摘 要 閩楠是中國特有的Ⅱ級瀕危保護樹種,其野生資源日漸枯竭。扦插繁殖技術具有操作簡單、成本低等特點,已逐漸成為閩楠的主要繁殖手段之一。試驗設置泥炭、蛭石、河沙和椰糠等4種輕基質及其不同組合配比共10組處理和1組對照(CK),分析不同基質及其配比對閩楠扦插生根的影響。通過測定閩楠扦插苗的各項生長指標,并進行主成分分析及綜合評價,篩選出進行閩楠扦插的理想基質。結果表明:1)不同輕基質處理對閩楠扦插的生根率、生根數、最大根長、最大根粗、根鮮重和抽梢高均有顯著影響;扦插所使用的基質不同,閩楠扦插生根表現各異;泥炭100%基質扦插的生根率、最大根長、最大根粗和抽梢高這4個指標中排第1位,分別為71.11%、5.9 cm、1.21 mm、6.74 cm;泥炭50%+河沙50%基質扦插的生根數和根鮮重最大,泥炭100%基質次之。2)主成分分析方法綜合評價顯示泥炭100%基質的扦插效果最佳,河沙100%基質最差。3)11組基質在容重、總孔隙度、通氣孔隙度、毛管孔隙度、pH值和電導率這些理化性質均有顯著性差異。4)通過對基質理化性質和扦插生根指標進行典型性相關分析,可得出基質的總孔隙度對扦插生根的影響最大,其次是通氣孔隙度及容重。
關鍵詞 閩楠;基質;不同配比;扦插;生根
中圖分類號:S723.1+32.5 文獻標志碼:A DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.09.034
閩楠(Phoebe bournei)是中國特有的用材林樹種,屬國家Ⅱ級重點保護漸危物種,以“金絲楠木”揚名中外[1]。閩楠一般干形通直,木材為淡黃色;木材堅韌光滑,易于加工,是制作高檔家具、雕刻工藝品的名貴木材。受人為因素影響,閩楠野生資源已經日漸枯竭,僅零星分布在我國浙江、福建、江西和湖南等地區(qū)[2]。閩楠樹干筆直、芳香持久,是公認的優(yōu)秀景觀觀賞樹種,適宜用作行道樹、庭蔭樹、風景樹;還具有良好的鞏固土壤和防火效果,是優(yōu)秀的造林樹種。
扦插繁殖是利用植物的離體營養(yǎng)器官,在適宜條件下,讓植物細胞充分利用全能性,使其完全再生。扦插繁殖技術應用非常廣泛,主要是因為它具有快速繁殖的能力及不受時間地點的限制,而且在保證較高成功率的同時可以最大程度地保留優(yōu)良母本的性狀[3]。閩楠結實存在大小年現象,導致種子壽命較短和活力弱;同時因為閩楠的生長周期長及人們的過度利用,使得閩楠資源匱乏。扦插繁殖具有操作簡單、成本低等特點,已逐漸成為閩楠的主要繁殖手段之一[4-5]。
1" 材料與方法
1.1" 試驗地點
試驗地設在湖南省常德市鼎城區(qū)湖南應用技術學院苗圃(111°68′E,29°05′N),位于湖南北部,洞庭湖西側;屬中亞熱帶和北亞熱帶之間的季風濕潤地區(qū),是一種大陸性氣候,具有冬冷、夏熱、四季分明的特點,寒冷期短,夏熱持續(xù)時間長。
1.2" 試驗材料
采穗選取生長良好的三年生閩楠苗木,采集當年生半木質化的嫰枝中段作為插穗;扦插基質選用泥炭、河沙、蛭石和椰糠。
1.3nbsp; 試驗方法
1.3.1" 插穗采集與處理
選取生長良好的三年生閩楠苗木,采集當年生半木質化的嫰枝中段作為插穗。穗條底端的粗度為0.3~0.5 cm,將穗條切成長度8~12 cm的插穗,上切口采用平切,留2個半葉,下切口靠近下端的芽,采用斜切7,切好的插穗用多菌靈(0.3%)消毒后備用;將采集的健壯半木質化枝條立即裝入塑料袋,以保持濕度,備用;隨后將插穗基部3 cm速蘸1 500 mg·L-1的IBA溶液10 s后,采用直插法扦插[6]。
1.3.2" 扦插及插后管理
在所有插床四周設計蔭棚,插床長度、寬度分別為3 m、1 m,插床基質厚度約10 cm,插段間距約5 cm,插入深度約4 cm,扦插前2 d用2 000 mg·L-1高錳酸鉀溶液對插床基質進行消毒處理,扦插后在每個插床高50 cm處加蓋一層遮陽黑紗網;常規(guī)肥水管理,及時清除插床上的枯落物和壞死插穗,80 d后統(tǒng)計生根指標[7]。
1.3.3" 基質處理設計
使用泥炭、河沙、蛭石、椰糠為原料配制成10種基質,并且設置1個對照組(具體基質配比見表1)。每種基質處理插穗30條,3組重復。
1.3.4" 插穗生根指標測定
生根數:在洗凈根系去掉地上部分后,數基部的根數。
生根率:各組基質的每組生根數/每組插穗數。
最大根長:在平整桌面上用直尺和鉛筆畫上10 cm的長度,然后倒少量水保持淺水層,將濕根置于上,把根拉直,測量每條根的長度,得到最大根長。
最大根粗:用游標卡尺測量每個根的粗度,并記錄下來。
根鮮重:將閩楠穗條根系從土壤中挖出、洗凈后,用吸水紙或濾紙吸干根表面水分,用電子天平稱取根鮮重。
抽梢高:用游標卡尺對接穗上萌發(fā)生長達2 cm以上的芽測量。
1.3.5" 不同基質理化性質指標測定
基質容重的測定:取已經風干的基質添加到環(huán)刀中,浸泡24 h后稱重量,將水分瀝干后再次稱重,重復測量5次。
基質孔隙度的測定:用無孔底蓋固定環(huán)刀底部﹐從頂部裝入已風干的基質,然后扣上頂蓋,進行稱重。將帶孔的環(huán)刀頂蓋居上,將環(huán)刀在燒杯中用水浸泡24 h后擦去環(huán)刀外表的水,立即稱重。用濾紙將帶孔的環(huán)刀頂蓋朝下倒放在漏斗上,靜置3 h直到基質中沒有水分滲出為止,稱量環(huán)刀、基質和其中持有水的總重量,重復測量5次。
基質pH的測定:稱取通過2 mm篩網的10 g風干基質放入50 mL燒杯中,加入50 mL蒸餾水,攪拌1 min,靜置30 min后在pH試紙上進行測定,重復測定5次。
基質電導率的測定:先用2 mm篩孔過篩,再稱取過篩的風干基質樣品5 g,放入100 mL燒杯中,按基質、水體積比為1∶10的比例加入蒸餾水。用磁力攪拌器攪拌1 min,靜置平衡30 min。然后把電極浸入介質,進行讀數。重復測定5次。
1.4" 數據統(tǒng)計分析
扦插80 d后記錄各處理的生根率、最大根長、最大根粗、根鮮重、抽梢高等生根指標,應用Excel和SPSS 20.0軟件對試驗數據進行統(tǒng)計分析。
容重指固體顆粒在土壤單位體積(包括孔隙)中的重量,計算公式為:
dv=(W1-W2)/V (1)
式(1)中,W1為環(huán)刀和風干基質的重量,單位為g;W2為環(huán)刀的重量,單位為g;V為環(huán)刀的體積,單位為cm3。
總孔隙度是指基質中總孔隙體積占基質總體積的百分比。孔隙度一般根據基質容重和比重計算而得,公式為:
TP=W3-W1 (2)
式(2)中,TP為基質總孔隙度,單位為%;W3為充分吸水后,環(huán)刀、基質和水的重量,單位為g。
AP=W3-W4 (3)
WHP=TP-AP" (4)
式中,AP為基質通氣孔隙度,單位為%;W4為經過環(huán)刀倒置排水后,環(huán)刀基質及其中持有水的重量,單位為g;WHP為基質持水孔隙度,單位為%。
2" 結果與分析
2.1" 基質類型及配比對閩楠扦插苗生長的影響
如表2所示,不同處理間閩楠扦插苗的生根率、生根數、最大根長、根鮮重和抽梢高等指標均在0.05水平上具有顯著性差異。
為探究不同處理下閩楠扦插苗生長狀況的差異,對各處理的生根性狀進行LSD多重比較分析,結果見表3。生根率是反映扦插是否成功最重要的指標之一,本試驗中生根率最高的是處理7,其生根率為82.22%;其后是處理1和處理5,其生根率為71.11%和70.00%,這3組的生根率顯著高于其他處理,其基質種類及配比分別為:泥炭50%+蛭石50%、泥炭100%、泥炭50%+河沙50%,說明在基質中加入一定比例的泥炭能在一定程度上提高閩楠扦插苗的生根率;表現最差的是處理4,生根率僅為15.56%。
扦插初期穗條基部發(fā)出的生根條數及根長、根粗,對后期扦插苗的生長狀況有很大的影響。插穗每條生根數表現最佳的基質是處理5,每株插穗上大約有3.73條,與其他處理具有顯著性差異。各處理的最大根長為2.39~5.90 cm,其中處理1的最大根長顯著高于對照組和其他處理,達5.90 cm。最大根粗表現最差的是處理4,顯著低于其他組,僅有0.80 mm。就生根數、最大根長及根粗三個指標而言,單一型基質處理間扦插苗的數據具有顯著性差異,但復合型基質處理間扦插苗的數據不具有顯著差異。平均根鮮重表現最優(yōu)秀的是處理5,達0.75 g;表現最差的處理2,僅有0.26 g。抽梢高最高值是處理1,最低值是處理2,處理1的抽梢高顯著高于其他處理。就根鮮重與抽梢高兩個指標而言,除處理1之外,復合型基質處理的閩楠扦插苗相較于單一型基質處理的扦插苗表現更優(yōu)。
2.2" 基質類型及其配比的理化性質
基質直接與植物根部接觸,是植物礦質營養(yǎng)的主要來源場所,基質的理化性質對植物的生長狀態(tài)有很大的影響。由表4可見,不同處理基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、毛管孔隙度、pH值和電導率均具有顯著性差異。
如表5所示,各組基質所測容重平均值在0.10~1.17 g·cm-3,除處理9與處理3之間沒有顯著差異外,其他處理間的容重具有顯著性差異,說明不同基質間容重相差較大,以及本試驗中基質配比較為簡單,導致各混合基質間容重也差異顯著??紫抖仁腔|的重要物理性質,能影響基質的通氣、持水、排水等特性。各處理的總孔隙度在50%~75%范圍內,處理4的總孔隙度顯著高于對照組和其他處理,達74.28%,總孔隙度大說明基質比較疏松,容納的空氣和水更多[8];而處理2和處理5的總孔隙度顯著低于對照組和其他處理,僅為33.60%、47.48%,其基質種類為河沙100%、河沙50%+泥炭50%,且另外兩組摻有河沙的基質總孔隙度在所有基質中排名均相對較低;說明河沙相對其他基質而言總孔隙度較低,但是這與河沙容易漏水漏肥的特性并不相符,這可能與試驗所用的河沙是苗圃細篩后的河沙有關?;|通氣孔隙度最小值是對照組,僅為9.36%,顯著低于其他處理;最大值為處理3,達33.54%。毛管孔隙度以處理4為最高,達58.00%;處理2最低,僅有24.10%;處理4較處理2提高了33.90個百分點。各處理基質的pH值為4.06~7.02,其中含有泥炭的3組處理的pH值較低,可能因為泥炭富含胡敏酸使基質呈偏酸性;處理3的pH值最大(7.02),顯著高于其他處理。電導率表示基質內可溶性鹽分的濃度,植物生長一般要求基質的電導率小于2.6 ms·cm-1,本試驗基質的電導率在0.04~1.14 ms·cm-1;不同處理間基質的電導率差異較大,對照組的電導率最低,顯著低于其他處理;而處理4的值最大,處理8次之,顯著高于其他處理。
2.3" 不同處理下閩楠扦插苗生長狀況的綜合評價
2.3.1" 不同基質對扦插苗生長指標的主成分分析
在觀測指標較多時,可采用主成分分析法對多個指標進行降維,轉換成新的個數較少但具有較高指示性的指標。根據貢獻率的大小可以看出各指標的相對重要性。本試驗使用SPSS 20.0軟件將測量得到的各項指標進行標準化處理得到新數據。KOM值等于0.7,表明各指標之間有一定的相關關系。巴特利特球形檢測值和sig值分別為1 406.983和0.000,說明各個指標是相關的。兩項結果檢驗都表明了該數據可用主成分分析法。
對11個處理下閩楠扦插苗的各項生長指標進行主成分分析的結果如表6、表7所示。這表明2個主要成分可以表示出81.818%的原始5個生根指標,所提取的主成分能夠反映不同基質對生根的影響。因此,提取這2個主成分,分別為Y1和Y2。
計算2個主成分系數,得到Y1、Y2的線性組合:
Y1=0.49X1+0.49X2+0.48X3+0.479X4+0.24X5
Y2=-0.04X1-0.05X2-0.2X3-0.18X4+0.96X5
由上式可知,在主成分Y1是生根數(X1)、最大根長(X2)、最大根粗(X3)、根鮮重(X4)這幾個指標的綜合反映,而主成分Y2是抽梢高(X5)的綜合反映??纱笾路譃榈厣喜糠稚L狀況與地下部分生長狀況兩個主要成分。在本次試驗中,地上部分所測數據指標只有抽梢高,這可能也是導致Y2所占方差比例較小的原因。后續(xù)進行相關試驗的話,可檢測更多地上部分相關指標,完善試驗設計。
根據各因子的綜合得分進行排名,由表7可以看出,泥炭100%、泥炭50%+蛭石50%和泥炭50%+河沙50%這3種基質的綜合得分較高,都含有泥炭,說明扦插時基質中摻入一定含量的泥炭有利于閩楠扦插苗的生長,這可能與泥炭的特性有關,除了有疏松多孔的物理性質外,泥炭還含有大量的有機質和礦物質能為扦插苗的生長提供一定的能量與營養(yǎng)物質。
2.3.2" 基質理化性質與生長性狀的相關性分析
為研究各處理基質的理化性質與閩楠扦插生根性狀的關系,對生根率(X1)、生根數(X2)、最大根長(X3)、最大根粗(X4)、根鮮重(X5)、抽梢高(X6)6個生根指標與容重(Y1)、總孔隙度(Y2)、通氣孔隙度(Y3)、毛管孔隙度(Y4)、pH值(Y5)、電導率(Y6)6個基質理化指標進行典型性相關分析。
從表8可知,第一典型相關系數p=0.001,此外其他5個典型相關系數無顯著意義,因此本試驗著重對第一典型相關系數進行分析,從而可以得到基質理化指標的第一典型變量Z1和生根指標的第一典型變量W1。
根據各集合的相關系數可以得到Z1和W1的表達式為:
Z1=1.793X1+1.718X2-0.247X3-1.441X4+1.149X5+0.232X6
W1=1.493Y1+2.592Y2-1.344Y3-1.883Y4+0.588Y5+0.938Y6
典型變量中各變量權重大小表示對典型性狀值影響的重要程度。由第一典型性狀得知,典型變量Z1主要由X1、X2、X4、X5主導,典型系數分別為1.793、1.718、-1.441、1.149,說明在生根指標的第1組典型變量主要由生根率、生根數、最大根長和根鮮重決定,尤其是生根率最有主導性;根據經典系數的符號可以知道最大根粗有較高的負相關,與生根率有較高的正相關。
典型變量W1由容重(Y1)、總孔隙度(Y2)、通氣孔隙度(Y3)、毛管孔隙度(Y4)起主導作用,尤其總孔隙度的影響最大??紤]到總孔隙度和毛管孔隙度的經典系數符號分別為正和負,可以理解為生根指標與總孔隙度有較高的正相關,與毛管孔隙度有較高的負相關。
綜上,閩楠的扦插生根情況與基質的理化性狀極顯著相關,表現為生根率、生根數、最大根長、根鮮重與容重、總孔隙度、通氣孔隙度、毛管孔隙度顯著相關,特別是生根率與總孔隙度顯著正相關,表明在一定范圍內大的通氣孔隙度有利于扦插根系的生長。
3" 結論與討論
3.1" 結論
3.1.1" 基質類型及配比對閩楠扦插生長的影響
不同基質的閩楠扦插苗生根表現各異,各基質的生根率在20%~85%;每條插穗的生根數在2~4根;最大根長最長為5.90 cm,最短僅有2.39 cm,其余基質大多在4 cm左右;最大根粗在0.8~1.2 mm;根鮮重大致為0.26~0.75 g;抽梢高集中于4~5 cm,最大值達6.74 cm,最小值僅有2.99 cm。
通過對11組基質進行綜合評價,可知泥炭100%基質的表現最好,河沙100%基質表現最差。其中河沙100%、椰糠100%、河沙50%+蛭石50%這3組比對照組的表現差,其余基質的閩楠扦插苗的生長表現都比對照組好。主要原因可能是泥炭具有通氣性好、營養(yǎng)物質豐富和保水保肥能力強的優(yōu)點;椰糠保水保溫效果太差;河沙基質的養(yǎng)分較低、保水性差。
3.1.2" 不同基質類型及配比的理化性質差異
由試驗數據可知,各處理基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、毛管孔隙度、pH值、電導率均有顯著差異。各基質的容重基本上兩兩之間差異顯著,其中河沙100%處理容重最大,最小的是蛭石100%處理。各基質的總孔隙度為33.60%~65.52%,其中河沙100%處理最小,椰糠100%處理最大;通氣孔隙度對照組最小,河沙100%處理最大;毛管孔隙度河沙100%處理最小、椰糠100%處理最大。在pH值4.0~6.0條件下會促進閩楠幼苗的生長[29],蛭石100%、河沙50%+蛭石50%和河沙100%處理的pH偏中性,其他基質均在此范圍內。電導率值表示基質內可溶性鹽分的濃度,植物生長一般要求基質的電導率值小于2.6 ms·cm-1,本試驗基質電導率值在0.04~1.14 ms·cm-1。
3.1.3" 基質理化性質對閩楠扦插生長的影響
通過對基質6個理化性質指標與閩楠6個生根指標的典型性相關分析,可以得出基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、毛管孔隙度與閩楠扦插生根有較強的相關性,說明較大的總孔隙度讓基質疏松透氣,保水保肥的能力更強,同時也驗證了基質的物理性質對扦插生根具有顯著的影響[9];較小的通氣孔隙度有利于扦插苗根系的生長,因為與基質接觸緊密,根系對水分的利用程度就高。在本試驗中河沙100%基質和對照組的通氣孔隙度都較小,但其扦插表現并不是很理想,可能是操作失誤或者其他因素抑制了根系生長。此外,扦插基質的總孔隙度、通氣孔隙度及毛管孔隙度會影響基質的溫度和濕度,進而對扦插效果產生影響。本次試驗中對基質測定的大多是物理指標,對扦插生根與基質化學性質的關系還有待研究。
3.2" 討論
本試驗中含有泥炭的3組基質在閩楠生根性狀的表現都優(yōu)于其他處理,說明在基質中加入一定比例的泥炭能在一定程度上促進閩楠扦插生根;而表現較差的都是有機質較少的基質,像河沙、椰糠。在范劍明等利用泥炭、河沙和黃心土組合,研究基質對閩楠扦插生根率的影響,50%黃心土+50%泥炭或泥炭對閩楠扦插影響較大,能提高扦插的生根率,適合用于閩楠嫩枝扦插[10],與本試驗結果一致。在王光東的試驗中,泥炭、蛭石體積比為1∶1的基質下閩楠嫩枝扦插生長指標表現最優(yōu)[11]。本試驗也設置了泥炭、蛭石體積比為1∶1的基質,但沒有出現上述結果,原因可能是扦插過程中的操作不當。對于理化性質來說,孔隙度較大的蛭石、椰糠基質的生根表現卻不是很理想,可能是因為基質中含有的有機質含量較少,根系得不到充足的養(yǎng)分。
參考文獻:
[1]" 祁承經,林親眾.湖南樹木志[M].長沙:湖南科學技術出版社,2000.
[2]" 李冬林,金雅琴,向其柏.我國楠木屬植物資源的地理分布、研究現狀和開發(fā)利用前景[J].福建林業(yè)科技,2004,31(1):5-9.
[3]" 鄭科,郎南軍,曹福亮,等.扦插技術研究解析[J].貴州農業(yè)科學,2009,37(12):195-199.
[4]" 劉德良,張琴.珍稀瀕危植物櫸樹扦插繁殖研究[J].西北林學院學報,2001,16(1):37-39.
[5]" 彭達,羅勇,李子寧.廣東省珍貴樹種發(fā)展現狀與對策探討[J].廣東林業(yè)科技,2010(6):81-85.
[6]" 周新華,武曉玉,何平,等. 3種育苗因素對閩楠容器苗生長和根系發(fā)育的影響[J].中南林業(yè)科技大學學報,2021,41(3):45-53.
[7]" 張麗君,胡煒,莫木信,等.閩楠苗木繁育及造林技術[J].中南林業(yè)調查規(guī)劃,2016,35(2):41-4.
[8]" 徐強,張沛東,涂忠.植物基質栽培的研究進展[J].山東農業(yè)科學,2015,47(3):131-137.
[9]" 周躍華,趙永紅,李永梅,等.國內外固體基質研究概況[J].中國生態(tài)農業(yè)學報,2005(4):40-43.
[10] 范劍明,謝金蘭,張冬生,等.閩楠嫩枝扦插繁育研究[J].林業(yè)與環(huán)境科學,2017,33(6):30-33.
[11] 王東光.閩楠嫩枝扦插繁殖技術及生根機理研究[D].北京:中國林業(yè)科學研究院,2013.
(責任編輯:易" 婧)