絳柳雌株在6月5日，即小花原基分化期開(kāi)始時(shí)進(jìn)入花序決定態(tài)，花序軸及小苞片分化完成且無(wú)法逆轉(zhuǎn)，但花序軸上的小花尚未進(jìn)入小花決定態(tài)；在小花原基分化期應(yīng)用“抑花一號(hào)”可使絳柳雌株花序上小花的分化發(fā)生逆轉(zhuǎn)，無(wú)法完成全部分化，特別是雌蕊的分化，導(dǎo)致不開(kāi)花或者小花敗育，但花序的分化已完成，花序軸和其上的小苞片已形成無(wú)法逆轉(zhuǎn)[21-22]。這與Ferguson et al.[23]豌豆分生組織或芽的測(cè)定結(jié)果一致。小花原基分化期是控制絳柳雌株成花決定的關(guān)鍵時(shí)期，抑制花序上小花的分化是防治次年飛毛的關(guān)鍵。

2.4 花芽分化時(shí)間與物候期

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，絳柳雌花一般在果實(shí)開(kāi)始脫落期(即飄絮開(kāi)始期4月13日)后的38 d左右陸續(xù)進(jìn)入花芽分化；52 d后完成花序決定態(tài)，進(jìn)入小花原基分化期，開(kāi)始花的決定；93 d后進(jìn)入雌蕊原基分化期，從開(kāi)始花芽分化到雌蕊分化完畢持續(xù)約103 d。采用化學(xué)藥劑防治飛絮藥物阻止絳柳雌株花芽分化的處理時(shí)間從花芽分化開(kāi)始之前的25 d到小花原基分化前都有效果，即開(kāi)始飛絮后的13～52 d。

A.6月5日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；B.6月10日雌花芽，標(biāo)尺=200 μm；C.6月15日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；D.6月20日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；E.6月25日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；F.6月30日雌花芽，標(biāo)尺=200 μm；G.7月1日雌花芽，標(biāo)尺=200 μm；H.7月5日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；I.7月10日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；J.7月15日雌花芽，標(biāo)尺=100 μm；K.雌蕊分化期，標(biāo)尺=50 μm；L.小花原基敗育，標(biāo)尺=100 μm;R.花序軸；Fp.小花原基；b.小苞片；Pp.雌蕊原基；F.絨毛；Fa.小花敗育。

圖3絳柳花芽分化過(guò)程

圖4 2016年絳柳雌株雌花芽百分比(統(tǒng)計(jì)時(shí)間2017年3月份)

A.小花敗育的雌花序，可見(jiàn)正常的花序軸和逆轉(zhuǎn)成葉片功能的小苞片；B.雌花序，可見(jiàn)宿存的柱頭；C.葉。

表2 2016年絳柳雌株物候觀測(cè)記錄

3 結(jié)論與討論

臨沂地區(qū)絳柳雌株成花決定時(shí)間為6月5日至7月10日。這與王建紅等[14]在北京地區(qū)對(duì)垂柳的花芽分化發(fā)端時(shí)間(6月24日至7月14日)的試驗(yàn)結(jié)果差距較大。植物的發(fā)育是由遺傳因素和環(huán)境條件共同決定的，其中光周期和溫度是影響開(kāi)花誘導(dǎo)的主要環(huán)境因子[24]。這種差異可能是由物種及氣候的差異所致。

臨沂地區(qū)5月份至8月份絳柳雌株花芽分化大致經(jīng)歷了花序原基分化期、小花原基分化期、雌蕊分化期3個(gè)時(shí)期。這一結(jié)果與張明照[16]的研究結(jié)果基本一致，但各時(shí)期開(kāi)始時(shí)間略有提前，可能是由于臨沂地區(qū)的環(huán)境氣候較北京更為溫暖、濕潤(rùn)，物候期整體提前有關(guān)。

試驗(yàn)期間絳柳物候期的觀測(cè)記錄表明：雌株一般在開(kāi)始飄絮后的38 d左右進(jìn)入花芽分化，52 d進(jìn)入成花決定，整個(gè)過(guò)程持續(xù)約103 d。注射化學(xué)藥劑物阻止絳柳雌花花芽分化的作用時(shí)間應(yīng)在開(kāi)始飛絮后的13～52 d。結(jié)合與鄭景云等[26]做出的關(guān)于春季物侯期隨地理位置的推移幅度規(guī)律，可以大致推算出北方其他地區(qū)的花芽分化發(fā)端及成花決定日期，建立了絳柳花芽分化進(jìn)程與宏觀物候變化的聯(lián)系，打破飛絮控制技術(shù)應(yīng)用的地域限制。

目前，利用石蠟切片法觀察花芽分化的相關(guān)研究大多旨在建立花芽分化進(jìn)程與花芽外觀形態(tài)變化特征(如長(zhǎng)度、寬度、長(zhǎng)寬比、顏色等)的對(duì)應(yīng)關(guān)系上，達(dá)到減少重復(fù)試驗(yàn)，指導(dǎo)生產(chǎn)應(yīng)用的目的[15-16,25]。但是文中發(fā)現(xiàn)絳柳雌花芽外觀形態(tài)變化并未呈現(xiàn)出如顏色變化、長(zhǎng)寬比固定等顯著特征。當(dāng)雌株完成花序決定進(jìn)入小花的決定(即小花原基分化期)時(shí)，芽外觀一直為綠色并無(wú)明顯顏色變化；芽體整體圓潤(rùn)飽滿，長(zhǎng)寬比無(wú)顯著變化；此時(shí)剝開(kāi)芽鱗可見(jiàn)被毛的幼葉，內(nèi)部花序軸兩側(cè)小苞片及小花原基突起基本全部形成，但尚未分化出雌蕊原基。當(dāng)雌蕊原基分化開(kāi)始后，可見(jiàn)花序軸兩側(cè)小苞片上絨毛開(kāi)始形成。因此，花序軸兩側(cè)小苞片上絨毛的有無(wú)可作為絳柳雌株成花決定期的判斷依據(jù)之一，此時(shí)花序的小花原基進(jìn)入雌蕊原基分化期?？梢耘袛?，此時(shí)小花原基已分化完畢?！耙只ㄒ惶?hào)”對(duì)絳柳植株花芽分化的抑制，表明絳柳雌株花芽分化過(guò)程中，花序決定與小花決定是可以分開(kāi)的。絳柳雌花芽可以形成花序，分化出花序軸且形成小苞片(當(dāng)剝?nèi)ゴ浦昊旌涎康难亏[和幼葉，看見(jiàn)大量的絨毛包被著花序時(shí))，此時(shí)注射“抑花一號(hào)”仍可以有效抑制次年飛絮，但小花分化完成后(此時(shí)剝除芽鱗和幼葉，小苞片上形成絨毛，包被著小花原基時(shí))，注射“抑花一號(hào)”已無(wú)效果。這一結(jié)果與前任對(duì)金魚草突變體、豌豆花序和花的分化觀察結(jié)果基本一致[23,27]。

絳柳作為城市園林綠化常用樹(shù)種，其飛絮治理問(wèn)題一直影響著市民的生活。通過(guò)對(duì)絳柳花芽分化規(guī)律的研究，為飛絮控制技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)，在生態(tài)損益最小、社會(huì)影響最低的前提下，科學(xué)有效地解決飛絮問(wèn)題。

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