程離，陳銀霞，王振麗，劉娟，張令，張文元，游美，謝雙嶺，張運煜，胡冬南

（1.江西農(nóng)業(yè)大學 a.江西省森林培育重點實驗室；b.林學院，江西 南昌 330045；2.江西省林業(yè)科技推廣和宣傳教育中心，江西 南昌 330033）

油茶Camellia oleiferaAbel.作為我國山茶屬CamelliaL.特有的木本油料樹種，栽培歷史悠久，分布范圍極廣[1-2]，近些年油茶產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，油茶良種選育、栽培和采收加工等方面的研究也得到加強，特別是油茶高產(chǎn)無性系的選育和芽苗砧嫁接等技術(shù)的大面積推廣和應(yīng)用。但是不同品種相互嫁接后是否有親和性？嫁接成功后，地上穗條能否保持原有優(yōu)良特性？地下砧木生長是否受穗條制約？影響有多大？這些都是油茶良種應(yīng)用時需要考慮的問題。目前在生產(chǎn)上，人們大多根據(jù)種子的形態(tài)外觀來進行砧木的篩選，有研究表明質(zhì)量大的種子會對嫁接苗生長產(chǎn)生影響，能促進新梢增粗[3]。為了能獲得生長良好的嫁接苗，人們除在開展油茶砧木選擇[4-5]研究之外，還在接穗生長[6]、嫁接親和性[7]與光合生理特性[8]、嫁接愈合機理[9]等方面進行了研究并取得了一定進展，但尚未見到關(guān)于油茶接穗對砧木根系的影響的報道，尤其是對砧木根系生長動態(tài)影響的研究。

林木根系對樹體生長有重要的作用和貢獻[10-11]，而細根（直徑小于2 mm）是植物根系中生理活性最強，且能提高生產(chǎn)力和周轉(zhuǎn)率的重要部分，也是吸收養(yǎng)分和水分的重要器官[12]。因微根管檢測法具有破壞性小、可原位進行觀測、且具有省時省力的特點而被廣泛應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)[13-14]和農(nóng)作物[15-16]等細根生長動態(tài)研究中。本研究在江西主栽的贛系列油茶品種中選擇了‘贛無2’和‘贛8’這2 個品種為材料，設(shè)計了同砧同穗、同砧不同穗的4 個組合，采用微根管技術(shù)方法，研究油茶不同砧穗組合幼樹的細根形態(tài)指標，了解砧木和穗條對油茶地下根系的影響，旨在揭示不同砧穗組合的根系生長特性，為油茶芽苗砧嫁接砧木和穗條的選擇奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于江西農(nóng)業(yè)大學科技園氣象試驗站，地理坐標115°82′E，28°76′N?；貙儆诘湫蛠啛釒Ъ撅L氣候，全年降水量充沛，年平均降水量為1 625 mm，年平均氣溫17℃。試驗地地形平緩，土壤為紅壤，是油茶適生區(qū)。利用ASI 法測得供試土壤的初始養(yǎng)分，其中pH 值為4.65，土壤有機質(zhì)含量為33.26 g/kg。

1.1.2 試驗材料

供試材料為油茶良種‘贛無2’和‘贛8’，2017 年5 月進行芽苗砧嫁接育苗，嫁接的砧穗組合為：‘贛無2’本砧、‘贛8’本砧、‘贛8’/‘贛無2’、‘贛無2’/‘贛8’。2018 年2 月進行造林，造林時為裸根苗，試驗設(shè)計采用隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)置3 個區(qū)組，每個區(qū)組種植上述4 個不同砧穗組合嫁接苗，一個組合一行，每行16～19 株，組合隨機排列，總計12 行。栽植后管理措施一致。

2018 年5 月在植株下距離樹干約30 cm 處于同一方向各埋設(shè)2 根微根管，重復3 次，總計30根微根管。微根管（長90 cm、外徑5.5 cm、內(nèi)徑5.0 cm）與地面成45°角，露出地面約33 cm，垂直觀測距離約40 cm。為減少管的安裝對根生長的影響，使管與土壤達到良好接觸，在微根管安裝1 年后開始進行數(shù)據(jù)采集。

1.2 試驗方法

1.2.1 細根圖像的獲取和處理

本試驗采用的是BTC 圖像采集方法進行圖像的采集，觀測窗面積為1.8 cm×1.4 cm，每一個微根管每次可以采集38 張圖像，可觀測6～15 cm、16～25 cm、26～35 cm 土層的細根。對所采集的圖片用WinRHIZOTron 圖像分析軟件進行室內(nèi)的描根處理，將根系分成活根（白色與褐色細根）死根（黑色與兩次觀測期間消失的細根）兩類，按照圖片拍照的時間、微根管號等建立細根數(shù)據(jù)庫。

本試驗反映細根形態(tài)的主要指標有總根長TRL、總根尖數(shù)TRT、總表面積TSA、平均根直徑ARD，本試驗以根長密度（RLD）作為基本參數(shù)，計算公式如下：

式中：D（m·m-2）代表細根的根長密度；RL（mm）代表觀測窗中觀測的細根根長；A（cm2）代表觀測到圖片面積；DOF代表田間深度，取值為0.2 cm。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010 軟件對不同砧穗組合油茶細根數(shù)據(jù)進行整理，對細根的生長指標采用SPSS 25.0的軟件進行整合統(tǒng)計分析，對不同年份下不同砧穗組合的細根形態(tài)指標用Duncan（鄧肯）法進行多重比較。對不同年份下不同砧穗組合油茶細根的生長形態(tài)指標進行重復測量方差分析，并對不同砧穗組合油茶細根的生長用單因素方差分析比較有無顯著性差異。對2019—2020 年觀測得到的11 次年細根生長量進行不同年份下砧穗組合間的方差分析。文中圖形采用Origin 2018 軟件完成繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同砧穗組合油茶幼樹細根生長的年平均效應(yīng)

為總體比較不同砧穗組合油茶幼樹的細根差異，采用重復測量方差分析對2019 年4 月、6月、9 月、12 月和2020 年6—12 月，共計11 次觀測得到的油茶活細根形態(tài)指標數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果見表1。多元方差分析結(jié)果表明，2019 年和2020 年油茶幼樹的細根形態(tài)指標除總根尖數(shù)存在顯著差異外，其他3 個細根形態(tài)指標均在不同時間上有極顯著差異（P＜0.001）；不同砧穗組合油茶幼樹2019 年和2020 年的細根形態(tài)指標除總根尖數(shù)沒有差異外，其他3 個細根形態(tài)指標均存在差異（P＜0.05）；2019 年細根形態(tài)數(shù)據(jù)顯示，總根長、總表面積和平均細根直徑在不同時間和砧穗組合之間存在交互作用（P＜0.05），而2020 年的細根形態(tài)數(shù)據(jù)則顯示僅有總表面積和平均細根直徑在不同時間和砧穗組合之間存在交互作用。

表1 油茶不同砧穗組合活細根形態(tài)指標重復測量方差分析結(jié)果（P 值）Table 1 The results of repeated measurement analysis of variance of fine root morphological indicators of different rootstock combinations of C.oleifera (P value)

對2019 年和2020 年不同砧穗組合油茶幼樹的細根形態(tài)指標進行多重比較，結(jié)果見表2。多重比較的結(jié)果表明，在2019 年時各砧穗組合細根的總根尖數(shù)無顯著差異，到2020 年時，不同砧穗組合的細根總表面積、總根尖數(shù)和平均細根直徑都無顯著差異。比較同一年份不同砧穗組合的細根形態(tài)差異，2019 年以‘贛8’/‘贛無2’這一組合表現(xiàn)最好，總根長達到819.77 mm、總表面積577.6 mm2、總根尖數(shù)達279.5 個，平均細根直徑1.41 mm，2020年則以‘贛無2’/‘贛8’和‘贛8’/‘贛無2’表現(xiàn)較好，綜合兩年數(shù)據(jù)來看，油茶幼樹本砧（砧木和穗條相同）嫁接的細根生長不如異砧（砧木和穗條不同）嫁接生長得好，4 個細根形態(tài)指標均值都低于異砧嫁接組合。

表2 油茶不同砧穗組合活細根形態(tài)指標多重比較結(jié)果Table 2 Multiple comparison results of fine root morphology indicators of different rootstock combinations of C.oleifera

2.2 不同砧穗組合油茶幼樹細根生長指標的變化

2.2.1 細根平均直徑的變化

由圖1 可知，2019 年‘贛8’/‘贛無2’和‘贛8’/‘贛8’這2 個嫁接組合的ARD 在觀測期內(nèi)要高于其他2 個砧穗組合，這2 個砧穗組合的ARD 在6 月達到峰值，分別為1.41 和0.85 mm，但在觀測后期6—12月期間整體呈現(xiàn)下降趨勢，‘贛無2’/‘贛無2’和‘贛無2’/‘贛8’這2 個砧穗組合的ARD 值在觀測期內(nèi)差異不顯著，月均變化也不大。2020 年4 個砧穗組合的ARD 在觀測期內(nèi)整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在8—9 月增長速率最大，在11—12 月增長速率趨于緩慢。‘贛8’本砧穗的ARD 峰值出現(xiàn)在8 月，‘贛8’/‘贛無2’這一砧穗組合在9 月時ARD 出現(xiàn)峰值，要顯著高于其他3 個砧穗組合，‘贛無2’/‘贛8’這一砧穗組合的ARD 峰值出現(xiàn)在7 月，在6—7 月呈現(xiàn)上升趨勢，在7—8 月呈現(xiàn)下降趨勢，與其他3 個砧穗組合相比表現(xiàn)出了不一樣的變化規(guī)律。將兩年觀測期內(nèi)的ARD 進行對比分析可發(fā)現(xiàn)，油茶幼樹砧穗組合的細根平均直徑在6—9月為生長的高峰，而9 月以后基本進入緩慢增長期，在不同的砧木情況下，以‘贛8’做穗條的組合細根平均直徑的生長速度和大小要優(yōu)于以‘贛無2’做穗條的組合，在同砧木的情況下則是以‘贛無2’做砧木的要優(yōu)于‘贛8’做砧木的組合，且本砧要差于異砧的生長，‘贛無2’本砧的ARD 值低于其他3 個砧穗組合。

圖1 2019 年和2020 年不同砧穗組合油茶活細根平均直徑動態(tài)變化Fig 1 . Dynamic changes of the average diameter of C.oleifera fine roots with different rootstock combinations in 2019 and 2020

2.2.2 細根根長密度變化

由圖2 可知，2019 年和2020 年的根長密度變化趨勢基本一致，隨著時間的變化呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。2019 年觀測期內(nèi)以‘贛無2’作為砧木的根長密度要顯著高于以‘贛8’為砧木組合，并都在9 月出現(xiàn)峰值，在9—12 月期間內(nèi)，除‘贛無2’/‘贛8’根長密度呈增長趨勢，其他3 個砧穗組合的根長密度都明顯降低，且在6—9 月呈下降趨勢，9—12 月呈上升趨勢，與其他3 個砧穗組合的根長密度變化在同期表現(xiàn)出不一樣的變化趨勢。2020 年‘贛無2’/‘贛8’和‘贛8’/‘贛無2’這兩個砧穗組合的根長密度在6—7 月呈下降趨勢，7—8 月呈上升趨勢，這一變化趨勢和2020 年的細根平均直徑變化趨勢相同，但是在8 月出現(xiàn)峰值以后4 個砧穗組合間根長密度的差異不明顯。對比2 a 的觀測期根長密度的變化可知，‘贛無2’本砧的砧穗組合都要略高于異砧，而兩個異砧的組合中‘贛8’/‘贛無2’這一組合的根長密度高于‘贛無2’/‘贛8’。

圖2 2019 年和2020 年不同砧穗組合油茶的活細根根長密度動態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of root length density of C.oleifera fine roots with different rootstock combinations in 2019 and 2020

2.3 不同砧穗組合油茶幼樹細根的空間分布規(guī)律及變化

由圖3 可知，2019 年不同的砧穗組合的總根長、總表面積、總根尖數(shù)和平均細根直徑在不同的土層均有顯著差異。以‘贛無2’為穗條的砧穗組合的TRL 在5～15 cm 和15～25 cm 土層中要高于25～35 cm 的土層，在25～35 cm 土層中沒有顯著差異，而‘贛8’/‘贛無2’的TRL 在25～35 cm 土層中顯著高于5～15 cm 和15～25 cm的土層，‘贛8’本砧的TRL 在不同的土層中差異較小，‘贛8’本砧的砧穗組合的TSA 在3 個土層中值均低于其他組合在同土層的值，但是TRT 在不同土層的數(shù)量表現(xiàn)則和TSA 在不同土層的表現(xiàn)相反，4 個砧穗組合的ARD 在不同的土層中均表現(xiàn)為以‘贛8’為穗條的要優(yōu)于‘贛無2’為穗條的，其中‘贛8’/‘贛無2’這一組合在15～25 cm 的土層中ARD 值最大達到1.5 mm。

圖3 2019 年不同砧穗組合油茶活細根在各土層中的分布差異Fig.3 Differences in the distribution of C.oleifera fine roots with different rootstock combinations in various soil layers in 2019

由圖4 可知，2020 年4 個砧穗組合的TRL、TSA、TRT 和ARD 在不同土層均有分布，但是土層間分布差異不顯著，特別是以‘贛8’為穗條的兩個組合，其TRL 和TSA 差異極小。各砧穗組合的TRL 在15～25 cm 土層要高于上層土（5～15 cm）和下層土（25～35 cm），以贛無2 為穗條的兩個組合的TSA 和TRT 在不同的土層中均表現(xiàn) 為15～25 cm 土層≈25～35 cm土層＞5～15 cm 土層，不同砧穗組合的ARD 在各土層中的表現(xiàn)規(guī)律與2019 年基本一致，但是峰值要比2019年低。對比兩年不同土層的觀測數(shù)據(jù)可知，本砧的嫁接組合在不同土層中的分布要較差于異砧的分布，不同的穗條品種均能影響嫁接植株細根的垂直分布。

圖4 2020 年不同砧穗組合油茶活細根在各土層中的分布差異Fig.4 Differences in the distribution of C.oleifera fine roots with different rootstock combinations in various soil layers in 2020

3 討論

3.1 砧穗組合對油茶幼樹細根生長的影響

油茶在幼樹階段的地下生長量一般高于地上生長量，根系由直根系類型發(fā)展為枝根系類型[17-18]，這一時期細根生長旺盛。本研究發(fā)現(xiàn)，不同的砧穗組合油茶幼樹細根生長在觀測期內(nèi)變化規(guī)律不同，但是也有一些共性的規(guī)律。各砧穗組合細根生長隨季節(jié)發(fā)生變化，在6—9 月生長較快，在9 月達到峰值。這與董慧霞等[19]在毛白楊細根上的研究和王孟本等[20]對檸條幼林細根上的研究結(jié)果相似，但在9 月以后生長逐漸變得緩慢，這可能是因為秋冬季土壤中溫度較低，含水量低于17%，使根系的生長受到了抑制[21-22]。本研究還發(fā)現(xiàn)，本砧嫁接的油茶幼樹細根各生長指標都沒有異砧的嫁接生長好，且‘贛無2’本砧嫁接后細根在不同土層中的分布差于‘贛8’本砧嫁接組合。將同穗不同砧的組合進行對比，‘贛8’做砧木的生長要優(yōu)于‘贛無2’做砧木的組合，將同砧不同穗的組合進行對比，以‘贛8’做穗條的組合要優(yōu)于以‘贛無2’做穗條的組合。造成異砧生長要好于本砧的原因，可能是‘贛8’這個品種砧木根系生長能力更強，穗條葉片更大，光合能力更強、葉片中礦物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)含量更高、向下運輸物質(zhì)速率更快等原因?qū)е碌腫23]，這也說明接穗對植物地下根系的生長有著顯著的影響。

3.2 砧穗組合對油茶幼樹細根土層垂直分布的影響

大多數(shù)研究表明，因為表層土有適宜的溫度、水分和養(yǎng)分[24]，使得細根大多分布在表層土中，但隨著土層垂直深度的增加細根的分布會逐漸減少[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，各砧穗組合油茶幼樹的細根在不同的土層中都有分布，組合間垂直分布有顯著差異。4 個細根形態(tài)指標在15～25 cm 土層中的分布量要高于另外2 個土層，4 個砧穗組合在15～25 cm 土層間差異也較為顯著，這與Jackson等研究的細根主要集中分布在表層30 cm 內(nèi)這一結(jié)果相符[26]?！M8’/‘贛無2’這一砧穗組合細根空間分布變化較大，‘贛無2’本砧的變化最小、最穩(wěn)定，說明在砧木相同的情況下，砧木對細根在不同土層中的分布的影響較小，穗條對細根垂直分布的影響會較大于砧木。這可能是因為‘贛無2’較早進入生殖生長，結(jié)的果實要大于‘贛8’，大多營養(yǎng)供給了果實，地下部分根系受到影響，則生長較為緩慢。

砧穗的互作受到自身和環(huán)境變化的影響，本研究發(fā)現(xiàn)‘贛8’和‘贛無2’對砧木的影響存在較大差異，引起這種差異的原因是什么？這些差異是否會一直持續(xù)？這些問題都有待后續(xù)更深一步的研究。

4 結(jié)論

本研究通過將‘贛無2’和‘贛8’互相進行嫁接，對嫁接后細根的生長動態(tài)和垂直分布進行分析發(fā)現(xiàn)，不同砧穗組合細根的生長動態(tài)在時間和空間上都有顯著差異，且本砧嫁接的組合細根生長各方面要差于異砧嫁接組合。