劉方春,馬海林*,杜振宇,馬丙堯,井大煒
1. 山東省林業(yè)科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南 250014;2. 德州學(xué)院資源環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,山東 德州 253023
楊樹(Populus)是溫帶與北亞熱帶地區(qū)栽植面積最廣且最為速生的闊葉樹種之一(陳鴻鷹,2017)。但當(dāng)楊樹林分進(jìn)入郁閉狀態(tài)后,其地下根系便相互交織在一起使楊樹變?yōu)椤靶±蠘洹?,并對根系生長具有明顯的抑制效果(Du et al.,2012)。此時期的根系逐漸衰老,根毛脫落較快,顯著降低了根系的吸收能力(Jing et al.,2017)。斷根是通過改變根系生長來調(diào)控植物營養(yǎng)生長與生殖生長以及地上部與地下部過程的栽培方式(Du et al.,2012)。在經(jīng)濟(jì)林栽培中,為了適應(yīng)果樹矮化密植的需求,經(jīng)常對蘋果樹(Fang et al.,2017)、冬棗樹(Yang et al.,2012)、桃樹(Jimenes et al.,2018)等采用斷根措施對其營養(yǎng)生長加以控制。同時在水稻(汪強(qiáng)等,2004)、玉米(路篤旭等,2017)、小麥(Liu et al.,2017)等農(nóng)作物的研究發(fā)現(xiàn),適宜的斷根強(qiáng)度有利于增強(qiáng)根系的吸收能力且增產(chǎn)效應(yīng)顯著。本研究團(tuán)隊在前期已運用斷根措施對楊樹郁閉林分開展了大量的探索研究(Du et al.,2012;Jing et al.,2017),發(fā)現(xiàn)適度斷根有助于刺激切口處萌發(fā)大量細(xì)根,并對根際土壤微生態(tài)環(huán)境有明顯的改善效果。目前眾多學(xué)者已針對斷根開展了廣泛的研究(Fang et al.,2017;Jimenes et al.,2018;Yang et al.,2012),但關(guān)于楊樹切口處不同根序細(xì)根的內(nèi)源激素與氮代謝規(guī)律的研究還鮮見報道。
根系是林木從土壤環(huán)境中攝取營養(yǎng)資源的關(guān)鍵器官(Du et al.,2012;井大煒等,2017),既是產(chǎn)生植物激素的“源”,又是接受地上部產(chǎn)生的內(nèi)源激素的“庫”,因此根系能夠調(diào)控地上部激素含量,進(jìn)而在協(xié)調(diào)地上部莖葉與根系的生長發(fā)育過程中發(fā)揮十分重要的作用(楊喜田等,2011)。有研究表明(任雪菲等,2013),根系的生理功能絕大部分由細(xì)根(<2 mm)完成,且細(xì)根的生長特性與狀況會直接影響植物個體的生長發(fā)育。隨著研究的不斷深入,愈來愈多的證據(jù)顯示細(xì)根在植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能上存在明顯的異質(zhì)性,不同徑級或根序的細(xì)根生理功能顯著不同(鄒宇星等,2018)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)(李洪娜等,2015),外界因素對植物生長的影響首先是通過改變植物體內(nèi)激素的含量而起作用,激素可作為林木生長的重要調(diào)控物質(zhì)之一。同時,根系生長發(fā)育與細(xì)胞的分裂是分不開的,內(nèi)源激素可能是整合細(xì)胞周期與根系發(fā)育的關(guān)鍵因子(He et al.,2017)。此外,林木的生長對氮素的需求量最大,而硝酸還原酶(NR)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酰胺合成酶(GS)與谷氨酸脫氫酶(GDH)是林木氮素代謝生理的關(guān)鍵酶(Liu et al.,2018;井大煒等,2016),影響整個氮代謝的循環(huán)體系,在調(diào)控氮素從林木體內(nèi)的內(nèi)部轉(zhuǎn)移與再利用及提高氮素利用率方面發(fā)揮著十分重要的作用(Meng et al.,2018;楊賢均等,2017)。鑒于此,本研究以郁閉的歐美 I-107楊(Populus euramericana cv. ‘Neva’)為研究對象,探討不同斷根強(qiáng)度對楊樹人工林切口處細(xì)根內(nèi)源激素、氮代謝關(guān)鍵酶與材積生長的影響,并分析材積生長率與細(xì)根內(nèi)源激素、氮代謝關(guān)鍵酶之間的相關(guān)性,旨在剖析切口處不同根序細(xì)根的內(nèi)源激素和氮代謝關(guān)鍵酶與林木生長之間的內(nèi)部聯(lián)系,以期為明確楊樹的增產(chǎn)提供實踐依據(jù),也為人工林的高產(chǎn)栽培提供科學(xué)參考。
試驗地點設(shè)在山東省濟(jì)南市北郊林場(117°00'E,36°40'N),春季干旱少雨,夏季溫?zé)岫嘤?,年平均降雨量、氣溫分別為 650~700 mm、14 ℃。供試土壤為潮土,土壤速效氮、速效磷及速效鉀含量分別為19.59、14.17及45.80 mg·kg-1,總有機(jī)碳含量為9.02 g·kg-1。所用化肥為林農(nóng)習(xí)慣使用的尿素、過磷酸鈣與硫酸鉀,肥料用量為常規(guī)施肥量,相當(dāng)于 N 208.15 kg·hm-2,P2O570.26 kg·hm-2與 K2O 56.75 kg·hm-2的施肥水平。楊樹為5年生郁閉的I-107歐美楊,株行距4 m×3 m,南北行向,林木生長均勻,平均樹高、胸徑分別為(12.81±0.27) m、(12.43±0.30) cm。
試驗于2017年4月10日進(jìn)行,采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,每個小區(qū)30株樹,重復(fù)3次。試驗共設(shè)4個處理,分別為:(1)未斷根處理(CK);(2)6倍胸徑兩側(cè)斷根(6-2);(3)8倍胸徑兩側(cè)斷根(8-2);(4)10倍胸徑兩側(cè)斷根(10-2);各斷根處理分別在距樹干基部6倍、8倍與10倍胸徑處的東西方向垂直地面向下切斷側(cè)根與須根。各斷根處理的開溝深度與寬度分別為40 cm與100 cm,并將挖出來的土回填夯實(楊喜田等,2011)。日常管理與大田常規(guī)措施保持一致。
2017年11月6日,在每個小區(qū)去掉東西兩側(cè)的保護(hù)行與南北兩端的邊緣樹,選擇中間的12株樹作為樣樹進(jìn)行細(xì)根采集,重復(fù)3次。依據(jù)Guo et al.(2004)的完整土塊法用鐵鏟挖取每株樣樹切口處萌發(fā)出的根系,并放置在濕紗布中以保持其活性。參照Pregitzer et al.(2002)的分級方法,將根系最末端的根尖定為1級根,兩個1級根相交后的根定為2級根,以此類推;不同等級的根經(jīng)處理后分別放入相應(yīng)的玻璃皿中,并冷藏保存(熊德成等,2012),盡快進(jìn)行內(nèi)源激素與氮代謝關(guān)鍵酶的測定。
內(nèi)源激素測定:由根系浸提得到,采用高效液相色譜法,使用儀器為美國Agilent HP 1100 series型液相色譜儀,紫外檢測波長254 nm,過C18柱(250 mm×4.6 mm),流動相為 V(甲醇)∶V(水,其中含 0.5%醋酸)=45∶55,進(jìn)樣量 20 μL,流速 1 mL·min-1。外標(biāo)法定量(楊守軍等,2009)。
氮代謝關(guān)鍵酶測定:參照Gangwar et al.(2011)的方法并做了部分改進(jìn)來測定切口處不同根序細(xì)根的硝酸還原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)與谷氨酸脫氫酶(GDH)活性。其中NR活性采用活體法,加入KNO3-磷酸緩沖溶液后真空干燥,然后吸取上清液并加入磺胺與 α-萘胺后,在 540 nm 波長比色測定,單位為μmol·g-1·h-1;GS 活性的測定是先加入緩沖液后研磨、水浴,加入顯色劑后離心,在540 nm波長比色測定,單位為 μmol·g-1·h-1;GOGAT 活性的測定是分別加入α-酮戊二酸溶液、KCl溶液與Tris-HCl緩沖液后水浴,然后加入NADH、L-谷氨酰胺溶液,在 340 nm 波長比色測定,單位為 μmol·g-1·h-1;GDH活性的測定是先加入儲備液、CaCl2溶液,水浴,然后加入NADH與酶液,在340 nm波長比色測定,單位為 μmol·g-1·h-1。
在2017年4月10日與2017年11月6日分別測定所有試驗林木的胸徑d與樹高h(yuǎn),并利用公式V=3.14 d2hf/4(f=0.42)計算材積;之后利用普雷斯勒公式(Jing et al.,2017)計算材積平均生長率:
式中,PV表示材積生長率(%);Vl、V2分別為間隔 n年前與 n年后測得的總材積(m3);n為兩次測定的間隔年數(shù)。
數(shù)據(jù)處理運用SPSS 23.0軟件,采用One-way ANOVA(單因素方差分析法)與LSD(最小顯著法)在α=0.05水平下檢驗不同斷根處理或不同根序之間楊樹切口處細(xì)根內(nèi)源激素與氮代謝關(guān)鍵酶等指標(biāo)的變化規(guī)律。圖 1~4中的數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。
由圖1可知,隨著根序的增加,楊樹切口處不同根序細(xì)根的IAA含量呈逐漸降低的趨勢,且各序級之間的差異均達(dá)顯著水平。與CK相比,8-2處理1~5級根的IAA含量顯著升高,其平均值分別較CK、6-2與10-2處理顯著提高22.89%、36.04%與21.76%;6-2處理1~2級根的 IAA含量顯著低于CK,而3~5級根與CK差異不顯著;10-2處理1~5級根與CK差異未達(dá)顯著水平。
圖1 斷根對楊樹切口處不同根序細(xì)根內(nèi)源激素含量的影響Fig. 1 Effect of root pruning on the contents of endogenous hormone in different orders of fine root in poplar incision數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3),同一處理不同小寫字母表示根序間差異顯著(P<0.05)。下同Data is average value±standard deviation (n=3). Different lowercase letters in the same treatment mean significant difference among different root orders(P<0.05). The same as below
GA、ZT與ABA含量呈現(xiàn)出基本一致的變化趨勢,其含量隨著根序等級的增加而升高。其中GA、ZT含量在不同根序之間的差異均達(dá)顯著水平,而ABA含量在1~2級根之間的差異不顯著,而3~5級根之間差異達(dá)顯著水平。同時可見,8-2處理1~5級根的GA和ZT含量均最高,并顯著高于其他處理,其中GA的平均值相比CK、6-2與10-2處理分別高出20.74%、28.92%與17.50%;10-2處理1~5級根的GA、ZT含量與CK無顯著性差異,而6-2處理1~5級根的GA、ZT含量明顯低于CK。從圖1還可知,6-2處理1~5級根的ABA含量最高,并顯著高于其他處理;其次為CK與10-2處理,二者無顯著性差異,但均顯著高于8-2處理。數(shù)據(jù)分析可知,斷根對楊樹切口處不同根序細(xì)根的內(nèi)源激素含量具有明顯的影響效果,其中8-2處理能顯著提高各序級細(xì)根的IAA、GA與ZT含量,并降低ABA含量。
植物的生長發(fā)育不僅與激素含量有關(guān),更重要的是激素之間的相互作用,尤其是生長促進(jìn)激素與生長抑制激素之間的比例與平衡(鄒曉霞等,2018)。從圖2可知,隨著根序等級的增加,各處理的 IAA/ABA比值呈逐漸降低的變化趨勢,而GA/ABA和 ZT/ABA呈逐漸升高的趨勢。同 CK相比,10-2處理1~5級根的IAA/ABA、GA/ABA和ZT/ABA比值變化較小,6-2處理 1~5級根的IAA/ABA、GA/ABA和ZT/ABA比值顯著降低,而 8-2處理 1~5級根的 IAA/ABA、GA/ABA和ZT/ABA比值則明顯升高,其中8-2處理不同根序細(xì)根IAA/ABA比值的平均值較CK、6-2和10-2處理顯著高出 45.96%、141.85%和 46.09%。同時可見,各處理1~2級根的IAA/ABA比值最高,并顯著高于GA/ABA和ZT/ABA比值;而GA/ABA比值在 3~5級根達(dá)最高值,且與 IAA/ABA、ZT/ABA比值差異達(dá)顯著水平。由此可見,楊樹切口處細(xì)根的IAA/ABA、GA/ABA與ZT/ABA比值在不同根序之間表現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律,其中斷根對其有顯著的作用效果。
圖2 斷根對楊樹切口處不同根序細(xì)根內(nèi)源激素平衡的影響Fig. 2 Effect of root pruning on the balance of endogenous hormone in different orders of fine root in poplar incision
圖3 斷根對楊樹切口處不同根序細(xì)根氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響Fig. 3 Effect of root pruning on key enzymes in nitrogen metabolism of different orders of fine root in poplar incision
由圖3可知,隨著根序的增加,楊樹切口處細(xì)根的NR、GS、GOGAT與GDH活性基本呈逐漸降低的變化趨勢。8-2處理 1~5級根的 NR、GS、GOGAT與GDH活性均為最高,并顯著高于其他處理,其中8-2處理細(xì)根NR活性的平均值相比CK、6-2與10-2處理分別提高16.05%、32.06%與16.72%,GS活性的平均值分別提高 25.35%、49.72%與23.36%;10-2處理1~5級根的NR、GS、GOGAT與GDH活性相比CK均無顯著性變化;6-2處理1~2級根的 NR、GOGAT和 GDH活性顯著低于CK,而 3~5級根與 CK差異不顯著,同時,6-2處理1~5級根的GS活性顯著低于CK。從圖3還可知,各處理1~5級根的GS/GDH比值波動范圍為 3.21~4.84,均大于 1。同 CK相比,6-2處理1~2級根的GS/GDH比值顯著升高,10-2處理變化較小,而 8-2處理則顯著降低。此外,不同處理3~5級根的GS/GDH比值未呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。以上分析可知,不同斷根措施對楊樹切口處不同根序細(xì)根氮代謝關(guān)鍵酶活性的作用效果存在顯著差異,其中 8-2處理能顯著增強(qiáng)切口處各序級細(xì)根的硝酸還原酶、谷氨酰胺脫氫酶、谷氨酸合成酶與谷氨酸脫氫酶活性。
從圖4可知,不同處理材積生長率的變化規(guī)律表現(xiàn)為:8-2>10-2≈CK>6-2,其中8-2處理的材積生長率為58.96%,顯著高于其他處理,較CK、6-2與 10-2處理分別顯著高出 40.65%、64.46%與40.08%;其次是10-2與CK處理,材積生長率分別為42.09%與41.92%,兩者之間無顯著性差異,但較6-2處理分別顯著提高17.41%和16.93%。數(shù)據(jù)分析表明,不同斷根強(qiáng)度對楊樹材積生長的影響具有明顯差異,其中8-2處理相比6-2、10-2處理具有更顯著的增產(chǎn)效應(yīng),這進(jìn)一步驗證了斷根強(qiáng)度的選擇發(fā)揮了決定性作用。
圖4 斷根對楊樹材積生長率的影響Fig. 4 Effect of root pruning on volume growth rate of poplar
斷根對楊樹切口處細(xì)根內(nèi)源激素、氮代謝關(guān)鍵酶與材積生長之間的相關(guān)關(guān)系(表 1)表明,材積生長率與 IAA、GA、ZT、IAA/ABA、GA/ABA、ZT/ABA呈極顯著正相關(guān),與NR、GS、GOGAT、GDH呈顯著正相關(guān),說明細(xì)根的生長促進(jìn)型激素與生長抑制型激素是相互制約、相互平衡的,且它們之間的比例與平衡對楊樹材積的生長具有顯著的促進(jìn)效應(yīng),同時,細(xì)根的氮代謝關(guān)鍵酶亦能對林木生長發(fā)揮明顯的調(diào)控作用。這進(jìn)一步表明楊樹切口處不同根序細(xì)根的內(nèi)源激素與氮代謝之間存在一定的內(nèi)部聯(lián)系,并以系統(tǒng)的方式共同調(diào)控細(xì)根的生長與功能發(fā)揮,也驗證了細(xì)根內(nèi)源激素之間的比例與平衡及氮代謝關(guān)鍵酶活性的增強(qiáng)有利于促進(jìn)楊樹林木的生長。
內(nèi)源激素可作為信號分子在時間與空間上調(diào)控植物發(fā)育的一系列生理生化過程(聶愷宏等,2018)。樹體的大小受到激素的顯著控制,且與IAA、GA、CTK、ABA等激素有明顯的直接關(guān)系(Lan et al.,2018)。一般認(rèn)為,IAA、GA與ZT屬于生長促進(jìn)型激素,而 ABA屬于生長抑制型激素(李洪娜等,2015)。鄒曉霞等(2018)對花生(Arachis hypogaea)的研究認(rèn)為,根系IAA、GA、ZT含量與根系形態(tài)特征存在顯著或極顯著的相關(guān)性。本試驗結(jié)果顯示,隨著根序的增加,各處理的IAA含量呈遞減的趨勢,而GA、ZT與ABA含量呈遞增趨勢。分析其原因可能與IAA大多集中在生長旺盛的部位有關(guān),而GA、ZT與ABA雖然主要在根尖合成(Lan et al.,2018),但由于細(xì)根的代謝周轉(zhuǎn)較快且運輸能力較強(qiáng),從而在高級根中產(chǎn)生了一定的集聚效應(yīng)。大量研究認(rèn)為(李洪娜等,2015;鄒曉霞等,2018;聶愷宏等,2018;Lan et al.,2018),內(nèi)源激素對植物生長發(fā)育的調(diào)控不僅依賴于不同內(nèi)源激素的含量,更重要的是依賴于內(nèi)源激素之間的平衡,且是一個系統(tǒng)的調(diào)控過程。IAA/ABA、GA/ABA與ZT/ABA比值能反映植物的生長及休止?fàn)顩r,比值低表明抑制型激素 ABA占據(jù)優(yōu)勢,植物的生長勢較弱;比值高則表征促進(jìn)型激素占優(yōu)勢,可顯著促進(jìn)植物的生長勢(He et al.,2017)。本研究中,隨根序等級的增加,不同處理的IAA/ABA比值呈現(xiàn)出遞減趨勢,而 GA/ABA、ZT/ABA比值呈現(xiàn)出遞增趨勢,這與IAA、GA和ZT含量的變化規(guī)律相一致。
表1 楊樹切口處細(xì)根的內(nèi)源激素、氮代謝關(guān)鍵酶與材積生長的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis of endogenous hormone and key enzyme in nitrogen metabolism of fine root in poplar incision, and volume growth of poplar
在斷根處理中,8-2處理1~5級根的IAA、GA、ZT含量及IAA/ABA、GA/ABA、ZT/ABA比值均顯著高于其他處理,可能是由于8-2處理能顯著增強(qiáng)切口處細(xì)根的吸收能力與運輸功能,促使根尖的活性增強(qiáng),進(jìn)而更利于刺激GA和ZT的產(chǎn)生,且對地上部的頂端組織亦有顯著的激發(fā)效應(yīng)。這表明8-2處理更利于促進(jìn)切口處不同根序細(xì)根的生長勢,也進(jìn)一步說明8-2處理能通過改變IAA/ABA、GA/ABA與ZT/ABA的比值來調(diào)控切口處新根的生長發(fā)育。有研究認(rèn)為(李洪娜等,2015),較高的內(nèi)源IAA與ZT含量有助于不定根的分化,對根的生長有顯著的促進(jìn)作用。同時發(fā)現(xiàn),8-2處理 1~5級根的ABA含量為最低值,這可能是8-2處理細(xì)根的IAA/ABA、GA/ABA與ZT/ABA比值較高的主要機(jī)理之一;也表明該處理能有效增加生長促進(jìn)型激素含量,并降低生長抑制型激素含量,進(jìn)而有助于根系的生長。
此外,10-2處理1~5級根的內(nèi)源激素含量和對應(yīng)的比值較對照無顯著性變化,究其原因與 10-2處理的斷根距離樹干較遠(yuǎn),斷根強(qiáng)度較弱,致使斷根對切口處的刺激作用很有限有關(guān)(Jing et al.,2017)。而 6-2處理的 IAA、GA和 ZT含量及IAA/ABA、GA/ABA與ZT/ABA比值均為最低,其原因與 6-2處理的斷根對楊樹自身造成的傷害較大,使切口處的恢復(fù)明顯滯后(Du et al.,2012),導(dǎo)致萌發(fā)新根的數(shù)量較少有一定關(guān)聯(lián);同時,6-2處理的 ABA含量最高亦是引起 IAA/ABA、GA/ABA與ZT/ABA比值較低的原因之一。
以上分析可知,切口處細(xì)根的萌發(fā)與生長發(fā)育以及功能的發(fā)揮實際上是促進(jìn)生根的激素與抑制生根的激素之間相互制約、相互平衡的過程,即激素是以系統(tǒng)的方式來調(diào)控切口處細(xì)根的形態(tài)建成與功能(陳鴻鷹,2017)。
NR是植物氮同化過程中的關(guān)鍵酶,能生成NH4+與不同的含氮化合物;GS與GOGAT組成的循環(huán)是高等植物氨同化的一個重要途徑;而 GDH途徑是植物氨同化的重要支路之一,能在緩解或解除高氨對植物毒害方面發(fā)揮特有的生理效應(yīng)(張紅敏等,2014)。本試驗中,隨根序的增加,各處理的 NR、GS、GOGAT活性呈現(xiàn)出遞減的趨勢,且1~2級根顯著高于3~5級根,這表明1~2級根有助于增強(qiáng)氮素的同化吸收能力,這與前人針對山定子(Malus baccata Borkh.)和平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗根系氮代謝酶的研究結(jié)果相類似(王英等,2010)。有研究發(fā)現(xiàn)(Gajewska et al.,2018),GS與GOGAT活性的同向變化可能與反應(yīng)產(chǎn)物的正反饋調(diào)節(jié)有一定關(guān)聯(lián),說明GOGAT活性變化可能是林木對其體內(nèi)GS活性變化的一種適應(yīng)機(jī)制。同時,不同處理1~2級根的GDH活性顯著高于3~5級根。GDH有利于TCA循環(huán)中間體氧化為α-酮戊二酸,進(jìn)而調(diào)控林木體內(nèi)銨同化吸收過程中的碳供應(yīng)狀況(井大煒等,2016)。
各處理不同根序細(xì)根的GS/GDH比值均大于1,這說明在高等植物體內(nèi),雖然 GS/GOGAT與GDH兩條氮同化途徑同時存在,但楊樹切口處細(xì)根的氮代謝以GS/GOGAT途徑為主,斷根并未改變根系氮代謝途徑。分析可知,6-2處理1~2根的GS/GDH比值較對照明顯升高,而 8-2處理則顯著降低。說明6-2處理使GDH途徑在1~2級根氮代謝中的作用有所減弱,而8-2處理能增強(qiáng)GDH途徑在細(xì)根氮代謝中的作用。可見,6-2處理可能會減弱切口處細(xì)根解除氨中毒的能力,故易發(fā)生氨中毒現(xiàn)象,而8-2處理則相反。此外,8-2處理1~5級根的氮代謝關(guān)鍵酶活性均顯著高于其他處理,其原因可能與內(nèi)源激素的調(diào)控有一定聯(lián)系;也可能與 8-2處理能有效調(diào)節(jié)氮素的供應(yīng)強(qiáng)度有關(guān),可能更接近于楊樹的需肥規(guī)律,進(jìn)而更利于氮素的同化吸收。
許多因素會綜合影響楊樹的生長發(fā)育。與其他處理相比,8-2處理能明顯促進(jìn)楊樹材積的生長,且對材積生長率的提高幅度最大。相關(guān)性分析可知,材積生長率與 IAA、GA、ZT、IAA/ABA、GA/ABA、ZT/ABA達(dá)極顯著相關(guān)關(guān)系,與 NR、GS、GOGAT、GDH達(dá)顯著相關(guān)關(guān)系,這表明內(nèi)源激素之間的比例與平衡及氮代謝關(guān)鍵酶活性的增強(qiáng)有助于促進(jìn)楊樹林木的生長。陳鴻鷹(2017)采用外源酚酸對歐美楊‘I-107’扦插苗的研究亦得出了相似的結(jié)果。也有報道表明(Gu et al.,2018),氮代謝關(guān)鍵酶活性與土壤的供肥能力密切相關(guān),并直接影響根系的生長與再分配。由此可知,切口處不同根序細(xì)根的內(nèi)源激素含量與平衡及氮代謝關(guān)鍵酶活性是促使楊樹增產(chǎn)的內(nèi)在機(jī)理之一。
8-2處理(8倍胸徑兩側(cè))處理1~5級根的IAA、GA、ZT含量及 IAA/ABA、GA/ABA和 ZT/ABA比值均顯著高于對照、6-2(6倍胸徑兩側(cè))和10-2(10倍胸徑兩側(cè))處理,而ABA含量明顯低于其他處理。隨根序的升高,各處理細(xì)根的IAA含量和IAA/ABA比值逐漸降低,而GA、ZT、ABA含量和GA/ABA、ZT/ABA比值呈遞增趨勢。同時,不同處理細(xì)根的NR、GS、GOGAT和GDH活性隨根序的增加而呈遞減趨勢;8-2處理1~5級根的這4種酶活性均顯著高于其他處理,而 1~2級根的GS/GDH比值最低。此外,8-2處理的材積生長率最高,并與其他處理差異達(dá)顯著水平。
綜合分析認(rèn)為,8倍胸徑兩側(cè)的斷根方式可通過調(diào)節(jié)各級細(xì)根的內(nèi)源激素含量與平衡,以及增強(qiáng)氮代謝關(guān)鍵酶活性來提升切口處細(xì)根的活性,進(jìn)而促進(jìn)林木材積的增長。