木芙蓉引种驯化及抗寒良种选育研究

张 凡,薛春荣,赵 兵

(济南森林公园管理处,山东 济南250023)

木芙蓉引种驯化及抗寒良种选育研究

张 凡,薛春荣,赵 兵

(济南森林公园管理处,山东 济南250023)

在济南地区进行木芙蓉的引种栽植驯化,以选育木芙蓉抗寒品种为重点,以为济南地区提供秋季开花林木品种为目标。

从杭州、长沙、成都引入12个品种的木芙蓉的15份种质资源,通过栽植对比试验、物候期观测、抗寒性测定试验及种质资源的选育出的优良品种苗木生长旺盛,秋季开花繁茂,冬季抗寒能力显著,可在陆地安全越冬。综合评价,驯化选育出适合济南地区栽植的优良品种。

木芙蓉;引种;驯化;抗寒性;良种选育;济南

木芙蓉(Hibiscus mutabilisLinn)又名芙蓉、拒霜花,为锦葵科木槿属落叶灌木或小乔木,其花盛开于晚秋,清姿雅质,如锦似绣,非常美丽。木芙蓉拥有盘根错节的根系,能够防止水土流失;其叶片、叶柄、花萼等密被星状毛和短柔毛,能够吸附空气中的小颗粒,净化空气,是一种非常好的园林观花树种[1]。

木芙蓉原产于我国,喜温暖湿润的环境,在四川、云南、湖南等地分布较多,尤其以成都最多;已在杭州、南宁引种成功[1,2]。北方引种的木芙蓉地上部分多无法越冬,但只要根部能够安全越冬,来年又可抽出新枝,正常开花[3]。为了增加济南的花卉品种资源,提升绿化美化品种,改善园林生态环境,济南森林公园从成都、长沙、杭州等地引入了木芙蓉12个品种(15份资源)。为实现在济南木芙蓉引种成功,本项目进行了木芙蓉引种栽植驯化及抗寒品种的选育研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 木芙蓉栽植试验材料

引进木芙蓉12个品种(种)15份种质资源(见表1),引种选择标准是花色艳丽、植株生长旺盛。主要引种地点浙江杭州、湖南长沙、四川成都。

表1 引进的木芙蓉品种(种)

1.1.2 木芙蓉苗木繁育试验材料

以成都购买的牡丹粉种子进行播种繁殖;以成都牡丹红、牡丹粉、醉芙蓉、百日华彩、大红、秋云枝条做插穗进行嫩枝扦插繁殖;以长沙醉芙蓉枝条做插穗进行秋季硬枝扦插繁殖和插条储存;以杭州牡丹粉为母株进行分株繁殖;调查苗木成活率及生长情况。

1.2 试验地概况

试验栽植地分济南森林公园、大明湖、章丘野生动物园、商河滨河公园11个区域,试验用地面积1.25hm2

济南地区地处北纬36°30′,东经117°25′。年平均气温14.8℃,极端气温最高42.5℃,极端最低气温－19.7℃。最高月均温27.5℃(7月),最低月均温－0.4℃(1月)。无霜期235d,年日照时数2616.8小时。常年平均降水量为650～700mm。降水量季节分配不均,2/3的降水量集中在夏季,秋季不足1/5。

1.3 试验方法

1.3.1 苗木栽植试验

在济南北部商河(滨河公园)、济南中部市区(森林公园、大明湖)、济南东部章丘(野生动物园)分别栽植来自杭州的牡丹粉。观察各栽植试验点苗木的生长发育状况,对比苗木对栽植环境的适应程度及对极端气候的抗性表现。

1.3.2 木芙蓉形态特征及观赏特性的观测

在济南森林公园试验点,对引进的15份木芙蓉种质资源,每个资源选3株有代表性的植株挂牌定株,共计45株,进行形态特征观测。记载其主要特征,进行形态描述。

1.3.3 木芙蓉物候期的观测

物候期观测,以1.3.2节设计中的45株为研究对象。

观测时间:芽萌动至5月底,每两天观察1次。8月初至霜打叶变色前,每两天观察1次。根据2012年－2014年3年的记载资料平均值作为该试验点的物候期。

1.3.4 木芙蓉抗寒试验

1.3.4.1 苗木陆地越冬抗寒方式试验

本项目选取长沙醉芙蓉为试验苗木,冬季苗木分整株和平茬两种形式,每个形式设3个处理方式,连续4年进行苗木大田陆地越冬抗寒方式试验,选择出济南地区木芙蓉最佳的越冬方式。

1.3.4.2 低温胁迫下木芙蓉根系的抗氧化酶特性分析

相对电导率的测定采用DDS－307型电导率仪[4];可溶性糖含量的测定采用蒽铜乙酸乙酯法[5];脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法测定[6];POD活性测定采用愈创木酚法[7]。用隶属函数法计算各项指标隶属度,以平均隶属度进行抗寒性综合评价。

1.3.5 水淹胁迫下木芙蓉幼苗叶片的抗氧化特性分析

采用氮蓝四唑(NBT)法[8]测定SOD的活性;采用愈创木酚法[9]测定过氧化物酶(POD)的活性;参照Aebi方法[10]测定CAT活性;参照Nakano等方法[11]测定APX的活性。

1.3.6 NaCl胁迫下木芙蓉幼苗叶片的抗氧化特性分析

采用氮蓝四唑(NBT)法[8]测定SOD的活性;采用愈创木酚法[9]测定过氧化物酶(POD)的活性;参照Aebi方法[10]测定CAT活性;参照Nakano等方法[11]测定APX的活性。

1.3.7 繁殖技术研究

播种繁殖、扦插繁殖(嫩枝扦插、硬枝扦插和储藏插穗)、分株繁殖。

1.3.8 木芙蓉优良品种的筛选

用层次分析法对木芙蓉价值进行评价。根据各品种具体指标的评分及各因素的权重值计算出各个品种的综合评价值。根据层次分析法,最终得分较高的品种入选,选育出适宜在济南地区栽培的木芙蓉优良品种。

3 结果与分析

3.1 木芙蓉栽植

2013年在济南北部商河(滨河公园)、济南中部市区(森林公园、大明湖)、济南东部章丘(野生动物园)分别栽植木芙蓉,木芙蓉品种为来自杭州的牡丹粉,栽植苗木3年来的物候表现和生长状况调查(表2,表3)。

表2 栽植区域苗木的生长状况表

表3 栽植区域苗木的物候观测表

根据木芙蓉在3地栽植试验的性状表现调查:商河地区苗木发芽、开花时间最晚,与济南地区苗木性状表现差异显著;章丘地区苗木性状表现与济南地区稍有差异。

木芙蓉苗木试验栽植地与自然生长分布地域在纬度上向北延伸了8～10个纬度,苗木生长旺盛,秋季开花繁茂,冬季陆地安全越冬,打破了木芙蓉自然分布的北界,木芙蓉引种驯化试验是成功的。

3.2 木芙蓉主要形态特征及观赏特性

对引种15个木芙蓉种子资源的形态特征进行了多年的定点、定株观察,并对株型、花、叶、观赏性等特点进行了对比记录(表4)。

表4 木芙蓉形态特征及观赏特性记录

3.3 木芙蓉的主要物候期

根据2012－2015年4年对木芙蓉进行物候期观测记录,计算平均值,结果见表5。

表5 木芙蓉各品种物候观测记录

3.4 抗寒试验

3.4.1 苗木陆地越冬抗寒方式试验

长沙的醉芙蓉品种,在12月底苗木分整株和平茬两种形式,每个形式设3个处理方式,连续4年进行苗木大田越冬抗寒方式试验。

表6 不同处理方式下的苗木春季萌发率

试验期间,4年冬季的平均气温差异不大,2015年冬季经历了近26年来的极端低温,市区达到－17.6℃,持续两天。

根据试验结果比较(表6),对照处理与其他6种处理方式的萌发率差异极显著;根部覆土与覆基质和浇防冻剂之间萌发率差异显著;根部覆基质与浇防冻剂之间差异不显著。

木芙蓉最简单有效的防寒方式是冬季整株根部覆土,比起平茬后再覆土效果更好。木芙蓉苗木根部覆基质与浇防冻剂两种方式之间比较,防寒效果差异不显著。

根据试验苗木每年春季的萌发率可以看出,每年随着苗木生长,苗木根系越来越强壮,苗木根系的抗寒能力也得到提高。栽植3年后,苗木冬季根部覆树叶基质就可以陆地安全越冬,引种驯化试验成功。

3.4.2 低温胁迫下木芙蓉根系的抗氧化酶特性分析

为了综合评价木芙蓉品种的抗寒性,对可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、POD活性采用隶属函数计算,对相对电导率用反隶属函数的方法计算。计算各生理指标隶属函数值的平均值(△),用模糊隶属函数值法评定时,△越大,抗寒性越强,配合适当的抗寒性生理指标,就能比较客观、准确地评定不同品种间抗寒性的强弱,从而为某个抗性较强的种或品种提供理论依据。

表7 各指标隶属度平均值及抗寒性综合评价

图1:各指标隶属度平均值及抗寒性综合评价折线图

3.4.3 抗寒性分析

木芙蓉苗木引种的15份种质资源,通过试验田栽植试验中苗木的生长势表现、物候表现、形态特征表现,本项目选取了开花早、色泽艳丽、花型丰富、观赏价值高、生态适应性强的7份种质资源进行了根系抗氧化酶的测定。

从实验结果得出,‘百日华彩’半致死温度最高－7.23℃,其余逐渐降低,‘牡丹红’达到最低－13.68℃;苗木根系抗寒指标隶属度平均值‘百日华彩’最小0.5686,其余逐渐升高,‘牡丹红’最大0.6885,‘牡丹红’、‘大红’、‘牡丹粉’、‘醉芙蓉’都达到0.6以上。实验数据分析得出,选育的木芙蓉品种具有一定的抗寒性。

通过低温胁迫对不同木芙蓉种质资源的根系氧化酶特性的分析,与品种的半致死温度及抗寒性强弱比较,和引种的木芙蓉苗木在试验田栽植冬季越冬表现实际效果一致,为引种培育的木芙蓉提供了园林应用和配置的科学理论依据。

3.5 水淹胁迫下木芙蓉幼苗叶片的抗氧化特性分析

图2 水淹胁迫下木芙蓉幼苗叶片特性分析

从牡丹粉和醉芙蓉的幼苗叶片在水淹胁迫的实验数据(图2)中可以得出,两品种的抗氧化酶的活性随着水淹处理时间的增长依次逐渐升高,且均比正常处理条件下的活性高,两品种之间差异不显著。研究也发现植物体内的保护酶活性的高低与植物的代谢强度及抗性有一定的关系[12]。从实验结果分析总结出不同种源地不同品种的木芙蓉树种耐水湿能力强,在水淹条件下能持续30天左右,为园林栽培提供了可靠的理论基础和依据。

3.6 NaCl胁迫下木芙蓉幼苗叶片的抗氧化特性分析

图3 盐胁下木芙蓉幼苗叶片特性分析

通过牡丹粉和醉芙蓉幼苗叶片在NaCl胁迫下相对含水量及抗氧化酶活性的变化研究,两品种叶片相对含水量均会下降,但是两品种之间差异不显著。

两品种的抗氧化酶活性均是在一定盐浓度范围内先升高后降低,但不同品种的不同抗氧化酶活性在盐胁迫的响应浓度和时间上差异不显著。从实验结果分析总结出不同种源地不同品种的木芙蓉耐盐能力强,最大活性的盐浓度达到4.68‰,为园林栽培提供了可靠的理论基础和依据。

3.7 繁殖技术

表8 播种和分株繁殖方式的苗木成活率及生长表现统计表

表9 不同品种木芙蓉嫩枝扦插(7月6日)苗木成活率及生长表现(11.30)统计表

表10 不同品种木芙蓉硬枝扦插(12.10日)苗木成活率调查统计表(2.20日)

表11 不同品种木芙蓉插穗储藏(12.10日)苗木成活率调查统计表(2.20日)

分析表8可知:播种繁殖出苗率高;分株繁殖,方法简单,成活率高;夏季嫩枝扦插繁殖,成活率低一些,但繁殖数量大;冬季硬枝扦插无苗木成活,试验失败;插穗储藏,完好插穗率低。

播种、分株繁殖的苗木生长旺盛当年秋季正常开花;夏季嫩枝扦插由于生长时间短,苗木生长弱,秋季不开花。

3.8 木芙蓉优良品种的筛选

3.8.1 各指标权重分值的确定

表12 标准层(P)对于目标层(A)的总排序值

3.8.2 各评价因子等级评分标准

为了方便得出木芙蓉的综合评价值,对各评价因子采用评分的办法。根据木芙蓉大田栽植试验的相关资料数据及各项抗性实验分析结果,拟定了木芙蓉引种驯化试验中评价因子5级评分标准。

表13 评价因子等级评分标准

3.8.3 木芙蓉品种价值的综合评分

表14 15份木芙蓉种质价值的综合评价

续表14

3.8.4 优良品种的确定

参考表14中15个木芙蓉种质价值的综合评价,排名前6位的木芙蓉入选。

4 结论与讨论

通过引种、物候期观察、生长情况、形态特征及抗性(抗寒性、耐水湿性、耐盐碱性)生理研究,苗木繁育、价值综合评价、品种选育等方面的研究得出以下结论和成果。

引种栽植的木芙蓉在济南地区生长旺盛,花型美观,花色丰富,粉、粉红、红、白、黄、淡红多彩炫目,是良好的秋季开花灌木品种,冬季陆地安全越冬。

不同品种木芙蓉种质资源在低温胁迫下的根系氧化酶特性的分析,总结出品种的半致死温度及抗寒性强弱比较,与引种的木芙蓉苗木在试验田栽植冬季越冬表现实际效果一致,为本项目引种培育的木芙蓉提供了园林应用和配置的科学理论依据。

不同来源和品种的木芙蓉通过水淹胁迫和NaCl胁迫下叶片的氧化酶特性的分析,木芙蓉树种耐水湿能力强持续30天左右,耐盐能力强最大活性的盐浓度达到4.68‰,为园林栽培提供了可靠的理论基础和依据。

播种繁育方式出苗率高,分株繁殖方式成活率高。扦插繁殖方式虽然成活率低,但繁殖数量大,遗传特性高。

利用AHP法对木芙蓉价值进行了综合评价。通过统计适应性、繁育性、观赏价值等指标的评分和权重加分,筛选出了优良品种(种)6个:‘牡丹红、牡丹粉、大红、醉芙蓉、翠芙蓉、百日华彩’。

[1]唐玉贵,陈尔.10个木芙蓉品种在南宁的引种试验[J].西部林业科学,2008,37(4):80－82.

[2]齐鸣.15个木芙蓉品种在杭州地区的引种栽培与繁殖[J].江苏农业科学,2012,40(4):204－206.

[3]聂谷华,向其柏.木芙蓉的特性及园林应用研究[J].园艺与种苗,2012,(6):81－83.

[4]杨雪梅,苑兆和,尹燕雷,等。不同石榴品种抗旱性综合评价[J].山东农业科学,2014,46(2):46－51.

[5]杨盛昌,林鹏.海岸红树林抗低温适应的生态学研究[J].植物生态学报,1998,22:60－67.

[6]何照范.粮油籽粒品质及其分析技术[M]。北京:农业出版社,1985.

[7]邹琦.植物生理学通讯[J].上海:上海出版社,1995.

[8]Beauchamp C,Fridovich I.Superoxide dismutase.Improved assays and an assay applicable to acrylamide gel[J].Anal Biochemistry,1971,44:276－287.

[9]J.L.Muñoz－ Muñoz,F.García－ Molina,P.A.García－Ruiz,E.Arribas,J.Tudela,F.García－Cánovas,J.N.Rodríguez－López,Enzymatic and chemical oxidation of trihydroxylated phenols,FoodChemistry,2009,2(15):435－444.

[10]Aebi H Catalase in vitro.In:Packer L(ed)Methods in enzymology.Orlando,FL:AcademicPress,1984.105:121–126.

[11]Nakano Y,Asada K.Hydrogen peroxide scavenged by ascorbate－specific peroxidase in spinach chloroplasts.Plant Cell Physiol,1981(22):867－880.

[12]米海莉,许兴,李树华,等.干旱胁迫下牛心朴子幼苗相对含水量、质膜透性及保护酶活性变化[J].西北植物学报,2003,23(11):1871－1876.

S602.2

A

1002－2724(2016)05－0029－08

2016－08－31

张凡(1971－),女,高级工程师,主要从事园林苗木研究。