龔睿 畢玉科 張杰 奉樹成 張春英

(上海植物園，上海，200231)

容器育苗是現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)先進(jìn)苗木生產(chǎn)技術(shù)[1]，具有播種量少，節(jié)約種子、土地，苗木質(zhì)量產(chǎn)量高，無緩苗期，造林不受季節(jié)限制，便于工廠化育苗等優(yōu)點(diǎn)[2]。而根系畸形是容器苗目前存在的主要問題，根系受容器限制，在有限空間內(nèi)生長，無法自然伸展，主根易纏繞于容器底部，側(cè)根沿容器壁向下生長，導(dǎo)致容器底部根系纏繞現(xiàn)象嚴(yán)重。容器苗根系畸形具有不可逆性，而控根技術(shù)則是解決容器苗根系畸形，提高苗木質(zhì)量的關(guān)鍵[3]。Nelson[4]曾提出容器苗剪根，他認(rèn)為繞根現(xiàn)象嚴(yán)重影響根系正常功能，導(dǎo)致根系內(nèi)礦質(zhì)營養(yǎng)和水分的運(yùn)輸中斷?；瘜W(xué)控根技術(shù)開始于20世紀(jì)90年代，將化學(xué)制劑涂于容器內(nèi)壁，抑制根系頂端分生組織，從而實(shí)現(xiàn)根的頂端修剪，促進(jìn)多發(fā)側(cè)根[5]，化學(xué)控根對苗木傷害小、又可促進(jìn)形成發(fā)達(dá)自然的根系,避免畸形現(xiàn)象?；瘜W(xué)控根劑種類可以分為銅制劑、鋅制劑、生長調(diào)節(jié)劑等[6]。Wenny et al.[7]用不同質(zhì)量濃度的碳酸銅漆對黃松、西部白松和花旗松容器苗進(jìn)行化學(xué)斷根處理，造林1a后發(fā)現(xiàn)，容器各部出根量與對照明顯不同，發(fā)根區(qū)均比對照苗上移。James et al.[8]發(fā)現(xiàn)，Cu制劑可有效改變長葉松幼苗的根系形態(tài)，顯著增加根系生物量；Lequeux et al.[9]研究表明，當(dāng)Cu2+摩爾濃度高達(dá)50 μmol·L-1時可抑制擬南芥主根生長并增加側(cè)根的密度。以上研究都表明，合理的控根技術(shù)利于容器苗形成發(fā)達(dá)根團(tuán)結(jié)構(gòu)，避免根系畸形，改善苗木質(zhì)量。

貼梗海棠(Chaenomelesspeciosa)，又名皺皮木瓜，薔薇科(Rosaceae)木瓜屬(Chaenomeles)落葉灌木。為傳統(tǒng)海棠的一種，與木瓜海棠、垂絲海棠、西府海棠并稱為“海棠四品”，花色豐富，是園林常用的春季花木之一，作為盆栽觀賞或綠化栽植日益受到重視。文中研究化學(xué)控根對貼梗海棠容器苗生長的影響，比較不同控根劑間的控根效果，同時驗(yàn)證化學(xué)制劑的殘留是否會對苗木造成傷害，以期解決容器苗根系畸形問題，提高園林綠化容器苗的質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

貼梗海棠種子采收自山東臨沂，陰干后置于冰箱4 ℃保存。將V(種子)∶V(沙)=1∶3混合后低溫層積50 d，待種子萌生胚根后撒播于塑料筐內(nèi)。采用V(草炭)∶V(園土)∶V(蛭石)=2∶1∶1為育苗基質(zhì)，育苗容器為黑色塑料花盆(直徑×高為12 cm×17 cm)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，分別將氫氧化銅(Cu(OH)2)、碳酸銅(CuCO3)、硫酸銅(CuSO4)、氯化鋅(ZnCl2)、碳酸鋅(ZnCO3)這5種化學(xué)制劑配制成4種不同質(zhì)量濃度(40、100、160、220 g·L-1)與乳膠漆充分混合后，涂刷在容器內(nèi)壁和底部，只涂乳膠漆的作為對照(CK)，晾干后裝入混合好的基質(zhì)備用。試驗(yàn)共21個處理，每個處理設(shè)3個重復(fù)，每個重復(fù)10株苗。

2018年3月底選擇長勢基本一致的幼苗移栽至塑料容器中。進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)管理，保持基質(zhì)濕潤、苗床通風(fēng)、容器內(nèi)無雜草。試驗(yàn)自5月10日開始第一次取樣，至12月10日結(jié)束。

1.2.1 形態(tài)指標(biāo)

每月10日使用卷尺和游標(biāo)卡尺分別測定不同處理容器苗的苗高、地徑。

試驗(yàn)結(jié)束時用緩慢流水沖洗容器苗根系，并保持根系完整。吸去根系殘余水分，使用根系掃描儀(Scan Maker i800 plus)對根系進(jìn)行掃描，獲得根系圖像，然后用萬深LA-S系列植物圖像分析系統(tǒng)對圖像進(jìn)行分析，獲取根系表面積、體積、平均直徑、總根長、根尖數(shù)等；將苗木分為根、莖兩部分，置于烘箱中105 ℃殺青2 h，然后將溫度調(diào)至80 ℃烘干至恒質(zhì)量，使用千分之一電子天平(LT302E)稱取質(zhì)量。每個處理取樣30株。

1.2.2 生理指標(biāo)

葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)：8月中旬，選取貼梗海棠新鮮葉片，參照張憲政[10]的方法測定葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

根系中Cu、Zn殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)：將容器苗根系干樣粉碎過篩，精確稱量樣品0.5 g，放入微波消解罐中，加入6 mL硝酸，2 mL雙氧水。密封后放入微波消解儀中，120 ℃ 8 min，150 ℃ 7 min，180 ℃ 20 min。消解完成后等溫度降至100 ℃以下打開艙門取出消解罐，將消解液轉(zhuǎn)移至四氟乙烯杯中，160～180 ℃趕酸至2 mL左右，定容至25 mL。然后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測定Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)則采用石墨爐原子吸收光譜法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2007處理及分析制圖；采用SPSS 23.0進(jìn)行方差分析、多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cu、Zn制劑處理對貼梗海棠容器苗生長的影響

由表1可知，不同種類化學(xué)控根劑處理下的容器苗苗高、地徑差異顯著。Cu(OH)2160 g·L-1處理苗高顯著高于其他處理，比ZnCl2160 g·L-1、ZnCO3160 g·L-1處理分別高出35.94、34.10 cm，較CK高21.20%；Cu制劑不同質(zhì)量濃度處理間的苗高差異不顯著，但Zn制劑中質(zhì)量濃度220 g·L-1與質(zhì)量濃度100 g·L-1處理間苗高存在顯著差異。相同質(zhì)量濃度下，Cu制劑處理的容器苗地徑高于Zn制劑處理，其中Cu(OH)2處理下容器苗地徑值都大于6.50 mm，此外，Zn制劑處理的地徑生長量均顯著小于CK；除ZnCO3處理外，其余4種化學(xué)控根劑不同質(zhì)量濃度處理間地徑差異不顯著。可見，在促進(jìn)容器苗苗高、地徑、生長量方面，相同質(zhì)量濃度下Cu制劑處理明顯優(yōu)于Zn制劑。苗木干質(zhì)量是反映苗木競爭能力的最好指標(biāo)。其中Cu(OH)2160 g·L-1處理時容器苗地上部分干質(zhì)量達(dá)最大值，為6.20 g，地下部分干質(zhì)量最大值則出現(xiàn)在Cu(OH)240 g·L-1處理，為5.69 g；同一控根劑下，不同質(zhì)量濃度處理的容器苗地上、地下部分干質(zhì)量整體呈先增后減的趨勢，表明當(dāng)控根劑質(zhì)量濃度過大時，對苗木有一定毒害作用，嚴(yán)重影響其正常生長。

2.2 Cu、Zn制劑處理對貼梗海棠容器苗根系形態(tài)指標(biāo)的影響

不同化學(xué)制劑對容器苗根系生長的影響如表2所示，Cu制劑處理對苗木根系的影響大于Zn制劑，且同一化學(xué)制劑處理下，根系各指標(biāo)隨質(zhì)量濃度的增加呈先增后減變化。CuSO4100 g·L-1處理時，容器苗根系表面積、體積、平均直徑均達(dá)最大，分別為2 495.19 cm2、518.36 cm3、2.08 mm，較對照分別增加了68.75%、110.78%、23.81%；而根系總根長最小的處理ZnCO3160 g·L-1，比CK減少了86.08%。Zn制劑處理的苗木根尖數(shù)均小于CK，當(dāng)ZnCO3220 g·L-1處理時根尖數(shù)最少，僅為對照的20.10%，表明Zn制劑對根系生長有明顯的抑制作用；而Cu制劑有利于促進(jìn)貼梗海棠容器苗側(cè)根發(fā)生，且以Cu(OH)2控根劑表現(xiàn)最優(yōu)，該處理下各個質(zhì)量濃度培養(yǎng)的苗木根尖數(shù)均大于CK，且3種Cu制劑均在質(zhì)量濃度為100 g·L-1時,對容器苗根系的影響表現(xiàn)最佳。

表1 Cu、Zn制劑對貼梗海棠容器苗生長的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

表2 Cu、Zn制劑對貼梗海棠容器苗根系的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.3 Cu、Zn制劑處理對貼梗海棠容器苗生理指標(biāo)的影響

2.3.1 Cu、Zn制劑處理對苗木葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)是反映苗木生長狀況的重要指標(biāo)，由表3可知，經(jīng)化學(xué)控根劑處理的苗木葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于CK，其中，Zn制劑處理與CK間存在顯著差異；CuSO440 g·L-1處理葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅次于CK，為1.46 mg·g-1，較對照減少了9.30%。同一化學(xué)制劑下，各不同質(zhì)量濃度處理間的葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異并不顯著。不同處理間葉綠素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異，且均低于對照，葉綠素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少的ZnCO3160 g·L-1處理為0.62 mg·g-1，相較于對照降低了70.62%。表明，化學(xué)制劑處理對容器苗葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)有一定抑制作用，進(jìn)而影響苗木生長。

2.3.2 Cu、Zn制劑處理對苗木體內(nèi)離子殘留的影響

從表4的數(shù)據(jù)可以看出，CK的Cu離子殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.31 mg·kg-1，符合植物中Cu的正常質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍，而其余3種經(jīng)Cu制劑處理的容器苗根系中Cu離子殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于CK，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常值范圍，其中Cu(OH)2220 g·L-1處理Cu離子殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為154.17 mg·kg-1，是對照的29.03倍；當(dāng)質(zhì)量濃度相同時，Cu(OH)2控根劑處理的苗木中Cu離子殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其他兩組，CuCO3次之，CuSO4制劑的最少?？梢?，以Cu制劑作為控根劑，一個生長季后容器苗根系中Cu離子殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)高。

表3 Cu、Zn制劑對貼梗海棠容器苗葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

表4 Cu、Zn制劑對貼梗海棠容器苗根系中Cu、Zn離子殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同列數(shù)據(jù)后不同字母表示同一化學(xué)制劑不同質(zhì)量濃度間差異顯著(P<0.05)；同行數(shù)據(jù)后不同字母表示同一金屬離子、同一質(zhì)量濃度不同化學(xué)制劑間差異顯著(P<0.05)。

植物中Zn的正常質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～80 mg·kg-1[11]。由表4可知，經(jīng)ZnCO3100、160、220 g·L-1處理的Zn離子殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為84.58、142.87、119.03 mg·kg-1，略高于正常值80 mg·kg-1，其余處理則都在正常質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，經(jīng)ZnCl2不同質(zhì)量濃度處理下的根系中的Zn離子殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48～70 mg·kg-1。結(jié)果表明，試劑ZnCl2相較于ZnCO3，對植株的生長更為安全，不存在毒害作用。

3 結(jié)論與討論

化學(xué)控根技術(shù)是容器育苗中使用普遍、價格低廉、效果較好的方法，目前容器苗培育中應(yīng)用較多的化學(xué)控根劑主要是銅、鋅制劑。1968年，Saul建議用銅來限制根系生長[12]。2001年Walley發(fā)明了以鋅制劑為主要成分的控根劑。本研究發(fā)現(xiàn)，Cu、Zn制劑對貼梗海棠容器苗生長影響顯著。化學(xué)制劑的種類和質(zhì)量濃度是影響控根效果的關(guān)鍵因素，在植株生長表現(xiàn)方面，試劑Cu(OH)2處理可促進(jìn)容器苗苗高、地徑生長，且當(dāng)質(zhì)量濃度為100、160 g·L-1時效果最佳；而CuCO3處理僅對苗高增長有促進(jìn)作用，而對地徑的增加無顯著作用；CuSO4試劑則只在100 g·L-1質(zhì)量濃度時地徑增長明顯，對植株高生長無顯著影響；高煥章等[13]在硫酸銅乳膠漆制劑對銀荊容器播種苗生長的影響研究中表明，過低或過高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CuSO4制劑對銀荊容器苗生長和控根效果不理想。但Zn制劑處理后，容器苗苗高、地徑以及生物量較對照均明顯減少，且隨質(zhì)量濃度增加，苗木生長表現(xiàn)越差?？梢?，Zn制劑不利于容器苗地上部分生長。

根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要器官[14]。根尖數(shù)是判斷化學(xué)制劑是否有控根效果的有效指標(biāo)，當(dāng)根尖接觸到控根劑時，其分生組織明顯受損，會連續(xù)發(fā)生新的分生組織加以替代[15]，即新根數(shù)會增加。不同化學(xué)制劑處理下根系的反應(yīng)不同，研究表明，Cu 100 g·L-1的控根效果優(yōu)于Zn制劑[16]，且質(zhì)量濃度在100～150 g·L-1的CuCO3可使根系中上層新根生長點(diǎn)數(shù)量增加，這與劉勇[17]對興安落葉松容器苗、劉子嘉等[18]對沉香容器苗的研究結(jié)果一致。100 g·L-1質(zhì)量濃度CuSO4制劑處理的根系根尖數(shù)、表面積、體積等指標(biāo)均高于其他處理，表明該質(zhì)量濃度下CuSO4制劑控根效果較好，利于多發(fā)側(cè)根。Cu制劑處理下對容器苗根系有積極的促進(jìn)作用，各指標(biāo)均高于對照，而Zn制劑各處理的容器苗根系指標(biāo)遠(yuǎn)小于對照，尤以根系平均直徑差異顯著，可見Zn制劑不利于苗木根系增粗生長，從而生長導(dǎo)致地上部分不能獲得更多的養(yǎng)分。趙夢炯等[19]研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ZnSO4質(zhì)量濃度達(dá)60、120 g·L-1時對油橄欖容器苗新根生長有抑制作用。

植物根系中的離子殘留能夠反映化學(xué)試劑對容器苗控根效果副作用的大小，離子殘留過高最終會對植株產(chǎn)生毒害而影響植株的正常生長，而且也會對環(huán)境造成一定污染[11]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，一個生長季后，盡管Cu(OH)2制劑對容器苗控根效果較好，但苗木根系中殘留的Cu2+遠(yuǎn)超出正常值，長期培養(yǎng)可能存在毒害作用；而CuSO4制劑處理的Cu2+殘留量是3種制劑中最少的，僅比正常值高出20 mg·kg-1。ZnCO3制劑中Zn2+殘留僅在高質(zhì)量濃度下表現(xiàn)出來，經(jīng)ZnCl2制劑處理的均在正常范圍內(nèi)，但是兩種Zn制劑的控根效果并不理想，可能是由于苗木地上部分生長不佳，根系不發(fā)達(dá)，部分苗木根系還未接觸到容器壁，具體原因有待進(jìn)一步研究。盡管Cu制劑控根效果好，但如何降低Cu制劑對苗木的影響，探究Zn制劑最佳質(zhì)量濃度以及提高其控根效果，將是以后研究的重點(diǎn)。

綜上所述，考慮化學(xué)制劑控根效果和容器苗質(zhì)量，認(rèn)為100 g·L-1質(zhì)量濃度的CuSO4制劑更適合貼梗海棠容器苗實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。