王巖,鄭志興,黃建明,尉文彬,宋月卿,杜春山*
(1.張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河北 張家口 075000;2.陽原縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,河北 陽原 075800)
中華金葉榆(Ulmus pumila cv Jinye) 屬榆科榆屬,為普通白榆的天然突變體[1]。除具有白榆的優(yōu)良特性外,還具有葉片金黃、枝條密集、耐修剪、可造型、喬灌皆宜等優(yōu)點(diǎn),在景觀生態(tài)、水土保持和防風(fēng)固沙等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[2]。中華金葉榆為我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要彩葉樹種,在我國北方14 個(gè)省的500 多個(gè)城市得到了廣泛應(yīng)用,并被除港、澳、臺(tái)、重慶、貴州和云南以外的28 個(gè)省區(qū)引種[3]。國內(nèi)學(xué)者對(duì)其園林應(yīng)用[4,5]、繁育技術(shù)[6~9]、光合特性[10,11]和抗寒性[12,13]等進(jìn)行了大量研究,其中繁育技術(shù)方面主要涉及扦插繁殖、嫁接繁殖、組織培養(yǎng)等。截至目前,有關(guān)中華金葉榆在極端惡劣氣候條件下的繁育技術(shù)研究較少,僅有徐發(fā)輝等[14]在西北干旱半干旱地區(qū)、楊廣樂等[15]在東北高寒地區(qū)開展了高接技術(shù)的研究。
張家口市為2022 年冬奧會(huì)舉辦地,受寒冷、干燥、終年大風(fēng)等不利因素的影響,城市綠化中可選彩葉樹種極少。為豐富當(dāng)?shù)貓@林綠化樹種,以白榆為砧木、中華金葉榆為接穗開展高接技術(shù)的研究,以期利用現(xiàn)有砧木培育出優(yōu)質(zhì)苗木,并為寒冷、干旱、多風(fēng)地區(qū)中華金葉榆的栽培與推廣提供借鑒。
張家口市位于河北省西北部,屬東亞大陸性季風(fēng)氣候;地理位置東經(jīng) 113°50′~116°30′、北緯 39°30′~42°10′,陰山山脈橫貫中部,將全區(qū)分為壩上和壩下兩大地理單元。干旱少雨,春季氣溫較低,特別是大風(fēng)天氣呈現(xiàn)“春季大、夏季小”的季節(jié)分布類型,對(duì)苗木嫁接極其不利。由于壩上、壩下地區(qū)氣候差異較大,因此各選1 個(gè)試點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn),其中壩上地區(qū)試點(diǎn)選在尚義縣八道溝鎮(zhèn)宏達(dá)苗圃,壩下地區(qū)試點(diǎn)選在宣化區(qū)沙嶺子鎮(zhèn)張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉園區(qū),2 個(gè)試點(diǎn)的地理氣候條件明顯不同[16](表1)。
表1 試驗(yàn)地的地理氣候條件Table 1 Geographical and climatic conditions of the test sites
砧木品種為白榆,3~5 a 生,胸徑3 cm 以上,主干通直,高度根據(jù)需求而定。
接穗品種為中華金葉榆,采自張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院中華金葉榆保存圃,粗度1 cm 左右,0~5 ℃窖藏。使用前,去掉梢頭和基部芽體不飽滿部分,截成長6.0~8.0 cm 且?guī)?2 個(gè)飽滿芽的接穗。
試驗(yàn)于2017 年在張家口市壩上和壩下地區(qū)同時(shí)進(jìn)行。以接穗成活率高為目標(biāo),對(duì)嫁接方法、嫁接時(shí)間、接穗套袋時(shí)長和嫁接高度進(jìn)行篩選;并對(duì)高接苗的枝條和樹體生長情況進(jìn)行調(diào)查。
1.3.1 嫁接方法對(duì)接穗成活率的影響 嫁接方法設(shè)劈接、腹接和插皮接3 個(gè)處理。劈接具體方法:在芽下方2.0 cm 處向下削2 個(gè)2.5 cm 長的對(duì)稱偏楔形削面;在砧木斷面正中或一側(cè)下劈,劈口長3.0 cm,將接穗削面與砧木劈口緊靠,用薄膜綁實(shí)裹嚴(yán)。腹接具體方法:在芽下方2.0 cm 處向下削2 個(gè)1.5 cm 長的對(duì)稱偏楔形削面。在砧木剪口以下0.5 cm 處呈25°~40°斜剪,將接穗插入斜剪口,使一側(cè)形成層對(duì)齊,用薄膜綁實(shí)裹嚴(yán)。插皮接具體方法:在芽下方2.0 cm 處在芽眼背面向下斜削成長2.5~4.0 cm 的馬耳型平直接口;在砧木斷面皮層厚的一側(cè),縱切3.0~4.0 cm 的切口深達(dá)木質(zhì)部,將接穗削面朝里,緊貼砧木內(nèi)層與木質(zhì)部之間,用薄膜綁實(shí)裹嚴(yán)[17]。壩下地區(qū)2017 年4 月10 日嫁接,壩上地區(qū)2017 年5 月10 日嫁接,嫁接高度120~140 cm,每株接4 個(gè)接穗,接后套袋保濕。每處理20 株,3 次重復(fù)。嫁接30 d 后,統(tǒng)計(jì)成活率。
1.3.2 嫁接時(shí)間對(duì)接穗成活率的影響 采用插皮接,壩下地區(qū)嫁接時(shí)間設(shè)3 月10 日、3 月20 日、3 月30 日、4 月 10 日、4 月 20 日和 4 月 30 日 6 個(gè)處理,壩上地區(qū)嫁接時(shí)間設(shè) 3 月 30 日、4 月 10 日、4 月 20 日、4 月30 日、5 月10 日和5 月20 日 6 個(gè)處理。嫁接高度120 cm,每株接4 個(gè)接穗,接后套袋保濕。每處理20株,3 次重復(fù)。嫁接30 d 后,統(tǒng)計(jì)成活率。
1.3.3 接穗套袋時(shí)長對(duì)接穗成活率的影響 采用插皮接,壩下地區(qū)4 月10 日嫁接,壩上地區(qū)5 月10 日嫁接。嫁接高度120 cm,每株接4 個(gè)接穗,接后用塑料薄膜條綁扎結(jié)合部位,最后用嚴(yán)實(shí)的薄膜袋口朝下將接穗綁實(shí)裹嚴(yán)。套袋時(shí)長設(shè)5、10、15、20 和25 d 計(jì)5 個(gè)處理,以不套袋為對(duì)照(CK)。每處理10 株,3次重復(fù)。嫁接30 d 后,統(tǒng)計(jì)成活率。
1.3.4 嫁接高度對(duì)接穗成活率及新梢生長的影響 4月10 日在壩下地區(qū)進(jìn)行插皮接,嫁接高度設(shè)40、60、80、100、120 和 140 cm 計(jì) 6 個(gè)處理,每株接 4 個(gè)接穗,接后套袋保濕。每處理15 株,3 次重復(fù)。嫁接30 d 后,統(tǒng)計(jì)成活率。當(dāng)年秋季(9 月15 日),隨機(jī)選擇苗木15 株,分別測(cè)量冠幅和新梢生長量。
1.3.5 高接苗枝條生長規(guī)律的變化 在壩下地區(qū)4 月10 日嫁接、壩上地區(qū)5 月10 日嫁接成活的苗木中,各隨機(jī)選擇3 株,每株標(biāo)記3 個(gè)新梢。從5 月15 日開始,每隔15 d 測(cè)量1 次新梢長度和樹體冠幅,10 月15 日調(diào)查結(jié)束。
利用SPSS 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;采用LSD 法進(jìn)行相同區(qū)域數(shù)據(jù)的方差分析和多重性比較,大、小寫英文字母不同,分別表示指標(biāo)值在0.01 和0.05 水平上差異顯著。
在壩下和壩上地區(qū),不同嫁接方法處理的成活率順序均為插皮接>腹接>劈接,其中,壩下地區(qū)各處理差異均達(dá)到了極顯著水平;壩上地區(qū)腹接與插皮接處理差異不顯著,但均較劈接處理差異達(dá)到了極顯著水平(圖1)。表明嫁接方法對(duì)接穗成活率有極顯著影響,插皮接效果最好。在試驗(yàn)區(qū)域,插皮接處理的成活率均達(dá)到90%以上,為首選的嫁接方法;腹接處理的成活率雖然較插皮接處理有所降低,但也均達(dá)到了80%以上,能夠滿足生產(chǎn)成活的要求;劈接處理的成活率壩上地區(qū)為75.00%、壩下地區(qū)為62.92%,效果最差,生產(chǎn)上不建議采用。
圖1 嫁接方法對(duì)接穗成活率的影響Fig.1 The effect of grafting method on survival rate of scions
相同嫁接方法,壩上地區(qū)的成活率均<?jí)蜗碌貐^(qū),其中劈接處理差異最為明顯,成活率相差幅度高達(dá)12.08 個(gè)百分點(diǎn)。分析原因,認(rèn)為與壩上地區(qū)5 月風(fēng)速較大,嫁接后接口不易保濕,接穗與砧木難以愈合有關(guān)。
在壩下和壩上地區(qū),接穗成活率均隨嫁接時(shí)間的推遲呈先升高后降低的變化。其中,壩下地區(qū)4 月10日嫁接處理的成活率最高,與除3 月30 日和4 月20 日外的其他處理差異均達(dá)到了顯著水平;壩上地區(qū)5 月10 日嫁接處理的成活率最高,與除5 月20 日外的其他處理差異均達(dá)到了顯著水平(圖2)。表明嫁接時(shí)間對(duì)接穗成活有極顯著影響,壩下地區(qū)的嫁接適宜期為3 月30 日至4 月20 日,壩上地區(qū)的嫁接適宜期為5月10~20 日。
圖2 嫁接時(shí)間對(duì)接穗成活率的影響Fig.2 The effect of grafting time on survival rate of scions
嫁接成活率受溫度影響較大,過早或過晚嫁接均不利于接穗成活。在壩下地區(qū),3 月10 日嫁接處理的成活率最低,僅為62.92%,明顯低于除4 月30 日嫁接外的其他處理;3 月20 日嫁接處理的成活率明顯提高,達(dá)到80%以上,能夠滿足生產(chǎn)成活的要求,可以開始嫁接;3 月30 日至4 月20 日嫁接處理的成活率均保持在90%以上,此時(shí)為最適宜嫁接時(shí)間;4 月30日嫁接處理的成活率(72.50%)較4 月20 日嫁接處理極顯著降低,可能與溫度升高后接穗不易保濕有關(guān)。在壩上地區(qū),3 月嫁接不能成活;4 月10 日嫁接處理的成活率也很低,僅24.58%;4 月20 日嫁接處理的成活率快速升高至近80%,此后嫁接的成活率均保持在80%以上,其中5 月10 日嫁接處理的成活率達(dá)到最高值90.00%??梢钥闯?,壩下地區(qū)在3 月中旬至4 月下旬均可以嫁接,嫁接適宜期為3 月30 日至4 月20 日;壩上地區(qū)在4 月下旬到5 月中旬均可以嫁接,嫁接適宜期為 5 月 10~20 日。
接穗套袋對(duì)壩下與壩上地區(qū)嫁接成活率的影響不同,其中對(duì)壩上地區(qū)影響更大(圖3)。
圖3 套袋對(duì)接穗成活率的影響Fig.3 The effect of bagging on survival rate of scions
在壩下地區(qū),CK 的成活率在80%以上,能夠滿足生產(chǎn)成活的要求。接穗套袋后,隨著套袋時(shí)長的增加,成活率呈先升高后降低的變化,其中,套袋時(shí)長15 d 處理的成活率(95.00%)最高,與CK 差異達(dá)顯著水平;套袋時(shí)長25 d 處理的成活率(56.67%)最低,與CK 和其他套袋處理差異均達(dá)到了極顯著水平;其他3 個(gè)處理的成活率均較CK 略有提高,但差異并不顯著??傮w來看,接后套袋時(shí)長不超過20 d 效果較好,最適套袋時(shí)長為15 d。
在壩上地區(qū),CK 的成活率僅41.67%;接穗套袋后,嫁接成活率明顯提高。隨著套袋時(shí)長的增加,成活率呈先升高后降低的變化,其中,套袋20 d 處理的成活率(91.67%)最高,與除套袋15 d(87.50%)外的其他處理差異均達(dá)到了顯著水平;套袋時(shí)長5 d 處理的成活率最低,與其他套袋處理差異均達(dá)到了極顯著水平;套袋時(shí)長10 d 和25 d 處理的成活率均接近80%,二者差異不顯著,但均較CK 和套袋5 d 處理極顯著升高。表明接穗套袋可以明顯提高嫁接成活率,套袋時(shí)長10~25 d 效果較好,適宜時(shí)長為15~20 d。
相同套袋時(shí)長,不同地區(qū)的成活率順序不同。套袋時(shí)長5~15 d 處理,壩下地區(qū)的成活率>壩上地區(qū),二者差異隨著套袋時(shí)長的增加而逐漸減??;套袋時(shí)長15 d 以上處理,壩下地區(qū)的成活率<?jí)紊系貐^(qū),二者差異隨著套袋時(shí)長的增加而逐漸增大。分析原因,認(rèn)為與壩下地區(qū)氣溫較高有關(guān)。壩上地區(qū)較壩下地區(qū)溫度低,風(fēng)大且持續(xù)時(shí)間長,嫁接后接穗套袋可降低風(fēng)吹的影響,保證袋內(nèi)溫度和濕度,因此能夠促進(jìn)接口愈合,有效提高接穗成活率,效果明顯優(yōu)于壩下地區(qū)。
2.4.1 對(duì)接穗成活率的影響 隨著嫁接高度的上升,成活率呈降低—升高—降低的變化,但差異均不顯著;不同嫁接高度處理的成活率為89.44%~93.89%,除140 cm 高度處理外,其他處理的成活率均在90%以上,其中40 cm 高度處理的成活率最高(93.89%)(圖4)。表明嫁接高度對(duì)接穗成活率影響不大,其中40 cm 高接成活率最高。
圖4 嫁接高度對(duì)接穗成活率的影響Fig.4 The effect of grafting height on survival rate of scions
2.4.2 對(duì)新梢生長的影響 隨著嫁接高度的上升,新梢長度和苗木冠幅均呈先增加后降低的變化,其中,40 cm 高度處理的指標(biāo)值均為最小,與其他處理差異均達(dá)到了極顯著水平;120 cm 高度處理的指標(biāo)值均為最大,與其他處理差異均達(dá)到了顯著水平(圖5 和6)。嫁接高度≤120 cm 時(shí),新梢長度和苗木冠幅均隨嫁接高度的上升呈顯著遞增趨勢(shì);嫁接高度為140 cm 時(shí),2 個(gè)指標(biāo)值均較120 cm 高度處理明顯降低,其中,新梢長度與100 cm 高度處理相當(dāng),冠幅與80 cm 高度處理相當(dāng)。可以看出,嫁接高度120 cm 處理的苗木生長勢(shì)最強(qiáng),嫁接高度過低會(huì)導(dǎo)致苗木長勢(shì)較弱。
圖5 嫁接高度對(duì)新梢長度的影響Fig.5 The effect of grafting height on shoots length
圖6 嫁接高度對(duì)苗木冠幅的影響Fig.6 The effect of grafting height on crown width
在壩下和壩上地區(qū),高接苗的新梢生長均呈先快后慢的變化趨勢(shì)(圖7)。在壩下地區(qū),新梢5 月開始生長,月生長量為30.14 cm;6 月生長最快,月生長量為39.40 cm,枝條長度達(dá)69.54 cm;7 月開始生長逐漸減緩,9 月上旬生長基本停止,當(dāng)年枝條生長量90 cm以上。在壩上地區(qū),新梢5 月下旬開始生長;6月生長相對(duì)緩慢,月生長量為26.57 cm;7 月生長最快,月生長量為30.30 cm,新梢長度為56.87 cm;8 月開始生長逐漸減緩,8 月中下旬生長基本停止,當(dāng)年枝條生長量70 cm 以上??梢钥闯觯c壩下地區(qū)相比,壩上地區(qū)由于氣溫較低,新梢開始生長和快速生長的時(shí)間均晚近1 個(gè)月,而停止生長的時(shí)間較早,導(dǎo)致枝條生長期明顯縮短,因此生長量明顯較小。
圖7 高接苗新梢的生長規(guī)律Fig.7 The shoot growth regularity of top grafting seedlings
目前,中華金葉榆嫁接主要采用枝接和芽接(熱粘皮),其中,芽接主要用于苗木繁育;枝接主要用高接換種及苗木繁育,具有成苗快(當(dāng)年成苗)、快速改良原有品種的特點(diǎn),但對(duì)接穗質(zhì)量要求高,且需求量大。每生產(chǎn)1 hm2的灌叢型中華金葉榆,需要接穗15萬根,直接影響了其推廣速度[18]。枝接主要包括切接、劈接、腹接、靠接及插皮接等形式,前人研 究[14,15,17,19]表明,在金葉榆上采用插皮接、切接和腹接較為適宜。嫁接成活率除受接穗質(zhì)量、嫁接方式和操作技術(shù)影響外,還與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境密切相關(guān)。干燥多風(fēng)天氣不利于接穗與砧木愈合,容易造成接穗死亡或愈合不良,影響后期枝條木質(zhì)化程度;氣溫較低,導(dǎo)致嫁接時(shí)間延遲、生長停止時(shí)間提前,枝條生長期縮短,影響枝條后期發(fā)育。張家口市尤其是壩上地區(qū),受寒冷、干燥、終年大風(fēng)等不利氣候條件的制約,在城市園林綠化中可選樹種極少,外來樹種引進(jìn)馴化及嫁接技術(shù)要求極高。在張家口地區(qū),采用目前生產(chǎn)中常用的插皮接、劈接和腹接進(jìn)行中華金葉榆高接,研究了不同嫁接方法對(duì)接穗成活率的影響,結(jié)果表明,插皮接成活率最高,是寒冷、干旱、多風(fēng)地區(qū)苗木嫁接的最好方法,與徐發(fā)輝等[14]等在甘肅、楊廣樂等[15]在黑龍江、朱芳等[19]在內(nèi)蒙古烏蘭察布的研究結(jié)論一致。試驗(yàn)的3 種嫁接方法中,劈接成活率最低,且壩上與壩下地區(qū)差異明顯,可能與壩上地區(qū)苗木嫁接期正值風(fēng)速最大的時(shí)期,且砧木切口過大,不利于砧木與接穗愈合有關(guān)。
嫁接時(shí)間與樹種生物學(xué)特性、物候期以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件密切相關(guān),是林木嫁接成功的關(guān)鍵因素之一,尤其是枝接適宜的時(shí)間非常短,一般為20 d 左右。通過試驗(yàn)篩選適宜的嫁接時(shí)間,可有效提高嫁接成活率。前人研究顯示,枝接應(yīng)在春季樹液開始流動(dòng)、接穗尚未萌芽,砧木皮質(zhì)層與木質(zhì)層最易剝離的時(shí)期進(jìn)行[20,21]。黃印冉等[22]指出,華北地區(qū)最好在5 月底以前完成嫁接;6 月以后嫁接的接穗生長量較小,影響當(dāng)年成苗率。閆淑芳等[23]認(rèn)為,華北地區(qū)喬木高接的最適時(shí)期為3 月30 日至4 月30 日。
本究結(jié)果表明,受氣溫影響,壩上與壩下地區(qū)的嫁接時(shí)間和最適期差異較大,壩上地區(qū)較壩下地區(qū)晚15~20 d。生產(chǎn)中,壩下地區(qū)在3 月中旬至4 月下旬均可以嫁接,嫁接適宜期為3 月30 日至4 月20 日;壩上地區(qū)在4 月下旬到5 月中旬均可以嫁接,嫁接適宜期為5 月10~20 日。在壩上地區(qū),3 月嫁接不能成活,4 月上旬嫁接成活率(僅25%)極低,原因可能是外界溫度低,樹液尚未開始流動(dòng),木質(zhì)部與形成層尚未分離,接穗插入時(shí)阻力較大。壩下、壩上地區(qū)分別在4 月10 日和5 月10 日嫁接成活率達(dá)到最高,而后逐漸下降,可能與樹體生長進(jìn)入旺盛期,消耗了大量營養(yǎng)和水分,同時(shí)砧木與接穗的生理活動(dòng)差異加大,影響了嫁接部位的愈合有關(guān)。
閆淑芳等[24]發(fā)現(xiàn)華北地區(qū)金葉榆插皮接后套袋可明顯提高嫁接成活率,但其對(duì)套袋時(shí)長未進(jìn)行深入研究。本研究結(jié)果表明,接后套袋對(duì)壩上與壩下地區(qū)嫁接成活率的影響不同,其中在壩上地區(qū)效果尤為明顯,套袋后可明顯提高接穗成活率,較不套袋(CK)提高1 倍以上。原因可能是高接后套袋保證了袋內(nèi)溫度和濕度,降低了大風(fēng)的不利影響,進(jìn)而促進(jìn)了接口愈合以及接穗發(fā)芽。壩下地區(qū),套袋后時(shí)長不超過20 d 效果較好,最適套袋時(shí)長為15 d;壩上地區(qū),套袋時(shí)長10~25 d 效果較好,適宜時(shí)長為15~20 d。
本研究結(jié)果表明,嫁接高度對(duì)中華金葉榆嫁接效果的影響主要體現(xiàn)在接后樹體冠幅增大和新梢生長量上,對(duì)接穗成活率影響不大。嫁接高度對(duì)接穗成活率的影響,因樹種和嫁接高度而異。前人對(duì)雞爪槭[25]、紅松[26]、油茶[27]及羅望子[28]等樹種嫁接高度的研究結(jié)論有所差異。李雪等[27]在油茶大樹嫁接的研究結(jié)果顯示,砧木高度對(duì)接后新梢生長量有一定影響,但對(duì)成活率影響不大,與本研究結(jié)論一致??盗x[26]研究表明,嫁接高度對(duì)紅松嫁接成活率和新梢長勢(shì)均有顯著影響,其中對(duì)長勢(shì)影響的結(jié)論與本研究結(jié)論一致。而楊福清[25]對(duì)雞爪槭、張夢(mèng)寅等[28]對(duì)羅望子的研究結(jié)果則與本研究不一致。嫁接高度越低,對(duì)接后成活率的影響越明顯,可能與嫁接口距砧木根系近,來自砧木根系的養(yǎng)分供給充足有關(guān);但嫁接高度升高后,這一效應(yīng)逐漸變得不明顯。在對(duì)新梢長勢(shì)的影響上,多數(shù)研究認(rèn)為,中位嫁接時(shí)生長量最大,可能是由于嫁接高度過高,接穗易受陽光直接照射,水分蒸發(fā)較快,不利于接穗快速生長;而嫁接高度過低,受空間影響較大,也不利于接穗生長。陳湘云等[29]在研究嫁接高度對(duì)葡萄生物學(xué)性狀及抗病性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),高位嫁接有利于接穗花芽分化,并能增強(qiáng)接穗品種的抗病能力。在中華金葉榆上是否也有類似結(jié)論,尚待進(jìn)一步研究。
綜上所述,插皮接配合接后套袋技術(shù)是張家口壩上等高寒、干旱、多風(fēng)地區(qū)金葉榆高接的最適方法,高接苗木生長良好,枝條發(fā)育快,形成景觀效果好。同時(shí)由于受氣溫和嫁接時(shí)期的影響,壩上地區(qū)物候期較壩下地區(qū)基本推遲1 個(gè)月。