磁化處理對(duì)絨毛白蠟?zāi)壑ηげ迳挠绊?/h1>
2017-10-10 02:39張新宇董玉峰劉佩迎劉秀梅王華田
浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào) 2017年5期
張新宇， 董玉峰， 劉佩迎， 劉秀梅， 朱 紅， 王華田
（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 山東省高校森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安271018；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山東泰安271018；3.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 257091）
磁化處理對(duì)絨毛白蠟?zāi)壑ηげ迳挠绊?/p>
張新宇1,2， 董玉峰3， 劉佩迎2， 劉秀梅1,2， 朱 紅1,2， 王華田1,2
（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 山東省高校森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安271018；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山東泰安271018；3.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 257091）
以絨毛白蠟 ‘魯蠟5號(hào)’Fraxinus velutina ‘Lula-5’無性系3年生母樹的當(dāng)年生半木質(zhì)化枝條為試材，采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了磁化水噴淋（MW）+磁化毯（MR），磁化水噴淋（MW）及非磁化水噴淋（ck）等3個(gè)處理對(duì)絨毛白蠟生根率、生物量積累、根系營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明：①M(fèi)W+MR處理有利于促進(jìn)插條生根，插穗生根率和根系效果指數(shù)均極顯著高于MW處理及ck（P＜0.01）；新梢平均基徑和平均長度均顯著高于MW處理及ck（P＜0.05）。②磁化處理對(duì)扦插苗細(xì)根形態(tài)有顯著影響，其中MW+MR處理和MW處理的細(xì)根長度、直徑、表面積和體積顯著高于ck（P＜0.05）。③MW+MR及MW處理氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于ck，鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)則低于ck，差異極顯著（P＜0.01）。因此，磁化處理有利于提高絨毛白蠟?zāi)壑ηげ迳?，根系生長發(fā)育、生物量積累和營養(yǎng)物質(zhì)的積累得到進(jìn)一步提高。圖2表2參22
森林培育學(xué)；絨毛白蠟;扦插;根系;磁化處理
Abstract:This research explored the effect of magnets on the rooting of cutting slips,young seedling growth and biomass accumulation,and nourishing matter content in roots.Using a current year,sprouting branchlet from a cloned 3-year-old female Fraxinus velutina ‘Lula-5’ tree as cuttage material and three treatments of magnetized water spray （MW） , ［magnetized water spray （MW） +magnetization blanket（MR）］,and nonmagnetized water spray （NMW）（the control） an experiment was carried out with a randomized complete block design trial.Results showed that:（1） the cuttage segment rootage ratio and the root effective index for （MW+MR） were greater and highly significant（P＜0.01） compared to the MW and NMW treatments （control）.The average diameter and length growth of young sprouting shoots in the （MW+MR）treatment were also significantly higher than MW and NMW treatments （P＜0.05）.（2） The fine root length,diameter,surface area,and volume showed no difference for the three treatments;whereas,all root morphology indexes in （MW+MR）and MW treatments were significantly higher than the NMW treatment（P＜0.05）.（3） Compared to the control,nutrient content of N,P,K,Ca,Mg,Fe,Mn,Zn,Cu,and soluble sugar in the other two treatments was greater and highly significant （P＜0.01）,but Na was lower and highly significant （P＜0.01）.In conclusion,magnetization was beneficial for enhancement of the rooting rate,for promoting root growth as well as forbiomass and nutrient accumulation. ［Ch,2 fig.2 tab.22 ref.］
Key words:silviculture;Fraxinus velutina;cuttage;root system;magnetization treatment
扦插育苗是將離體植物營養(yǎng)器官如根、莖（枝）、葉等插入基質(zhì)中，利用植物的再生能力，經(jīng)過人工培育使之發(fā)育成完整新植株的繁育方法。扦插育苗方法簡單，取材方便，能夠保持母本優(yōu)良性狀并實(shí)現(xiàn)快速批量繁殖，是木本植物的重要繁育方法之一，但很多樹種因生根困難而無法利用扦插進(jìn)行繁殖［1］。以往扦插育苗主要應(yīng)用于較易生根的樹種，近年來針對(duì)難生根樹種的生根機(jī)制和生根技術(shù)等方面開展了大量研究，發(fā)現(xiàn)通過插穗消毒處理、流水沖洗生根抑制物質(zhì)、黃化處理及激素處理、調(diào)控環(huán)境溫濕度等技術(shù)措施［2］，能夠大大提高難生根樹種的扦插生根率。生物磁學(xué)（biomagnetism）是研究外磁場對(duì)生物體的影響以及生物磁性與生命活動(dòng)關(guān)系的磁學(xué)和生物學(xué)相互滲透的新興交叉學(xué)科。隨著生物磁學(xué)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、食品以及生物工程等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，生物磁學(xué)已經(jīng)得到國內(nèi)外各領(lǐng)域?qū)＜业闹匾?，這為揭示生物磁學(xué)機(jī)制提供了有利的證據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)磁化處理能夠促進(jìn)種子萌發(fā)［3］、提高作物產(chǎn)量［4］、促進(jìn)植物細(xì)胞分裂［5－6］、對(duì)植物的生理生化反應(yīng)也有一定的影響［7－11］。目前，磁化處理對(duì)于木本植物扦插生根的相關(guān)研究卻很少見，在促進(jìn)難生根樹種生根、根系發(fā)育和扦插苗生長及生理特性方面，仍需做大量研究工作。絨毛白蠟Fraxinus velutina具有抗旱、耐澇、耐鹽堿、速生、材性好、樹姿美觀等特點(diǎn)，廣泛用于鹽堿地造林和城鄉(xiāng)園林綠化。絨毛白蠟優(yōu)良無性系 ‘魯蠟5號(hào) ’Fraxinus velutina ‘Lula-5’耐旱性強(qiáng)、生長迅速、觀賞價(jià)值高，然而由于其扦插繁殖困難，限制了該優(yōu)良品種的快速繁育和大面積推廣應(yīng)用。本研究采用磁處理技術(shù)對(duì)絨毛白蠟新品種插穗進(jìn)行處理，以探討磁處理技術(shù)在難生根樹種扦插育苗中的應(yīng)用前景。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為絨毛白蠟優(yōu)良無性系 ‘魯蠟5號(hào)’，采自山東省濟(jì)南市德林種苗有限公司3年生采穗圃。2015年8月下旬取采穗母樹上無病蟲害的當(dāng)年生半木質(zhì)化健壯新梢，剪取插穗長度12～15 cm，粗度1.0～1.2 cm，在芽上1 cm剪成平口，下切口剪成馬耳形，保持切口平滑。保留2葉片并剪成半葉，將插穗在質(zhì)量濃度為1.0 g·L－1高錳酸鉀溶液中消毒0.5 h，然后將插穗基部浸泡在200 mg·L－1的吲哚丁酸（IBA）溶液中4 h。選用珍珠巖作為基質(zhì)，扦插前5 d噴淋質(zhì)量濃度為0.5%的高錳酸鉀溶液消毒，用黑色塑料薄膜覆蓋3 d后揭開薄膜，待藥劑揮發(fā)后扦插。扦插棚為智能控制溫濕度的聯(lián)棟大棚。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)置磁化水噴淋（MW）+磁化毯（MR），磁化水噴淋（MW）和對(duì)照（ck，清水噴淋）3個(gè)處理，重復(fù)4次，扦插100株·小區(qū)－1。其中：①噴淋處理：采用PP-25-ADS-600型磁化水處理器（Φ=25 mm，磁場強(qiáng)度為600 T，水流量為6 m3·h－1）處理的磁化水對(duì)插床進(jìn)行噴淋處理，所用噴淋水為飲用自來水；②磁化毯處理：將磁場強(qiáng)度為300 T的磁化毯鋪設(shè)在扦插基質(zhì)下方25 cm處，插穗下端高于磁化毯5 cm。設(shè)定棚內(nèi)溫度為25～27℃，相對(duì)濕度（85±5）%，自動(dòng)控制噴淋。噴頭采用十字霧化噴頭（KL3073）。扦插后每7 d采樣1次，隨機(jī)抽樣10株·處理－1，觀察插穗生根進(jìn)程及生長狀況（在愈傷組織形成以后至生根以前，適當(dāng)加大觀測密度，以確定不定根產(chǎn)生的準(zhǔn)確時(shí)間）。扦插90 d，調(diào)查各處理所有材料的生根率、根系特征及生長量、新梢及葉片生長量。
1.3 測定分析方法
11月中旬，采用沖洗法將全部扦插苗整株取出，統(tǒng)計(jì)生根率，新梢高，莖、葉片生長量。隨機(jī)抽樣扦插苗10株·處理－1，去離子水沖洗根系表面殘留物，將每個(gè)插穗構(gòu)型完整的根系，按照PREGITZER等［12］的方法對(duì)根系進(jìn)行分級(jí)，即將根系最外端的細(xì)根定為1級(jí)根，其母根為2級(jí)根，2級(jí)根的母根為3級(jí)根。將各級(jí)根序細(xì)根放入裝有去離子水的培養(yǎng)皿中并進(jìn)行編號(hào)，用根系分析儀Winrhizo（德國）測定各級(jí)根序細(xì)根長度、直徑、表面積和體積，計(jì)算根系效果指數(shù)［13］。將各處理植株置于103℃烘箱中殺青10 min后80℃烘干至恒量，測定單株根系干質(zhì)量。將烘干的根系及新梢分別研磨過100目篩，采用張志良等［14］的方法測定可溶性糖，凱氏定氮法測定總氮，采用燃燒氧化法用總碳分析儀（Elementar Vario，德國）測定總碳含量。
根系效果指數(shù)I=（L×M×R）/N。其中：L為插穗平均根長，M為插穗根系數(shù)量，R為插穗生根率，N為生根插穗數(shù)。
1.4 數(shù)據(jù)處理
利用統(tǒng)計(jì)軟件SAS 9.2，Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用Duncan多重比較法（Duncan’s multiplerange）進(jìn)行處理間差異性分析。生根率百分?jǐn)?shù)經(jīng)過反正弦轉(zhuǎn)換。
2 結(jié)果與分析
2.1 磁化處理對(duì)扦插生根成活率和根系生長的影響
由表1可知：MW+MR處理的絨毛白蠟?zāi)壑ηげ迳首罡?，達(dá)到84.2%，MW為60.4%，分別比ck高60.7%和36.9%，差異極顯著（P＜0.01）；扦插后第10天分別隨機(jī)抽取10株發(fā)現(xiàn)，MW+MR處理有4株出現(xiàn)愈傷組織，MW和ck分別只有2株和1株出現(xiàn)愈傷組織；MW+MR處理在扦插后15 d出現(xiàn)不定根，MW不定根出現(xiàn)于19 d，ck則在扦插后25 d左右才出現(xiàn)不定根；MW+MR處理的插穗根系干質(zhì)量相對(duì)較大（0.090 g），高于MW及ck，差異極顯著（P＜0.01）；MW+MR處理的根系含水量比ck高0.516 g，MW比ck高0.284 g，差異極顯著（P＜0.01）。不同處理根系效果指數(shù)比較，MW+MR及MW處理根系效果指數(shù)均高于ck，而MW+MR比MW高0.577，說明磁化毯能夠促進(jìn)插穗生根。
表1 扦插后不定根出現(xiàn)期、成活率、根干質(zhì)量、根含水量和根系效果指數(shù)的比較Table 1 Comparison of different treatment on rooting date,rooting rate,root drought weight,root water content and root effect index
2.2 磁化處理對(duì)新梢及葉片生長的影響
圖1 不同處理對(duì)新梢基徑（A），長度（B），葉片數(shù)量（C）和葉片面積（D）的影響Figure 1 Effect of different treatment on new shoot diameter（A）,new shoot length （B）,blade quantity （C） and blade area （D）
由圖1可知：磁化處理能有效促進(jìn)絨毛白蠟扦插苗的新梢和葉片生長。MW+MR，MW和ck等3個(gè)處理75 d齡扦插苗新梢平均基徑分別為0.26，0.24和0.22 cm，MW+MR處理顯著（P＜0.05）高于MW及ck，MW顯著（P＜0.05）高于ck；MW+MR，MW和ck處理的新梢平均長度分別為4.95，4.07和2.83cm，MW+MR顯著（P＜0.05）高于MW及ck，MW顯著（P＜0.05）高于ck。MW+MR處理的葉片數(shù)量及面積最高，分別為4.7片和24.15 cm2，其次為MW，分別為4.2片和17.41 cm2，ck最低，分別為2.8片和11.31 cm2，MW+MR和MW處理的葉片數(shù)量及面積顯著（P＜0.05）高于ck，MW+MR處理的葉片面積顯著高于（P＜0.05）MW，但MW+MR和MW處理的葉片數(shù)量差異性不顯著（P＞0.05）。說明磁化處理顯著促進(jìn)了插穗苗新梢和葉片的生長。
2.3 不同處理插穗根系形態(tài)參數(shù)的比較
從圖2中看出：不同處理根系形態(tài)參數(shù)存在較大差異，MW+MR及MW處理的一級(jí)根序細(xì)根長度、直徑、表面積、體積均顯著（P＜0.05）高于ck，雖然二級(jí)根系形態(tài)差異不顯著（P＞0.05），但是MW+MR及MW處理的根系分為3級(jí)，ck的根系只有2級(jí)，表明磁場有助于促進(jìn)生根及根系發(fā)育，這與磁化處理高于ck的生根成活率是一致的。
圖2 不同處理根長度（A）， 表面積（B）， 直徑（C）， 體積（D）的比較Figure 2 Comparison of different treatment on root length （A）,surface area （B）,diameter （C） and volume （D）
2.4 磁化處理對(duì)扦插苗根系營養(yǎng)物質(zhì)積累的影響
由表2可知：MW+MR處理的碳氮比極顯著（P＜0.01）低于MW及ck，MW+MR處理扦插苗氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其次為MW，ck的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，差異極顯著（P＜0.01）。MW+MR及MW處理鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于ck，差異極顯著（P＜0.01）。然而磁化處理后鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)則減少，與ck相比，MW+MR及MW處理分別減少了22.8%和9.7%，差異極顯著（P＜0.01）。MW+MR處理的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，MW次之，但高于ck，差異顯著（P＜0.05），因此磁化處理能夠明顯加快插穗可溶性糖的積累，促進(jìn)不定根的形成，從而縮短生根周期。
表2 不同處理碳氮比及營養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較Table 2 Comparison of different treatment on C/N and element
3 結(jié)論與討論
3.1 磁化處理能夠有效促進(jìn)絨毛白蠟扦插生根
絨毛白蠟?zāi)壑Σ逅虢?jīng)過磁化處理對(duì)插穗形成愈傷組織、縮短生根時(shí)間以及對(duì)提升根系質(zhì)量與扦插成活率有顯著的促進(jìn)作用。有研究認(rèn)為：磁化處理能夠影響酶的活性及內(nèi)源激素的成分，從而促進(jìn)植物愈傷組織與生根基因的表達(dá)，產(chǎn)生不定根［15］。磁化水水培小麥Triticum aestivum和水稻Oryza sativa能夠促進(jìn)次生根的分化，提高對(duì)礦質(zhì)元素和水分的吸收效率［16］。也有研究認(rèn)為：磁化處理后亞麻Linum sp.和小扁豆Polygala tatarinowii的細(xì)胞增殖活性減弱，增殖周期減緩［17］。本次研究發(fā)現(xiàn)，磁化處理后絨毛白蠟的一級(jí)根系形態(tài)參數(shù)明顯高于對(duì)照組，表明在磁場環(huán)境下很可能激活了植物生長的某條代謝途徑，或者生根關(guān)聯(lián)酶活性，從而促進(jìn)了絨毛白蠟生根及生長發(fā)育。
3.2 磁化處理能有效促進(jìn)絨毛白蠟扦插苗的生長和生物量積累
磁化處理技術(shù)在扦插繁育中起到有效的促進(jìn)作用，不僅能夠促進(jìn)插穗生根，增加根系數(shù)量，而且提高了苗木繁育速度，大大縮短了育苗周期。本研究證明，磁化處理能夠明顯加快插穗可溶性糖的積累，促進(jìn)插穗不定根的形成，從而縮短生根周期；能夠促進(jìn)扦插苗生物量積累，能夠降低植物根系中鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，促進(jìn)氮磷鉀及微量元素的累積。有研究表明，磁化水通過影響水的滲透力、溶解力與締合度產(chǎn)生的物理效應(yīng)來促進(jìn)插穗對(duì)水分的吸收［15］，從而對(duì)植物生長發(fā)育、產(chǎn)量和生物量的提高具有顯著影響。磁化處理提高了有效態(tài)養(yǎng)分的利用率，抑制了對(duì)鈉離子（Na+）的吸收、積累，促進(jìn)植株對(duì)鉀離子（K+），鈣離子（Ca2+），鎂離子（Mg2+）等礦物養(yǎng)分離子的選擇吸收能力［18］。磁化微咸水能夠增強(qiáng)歐美楊-107 Populus×euramericanna ‘Neva’根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，能夠極顯著地提高其根、葉的生物量累積［19］。磁化處理能夠顯著提高鷹嘴豆Cicer arietinum的種實(shí)量、秸稈量及生物產(chǎn)量［7］。高礦化度水經(jīng)過磁化處理能夠促進(jìn)絨毛白蠟植株的光合作用，從而促進(jìn)其生長及生物量的累積［20］。
也有研究表明：不同磁場強(qiáng)度對(duì)植物影響不同，這可能與磁場環(huán)境改變了某些關(guān)聯(lián)酶活性有關(guān)［21］。磁場對(duì)于植物的效應(yīng)還與磁場的分布及頻率有關(guān)，所以磁場作用于植物生長是由多種機(jī)制共同作用決定最終效應(yīng)的［22］。磁化作用對(duì)于植物的最佳作用機(jī)制和技術(shù)條件還需進(jìn)一步探究，以促進(jìn)該技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用。
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Magnetic treatment on rootings of semilignified twigs of Fraxinus velutina
ZHANG Xinyu1,2,DONG Yufeng3,LIU Peiying2,LIU Xiumei1,2,ZHU Hong1,2,WANG Huatian1,2
（1.Key Laboratory of Silviculture of Shandong Province,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,Shandong,China;2.Forestry College,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,Shandong,China;3.Shandong Forestry Academy,Ji’nan 257091,Shandong,China）
S792.41
A
2095-0756（2017）05-0949-06
2016-09-23；
2016-10-25
山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目（魯財(cái)農(nóng)指〔2016〕36號(hào)）；山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2015GGB22008）；國家林業(yè)局引進(jìn)國際先進(jìn)林業(yè)科學(xué)技術(shù)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2011-4-60）
張新宇，從事工業(yè)人工林培育理論與技術(shù)研究。E-mail：1473056593@qq.com。通信作者：董玉峰，高級(jí)工程師，博士，從事森林培育與林木育種學(xué)等研究。E-mail：dongyf719@163.com
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張新宇， 董玉峰， 劉佩迎， 劉秀梅， 朱 紅， 王華田
（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 山東省高校森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安271018；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山東泰安271018；3.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 257091）
磁化處理對(duì)絨毛白蠟?zāi)壑ηげ迳挠绊?/p>
張新宇1,2， 董玉峰3， 劉佩迎2， 劉秀梅1,2， 朱 紅1,2， 王華田1,2
（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 山東省高校森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安271018；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山東泰安271018；3.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 257091）
以絨毛白蠟 ‘魯蠟5號(hào)’Fraxinus velutina ‘Lula-5’無性系3年生母樹的當(dāng)年生半木質(zhì)化枝條為試材，采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了磁化水噴淋（MW）+磁化毯（MR），磁化水噴淋（MW）及非磁化水噴淋（ck）等3個(gè)處理對(duì)絨毛白蠟生根率、生物量積累、根系營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明：①M(fèi)W+MR處理有利于促進(jìn)插條生根，插穗生根率和根系效果指數(shù)均極顯著高于MW處理及ck（P＜0.01）；新梢平均基徑和平均長度均顯著高于MW處理及ck（P＜0.05）。②磁化處理對(duì)扦插苗細(xì)根形態(tài)有顯著影響，其中MW+MR處理和MW處理的細(xì)根長度、直徑、表面積和體積顯著高于ck（P＜0.05）。③MW+MR及MW處理氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于ck，鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)則低于ck，差異極顯著（P＜0.01）。因此，磁化處理有利于提高絨毛白蠟?zāi)壑ηげ迳?，根系生長發(fā)育、生物量積累和營養(yǎng)物質(zhì)的積累得到進(jìn)一步提高。圖2表2參22
森林培育學(xué)；絨毛白蠟;扦插;根系;磁化處理
Abstract:This research explored the effect of magnets on the rooting of cutting slips,young seedling growth and biomass accumulation,and nourishing matter content in roots.Using a current year,sprouting branchlet from a cloned 3-year-old female Fraxinus velutina ‘Lula-5’ tree as cuttage material and three treatments of magnetized water spray （MW） , ［magnetized water spray （MW） +magnetization blanket（MR）］,and nonmagnetized water spray （NMW）（the control） an experiment was carried out with a randomized complete block design trial.Results showed that:（1） the cuttage segment rootage ratio and the root effective index for （MW+MR） were greater and highly significant（P＜0.01） compared to the MW and NMW treatments （control）.The average diameter and length growth of young sprouting shoots in the （MW+MR）treatment were also significantly higher than MW and NMW treatments （P＜0.05）.（2） The fine root length,diameter,surface area,and volume showed no difference for the three treatments;whereas,all root morphology indexes in （MW+MR）and MW treatments were significantly higher than the NMW treatment（P＜0.05）.（3） Compared to the control,nutrient content of N,P,K,Ca,Mg,Fe,Mn,Zn,Cu,and soluble sugar in the other two treatments was greater and highly significant （P＜0.01）,but Na was lower and highly significant （P＜0.01）.In conclusion,magnetization was beneficial for enhancement of the rooting rate,for promoting root growth as well as forbiomass and nutrient accumulation. ［Ch,2 fig.2 tab.22 ref.］
Key words:silviculture;Fraxinus velutina;cuttage;root system;magnetization treatment
扦插育苗是將離體植物營養(yǎng)器官如根、莖（枝）、葉等插入基質(zhì)中，利用植物的再生能力，經(jīng)過人工培育使之發(fā)育成完整新植株的繁育方法。扦插育苗方法簡單，取材方便，能夠保持母本優(yōu)良性狀并實(shí)現(xiàn)快速批量繁殖，是木本植物的重要繁育方法之一，但很多樹種因生根困難而無法利用扦插進(jìn)行繁殖［1］。以往扦插育苗主要應(yīng)用于較易生根的樹種，近年來針對(duì)難生根樹種的生根機(jī)制和生根技術(shù)等方面開展了大量研究，發(fā)現(xiàn)通過插穗消毒處理、流水沖洗生根抑制物質(zhì)、黃化處理及激素處理、調(diào)控環(huán)境溫濕度等技術(shù)措施［2］，能夠大大提高難生根樹種的扦插生根率。生物磁學(xué)（biomagnetism）是研究外磁場對(duì)生物體的影響以及生物磁性與生命活動(dòng)關(guān)系的磁學(xué)和生物學(xué)相互滲透的新興交叉學(xué)科。隨著生物磁學(xué)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、食品以及生物工程等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，生物磁學(xué)已經(jīng)得到國內(nèi)外各領(lǐng)域?qū)＜业闹匾?，這為揭示生物磁學(xué)機(jī)制提供了有利的證據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)磁化處理能夠促進(jìn)種子萌發(fā)［3］、提高作物產(chǎn)量［4］、促進(jìn)植物細(xì)胞分裂［5－6］、對(duì)植物的生理生化反應(yīng)也有一定的影響［7－11］。目前，磁化處理對(duì)于木本植物扦插生根的相關(guān)研究卻很少見，在促進(jìn)難生根樹種生根、根系發(fā)育和扦插苗生長及生理特性方面，仍需做大量研究工作。絨毛白蠟Fraxinus velutina具有抗旱、耐澇、耐鹽堿、速生、材性好、樹姿美觀等特點(diǎn)，廣泛用于鹽堿地造林和城鄉(xiāng)園林綠化。絨毛白蠟優(yōu)良無性系 ‘魯蠟5號(hào) ’Fraxinus velutina ‘Lula-5’耐旱性強(qiáng)、生長迅速、觀賞價(jià)值高，然而由于其扦插繁殖困難，限制了該優(yōu)良品種的快速繁育和大面積推廣應(yīng)用。本研究采用磁處理技術(shù)對(duì)絨毛白蠟新品種插穗進(jìn)行處理，以探討磁處理技術(shù)在難生根樹種扦插育苗中的應(yīng)用前景。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為絨毛白蠟優(yōu)良無性系 ‘魯蠟5號(hào)’，采自山東省濟(jì)南市德林種苗有限公司3年生采穗圃。2015年8月下旬取采穗母樹上無病蟲害的當(dāng)年生半木質(zhì)化健壯新梢，剪取插穗長度12～15 cm，粗度1.0～1.2 cm，在芽上1 cm剪成平口，下切口剪成馬耳形，保持切口平滑。保留2葉片并剪成半葉，將插穗在質(zhì)量濃度為1.0 g·L－1高錳酸鉀溶液中消毒0.5 h，然后將插穗基部浸泡在200 mg·L－1的吲哚丁酸（IBA）溶液中4 h。選用珍珠巖作為基質(zhì)，扦插前5 d噴淋質(zhì)量濃度為0.5%的高錳酸鉀溶液消毒，用黑色塑料薄膜覆蓋3 d后揭開薄膜，待藥劑揮發(fā)后扦插。扦插棚為智能控制溫濕度的聯(lián)棟大棚。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)置磁化水噴淋（MW）+磁化毯（MR），磁化水噴淋（MW）和對(duì)照（ck，清水噴淋）3個(gè)處理，重復(fù)4次，扦插100株·小區(qū)－1。其中：①噴淋處理：采用PP-25-ADS-600型磁化水處理器（Φ=25 mm，磁場強(qiáng)度為600 T，水流量為6 m3·h－1）處理的磁化水對(duì)插床進(jìn)行噴淋處理，所用噴淋水為飲用自來水；②磁化毯處理：將磁場強(qiáng)度為300 T的磁化毯鋪設(shè)在扦插基質(zhì)下方25 cm處，插穗下端高于磁化毯5 cm。設(shè)定棚內(nèi)溫度為25～27℃，相對(duì)濕度（85±5）%，自動(dòng)控制噴淋。噴頭采用十字霧化噴頭（KL3073）。扦插后每7 d采樣1次，隨機(jī)抽樣10株·處理－1，觀察插穗生根進(jìn)程及生長狀況（在愈傷組織形成以后至生根以前，適當(dāng)加大觀測密度，以確定不定根產(chǎn)生的準(zhǔn)確時(shí)間）。扦插90 d，調(diào)查各處理所有材料的生根率、根系特征及生長量、新梢及葉片生長量。
1.3 測定分析方法
11月中旬，采用沖洗法將全部扦插苗整株取出，統(tǒng)計(jì)生根率，新梢高，莖、葉片生長量。隨機(jī)抽樣扦插苗10株·處理－1，去離子水沖洗根系表面殘留物，將每個(gè)插穗構(gòu)型完整的根系，按照PREGITZER等［12］的方法對(duì)根系進(jìn)行分級(jí)，即將根系最外端的細(xì)根定為1級(jí)根，其母根為2級(jí)根，2級(jí)根的母根為3級(jí)根。將各級(jí)根序細(xì)根放入裝有去離子水的培養(yǎng)皿中并進(jìn)行編號(hào)，用根系分析儀Winrhizo（德國）測定各級(jí)根序細(xì)根長度、直徑、表面積和體積，計(jì)算根系效果指數(shù)［13］。將各處理植株置于103℃烘箱中殺青10 min后80℃烘干至恒量，測定單株根系干質(zhì)量。將烘干的根系及新梢分別研磨過100目篩，采用張志良等［14］的方法測定可溶性糖，凱氏定氮法測定總氮，采用燃燒氧化法用總碳分析儀（Elementar Vario，德國）測定總碳含量。
根系效果指數(shù)I=（L×M×R）/N。其中：L為插穗平均根長，M為插穗根系數(shù)量，R為插穗生根率，N為生根插穗數(shù)。
1.4 數(shù)據(jù)處理
利用統(tǒng)計(jì)軟件SAS 9.2，Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用Duncan多重比較法（Duncan’s multiplerange）進(jìn)行處理間差異性分析。生根率百分?jǐn)?shù)經(jīng)過反正弦轉(zhuǎn)換。
2 結(jié)果與分析
2.1 磁化處理對(duì)扦插生根成活率和根系生長的影響
由表1可知：MW+MR處理的絨毛白蠟?zāi)壑ηげ迳首罡?，達(dá)到84.2%，MW為60.4%，分別比ck高60.7%和36.9%，差異極顯著（P＜0.01）；扦插后第10天分別隨機(jī)抽取10株發(fā)現(xiàn)，MW+MR處理有4株出現(xiàn)愈傷組織，MW和ck分別只有2株和1株出現(xiàn)愈傷組織；MW+MR處理在扦插后15 d出現(xiàn)不定根，MW不定根出現(xiàn)于19 d，ck則在扦插后25 d左右才出現(xiàn)不定根；MW+MR處理的插穗根系干質(zhì)量相對(duì)較大（0.090 g），高于MW及ck，差異極顯著（P＜0.01）；MW+MR處理的根系含水量比ck高0.516 g，MW比ck高0.284 g，差異極顯著（P＜0.01）。不同處理根系效果指數(shù)比較，MW+MR及MW處理根系效果指數(shù)均高于ck，而MW+MR比MW高0.577，說明磁化毯能夠促進(jìn)插穗生根。
表1 扦插后不定根出現(xiàn)期、成活率、根干質(zhì)量、根含水量和根系效果指數(shù)的比較Table 1 Comparison of different treatment on rooting date,rooting rate,root drought weight,root water content and root effect index
2.2 磁化處理對(duì)新梢及葉片生長的影響
圖1 不同處理對(duì)新梢基徑（A），長度（B），葉片數(shù)量（C）和葉片面積（D）的影響Figure 1 Effect of different treatment on new shoot diameter（A）,new shoot length （B）,blade quantity （C） and blade area （D）
由圖1可知：磁化處理能有效促進(jìn)絨毛白蠟扦插苗的新梢和葉片生長。MW+MR，MW和ck等3個(gè)處理75 d齡扦插苗新梢平均基徑分別為0.26，0.24和0.22 cm，MW+MR處理顯著（P＜0.05）高于MW及ck，MW顯著（P＜0.05）高于ck；MW+MR，MW和ck處理的新梢平均長度分別為4.95，4.07和2.83cm，MW+MR顯著（P＜0.05）高于MW及ck，MW顯著（P＜0.05）高于ck。MW+MR處理的葉片數(shù)量及面積最高，分別為4.7片和24.15 cm2，其次為MW，分別為4.2片和17.41 cm2，ck最低，分別為2.8片和11.31 cm2，MW+MR和MW處理的葉片數(shù)量及面積顯著（P＜0.05）高于ck，MW+MR處理的葉片面積顯著高于（P＜0.05）MW，但MW+MR和MW處理的葉片數(shù)量差異性不顯著（P＞0.05）。說明磁化處理顯著促進(jìn)了插穗苗新梢和葉片的生長。
2.3 不同處理插穗根系形態(tài)參數(shù)的比較
從圖2中看出：不同處理根系形態(tài)參數(shù)存在較大差異，MW+MR及MW處理的一級(jí)根序細(xì)根長度、直徑、表面積、體積均顯著（P＜0.05）高于ck，雖然二級(jí)根系形態(tài)差異不顯著（P＞0.05），但是MW+MR及MW處理的根系分為3級(jí)，ck的根系只有2級(jí)，表明磁場有助于促進(jìn)生根及根系發(fā)育，這與磁化處理高于ck的生根成活率是一致的。
圖2 不同處理根長度（A）， 表面積（B）， 直徑（C）， 體積（D）的比較Figure 2 Comparison of different treatment on root length （A）,surface area （B）,diameter （C） and volume （D）
2.4 磁化處理對(duì)扦插苗根系營養(yǎng)物質(zhì)積累的影響
由表2可知：MW+MR處理的碳氮比極顯著（P＜0.01）低于MW及ck，MW+MR處理扦插苗氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其次為MW，ck的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，差異極顯著（P＜0.01）。MW+MR及MW處理鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于ck，差異極顯著（P＜0.01）。然而磁化處理后鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)則減少，與ck相比，MW+MR及MW處理分別減少了22.8%和9.7%，差異極顯著（P＜0.01）。MW+MR處理的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，MW次之，但高于ck，差異顯著（P＜0.05），因此磁化處理能夠明顯加快插穗可溶性糖的積累，促進(jìn)不定根的形成，從而縮短生根周期。
表2 不同處理碳氮比及營養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較Table 2 Comparison of different treatment on C/N and element
3 結(jié)論與討論
3.1 磁化處理能夠有效促進(jìn)絨毛白蠟扦插生根
絨毛白蠟?zāi)壑Σ逅虢?jīng)過磁化處理對(duì)插穗形成愈傷組織、縮短生根時(shí)間以及對(duì)提升根系質(zhì)量與扦插成活率有顯著的促進(jìn)作用。有研究認(rèn)為：磁化處理能夠影響酶的活性及內(nèi)源激素的成分，從而促進(jìn)植物愈傷組織與生根基因的表達(dá)，產(chǎn)生不定根［15］。磁化水水培小麥Triticum aestivum和水稻Oryza sativa能夠促進(jìn)次生根的分化，提高對(duì)礦質(zhì)元素和水分的吸收效率［16］。也有研究認(rèn)為：磁化處理后亞麻Linum sp.和小扁豆Polygala tatarinowii的細(xì)胞增殖活性減弱，增殖周期減緩［17］。本次研究發(fā)現(xiàn)，磁化處理后絨毛白蠟的一級(jí)根系形態(tài)參數(shù)明顯高于對(duì)照組，表明在磁場環(huán)境下很可能激活了植物生長的某條代謝途徑，或者生根關(guān)聯(lián)酶活性，從而促進(jìn)了絨毛白蠟生根及生長發(fā)育。
3.2 磁化處理能有效促進(jìn)絨毛白蠟扦插苗的生長和生物量積累
磁化處理技術(shù)在扦插繁育中起到有效的促進(jìn)作用，不僅能夠促進(jìn)插穗生根，增加根系數(shù)量，而且提高了苗木繁育速度，大大縮短了育苗周期。本研究證明，磁化處理能夠明顯加快插穗可溶性糖的積累，促進(jìn)插穗不定根的形成，從而縮短生根周期；能夠促進(jìn)扦插苗生物量積累，能夠降低植物根系中鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，促進(jìn)氮磷鉀及微量元素的累積。有研究表明，磁化水通過影響水的滲透力、溶解力與締合度產(chǎn)生的物理效應(yīng)來促進(jìn)插穗對(duì)水分的吸收［15］，從而對(duì)植物生長發(fā)育、產(chǎn)量和生物量的提高具有顯著影響。磁化處理提高了有效態(tài)養(yǎng)分的利用率，抑制了對(duì)鈉離子（Na+）的吸收、積累，促進(jìn)植株對(duì)鉀離子（K+），鈣離子（Ca2+），鎂離子（Mg2+）等礦物養(yǎng)分離子的選擇吸收能力［18］。磁化微咸水能夠增強(qiáng)歐美楊-107 Populus×euramericanna ‘Neva’根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，能夠極顯著地提高其根、葉的生物量累積［19］。磁化處理能夠顯著提高鷹嘴豆Cicer arietinum的種實(shí)量、秸稈量及生物產(chǎn)量［7］。高礦化度水經(jīng)過磁化處理能夠促進(jìn)絨毛白蠟植株的光合作用，從而促進(jìn)其生長及生物量的累積［20］。
也有研究表明：不同磁場強(qiáng)度對(duì)植物影響不同，這可能與磁場環(huán)境改變了某些關(guān)聯(lián)酶活性有關(guān)［21］。磁場對(duì)于植物的效應(yīng)還與磁場的分布及頻率有關(guān)，所以磁場作用于植物生長是由多種機(jī)制共同作用決定最終效應(yīng)的［22］。磁化作用對(duì)于植物的最佳作用機(jī)制和技術(shù)條件還需進(jìn)一步探究，以促進(jìn)該技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用。
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Magnetic treatment on rootings of semilignified twigs of Fraxinus velutina
ZHANG Xinyu1,2,DONG Yufeng3,LIU Peiying2,LIU Xiumei1,2,ZHU Hong1,2,WANG Huatian1,2
（1.Key Laboratory of Silviculture of Shandong Province,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,Shandong,China;2.Forestry College,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,Shandong,China;3.Shandong Forestry Academy,Ji’nan 257091,Shandong,China）
S792.41
A
2095-0756（2017）05-0949-06
2016-09-23；
2016-10-25
山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目（魯財(cái)農(nóng)指〔2016〕36號(hào)）；山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2015GGB22008）；國家林業(yè)局引進(jìn)國際先進(jìn)林業(yè)科學(xué)技術(shù)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2011-4-60）
張新宇，從事工業(yè)人工林培育理論與技術(shù)研究。E-mail：1473056593@qq.com。通信作者：董玉峰，高級(jí)工程師，博士，從事森林培育與林木育種學(xué)等研究。E-mail：dongyf719@163.com
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