Cu、Zn制剂处理对贴梗海棠容器苗生长的影响1)

龚睿 毕玉科 张杰 奉树成 张春英

(上海植物园，上海，200231)

容器育苗是现代林业发展的一项先进苗木生产技术[1]，具有播种量少，节约种子、土地，苗木质量产量高，无缓苗期，造林不受季节限制，便于工厂化育苗等优点[2]。而根系畸形是容器苗目前存在的主要问题，根系受容器限制，在有限空间内生长，无法自然伸展，主根易缠绕于容器底部，侧根沿容器壁向下生长，导致容器底部根系缠绕现象严重。容器苗根系畸形具有不可逆性，而控根技术则是解决容器苗根系畸形，提高苗木质量的关键[3]。Nelson[4]曾提出容器苗剪根，他认为绕根现象严重影响根系正常功能，导致根系内矿质营养和水分的运输中断。化学控根技术开始于20世纪90年代，将化学制剂涂于容器内壁，抑制根系顶端分生组织，从而实现根的顶端修剪，促进多发侧根[5]，化学控根对苗木伤害小、又可促进形成发达自然的根系,避免畸形现象。化学控根剂种类可以分为铜制剂、锌制剂、生长调节剂等[6]。Wenny et al.[7]用不同质量浓度的碳酸铜漆对黄松、西部白松和花旗松容器苗进行化学断根处理，造林1a后发现，容器各部出根量与对照明显不同，发根区均比对照苗上移。James et al.[8]发现，Cu制剂可有效改变长叶松幼苗的根系形态，显著增加根系生物量；Lequeux et al.[9]研究表明，当Cu2+摩尔浓度高达50 μmol·L-1时可抑制拟南芥主根生长并增加侧根的密度。以上研究都表明，合理的控根技术利于容器苗形成发达根团结构，避免根系畸形，改善苗木质量。

贴梗海棠(Chaenomelesspeciosa)，又名皱皮木瓜，蔷薇科(Rosaceae)木瓜属(Chaenomeles)落叶灌木。为传统海棠的一种，与木瓜海棠、垂丝海棠、西府海棠并称为“海棠四品”，花色丰富，是园林常用的春季花木之一，作为盆栽观赏或绿化栽植日益受到重视。文中研究化学控根对贴梗海棠容器苗生长的影响，比较不同控根剂间的控根效果，同时验证化学制剂的残留是否会对苗木造成伤害，以期解决容器苗根系畸形问题，提高园林绿化容器苗的质量。

1 材料与方法

1.1 试验材料

贴梗海棠种子采收自山东临沂，阴干后置于冰箱4 ℃保存。将V(种子)∶V(沙)=1∶3混合后低温层积50 d，待种子萌生胚根后撒播于塑料筐内。采用V(草炭)∶V(园土)∶V(蛭石)=2∶1∶1为育苗基质，育苗容器为黑色塑料花盆(直径×高为12 cm×17 cm)。

1.2 试验方法

试验采用随机区组设计，分别将氢氧化铜(Cu(OH)2)、碳酸铜(CuCO3)、硫酸铜(CuSO4)、氯化锌(ZnCl2)、碳酸锌(ZnCO3)这5种化学制剂配制成4种不同质量浓度(40、100、160、220 g·L-1)与乳胶漆充分混合后，涂刷在容器内壁和底部，只涂乳胶漆的作为对照(CK)，晾干后装入混合好的基质备用。试验共21个处理，每个处理设3个重复，每个重复10株苗。

2018年3月底选择长势基本一致的幼苗移栽至塑料容器中。进行日常养护管理，保持基质湿润、苗床通风、容器内无杂草。试验自5月10日开始第一次取样，至12月10日结束。

1.2.1 形态指标

每月10日使用卷尺和游标卡尺分别测定不同处理容器苗的苗高、地径。

试验结束时用缓慢流水冲洗容器苗根系，并保持根系完整。吸去根系残余水分，使用根系扫描仪(Scan Maker i800 plus)对根系进行扫描，获得根系图像，然后用万深LA-S系列植物图像分析系统对图像进行分析，获取根系表面积、体积、平均直径、总根长、根尖数等；将苗木分为根、茎两部分，置于烘箱中105 ℃杀青2 h，然后将温度调至80 ℃烘干至恒质量，使用千分之一电子天平(LT302E)称取质量。每个处理取样30株。

1.2.2 生理指标

叶绿素质量分数：8月中旬，选取贴梗海棠新鲜叶片，参照张宪政[10]的方法测定叶绿素质量分数。

根系中Cu、Zn残留质量分数：将容器苗根系干样粉碎过筛，精确称量样品0.5 g，放入微波消解罐中，加入6 mL硝酸，2 mL双氧水。密封后放入微波消解仪中，120 ℃ 8 min，150 ℃ 7 min，180 ℃ 20 min。消解完成后等温度降至100 ℃以下打开舱门取出消解罐，将消解液转移至四氟乙烯杯中，160～180 ℃赶酸至2 mL左右，定容至25 mL。然后用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定Cu质量分数，Zn质量分数则采用石墨炉原子吸收光谱法测定。

1.3 数据处理

使用Excel 2007处理及分析制图；采用SPSS 23.0进行方差分析、多重比较。

2 结果与分析

2.1 Cu、Zn制剂处理对贴梗海棠容器苗生长的影响

由表1可知，不同种类化学控根剂处理下的容器苗苗高、地径差异显著。Cu(OH)2160 g·L-1处理苗高显著高于其他处理，比ZnCl2160 g·L-1、ZnCO3160 g·L-1处理分别高出35.94、34.10 cm，较CK高21.20%；Cu制剂不同质量浓度处理间的苗高差异不显著，但Zn制剂中质量浓度220 g·L-1与质量浓度100 g·L-1处理间苗高存在显著差异。相同质量浓度下，Cu制剂处理的容器苗地径高于Zn制剂处理，其中Cu(OH)2处理下容器苗地径值都大于6.50 mm，此外，Zn制剂处理的地径生长量均显著小于CK；除ZnCO3处理外，其余4种化学控根剂不同质量浓度处理间地径差异不显著。可见，在促进容器苗苗高、地径、生长量方面，相同质量浓度下Cu制剂处理明显优于Zn制剂。苗木干质量是反映苗木竞争能力的最好指标。其中Cu(OH)2160 g·L-1处理时容器苗地上部分干质量达最大值，为6.20 g，地下部分干质量最大值则出现在Cu(OH)240 g·L-1处理，为5.69 g；同一控根剂下，不同质量浓度处理的容器苗地上、地下部分干质量整体呈先增后减的趋势，表明当控根剂质量浓度过大时，对苗木有一定毒害作用，严重影响其正常生长。

2.2 Cu、Zn制剂处理对贴梗海棠容器苗根系形态指标的影响

不同化学制剂对容器苗根系生长的影响如表2所示，Cu制剂处理对苗木根系的影响大于Zn制剂，且同一化学制剂处理下，根系各指标随质量浓度的增加呈先增后减变化。CuSO4100 g·L-1处理时，容器苗根系表面积、体积、平均直径均达最大，分别为2 495.19 cm2、518.36 cm3、2.08 mm，较对照分别增加了68.75%、110.78%、23.81%；而根系总根长最小的处理ZnCO3160 g·L-1，比CK减少了86.08%。Zn制剂处理的苗木根尖数均小于CK，当ZnCO3220 g·L-1处理时根尖数最少，仅为对照的20.10%，表明Zn制剂对根系生长有明显的抑制作用；而Cu制剂有利于促进贴梗海棠容器苗侧根发生，且以Cu(OH)2控根剂表现最优，该处理下各个质量浓度培养的苗木根尖数均大于CK，且3种Cu制剂均在质量浓度为100 g·L-1时,对容器苗根系的影响表现最佳。

表1 Cu、Zn制剂对贴梗海棠容器苗生长的影响

注：表中数据为平均值±标准差；同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

表2 Cu、Zn制剂对贴梗海棠容器苗根系的影响

注：表中数据为平均值±标准差；同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

2.3 Cu、Zn制剂处理对贴梗海棠容器苗生理指标的影响

2.3.1 Cu、Zn制剂处理对苗木叶绿素质量分数的影响

叶绿素质量分数是反映苗木生长状况的重要指标，由表3可知，经化学控根剂处理的苗木叶绿素a质量分数均小于CK，其中，Zn制剂处理与CK间存在显著差异；CuSO440 g·L-1处理叶绿素a质量分数仅次于CK，为1.46 mg·g-1，较对照减少了9.30%。同一化学制剂下，各不同质量浓度处理间的叶绿素b质量分数差异并不显著。不同处理间叶绿素总质量分数存在显著差异，且均低于对照，叶绿素总质量分数最少的ZnCO3160 g·L-1处理为0.62 mg·g-1，相较于对照降低了70.62%。表明，化学制剂处理对容器苗叶绿素质量分数有一定抑制作用，进而影响苗木生长。

2.3.2 Cu、Zn制剂处理对苗木体内离子残留的影响

从表4的数据可以看出，CK的Cu离子残留质量分数为5.31 mg·kg-1，符合植物中Cu的正常质量分数范围，而其余3种经Cu制剂处理的容器苗根系中Cu离子残留质量分数显著高于CK，且远远超出正常值范围，其中Cu(OH)2220 g·L-1处理Cu离子残留质量分数最高，为154.17 mg·kg-1，是对照的29.03倍；当质量浓度相同时，Cu(OH)2控根剂处理的苗木中Cu离子残留质量分数显著高于其他两组，CuCO3次之，CuSO4制剂的最少。可见，以Cu制剂作为控根剂，一个生长季后容器苗根系中Cu离子残留质量分数相当高。

表3 Cu、Zn制剂对贴梗海棠容器苗叶绿素质量分数的影响

注：表中数据为平均值±标准差；同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

表4 Cu、Zn制剂对贴梗海棠容器苗根系中Cu、Zn离子残留质量分数的影响

注：表中数据为平均值±标准差；同列数据后不同字母表示同一化学制剂不同质量浓度间差异显著(P<0.05)；同行数据后不同字母表示同一金属离子、同一质量浓度不同化学制剂间差异显著(P<0.05)。

植物中Zn的正常质量分数为5～80 mg·kg-1[11]。由表4可知，经ZnCO3100、160、220 g·L-1处理的Zn离子残留质量分数分别为84.58、142.87、119.03 mg·kg-1，略高于正常值80 mg·kg-1，其余处理则都在正常质量分数范围内，经ZnCl2不同质量浓度处理下的根系中的Zn离子残留质量分数为48～70 mg·kg-1。结果表明，试剂ZnCl2相较于ZnCO3，对植株的生长更为安全，不存在毒害作用。

3 结论与讨论

化学控根技术是容器育苗中使用普遍、价格低廉、效果较好的方法，目前容器苗培育中应用较多的化学控根剂主要是铜、锌制剂。1968年，Saul建议用铜来限制根系生长[12]。2001年Walley发明了以锌制剂为主要成分的控根剂。本研究发现，Cu、Zn制剂对贴梗海棠容器苗生长影响显著。化学制剂的种类和质量浓度是影响控根效果的关键因素，在植株生长表现方面，试剂Cu(OH)2处理可促进容器苗苗高、地径生长，且当质量浓度为100、160 g·L-1时效果最佳；而CuCO3处理仅对苗高增长有促进作用，而对地径的增加无显著作用；CuSO4试剂则只在100 g·L-1质量浓度时地径增长明显，对植株高生长无显著影响；高焕章等[13]在硫酸铜乳胶漆制剂对银荆容器播种苗生长的影响研究中表明，过低或过高质量分数的CuSO4制剂对银荆容器苗生长和控根效果不理想。但Zn制剂处理后，容器苗苗高、地径以及生物量较对照均明显减少，且随质量浓度增加，苗木生长表现越差。可见，Zn制剂不利于容器苗地上部分生长。

根系是植物吸收水分和养分的重要器官[14]。根尖数是判断化学制剂是否有控根效果的有效指标，当根尖接触到控根剂时，其分生组织明显受损，会连续发生新的分生组织加以替代[15]，即新根数会增加。不同化学制剂处理下根系的反应不同，研究表明，Cu 100 g·L-1的控根效果优于Zn制剂[16]，且质量浓度在100～150 g·L-1的CuCO3可使根系中上层新根生长点数量增加，这与刘勇[17]对兴安落叶松容器苗、刘子嘉等[18]对沉香容器苗的研究结果一致。100 g·L-1质量浓度CuSO4制剂处理的根系根尖数、表面积、体积等指标均高于其他处理，表明该质量浓度下CuSO4制剂控根效果较好，利于多发侧根。Cu制剂处理下对容器苗根系有积极的促进作用，各指标均高于对照，而Zn制剂各处理的容器苗根系指标远小于对照，尤以根系平均直径差异显著，可见Zn制剂不利于苗木根系增粗生长，从而生长导致地上部分不能获得更多的养分。赵梦炯等[19]研究也发现，当ZnSO4质量浓度达60、120 g·L-1时对油橄榄容器苗新根生长有抑制作用。

植物根系中的离子残留能够反映化学试剂对容器苗控根效果副作用的大小，离子残留过高最终会对植株产生毒害而影响植株的正常生长，而且也会对环境造成一定污染[11]。本试验结果显示，一个生长季后，尽管Cu(OH)2制剂对容器苗控根效果较好，但苗木根系中残留的Cu2+远超出正常值，长期培养可能存在毒害作用；而CuSO4制剂处理的Cu2+残留量是3种制剂中最少的，仅比正常值高出20 mg·kg-1。ZnCO3制剂中Zn2+残留仅在高质量浓度下表现出来，经ZnCl2制剂处理的均在正常范围内，但是两种Zn制剂的控根效果并不理想，可能是由于苗木地上部分生长不佳，根系不发达，部分苗木根系还未接触到容器壁，具体原因有待进一步研究。尽管Cu制剂控根效果好，但如何降低Cu制剂对苗木的影响，探究Zn制剂最佳质量浓度以及提高其控根效果，将是以后研究的重点。

综上所述，考虑化学制剂控根效果和容器苗质量，认为100 g·L-1质量浓度的CuSO4制剂更适合贴梗海棠容器苗实际生产应用。