断胚根处理对文冠果育苗的影响及配套技术研究1)

王承义,李晶,毕连柱

(1.黑龙江省林业科学研究所,哈尔滨 150081;2.黑龙江省丰林国家级自然保护局,伊春 153033)

近年来,国际石油价格的飞涨,使我国能源供应面临严峻挑战,寻找和保证足够的能源供应成为当务之急[1]。在开发利用太阳能、风能、地热能的同时,人们越来越多地把寻找新能源的目光投向了作为再生能源重要组成部分的生物质能源的开发上,其发展面临巨大机遇,市场前景非常广阔。

文冠果(Xanthoceras sorbifolia Bunge.)属无患子科文冠果属,落叶乔木或大灌木,是我国特有的经济树种,其种子含油量为35%～40%,种仁含油量为72%左右,可以提取柴油、食用油[2-4]。播种育苗是目前文冠果苗木培育最重要的方法之一。种子品质和播前处理方法是决定苗木生长的主要基础。国内外研究也表明,文冠果苗木质量除与种子品质有关外,与种子的处理方法、栽培措施及环境因子有密切的关系[5-6]。

断胚根是大粒经济树种种子育苗过程中一项有效促进生根率、成活率及苗木生长的技术措施[7],但目前国内有关文冠果等生物质能源树种的断胚根技术的应用尚未见报道。

基于以上原因,本文对经过处理的文冠果种子进行了不同时期、不同留根长度的断胚根处理试验,并结合得到的数据对文冠果育苗配套技术进行了讨论。

1 试验材料与研究方法

1.1 材料来源及处理方法

试验用文冠果种子采于哈尔滨市天恒山风景区。天恒山为哈尔滨市城郊唯一的自然山体,距城区仅3km,海拔高度120～215m,森林植被覆盖面积达60%以上,天恒山风景区北方菩提园栽培有30余年生文冠果500余株。在文冠果林内选择生长健壮、结实多、果实饱满的树木采摘文冠果果实[5-6]。

新采摘的文冠果果实经室内通风阴干处晾晒10d左右。经晾晒的果实已经自然开裂,将种子取出放入避光、常温、通风、干燥的容器中,放置60d左右,进行种子后熟处理。对晾晒后的种子进行称重,实验共采集1530g种子,对实验用种必须选择粒大均匀且无病虫害的良种,挑选出来的种子,先用5%的高锰酸钾溶液浸泡2h,然后用清水冲去药液。按5～7倍种子的重量,取干净并经阳光下暴晒的河沙混种、掺水,河沙的湿度以手握成团,手松即散为好,装入塑料敞口容器,放入生化培养箱,温度控制在 3°C左右,进行层积处理,每隔15d左右,翻动一次并保持湿度[8]。

文冠果种子经过90d左右沙藏层积处理后,将生化培养箱的温度设置为25°C左右,保持一定的湿度,进行文冠果种子混沙催芽处理。处理10d后,已有20%左右的种子裂嘴,部分种子胚根长1.5cm左右,继续培养直到符合试验设计要求的胚根长度。

1.2 研究内容及试验方法

1.2.1 不同胚根长度条件下的断胚根试验。将选取的种子进行不同留根长度的断培根处理(表1),每种断胚根处理方式设30个重复,并作平行对照。将断胚根处理后的种子进行栽培试验,35d后观测实验结果。用显微镜和游标卡尺对各组分别进行再生根数量、根系长度、根幅的测定。

表1 不同胚根长度条件下的断胚根试验方案

1.2.2 断胚根切口形状对再生根的影响。选择胚根长度为4cm,留根长度为2cm的文冠果种子,进行断胚根切口形状与再生根关系的试验。断胚根时切口形状分为平切(与胚根垂直)与斜切(倾斜45°)两组,每组设10个重复,35d后观测统计再生根的数量和长度。

1.2.3 断胚根处理对文冠果幼苗及当年生露地苗木生长的影响。将断胚根处理后的种子,进行栽培试验,35d后观测实验结果,各组分别测定幼苗出苗率、幼苗高、幼苗冠幅、地径,每组设30个重复,并利用常规数学手段进行结果分析。将试验用苗分成两组,其中断胚根一组(4cm胚根长,留根长度2cm,留根长度1cm;2cm胚根长,留根长度1cm;1cm胚根长,留根长度0.5cm,每种处理 30株,合计120株)、对照一组(合计120株),进行露地栽培,到生长季结束时统计苗木成活率和苗木平均高。

1.2.4 再生根的观察。选择胚根长度为4cm,留根长度为2cm的文冠果种子,进行断胚根后再生根生长观测。利用水培观察箱进行水培,定期观测断胚根后文冠果种子再生根的生长发育过程。水培观察箱需要每隔5d换水1次,并且定期加入植物水培驯养液,同时利用给氧泵24h向水中供氧。

2 结果与分析

2.1 不同发芽阶段处理对根系生长的影响

由于文冠果种子根的愈伤能力极强,在胚根断口处产生具有分生能力的愈伤组织,可分生出8～13条主干根。从表2中可以看出,断胚根处理对文冠果侧根发育有显著的影响,其中侧根数、侧根长,根幅显著增加,并且侧根生长较为均匀。

表2 不同发芽阶段对文冠果根系生长的影响

在5种试验处理中,胚根长4cm,留根长2cm的处理效果最好,其平均新生根数为13.3条、平均根长为15.4cm、根幅为 5.8cm、根径为0.09cm;其中,新生根数与根幅分别大于对照组8.5倍与3.8倍。虽然平均根长略小于对照组,但是总的根长度却是对照组的7.5倍之多。

除去胚根长1 cm,胚根全断等处理方式在新生根数、平均根幅方面较对照组也有较大增加,增加幅度分别在5.57～8.5倍,1.8～3.8倍。

处理组与对照组在再生根直径指标上,表现出对照组略大的趋势,这可能是是由于种子胚的初期营养供给单一生长点而造成的。

此外,胚根长1cm,胚根全断在试验组中效果最差,这可能是由于胚根全部断掉,植物生长点受到抑制。

2.2 断胚根切口形状对再生根的影响

通常情况下文冠果胚根形成单一生长点,生成一条主根,但由于文冠果幼根具有极强的再生能力,通过断胚根切口先形成愈伤组织,再由愈伤组织形成多个生长点,以此生成多条侧根,构成文冠果的主干根骨架结构。

表3 切口形状对再生根的影响

通过表3可以看出,由于胚根斜切口(角度约为45°)大于平切口的创面,由此形成的分生点多于平切口的分生点。斜切口的新生根数和平均根长优于平切口,分别多2条和长0.8cm,而两者均明显高于对照组。

2.3 断胚根处理对幼苗及当年生露地苗木生长的影响

不同方式断胚根处理对文冠果幼苗生长的影响见表4。从表4可以看出,断胚根处理35d对文冠果幼苗生长的影响并不十分显著,这主要是由于幼苗生长的前期,种胚是其生长所需营养的主要来源。实验还表明,在胚根根颈处全部断掉胚根后,根的分生能力就变的较差,几乎不能生根,同时抑制了植物茎的生长,导致出苗率极低。

表4 断胚根处理对文冠果幼苗生长的影响

文冠果断胚根后,由于形成了发达的侧根系,能够充分利用土壤中的水、气、肥、热条件,因此,为苗木的后期生长提供了良好的基础。由表5可以看出断胚根处理后,文冠果当年生露地苗木的成活率比对照组高14.16%,平均高增加了7.22cm。

表5 断胚根处理对文冠果幼苗生长的影响

2.4 断胚根后再生根的生长观察

图1 再生根及幼苗茎生长

通过水培栽培,观测断胚根后文冠果种子再生根的生长发育过程,我们发现断胚根处理20d内,文冠果再生根的根生长和幼苗茎生长同步进行,但是在前10d内,表现出幼苗茎生长速度明显高于根生长速度,这种趋势在第20d左右趋缓。此外,通过图1我们可以看到,根生长和幼苗茎生长在10～15d的时候,速度要小于其他时间段。

3 结论

文冠果种子萌发期间,进行断胚根处理,其胚根愈伤组织分生能力很强,可以生长出7～14条,甚至更多较粗的侧根,构成骨架根。其中,胚根长4cm,留根长2 cm时,断胚根效果最显著。新生根数与根幅分别大于对照组8.5倍与3.8倍。断胚根时,斜切口的新生根数和根长优于平切口。断胚根处理35d对文冠果幼苗高生长的影响并不十分显著,而文冠果当年生露地苗木的成活率却比对照组提高14.16%,平均高增加7.22cm。断胚根处理20d内,文冠果再生根的生长和幼苗茎生长同步进行,但是前10d内,表现出幼苗茎生长速度明显高于根生长速度,这种趋势在第20d左右趋缓。

综合分析,在生物质能源树种文冠果育苗生产中,采用断胚根技术处理,方法简便、实用,促进根生长和后期苗木生长效果显著,是一种文冠果育苗配套技术中的新方法,实践中应用必将取得良好效果。

[1] 高辉清.中国能源发展战略报告[J].财经界,2005(12).

[2] 王承义,李晶,刘强.生物质能源树种文冠果在黑龙江省发展前景[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2007(3):31-32.

[3] 李顺龙,金蕊,宋维明.黑龙江省文冠果生物柴油原料林项目碳汇效果及其经济分析[J].中国林业经济,2003(3):20-22.

[4] 高述民.文冠果研究进展[J].植物学通报,2002(3):296-301.

[5] 李占国,李秀伟.文冠果育苗技术[J].林业实用技术,2003(12):28.

[6] 赵英顺,贺玉莲,支杰.文冠果的生态、生物学特性及其栽培管理技术[J].内蒙古林业调查设计,2009(1):16-17.

[7] 梁英荣.大粒树种断胚根育苗技术[J].林业实用技术,2004(11):25.

[8] 姜莹.文冠果在黑龙江地区的栽培技术[J].黑龙江农业科学,2009(3):173-174.