植物生长调节剂对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条生长和叶片碳氮代谢物积累的影响

冯 刚， 李小飞， 邓秋菊， 陈文静， 彭方仁

(南京林业大学林学院， 江苏 南京 210037)

薄壳山核桃〔Caryaillinoinensis(Wangenh.) K. Koch〕隶属于胡桃科(Juglandaceae)山核桃属(CaryaNutt.)，原产于美国和墨西哥北部，又名美国山核桃、长山核桃，是集果用、油用和材用为一体的多效益优良树种[1-2]。虽然薄壳山核桃在国内的引种栽培时间已超过100 a，但由于其营养生长周期长、开花结果时间晚，且长期以来相关基础理论研究薄弱、栽培管理不科学，其产量和经济效益较低，严重打击了种植户的积极性，产业化进程十分缓慢[3]。控制薄壳山核桃的营养生长、促进其生殖生长以及缩短其投产年限是当前需要重点解决的问题。

植物生长调节剂可以通过调节植物体内的新陈代谢，达到控制营养生长、促进开花结果及提高产量等目的，较传统栽培方式更具优势[4]。近年来，植物生长调节剂在薄壳山核桃上的应用研究主要集中在种子萌发[5-6]、扦插生根[7-8]和组织培养[9-10]等方面，而在树势调控方面的研究却较少，且生产中尚无快速有效的调控方法。为了有效利用植物生长调节剂进行化学调控，本研究采用L9(33)正交试验设计探索植物生长调节剂不同种类、质量浓度和喷施次数对薄壳山核桃品种‘波尼’(‘Pawnee’)幼树枝条(新梢)生长和叶片碳氮代谢物积累的影响，以期获得控制树势和提高枝条结果潜力的最佳处理组合，为薄壳山核桃早产丰产实践提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料为5年生薄壳山核桃品种‘波尼’幼树，于2015年5月至11月在南京绿宙薄壳山核桃科技有限公司六合基地果园(地理坐标为北纬32°19′、东经118°53′)进行实验。实验地属亚热带湿润气候，年平均气温15.3 ℃，年平均降水量1 013 mm，年平均日照时数2 122 h，无霜期224 d；海拔170 m；土壤中性偏酸。

1.2 方法

1.2.1 处理方法 挑选健康且长势基本一致的幼树，按照地理方位东、南、西、北在植株中上部树冠外围选取长势相近的枝条(新梢)，每个方位选取3个枝条，共计12个枝条挂牌标记，于2015年5月至6月晴朗无风时叶面喷施植物生长调节剂，每次喷施间隔15 d。采用L9(33)正交试验设计，设置植物生长调节剂的种类、质量浓度和喷施次数3个因子，每个因子3个水平(表1)。各处理组每次喷施1.5 L相应的植物生长调节剂溶液。以喷施3次等体积蒸馏水作为CK(对照)组。以单株为小区，每处理3株，视为3次重复。

表1薄壳山核桃品种‘波尼’喷施植物生长调节剂的正交试验设计

Table1OrthogonalexperimentaldesignonsprayingplantgrowthregulatorsonCaryaillinoinensis‘Pawnee’

处理Treatment因子及水平1) Factor and level1)AB/(mg·L-1)CT1(A1B1C1)GA31001T2(A1B2C2)GA32002T3(A1B3C3)GA33003T4(A2B1C3)PP3331003T5(A2B2C1)PP3332001T6(A2B3C2)PP3333002T7(A3B1C2)6-BA1002T8(A3B2C3)6-BA2003T9(A3B3C1)6-BA3001

1)A： 植物生长调节剂种类Type of plant growth regulators； B： 植物生长调节剂质量浓度Mass concentration of plant growth regulators； C： 植物生长调节剂喷施次数Spraying times of plant growth regulators.

1.2.2 枝条生长指标和叶片碳氮代谢物指标测定

在所有处理完成后的30、60和90 d分别测量枝条的生长指标。用卷尺(精度0.1 cm)测量枝条长度，用电子游标卡尺(精度0.01 mm)测量枝条基部的直径，即枝条粗度。

采集枝条顶芽以下第2至第4节位之间羽状复叶的第3至第4对叶片，以单株为单位混合取样，对叶片碳氮代谢物指标进行测定。其中，叶片可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法[11]195-197进行测定，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法[11]184-185进行测定，总氮含量采用微量凯氏法[11]186-191进行测定，并根据公式“C/N比=(可溶性糖含量+淀粉含量)/总氮含量”[12]计算C/N比。所有指标重复测定3次。

1.3 数据分析

采用EXCEL 2013软件进行数据统计，采用SPSS 19.0统计分析软件中的Duncan’s新复极差法进行差异显著性分析，采用极差分析法(R法)对正交试验结果进行极差分析。

2 结果和分析

2.1 不同植物生长调节剂处理对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条生长的影响

不同植物生长调节剂处理对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条长度和粗度的影响见表2。由表2可见：T2(200 mg·L-1GA3喷施2次)处理组枝条长度最大，其次为T3(300 mg·L-1GA3喷施3次)处理组，分别较CK(对照，蒸馏水喷施3次)组显著增加了35.7%和27.4%；此外，T1(100 mg·L-1GA3喷施1次)和T8(200 mg·L-16-BA喷施3次)处理组的枝条长度也较CK组显著增加。

由表2还可见：T5(200 mg·L-1PP333喷施1次)处理组枝条粗度最大，其次为T7(100 mg·L-16-BA喷施2次)处理组，分别较CK组显著增加了23.8%和22.7%；此外，T1、T2和T6(300 mg·L-1PP333喷施2次)处理组的枝条粗度也较CK组显著增加，分别较CK组增加了20.6%、12.3%和18.3%。

极差分析结果显示：植物生长调节剂种类对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条长度的影响最大，其次为植物生长调节剂喷施次数；植物生长调节剂喷施次数对枝条粗度的影响最大，其次为植物生长调节剂质量浓度。

处理Treatment枝条长度/cmBranch length枝条粗度/mmBranch diameterCK53.2±2.5ef11.43±1.32dT1(A1B1C1)62.5±2.4c13.78±1.17abT2(A1B2C2)72.2±2.6a12.84±1.23bcT3(A1B3C3)67.8±3.2b12.18±1.65cdT4(A2B1C3)55.0±1.9ef12.42±0.98cdT5(A2B2C1)51.9±2.3f14.15±1.13aT6(A2B3C2)55.9±3.2ef13.52±0.92abT7(A3B1C2)56.2±2.3de14.03±0.90aT8(A3B2C3)60.5±1.9cd11.91±1.37cdT9(A3B3C1)52.1±2.4ef11.50±1.26dKA167.512.93KA254.313.36KA356.212.48R13.20.88KB157.913.41KB261.512.97KB358.612.40R3.61.01KC155.513.14KC261.413.46KC361.112.17R5.91.29

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05). CK： 对照，蒸馏水喷施3次The control， spraying distilled water thrice. A1，A2，A3： 分别为GA3、PP333和6-BA Representing GA3， PP333， and 6-BA， respectively； B1，B2，B3： 植物生长调节剂质量浓度分别为100、200和300 mg·L-1Representing mass concentrations of plant growth regulators of 100， 200， and 300 mg·L-1， respectively； C1，C2，C3： 植物生长调节剂喷施次数分别为1、2和3 Representing spraying plant growth regulators once， twice， and thrice， respectively.

2.2 不同植物生长调节剂处理对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片碳氮代谢物指标的影响

不同植物生长调节剂处理对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性糖和淀粉含量的影响见表3，对其叶片中可溶性蛋白质含量和C/N比的影响见表4。

2.2.1 对可溶性糖含量的影响 由表3可见：处理后30～90 d，所有处理组薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性糖含量均呈逐渐升高的变化趋势，且处理后90 d，所有处理组叶片中可溶性糖含量均高于CK(对照，蒸馏水喷施3次)组。处理后30 d，T5(200 mg·L-1PP333喷施1次)处理组叶片中可溶性糖含量最高，较CK组显著升高了40.0%；且除T1(100 mg·L-1GA3喷施1次)、T2(200 mg·L-1GA3喷施2次)和T8(200 mg·L-16-BA喷施3次)处理组叶片中可溶性糖含量低于CK组或与CK组差异不显著外，其余处理组叶片中可溶性糖含量均显著高于CK组。处理后60和90 d，T6(300 mg·L-1PP333喷施2次)处理组叶片中可溶性糖含量均最高，分别较CK组显著升高了38.0%和37.4%。总体上看，T4(100 mg·L-1PP333喷施3次)、T5和T6处理组对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性糖含量的促进作用较显著。

极差分析结果显示：植物生长调节剂种类对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性糖含量的影响最大，植物生长调节剂质量浓度的影响次之，影响最小的为植物生长调节剂喷施次数。

处理Treatment处理后不同时间的可溶性糖含量/(mg·g-1)Content of soluble sugar at different times after treatment处理后不同时间的淀粉含量/(mg·g-1)Content of starch at different times after treatment30 d60 d90 d30 d60 d90 dCK41.18±2.16de50.71±1.89c55.16±2.67f28.46±1.45e38.46±2.72ef15.79±0.73gT1(A1B1C1)38.52±3.15f49.26±4.28c59.53±3.16ef35.48±1.02cd41.14±3.56de22.56±1.05efT2(A1B2C2)44.84±1.48cd52.99±2.41c66.55±3.48cd29.72±2.56e49.64±0.83c20.85±1.49fT3(A1B3C3)49.49±0.94bc60.12±3.16b64.24±1.46de39.41±1.08b36.14±1.46f28.31±2.11bcT4(A2B1C3)56.49±2.47a65.53±4.70a72.71±3.72ab33.78±2.44d39.64±2.22ef21.81±3.07fT5(A2B2C1)57.64±2.56a67.80±3.46a73.40±1.13ab49.15±2.56a57.14±3.46b37.99±0.46abT6(A2B3C2)46.77±3.47bc69.99±1.46a75.80±1.13a46.43±3.47a62.92±1.46a39.21±1.13aT7(A3B1C2)46.26±1.57bc59.03±0.76b64.10±2.43de40.18±1.57b59.49±0.76ab25.03±2.43deT8(A3B2C3)41.48±1.54de51.21±1.26c56.85±1.72f37.46±1.54bc45.06±1.26d25.71±1.72cdT9(A3B3C1)49.41±3.02b60.12±3.71b69.94±0.43bc33.08±3.02d54.92±3.71b25.14±0.73deKA162.7923.65KA273.9733.00KA363.6325.30R11.189.35KB165.4623.14KB265.2627.92KB369.6630.89R4.407.75KC167.6428.57KC268.4928.11KC364.2625.28R4.233.29

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05). CK： 对照，蒸馏水喷施3次The control， spraying distilled water thrice. A1，A2，A3： 分别为GA3、PP333和6-BA Representing GA3， PP333， and 6-BA， respectively； B1，B2，B3： 植物生长调节剂质量浓度分别为100、200和300 mg·L-1Representing mass concentrations of plant growth regulators of 100， 200， and 300 mg·L-1， respectively； C1，C2，C3： 植物生长调节剂喷施次数分别为1、2和3 Representing spraying plant growth regulators once， twice， and thrice， respectively.

2.2.2 对淀粉含量的影响 由表3还可见：处理后30～90 d，所有处理组薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中淀粉含量总体上呈先升高后降低的变化趋势，且处理后90 d，所有处理组叶片中淀粉含量均显著高于CK组。处理后30 d，T5处理组叶片中淀粉含量最高，较CK组显著升高了72.7%。处理后60和90 d，T6处理组叶片中淀粉含量均最高，分别较CK组显著升高了63.6%和148.3%。总体上看，T5、T6和T7(100 mg·L-16-BA喷施2次)处理组对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中淀粉含量的促进作用较显著。

极差分析结果显示：植物生长调节剂种类对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中淀粉含量的影响最大，植物生长调节剂质量浓度的影响次之，影响最小的为植物生长调节剂喷施次数。

2.2.3 对可溶性蛋白质含量的影响 由表4可见：处理后30～90 d，所有处理组薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性蛋白质含量均呈先升高后降低的变化趋势。处理后30 d，T8处理组叶片中可溶性蛋白质含量最高，较CK组显著升高了192.3%。处理后60和90 d，T4处理组叶片中可溶性蛋白质含量均最高，分别较CK组显著升高了68.8%和87.8%。总体上看，T4和T8处理组对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性蛋白质含量的促进作用较显著，而T2和T5处理组叶片中可溶性蛋白质含量低于CK组。

极差分析结果显示：植物生长调节剂喷施次数对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性蛋白质含量的影响最大，植物生长调节剂质量浓度的影响次之，影响最小的为植物生长调节剂种类。

处理Treatment处理后不同时间的可溶性蛋白质含量/(mg·g-1)Content of soluble protein at different times after treatment处理后不同时间的C/N比C/N ratio at different times after treatment30 d60 d90 d30 d60 d90 dCK0.26±0.03d0.96±0.02de0.49±0.05de8.86±0.41ef9.43±0.88e8.66±0.44cdeT1(A1B1C1)0.46±0.04c1.18±0.05c0.68±0.02c8.42±0.45f9.77±1.01e7.52±0.11eT2(A1B2C2)0.08±0.01e0.99±0.01de0.36±0.02fg9.98±1.01de11.62±1.20bcd8.72±0.34cdeT3(A1B3C3)0.39±0.03c1.01±0.05de0.50±0.02d10.81±0.43bcd13.03±0.35b9.52±1.15cdT4(A2B1C3)0.62±0.02b1.62±0.01a0.92±0.03a9.59±0.98ef9.63±0.66e9.34±0.88cdT5(A2B2C1)0.11±0.04e0.89±0.04e0.39±0.06efg13.27±1.24a14.74±0.21a13.17±0.14aT6(A2B3C2)0.16±0.04de1.32±0.13bc0.42±0.07def11.78±0.10b11.40±0.78cd13.76±0.99aT7(A3B1C2)0.58±0.08b1.10±0.07cd0.30±0.01g12.02±0.37ab12.86±0.64bc8.34±1.32deT8(A3B2C3)0.76±0.01a1.39±0.11b0.81±0.02b11.35±0.61bc11.29±0.11d11.04±0.13bT9(A3B3C1)0.22±0.02d0.90±0.08e0.70±0.06c10.02±1.04cde8.80±0.54e9.89±0.67cKA10.518.58KA20.5712.09KA30.609.78R0.093.50KB10.638.40KB20.5210.99KB30.5411.06R0.112.66KC10.5910.19KC20.3610.27KC30.749.99R0.380.28

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05). CK： 对照，蒸馏水喷施3次The control， spraying distilled water thrice. A1，A2，A3： 分别为GA3、PP333和6-BA Representing GA3， PP333， and 6-BA， respectively； B1，B2，B3： 植物生长调节剂质量浓度分别为100、200和300 mg·L-1Representing mass concentrations of plant growth regulators of 100， 200， and 300 mg·L-1， respectively； C1，C2，C3： 植物生长调节剂喷施次数分别为1、2和3 Representing spraying plant growth regulators once， twice， and thrice， respectively.

2.2.4 对C/N比的影响 由表4还可见：处理后30～90 d，除T6、T8和T9(300 mg·L-16-BA喷施1次)处理组外，其他处理组薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片C/N比均呈先升高后降低的变化趋势。处理后30和60 d，T5处理组叶片C/N比均最大，较CK组显著升高了49.8%和56.3%；处理后90 d，T6处理组叶片C/N比最大，较CK组显著升高了58.9%。总体上看，T5处理组对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片C/N比的提高作用最显著。

极差分析结果显示：植物生长调节剂种类对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片C/N比的影响最大，植物生长调节剂质量浓度的影响次之，影响最小的为植物生长调节剂喷施次数。

3 讨 论

植物生长调节剂具有有效提高作物的产量和品质、增加植物抗逆性以及调控植物生长势等作用，在农林生产中应用广泛[13-14]。已有研究结果表明：植物生长调节剂对枝条生长的影响显著，在果树的树形调控上具有良好的效果[15-16]。本研究中，GA3、PP333和6-BA 3种植物生长调节剂对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条生长有显著影响，其中，GA3和6-BA促进枝条伸长效果较好，而PP333促进枝条增粗效果较好，与油茶(CamelliaoleiferaAbel.)[17]、桔梗〔Platycodongrandifloras(Jacq.) A. DC.〕[18]和薄壳山核桃品种‘马罕’(‘Mahan’)[19]的相关研究结果基本一致。植物生长调节剂对植物的作用往往受其种类和浓度等的影响，如改变浓度不仅可能影响效果还可能起反作用[15]。本研究中，T1(100 mg·L-1GA3喷施1次)、T2(200 mg·L-1GA3喷施2次)和T3(300 mg·L-1GA3喷施3次)处理组薄壳山核桃品种‘波尼’的枝条长度较大，表明GA3对枝条伸长的促进效果优于PP333和6-BA。极差分析结果也表明：植物生长调节剂种类对枝条伸长生长的影响最大。T4(100 mg·L-1PP333喷施3次)、T5(200 mg·L-1PP333喷施1次)和T6(300 mg·L-1PP333喷施2次)处理组薄壳山核桃品种‘波尼’的枝条粗度总体上较大，推测原因为PP333能有效抑制植物细胞分裂和GA3合成，并能削弱顶端优势[20]。而翟敏等[21]研究认为，叶面喷施300 mg·L-1PP333对薄壳山核桃容器苗增粗生长的促进效果最好，造成差异的原因可能为薄壳山核桃苗期和幼树对PP333的需求量不同。

植物生长调节剂通过影响植物体内蛋白质和酶等物质的合成，对植物花芽分化、落叶和休眠等生命活动起调控作用[22]。研究表明：PP333能够抑制植物营养生长，且在到达顶端分生组织后抑制GA3的合成，并将同化物质转运，用于生殖生长和花芽形成等[23-24]。本研究中，喷施PP333和6-BA总体上显著提高了薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白质的含量，这与郭楠等[25]对青钱柳〔Cyclocaryapaliurus(Batal.) Iljinsk.〕和刘静雅等[26]对紫穗槐(AmorphafruticosaLinn.)的研究结果相符。总体上看，喷施PP333促进薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中碳氮代谢物积累的效果优于6-BA，但其质量浓度的变化会影响促进效果，因此，喷施200 mg·L-1PP333促进薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中碳氮代谢物积累的效果较好，但其最佳浓度仍需进行进一步的实验研究。

C/N比对植物开花有调控作用，特别是对长日照植物，C/N比增大可促进植物开花[12]。本研究中，喷施PP333和6-BA总体上显著提高薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片C/N比，促进薄壳山核桃品种‘波尼’的生殖生长。极差分析结果表明：植物生长调节剂种类对薄壳山核桃品种‘波尼’枝条叶片中可溶性糖和淀粉含量以及C/N比的影响最大，植物生长调节剂质量浓度的影响次之，植物生长调节剂喷施次数的影响最小，因此，选择合适的植物生长调节剂最重要，其次是对其质量浓度的筛选和优化；而植物生长调节剂喷施次数对叶片中可溶性蛋白质含量的影响较大，植物生长调节剂种类和质量浓度的影响较小。

综上所述，建议在薄壳山核桃幼树营养生长期喷施GA3，促进枝条生长和快速成形。在幼树成形后，为了控制营养生长并加速生殖生长可喷施PP333，这样不仅有利于枝条增粗，还有利于树体矮化控冠，进而减轻人工修剪工作量，也有助于植株中碳氮代谢物的积累。综合考虑环境和栽培措施等因子的影响，在生产实践过程中建议根据生长阶段喷施200 mg·L-1GA3或PP3332～3次，并且在喷施后加强水肥管理等措施，以期达到早产、丰产的目的。由于本研究仅针对薄壳山核桃品种‘波尼’，研究结果有一定局限性，而喷施植物生长调节剂对薄壳山核桃其他品种的影响仍需要进一步的研究。