劉 文 葉秋慧 何春梅 王叢叢
(1. 廣東省龍眼洞林場, 廣東 廣州 510520;2. 廣東省林業(yè)科學研究院/廣東省森林培育與保護利用重點實驗室,廣東 廣州 510520 )
構(gòu)樹,拉丁學名為Broussonetia papyrifera,桑科(Moraceae)構(gòu)屬(Broussonetia)植物,別名褚桃、褚、谷桑、谷樹等,喬木,高10-20 m;花期4-5 月,果期6-7 月,產(chǎn)我國南北各地[1]。本種根與果實均可入藥,且具有強筋骨、補腎、利尿之功效,能治腰膝不適等癥狀,果實中的紅色素還具有一定的抗氧化作用[2-3]。構(gòu)樹的材質(zhì)潔白,纖維素含量高且表面光滑,和其樹皮一直是造紙業(yè)及新型紡紗業(yè)等的優(yōu)質(zhì)原料[4-6]。構(gòu)樹對干旱和鹽堿等不良環(huán)境具有良好的抗性,是重要的生態(tài)修復樹種[7]。構(gòu)樹的乳汁具有開發(fā)成生物殺蟲劑的潛力,能殺死一些蔬菜害蟲[8],其還具有吸附空氣中有害氣體和灰塵、凈化空氣的功能,是較為優(yōu)良的生態(tài)園林綠化樹種[9]。雜交構(gòu)樹是中科院采用現(xiàn)代育種技術(shù)培育的一個新品種,通過野生構(gòu)樹與小構(gòu)樹雜交,采用現(xiàn)代育苗技術(shù)培育出的樹種,具有蛋白含量高、速生、豐產(chǎn)、多抗、適口性好、耐砍伐等特性,莖、葉、桿具有較高的飼用價值,2015 年國務院將雜交構(gòu)樹產(chǎn)業(yè)化項目列為“全國精準扶貧十大工程之一”,獲得了國家全面產(chǎn)業(yè)政策扶持[10-13]。雜交構(gòu)樹葉片、細枝條、全株嫩苗的粗蛋白含量為20%左右[11],與苜蓿Medicago sativa 相當,粗蛋白的瘤胃降解率達到了大豆粕、苜蓿草粉的水平,有機物的降解率高于紫花苜蓿,可作為新型飼料原料進行開發(fā)[14-15]。另外,雜交構(gòu)樹在造紙、藥用、繁育等方面都比野生構(gòu)樹更有優(yōu)勢[16-18]。
構(gòu)樹種子人工播種的發(fā)芽率低,僅4%,且后代會發(fā)生性狀分離,無法保證母本的優(yōu)良性狀,因此構(gòu)樹苗木主要靠扦插繁殖[9]。但在大規(guī)模的繁育生產(chǎn)中,采用組培技術(shù)較多,因為扦插難以滿足大面積栽培及推廣的需要,而利用組培快繁的技術(shù)正好可以解決雜交構(gòu)樹資源短缺與需求量日益增長之間的矛盾[19-20]。因此,目前的雜交構(gòu)樹繁育研究主要集中于組培技術(shù)體系,對于扦插技術(shù)研究較少,甚至處于空白。扦插育苗有獨特優(yōu)勢,比如操作簡單,歷時周期短,且能保存母樹的優(yōu)良特性[21],對環(huán)境設備要求較低,能較容易推廣,在科研實力較弱的地區(qū)和單位也能進行苗木的扦插繁育。
插條的木質(zhì)化程度、激素濃度、土壤基質(zhì)類型是插條生根的主要影響因素,也是扦插繁育技術(shù)的重點[21-25],本研究選擇這3 個因素,圍繞其開展雜交構(gòu)樹的扦插試驗,為雜交構(gòu)樹的扦插繁育提供理論基礎和技術(shù)支撐。
試驗地位于廣東省廣州市天河區(qū)的廣東省林業(yè) 科 學 研 究 院 苗 圃(23°12′ N,113°22′ E),平均海拔25 m,屬于亞熱帶季風氣候,年平均氣溫21.7 ℃,最高月均溫28.4 ℃,最低月均溫13.3 ℃。平均年積溫7 957 ℃,無霜期達340 d,年均降水量1 725 cm,年均蒸發(fā)量1 603.5 cm,平均相對濕度79%。年平均日照為1 960 h,日照率為44%,陰天平均每月達17.3 d。
雜交構(gòu)樹插條采自韶關地區(qū)種植的一年生無病蟲害的組培苗;土壤基質(zhì)類型采用壤土、沙壤土、河沙3 種;激素采用ABT-1 號生根劑。
插條的木質(zhì)化程度設置3 個水平,分別為:完全木質(zhì)化、半木質(zhì)化、未木質(zhì)化; 激素采用ABT-1 生根劑,激素濃度設置3 個水平,分別為:0.2‰、0.4‰、0.5‰,同步設置清水(CK)對照;插條的土壤基質(zhì)類型設置3 個水平,分別為:壤土、沙壤土、河沙。對不同木質(zhì)化程度、不同激素濃度、不同土壤基質(zhì)類型下的插條生根狀況進行單因素方差實驗。
對木質(zhì)化程度的3 個水平、激素濃度的3 個水平和土壤基質(zhì)類型的3 個水平進行處理組合,采用正交試驗,有9 個處理組合,分別為:完全木質(zhì)化 + 0.5‰ + 河沙、完全木質(zhì)化 + 0.4‰ + 沙壤土、完全木質(zhì)化 + 0.2‰ + 壤土、半木質(zhì)化 + 0.5‰ + 沙壤土、半木質(zhì)化 + 0.4‰ + 壤土、半木質(zhì)化 + 0.2‰ + 河沙、未木質(zhì)化 + 0.5‰ + 壤土、未木質(zhì)化 + 0.4‰ + 河沙、未木質(zhì)化 + 0.2‰ + 沙壤土這9 個處理組合,每個處理組合分別設置三次重復,共計33 株。
剪取完全木質(zhì)化、半木質(zhì)化、未木質(zhì)化三種不同木質(zhì)化程度的穗條,帶有3~4 個芽,長度保留10~15 cm,不帶葉,端口上平下斜。穗條選取完成后,浸泡于1 000 倍多菌靈殺菌劑中30 min。按試驗設計,配置不同的激素濃度和選擇相對應的浸泡時間,在激素濃度0.5‰下浸泡時間為1 min;在激素濃度0.4‰下浸泡時間為1 min;在激素濃度0.2‰下浸泡時間為2 h。
苗圃地要求排水良好,通風透光性較好。將苗圃地整成長6 m,寬1 m,高0.12 m 的扦插床,底部墊一層黑網(wǎng)防蟲,按不同土壤基質(zhì)類型鋪好扦插床,土壤基質(zhì)底下墊0.03 m 高的泥炭土,起一定的保水作用。使用1 000 倍多菌靈殺菌劑處理扦插床,并在扦插床高0.5 m 處設全透光拱棚,(扦插時期多為陰雨階段)起保溫保濕作用。
扦插深度為插條的1/2 為宜,扦插完成后,淋透定根水,使插條與基質(zhì)緊密結(jié)合,蓋好全透光保溫膜,防止溫度過低,凍傷插條。翌日,噴1 000 倍多菌靈殺菌劑處理一次,之后不再噴殺菌劑。河沙保水能力較弱,需要1~2 d 噴水一次,其它基質(zhì)保水能力較好,視情況而噴,濕度保持90%以上。30 d 后,新芽萌發(fā),蒸騰作用加強,選擇早上或晚上打開兩端保溫膜通風一段時間,濕度保持85%以上。60 d 后,葉片增多,呼吸作用加強,打開半邊保溫膜通風一段時間,濕度保持75%以上。90 d 后,扦插苗基本穩(wěn)定,可以全部打開保溫膜,每天早上或傍晚澆水一次,濕度保持65%以上。在60 d 之后,構(gòu)樹葉片增多,蝸牛以葉片為食,危害葉片較為突出,期間需采用人工及時捕抓。
本試驗時間為2019 年1 月至4 月。
采用 Excel 2013 和 Statistica 10.0 進行數(shù)據(jù)整理和做圖分析。
分析插條木質(zhì)化程度對插條生根的影響,從圖1 可以看出,扦插90 d 后,生根率大小排序為:未木質(zhì)化 > 半木質(zhì)化 > 完全木質(zhì)化,三者之間存在顯著差異;總根長大小排序為:半木質(zhì)化 > 未木質(zhì)化 > 完全木質(zhì)化,三者之間存在顯著差異;最長根長大小排序為:半木質(zhì)化=未木質(zhì)化 > 完全木質(zhì)化。綜上,木質(zhì)化程度最優(yōu)選擇為未木質(zhì)化插條。
從土壤基質(zhì)類型對插條生根的影響分析圖(圖1)可以看出,扦插90 d 后,生根率大小排序為:壤土 > 沙壤土=河沙;總根長大小排序為:壤土 > 沙壤土 > 河沙,三者之間存在顯著差異;最長根長大小排序為:壤土 > 河沙 > 沙土壤,但是壤土與河沙土之間無顯著性差異。因此,土壤基質(zhì)類型最優(yōu)選擇為壤土或河沙。
圖1 木質(zhì)化程度和土壤基質(zhì)對構(gòu)樹插條生根的影響Figure 1 Effects of the degree of lignification and soil matrix types on the rooting of cuttings in Broussonetia papyrifera
從激素濃度對插條生根的影響分析圖(圖2)可以看出,扦插90 d 后,生根率大小排序為:0.2‰ > 0.5‰ > 0.4‰> 清水;總根長大小排序為:0.5‰ > 0.2‰ > 0.4‰> 清水;最長根長大小排序為:0.5‰ > 0.2‰ > 0.4‰> 清水。由于0.2‰和0.5‰激素濃度下的總根長和最長根長兩指標數(shù)值接近,但0.2‰激素濃度下的生根率明顯大于0.5‰的生根率,因此,激素濃度最優(yōu)選擇為0.2‰。
圖2 激素濃度對構(gòu)樹插條生根的影響Figure 2 Effects of hormone concentration on the rooting of cuttings in Broussonetia papyrifera
對木質(zhì)化程度的3 個水平、激素濃度的3 個水平和土壤基質(zhì)類型的3 個水平進行正交試驗,處理組合及插圖生根狀況見表1,可以看出,各生根指標最優(yōu)的處理組合為完全木質(zhì)化 + 0.2‰ + 壤土(生根率75%,總根長48 cm,最長根長13 cm),另外生根率較高的處理組合有:未木質(zhì)化 + 0.4‰ + 河沙(生根率75%,總根長18 cm,最長根長8 cm)、未木質(zhì)化 + 0.5‰ + 壤土(生根率66.67%,總根長30 cm,最長根長9 cm)、未木質(zhì)化 + 0.2‰ + 沙壤土(生根率66.67%,總根長25 cm,最長根長5 cm);總根長較高的處理組合有:完全木質(zhì)化 + 0.5‰ + 河沙(生根率41.67%,總根長35 cm,最長根長12 cm)、半木質(zhì)化 + 0.5‰ + 沙壤土(生根率58.33%,總根長34 cm,最長根長7 cm);最長根長較高的處理組合有:完全木質(zhì)化 + 0.5‰ + 河沙(生根率41.67%,總根長35 cm,最長根長12 cm);綜上,插條生根指標最優(yōu)的處理組合為完全木質(zhì)化 + 0.2‰ + 壤土(生根率75%,總根長48 cm,最長根長13 cm)。
木質(zhì)化程度越高,分生能力越差,越難產(chǎn)生和形成不定根,但木質(zhì)化高的插穗,其直徑較大,插穗中積累的營養(yǎng)物質(zhì)較多,為插穗后期生根提供了動力[24,26]。目前對雜交構(gòu)樹木質(zhì)化程度對插條影響的研究還是空白,因此其他相關文獻具有重要的參考價值,在吳永彬等[25]對梅葉冬青Ilex asprella 插條的研究中,當徑粗范圍為1~7 mm 時,插條的生根率隨著插條直徑的增大而提升,插條直徑的增大也意味著插條木質(zhì)化程度的增強。在公緒云等[26]對梅葉冬青插條的研究中,當插條直徑范圍在0.5~1.6 cm 時,插條的生根率隨著插條的直徑增大而變大,即插條木質(zhì)化程度的增強。在本研究中,生根率大小排序為:未木質(zhì)化 > 半木質(zhì)化 > 完全木質(zhì)化,另外在總根長、最長根長方面,未木質(zhì)化的生根狀況最好,而半木質(zhì)化與完全木質(zhì)化接近,這與上述文獻的結(jié)果相反,這可能是由于樹種差異、插條粗細差異等造成。
表1 不同處理組合下的插條生根情況Table 1 The rooting of cuttings under different treatment combinations
基質(zhì)的組成成分和理化性質(zhì)決定著扦插生根的環(huán)境,理想的扦插生根基質(zhì)應具透氣性、保水性和營養(yǎng)物質(zhì)豐富等特點[26]。吳永彬等[25]對梅葉冬青的研究結(jié)果表明,當徑粗為5 mm < d ≤ 7 mm時,河沙的生根率達61.1%,而園土僅為29.97%。公緒云等[26]對梅葉冬青的研究結(jié)果表明,各基質(zhì)的生根率從高到低依次均為黃土、園土、河沙。本研究中,扦插90 d 后,生根率大小排序為:壤土(58.33%) > 沙壤土=河沙(52.78%),河沙與沙壤土的生根狀況接近,壤土最優(yōu)。本文研究結(jié)果與公緒云等相似,與吳永彬等[25]不同,這可能由于樹種的差異和插條的粗度不同有關。
ABT-1 生根粉為一種廣譜生根促進劑,已被廣泛用于林業(yè)生產(chǎn)中,它的特點是經(jīng)濟、方便使用、應用范圍廣。大量研究結(jié)果表明,植物生長調(diào)節(jié)劑的使用可以促進細胞的分裂與伸長,加速插穗內(nèi)淀粉、脂肪及蛋白質(zhì)的水解和糖的代謝,有利于營養(yǎng)物質(zhì)流向插穗低部[27]。公諸云等[26]對梅葉冬青的研究中,在100、200、300 mg/L 這3種水平下,生根率以200 mg/L 的ABT-1 生根粉溶液處理最佳,隨著質(zhì)量濃度的升高,表現(xiàn)出先升高后下降的趨勢。本研究在扦插90 d 后,不同激素濃度下的生根率大小排序為:0.2‰> 0.5‰ > 0.4‰。本研究結(jié)果與上述文獻結(jié)果不同,可能是因為樹種的差異導致。
木質(zhì)化程度的3 個水平、激素濃度的3 個水平和土壤基質(zhì)類型的3 個水平的正交試驗的結(jié)果顯示,插條生根指標最優(yōu)的處理組合為完全木質(zhì)化 + 0.2‰ + 壤土(生根率75%,總根長48 cm,最長根長13 cm)。本研究對3 個因素的水平數(shù)設置較為粗放,在下一步研究中,要進一步細化各因素的水平數(shù),延長觀測時間,縮小觀測時間間距,以找到進一步促進雜交構(gòu)樹生根的處理組合。