徐 放 钟乃盛 廖焕琴 刘信凯 杨会肖 杨晓慧 潘 文 朱报著
(1.广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院,广东 广州 510520;2.棕榈生态城镇发展股份有限公司, 广东 广州510627)
嫁接繁殖是植物无性繁殖的重要方法之一,是木本植物育种资源收集保存、鉴评、以无性系种子园营建的主要手段,通过嫁接繁殖培育植株,既能保持植株优良遗传特性,又能使植株扩大栽培区域,矮化或乔化树体,实现提早开花和结果,达到提高植株产量和品质,缩短培育周期的目的[1-10]。杜鹃红山茶(Camellia azalea)又名四季茶花、张氏红山茶,是茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)常绿灌木,广东省重点保护野生植物[11],极小种群植物[12],珍稀濒危植物[13],一年有二次盛花期,南方地区优良的观赏花卉[14-15];因其自然结实率低,种子少,发芽率低,实生苗年生长量小,树冠成型缓慢,供观赏或杂交制种的培育周期长,制约了实生苗推广应用;当前,杜鹃红山茶成型且进入盛花期苗木相对紧缺,供不应求,通过嫁接可较大程度提高苗木产量,满足市场所需。在杜鹃红山茶小规格嫁接苗木培育方面,倪穗等[6]用油茶(C. oleifera)幼嫩芽苗和2~3 a 生木质化常规苗,幼嫩芽苗砧和芽苗根砧进行嫁接试验,结果为油茶幼嫩芽苗砧木比常规苗砧木嫁接成活率提高32.41%,而芽苗砧和芽苗根砧嫁接成活率差异很小。卢国志等[7]用茶树(C. sinensis)、油茶、茶梅(C. sasanqua)的2 a 生或多年生实生苗做砧木,腹接方法嫁接,研究结果为嫁接成活率和嫁接愈合率2a 生砧木优于多年生砧木,茶树和油茶砧木优于茶梅砧木。吴晓静等[8]用大头茶(Gordonia axillaries)、浙江红山茶(C. chekiangoleosa)和油茶,黎运枢等[9]用油茶、茶树、木荷(Schima superba),均选择1~2 a 生实生苗作砧木,切接方法嫁接,研究认为油茶砧木成活率最高,生长最好。但上述研究主要集中在一株苗木嫁接一根接穗,且试验环境较为单一的基础上进行,种质资源消耗较大。本研究以山茶属树种幼嫩芽苗砧、半木质化芽苗砧和2 a 生营养袋苗为砧木,进行砧木种类、存储时间、嫁接时间、种植环境(温室大棚和大田阴棚,单一基质和混合基质)的嫁接扩繁试验,运用多重比较研究嫁接成活率,筛选出优良的砧木和嫁接繁育技术,以期解决砧木培育周期长、种质消耗量大、繁殖系数较小、嫁接成活率低,从而提高苗木产量,降低培育成本,为实现苗木培育批量化提供科学依据。
试验地设在广东省林业科学研究院苗圃,位居113°22′E,23°11′N,海拔33 m,年平均温度23℃,1月气温最低,平均温度13℃,8 月气温最高,平均温度28.7℃;年平均降雨量1 638 mm,4-9 月的降雨量占全年的80%,年平均湿度79%。试验分别在温室大棚(透光度50%)、大田阴棚(透光度50%)和大田苗床进行。
供试砧木为高州油茶(C. gauchowensis),根径约7 mm 的半木质化芽苗,油茶和攸县油茶(C. yuhsienensis)根径约5 mm 的幼嫩芽苗;高州油茶和广宁红山茶(C. semiserrata )2 a 生,根径约10 mm的营养袋苗;高州油茶半木质化芽苗,采用嫁接前2 a 冬季收集种子,在苗床培育1.5~2 a,保持半木质化程度;油茶和攸县油茶幼嫩芽苗,采用嫁接前1 a 冬季收集种子,在苗床培育;高州油茶和广宁红山茶营养袋苗,采用幼嫩芽苗种植在高14 cm,直径8 cm 的营养袋,露天培育2 年。杜鹃红山茶接穗采自广东省林业科学研究院种质资源圃同一无性系植株。种植基质为砂壤土或混合基质(体积比为50%砂壤土+50%泥炭土)。所有嫁接试验除特殊说明外,均于2019 年5 月进行。
1.3.1 不同树种砧木试验 不同树种芽苗砧木试验:用高州油茶半木质化芽苗、油茶和攸县油茶幼嫩芽苗砧木嫁接,嫁接当天选取砧木,每株芽苗只取1 段嫁接,种植在温室大棚砂壤土中。
不同树种砧木年龄试验:9 月,用高州油茶半木质化芽苗(分为芽苗砧和芽苗根砧),高州油茶和广宁红山茶2 a 生营养袋苗嫁接,高州油茶半木质化芽苗嫁接,种植在温室大棚砂壤土中,2 a 生营养袋苗嫁接后在原露天苗床培育。
不同树种芽苗砧木嫁接位置试验:用高州油茶半木质化芽苗、油茶和攸县油茶幼嫩芽苗,每株芽苗分成两段,即芽苗砧和芽苗根砧,嫁接后种植在温室大棚砂壤土中。
1.3.2 砧木存储时间试验 以油茶和攸县油茶幼嫩芽苗,相隔6 d 进行嫁接,种植在温室大棚砂壤土中。第一批砧木随采随用,第二批砧木存储在广东省林业科学研究院苗圃黄心土的新苗床中。
1.3.3 种植环境试验 栽培设施试验:5 月和9 月,用高州油茶半木质化芽苗,分为芽苗砧和芽苗根砧,分别种植于温室大棚和田间阴棚中,栽培基质均为砂壤土。
种植基质试验:以高州油茶半木质化芽苗、油茶幼嫩芽苗作砧木嫁接,种植在温室大棚的砂壤土和混合基质。
1.3.4 不同嫁接时间试验 5 月和9 月,分别用高州油茶半木质化芽苗作砧木嫁接,种植在温室大棚砂壤土基质中。以上试验除2 a 生营养袋苗嫁接后在原露天苗床培育,其它均采用36 株小区3 次重复,完全随机设计。
1.4.1 嫁接方法 采用切接方法进行嫁接。芽苗作砧木嫁接时,在芽苗砧或芽苗根砧上部纵切一刀,深度约为1~1.2 cm,将削好的接穗插入到砧木中,用电工胶或薄铝片将接穗和砧木捆绑。嫁接高州油茶和广宁红花油茶2 a 生的营养袋苗作砧木嫁接时,保留砧木高度约7 cm,在芽苗砧或芽苗根砧上部纵切一刀,深度约为1~1.2 cm,将削好的接穗插入砧木中,用薄膜进行捆绑。
1.4.2 种植 种植苗床高20~25 cm,底部垫2~4 cm 的陶粒或河沙,种植前7 d,用约1‰的高锰酸钾进行消毒,盖上薄膜待用。种植时先用小木棍插一个孔,插入嫁接苗后压实四周土壤,株距7~10 cm,行距8~12 cm,种植后用3‰多菌灵溶液淋透基质。
1.4.3 种植后管理 种植后苗床上盖高约0.5 m 拱棚,用薄膜和遮阳网覆盖,薄膜四周用泥土压紧,保持拱棚内湿度。种植后保持棚内的温度和湿度,大田阴棚需及时清沟排水。温度过高则将薄膜的两头稍微掀起通风降温;及时除去砧木萌芽和苗床杂草,以促进接穗愈合和生长,并清除霉烂植株;种植40 d 后可揭开遮阳网,适度透光,促进苗木生长。
种植约35 d 后接穗开始萌芽,种植120 d 调查嫁接成活率,并利用R 程序中“agricolae”程序包进行嫁接成活率的方差分析和多重比较[16-17]。
2.1.1 不同树种芽苗砧木对嫁接成活率的影响 高州油茶半木质化芽苗,油茶和攸县油茶幼嫩芽苗砧木嫁接杜鹃红山茶,其嫁接成活率存在显著差异(表1)。以油茶幼嫩芽苗砧木嫁接成活率最高,为95%,其次是高州油茶半木质化芽苗砧木嫁接成活率80%,与油茶幼嫩芽苗砧木嫁接成活率没有显著差异;而攸县油茶幼嫩芽苗砧木嫁接成活率65%,显著低于油茶幼嫩芽苗砧木嫁接成活率(P<0.05)。
表1 不同芽苗砧木嫁接杜鹃红山茶成活率 %Table1 Grafting survival rates of different rootstocks
2.1.2 不同树种砧木年龄对嫁接成活率的影响 用芽苗和营养袋苗砧木嫁接杜鹃红山茶,高州油茶半木质化芽苗砧嫁接成活率最高(89.1%,表2),其次为半木质化芽苗根砧嫁接成活率(82.3%),高州油茶2 a 生营养袋苗嫁接成活率为80.8%,广宁红山茶2 a 生营养袋苗嫁接成活率最低,为35.8%;广宁红山茶嫁接成活率显著低于前三种砧木(P<0.05)。如果以树种统计,高州油茶平均嫁接成活率为83.9%,嫁接成活率比广宁红山茶提高48.1 个百分点。
表2 不同树种砧木年龄嫁接成活率 %Table 2 Grafting survival rates of different maturity rootstocks
2.1.3 砧木嫁接位置对嫁接成活率的影响 高州油茶半木质化、油茶和攸县油茶幼嫩芽苗砧木,不同处理间嫁接成活率存在显著差异(P<0.05)见表3,以高州油茶半木质化芽苗根砧嫁接成活率最高,达89.83%,其次是高州油茶半木质化芽苗砧嫁接成活率为77.5%,攸县油茶幼嫩芽苗砧嫁接成活率最低,只有18.75%。3 个树种芽苗砧平均嫁接成活率为52.88%;芽苗根砧为56.71%,差异很小。以树种统计,高州油茶半木质化芽苗嫁接成活率84.85%,油茶幼嫩芽苗为53.15%,攸县油茶为20%,树种间存在显著差异(P<0.05)。3个树种芽苗砧嫁接平均成活率为50.8%,与芽苗根砧平均嫁接成活率(53.6%)无显著差异。
表3 不同类型芽苗砧木嫁接成活率 %Table 3 Grafting survival rates of different types of rootstock
随取随用的油茶幼嫩芽苗砧木的嫁接成活率最高,达到95.0%,在新苗床存储6 d,嫁接成活率下降到50.0%;攸县油茶幼嫩芽苗砧木未经存储嫁接成活率为65.0%,存储6 d 后,嫁接成活率下降到20.9%(表4),同种砧木储存6 d,嫁接成活率均与未存储砧木出现显著差异(P<0.05)。
表4 不同砧木存储时间对杜鹃红山茶嫁接成活率 Table 4 Survival rates of rootstock by different storage time
2.3.1 栽培设施对嫁接成活率的影响 经方差分析和多重比较发现,大田阴棚和温室大棚嫁接成活率存在显著差异(P<0.05),5 月嫁接成活率室外大田阴棚为47.7%,室内温室大棚为85.9%;9 月嫁接成活率室外大田阴棚为31.5%,室内温室大棚为78.5%。室内温室大棚可以显著提高杜鹃红山茶芽苗砧嫁接成活率,减少外界环境对嫁接植株的影响。
2.3.2 种植基质对嫁接成活率的影响 4 种类型砧木在不同基质中嫁接成活率存在显著差异(表5),通过基质类型和砧木类双因素方差分析(表5)可知,不同种植基质和不同类型砧木间均存在显著差异(P<0.05),其中砂壤土基质中平均成活率(78.4%)较混合基质中成活率(66.6%)提高了11.8 个百分点,混合基质中除了油茶幼嫩芽苗根砧嫁接成活率(81.8%)高于砂壤土外,其余各砧木类型的嫁接苗在砂壤土中成活率均高于混合基质。另外,双因素方差分析结果显示(表6),基质和砧木类型存在显著的互作关系(P=0.021),选择高州油茶半木质化芽苗作为砧木,在砂壤土中培育,可获得较好的效果,成活率可达90.1%以上。
表5 不同种植基质杜鹃红山茶嫁接成活率 %Table5 Survival rates in different substrate types
表6 不同种植基质及砧木类型双因素方差分析Table 6 Two-Way ANOVA of substrate and rootstocks
5 月和9 月高州油茶半木质化芽苗嫁接后种植在室内大棚砂壤土基质,平均嫁接成活率分别为89.85%和85.7%,芽苗砧和芽苗根砧的嫁接成活率差异很小(表7)。
表7 不同嫁接时间对杜鹃红山茶嫁接成活率Table 7 Survival rate at different grafting times
嫁接能否成功,主要取决于砧木和接穗之间的亲和力、嫁接方法和管理技术等因素。砧木为嫁接植物体提供水分和养分,合适的砧木可提高嫁接成活率和苗木生长质量,通常选用同属或同科树木做砧木,以增强树种间的亲和力,本试验采用的山茶属油茶和高州油茶比攸县油茶和广宁红山茶的嫁接成活率高,说明油茶、高州油茶与杜鹃红山茶的亲和力高,与吴晓静等[8]、黎运枢等[9]的研究结果相似。
嫁接方法中砧木质量也影响嫁接成活率,本研究筛选较优的油茶和高州油茶芽苗砧木,分别取一段嫁接时,嫁接成活率没有显著差异,如果将一根芽苗分为芽苗砧和芽苗根砧两段砧木,嫁接成活率存在显著差异;试验中高州油茶芽苗为芽苗砧和芽苗根砧嫁接成活率,与倪穗[6]在浙江省宁波市芽苗砧和芽苗根砧平均嫁接成活率分别为86.41%和81.65%,平均为84.16%相近。高州油茶芽苗为芽苗砧和芽苗根砧嫁接成活率高,与每个砧木(芽苗砧和芽苗根砧)仍有6 cm 以上长度,砧木的尖削度小,粗度与杜鹃红山茶穗条相近,利于砧穗愈合,分段后营养充足有关,种植时可适度深栽等因素有关;而油茶芽苗分为芽苗砧和芽苗根砧二段后,砧木长度短且较细小,分段后营养不足有关。生产中可充分利用半木质化芽苗砧木来嫁接杜鹃红山茶,降低砧木成本。
生产中常因砧木生产地与嫁接后种植地相距较远,人们喜欢一次性取大量砧木进行嫁接,当天未用完的砧木用湿毛巾包裹或临时储存在苗床,本试验的结果证明储存6 d 后的嫁接成活率明显降低,可能与砧木储存期消耗养分较多有关,建议在生产中尽量少用储存的芽苗砧木。
在不同的种植环境试验中发现,温室大棚嫁接成活率显著高于简易大田阴棚,这与温室大棚的温度和苗床地面湿度相对较为稳定有关,建议生产中尽量在温室大棚中进行。试验还发现砂壤土基质中嫁接成活率比混合基质提高了11.8 个百分点,可能与混合基质的物理和化学性状发生改变有关。另外,本试验以嫁接成活率来评价成效,成活后砧穗愈合程度、植株高和冠幅生长量,植株抗逆性等有关苗木质量指标还需进一步研究观察。
不同嫁接处理对杜鹃红山茶嫁接成活率试验表明:油茶芽苗和高州油茶嫁接成活率高,是杜鹃红山茶嫁接繁育的优良砧木;高州油茶半木质化芽苗分为芽苗砧和芽苗根砧嫁接,种植在室内温室大棚砂壤土基质中,嫁接成活率比油茶芽苗高,砧木利用率提高一倍,节约砧木资源消耗,也节省了培育营养袋苗的时间,降低生产成本,可在生产中应用。