黃光衛(wèi)，肖京武，張 斌，陸 佳，胡育文，陳喬松 ，謝昱昀

(1.永州市林業(yè)科學研究所，湖南 永州 425045； 2.中南林業(yè)科技大學林學院，湖南 長沙 410004； 3.中南林業(yè)科技大學水土保持與荒漠化防治湖南省高等學校重點實驗室，湖南 長沙 410004)

黃檀(Dalbergiahupeana)是中國特有的植物，因展葉較晚，又名“不知春”。這種豆科(Fabaceae)黃檀屬(Dalbergia)的落葉喬木為深根性樹種，廣泛分布于亞熱帶和亞熱帶—暖溫帶過渡區(qū)域，屬于泛熱帶分布區(qū)類型[1]。黃檀的適應(yīng)能力強，可以耐受干旱和貧瘠的土壤。在《湖南省主要栽培珍貴樹種參考名錄(2020年版)》中，黃檀位列第11位，是湖南省重點推薦栽培利用的鄉(xiāng)土珍貴優(yōu)質(zhì)硬木樹種。

天然林中黃檀的種子繁殖力較弱，樹體生長速度緩慢。受到人為砍伐破壞和逐年惡劣的自然環(huán)境影響，野生黃檀資源持續(xù)減少[2-3]。因此，開展黃檀扦插繁育技術(shù)研究，對保護和利用黃檀資源，不斷擴大栽培面積，增加資源總量，充分挖掘其經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。

目前對交趾黃檀(Dalbergiacochinchinensis)、印度黃檀(Dalbergiasissoo)、降香黃檀(Dalbergiaodorifera)等的研究較多，主要集中在抗逆性、栽培、病蟲害防治、化學成分等方面，如鐘櫟等[4]發(fā)現(xiàn)，采用IAA、NAA和抗壞血酸速蘸15～20 s的處理組合，降香黃檀扦插成活率最高達到85.2%。還有一些學者對影響降香黃檀扦插生根的生長調(diào)節(jié)劑[5]、插條粗度和萌芽度[6]等進行了初步研究，發(fā)現(xiàn)這些因素均顯著影響降香黃檀的扦插成活率。

植物在扦插過程中需要大量的營養(yǎng)物質(zhì)，插穗內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)是插穗生根的重要條件。插穗內(nèi)所存儲的可溶性糖作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化劑可起到保護插穗的作用。淀粉可水解為可溶性糖，在一定程度上補充消耗掉的可溶性糖?？扇苄缘鞍资侵参锷臓I養(yǎng)物質(zhì)，同時還能調(diào)節(jié)代謝、增強插穗的抗逆性。磷是細胞的組成成分，在蛋白質(zhì)、脂肪和糖代謝中發(fā)揮著重要作用。缺磷時，細胞分裂受到影響，蛋白質(zhì)合成受阻，植物生長緩慢。有關(guān)研究表明，插穗生根所需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要是碳水化合物和含氮化合物，可溶性糖含量高、氮素達到一定水平時，扦插生根成活率高[7-8]。

目前對黃檀扦插過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量的研究尚未見報道。本文研究黃檀扦插生根過程中葉片內(nèi)可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白質(zhì)、全氮、全磷等營養(yǎng)物質(zhì)的動態(tài)變化規(guī)律，旨在為黃檀的扦插繁殖提供理論依據(jù)。

1 試驗地概況

本試驗在湖南省岳陽市平江縣加義鎮(zhèn)境內(nèi)的蘆頭實驗林場內(nèi)進行。蘆頭實驗林場地理坐標為113°51′—113°58′E、28°31′—28°38′N。實驗林場地處中亞熱帶向北亞熱帶過渡的氣候帶，屬濕潤的大陸性季風氣候，四季分明，日照充足，降水充沛，年平均氣溫為15.9 ℃，年平均日照1 930 h，平均空氣濕度為82%，年平均降水量為1 450.8 mm，雨季為3—7月，雨季降水量占全年降水量的66.8%。土壤以紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤為主，成土母巖多樣化。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

2021年3月21日，從林場內(nèi)3年生黃檀實生苗上選擇生長健壯、無病蟲害、帶有腋芽的1年生枝條，剪取插穗13～15 cm，每插穗保留2～3個腋芽，剪口靠近腋芽下方、呈45度斜切面。

2.2 試驗方法

扦插容器選用32孔黑色穴盤，扦插基質(zhì)為體積比為1∶1的珍珠巖和泥炭土混合基質(zhì)。扦插前3 d，基質(zhì)裝盤后用0.1%KMnO4溶液噴淋消毒并覆蓋塑料薄膜，扦插前1 d揭除薄膜。扦插當天剪好插穗，基部對齊捆好，然后將插穗基部2～3 cm蘸滿泥漿。用小木棍在基質(zhì)中打孔，將黃檀插穗插入孔中并壓實周圍基質(zhì)，共扦插150株。搭建寬約1.5 m、高約0.7 m的拱架，架上覆蓋2.5 m寬的塑料薄膜，扦插好的穴盤放置拱棚內(nèi)，薄膜四周用土壓實。扦插后根據(jù)基質(zhì)干濕情況，每隔3～4 d澆水1次。插穗出芽后光照強時加蓋遮陽率為85%的遮陽網(wǎng)；氣溫達到32 ℃以上時，將拱棚兩端的薄膜揭開通風降溫。當芽生長到3～5 cm時，揭掉薄膜，只蓋遮陽網(wǎng)。每隔7～10 d交替用0.1%多菌靈溶液和0.3%KMnO4溶液進行消毒。

2.3 指標測定方法

扦插后定期觀察，扦插60 d后為大量生根期，此時母樹葉片處于展葉期；70 d后為根系伸長期，此時母樹葉片處于全葉期。分別于大量生根期、根系伸長期隨機取扦插插穗15棵，隨機采取葉片共10 g，設(shè)三次重復(fù)，同時取母樹葉片作為對照，用液氮處理后放入-80 ℃的超低溫冰箱中備用?？扇苄蕴?、淀粉含量的測定采用蒽酮比色法[9]，可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮蘭G-250染色法[10]，全氮、磷含量的測定采用硫酸-高氯酸消煮法[11]，各項指標的測定均三次重復(fù)。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用SPSS 25.0和Excel 2010對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。用Origin 2018軟件繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 黃檀插穗葉片可溶性糖含量的變化

可溶性糖是植物體生命活動重要的能量來源，為插穗不定根的生長提供營養(yǎng)，有利于插穗的根系生長。如圖1所示，大量生根期和根系伸長期插穗葉片中的可溶性糖含量分別為106.44 mg·g-1和80.01 mg·g-1，大量生根期的明顯高于根系伸長期的；而母樹葉片展葉期的可溶性糖含量低于全葉期的。黃檀扦插從大量生根期到根系伸長期，插穗呼吸作用逐漸增強，大量不定根的伸長需要消耗能量，導(dǎo)致可溶性糖含量降低，這與陳潔等[12]的研究一致。從展葉到全葉期，黃檀母樹葉片可溶性糖含量上升。

圖1 插穗及母樹葉片內(nèi)可溶性糖含量Fig.1 Soluble sugar content in the leaves of cuttings and parent tree

3.2 黃檀插穗葉片淀粉含量的變化

如圖2所示，在大量生根期和根系伸長期，插穗葉片中的淀粉含量均高于母樹葉片中的淀粉含量。插穗的淀粉含量在大量生根期和根系伸長期分別為31.17 mg·g-1和44.35 mg·g-1，大量生根期的淀粉含量低于根系伸長期的，可能是因為在根系伸長期，插穗新梢逐漸舒展，光合作用增強，使得淀粉的合成速率加快；同時，不定根出現(xiàn)后插穗吸收能力增強，能夠吸收水分和營養(yǎng)，所以淀粉含量出現(xiàn)了小幅度的增加。

圖2 插穗及母樹葉片內(nèi)淀粉含量Fig.2 Starch content in the leaves of cuttings and parent tree

3.3 黃檀插穗葉片可溶性蛋白含量的變化

如圖3所示，在大量生根期和根系伸長期，插穗葉片中的可溶性蛋白含量均高于母樹葉片中的可溶性蛋白含量。插穗在大量生根期和根系伸長期的可溶性蛋白含量分別為12.37 mg·g-1和29.22 mg·g-1，根系伸長期的可溶性蛋白含量是大量生根期的2倍，可能是因為大量生根后，插穗開始抽梢，插穗光合能力逐漸恢復(fù)，促進了可溶性蛋白的積累，植株對蛋白質(zhì)的消耗減少，蛋白質(zhì)的含量上升。

圖3 插穗及母樹葉片內(nèi)可溶性蛋白含量Fig.3 Soluble protein content in the leaves of cuttings and parent tree

3.4 黃檀插穗葉片全氮含量的變化

如圖4所示，插穗大量生根期和根系伸長期全氮含量分別為35.31 mg·g-1和20.15 mg·g-1。在大量生根期，插穗葉片中的全氮含量低于母樹葉片中的含量，說明此階段插穗對氮素的需求不高，低濃度的氮素含量有利于插穗不定根的形成。在根系伸長期，插穗葉片中的全氮含量稍高于母樹葉片中的全氮含量。而根系伸長期插穗葉片的全氮含量低于大量生根期的，說明大量生根后，植株對氮素需求增加，總氮快速消耗有利于不定根的伸長。

圖4 插穗及母樹葉片內(nèi)全氮含量Fig.4 Total nitrogen content in the leaves of cuttings and parent tree

3.5 黃檀插穗葉片全磷含量的變化

磷是細胞的組成成分，在蛋白質(zhì)代謝、脂肪代謝和糖類代謝中發(fā)揮著重要的作用。缺磷時，蛋白質(zhì)合成受阻，新的細胞質(zhì)和細胞核形成減少，細胞分裂受到影響，生長緩慢。黃檀插穗葉片全磷含量的變化如圖5所示。在大量生根期和根系伸長期，插穗葉片全磷含量均高于母樹葉片的全磷含量。插穗在大量生根期和根系伸長期的全磷含量分別為6.67 mg·g-1和4.34 mg·g-1，根系伸長期的全磷含量低于大量生根期的，說明大量生根后，植株對磷素需求增加，全磷含量下降。

圖5 插穗及母樹葉片內(nèi)全磷含量的變化Fig.5 Total phosphorus content in the leaves of cuttings and parent tree

4 討論與結(jié)論

氮是植物體內(nèi)維生素、氨基酸和能量系統(tǒng)的組成部分，而且能增加植物中蛋白質(zhì)的含量[7]。磷是細胞的組成成分，在糖類代謝、蛋白質(zhì)代謝和脂肪代謝中起著重要的作用；缺少磷時，蛋白質(zhì)合成受阻，新的細胞質(zhì)和細胞核形成減少，從而影響細胞分裂，導(dǎo)致植物生長緩慢；磷元素可被重復(fù)利用[8]。蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)參與構(gòu)成細胞、調(diào)節(jié)代謝等多種功能[13]。可溶性糖及淀粉同樣也對植物的生長發(fā)育及扦插生根起調(diào)控作用[14-15]。在插穗不定根的形成過程中，許多活動需要消耗營養(yǎng)物質(zhì)，例如愈傷組織的形成、大量根的產(chǎn)生和根系的伸長[16-17]。從大量生根期到根系伸長期，需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，而插穗在生根前無法從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，因此掌握這個階段插穗中的營養(yǎng)物質(zhì)變化，能為促進插穗的生根及其根系的伸長提供理論依據(jù)。

兩個時期插穗葉片中的可溶性蛋白、淀粉、可溶性糖、全磷的含量均高于母樹葉片中的，而大量生根期插穗葉片中的全氮含量明顯低于母樹葉片中的。其原因有可能是愈傷組織、不定根出現(xiàn)后插穗具有了吸收外界營養(yǎng)的能力，插穗產(chǎn)生大量不定根，進而形成一個完整獨立的植株，可以進行一定程度的光合作用，可溶性糖等的含量較母樹葉片出現(xiàn)了不同程度的增加。然而，插穗葉片中的全氮含量僅在大量生根期低于母樹葉片中的，在根系伸長期與母樹葉片中的相差不大，這表明在生根過程中稀釋了氮素的濃度，大量生根期氮素含量的降低有利于黃檀插穗不定根的形成，高含量的氮素不利于黃檀生根；這與詹亞光等[18]研究白樺(Betulaplatyphylla)、葛文志等[19]研究胡桃楸(Juglansmandshurica)時發(fā)現(xiàn)的營養(yǎng)物質(zhì)含量變化規(guī)律比較類似。

從大量生根期到根系伸長期，插穗葉片中可溶性糖、全氮、全磷的含量逐漸降低，而可溶性蛋白、總淀粉的含量逐漸升高，可能的原因是在扦插時插穗需要消耗大量能量來克服逆境環(huán)境進行生長和皮孔萌動，這些能量是從扦插枝條本身儲存的營養(yǎng)物質(zhì)中獲取的[20-21]。從大量生根期到根系伸長期，插穗葉片逐漸舒展并且光合作用效率提高，使得可溶性蛋白和淀粉的合成速率加快；此時，根系開始形成，插穗具有了吸收外界營養(yǎng)的能力，能夠吸收水分和營養(yǎng)，因此，可溶性蛋白和淀粉的含量逐漸在插穗基部和葉片上積累，并呈現(xiàn)一種逐漸上升的趨勢[22]。本試驗對可溶性蛋白含量、淀粉含量的研究結(jié)果與杜偉等[23]對桑(Morusalba)、王小玲等[24]對四倍體刺槐(Robiniapseudoacacia)的研究結(jié)果相似?？扇苄蕴?、全氮、全磷在大量生根期的含量都高于在根系伸長期的，說明根系的生長需要消耗大量的可溶性糖、氮、磷，這與陳潔等[12]、曾炳山等[25]的研究一致。

綜上所述，在大量生根期，氮素含量的降低有利于黃檀插穗不定根的形成，高含量的氮素不利于黃檀生根。黃檀插穗從大量生根期到根系伸長期，可溶性蛋白、總淀粉的含量隨著扦插時間延長逐漸升高，說明插穗枝條葉片逐漸舒展后，光合作用增強，可以吸收基質(zhì)中的營養(yǎng)物質(zhì)，故可溶性蛋白、淀粉的含量逐漸在基部及葉片上積累，會呈現(xiàn)一個上升的趨勢。而其全氮、全磷、可溶性糖的含量從大量生根期到根系伸長期逐漸降低，說明黃檀插穗根系的生長需要消耗大量的可溶性糖、氮、磷。因此，黃檀的扦插生根過程與插穗自身的營養(yǎng)水平密切相關(guān)且營養(yǎng)物質(zhì)對黃檀的扦插生根和根系伸長起著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。

黃檀插穗在大量生根期，僅全氮的含量低于同期母樹葉片的，其他營養(yǎng)物質(zhì)的含量均高于同期母樹葉片的，說明低濃度的氮素含量有利于其插穗不定根的形成?？扇苄蕴鞘侵参矬w生命活動最直接的能量來源，在根系伸長期，黃檀的主要能量來源為可溶性糖。插穗從大量生根期到根系伸長期，可溶性糖含量顯著下降，全氮、全磷的含量也有所降低，說明根系的伸長對可溶性糖、氮和磷的需求較大，可通過外部施用糖溶液、氮素和磷素來促進根系的生長。