白晓霞,艾海舰,张 静,乔 楠
(榆林学院 生命科学学院, 陕西 榆林 719000)
沙棘(Hippophaerhamnoides),落叶小乔木或灌木,是胡颓子科(Elaeagnaceae)沙棘属雌雄异株植物,主要分布在我国东北、华北、西北等地区。适应环境能力强,抗风沙、耐寒、耐旱,对土壤要求不严, 既耐瘠薄, 也耐水湿和盐碱, 广泛应用于水土保持,也是西北地区荒山、荒滩造林的先锋树种。目前西北地区沙棘造林主要采用两种方式,播种育苗和扦插育苗。播种育苗的缺点在于种子在萌发过程中易受到环境条件的影响而发生变异,因此难以保证沙棘品种的优良性状[1~3]。扦插育苗是近年来大力推广的一种育苗方式,它的优点在于能够保持品种性状的稳定性,缩短育苗周期, 增加沙棘苗木产量;同时,合理搭配雌雄株比例, 可提高造林质量。但在实际的研究中,缺乏沙棘不同部位对扦插育苗的响应研究,特别是针对嫩条不同部位的扦插实验报道较少。笔者主要研究当年生嫩枝条的不同部位插穗在不同处理条件下,产生的生长发育效应,这对于提高沙棘综合品质、加快沙棘资源培育及开发利用具有重要意义。
试验地位于榆阳区农业科技示范园沙棘中心苗圃,该苗圃基地地处毛乌素沙地南缘, 海拔高1 090 m, 属温带大陆性季风气候。年平均气温10.7℃,极端最高气温为38.9℃,极端最低气温为-29℃,年降水量412.4 mL。无霜期150 d左右。光照充足,年日照时数2 593.5~2 914.2 h,年辐射总量53 838.4~60 317.4 MJ·m-2。区域多年平均水面蒸发量在1 200~2 000 mL之间,多年平均相对湿度为57.5%,干旱指数为3.08。
2.1.1 插穗采集 插穗采集于榆阳区农业科技示范园沙棘中心苗圃,品种为“蒙X中”杂优沙棘“杂优10号”,于2018年6月底选择生长健壮、无病虫害的优良植株,选取当年生长嫩枝条进行采枝, 采枝后及时用塑料袋包裹, 以防脱水。制穗在室内进行, 剪取插穗前先去除纤细分枝及枝刺, 然后依次选取嫩枝的上、中、下部位置,分别剪成4~4.5 cm长的插穗, 插穗上切口保持平滑,剪取位置距插穗上部叶芽1~2 cm, 带3片叶片,下切口剪成斜口, 以利于插穗吸收水分和养分,最后将采集好的插穗分别泡入水中备用。
2.1.2 插穗处理 使用不同浓度的ABT1号和ABT2号生根粉(中国林业科学院生产),对采集的插穗进行分组处理,每30 株为一组, 共形成100 mg·L-1-ABT1、100 mg·L-1-ABT2、200 mg·L-1-ABT1、200 mg·L-1-ABT2 4个实验组,每组材料用溶液浸泡2 h,对照组不进行任何处理。
2.2.1 插床设计 用砖砌筑长2.1 m、宽1.0 m的长方形插床,床内添加河沙,厚度30 cm。整平后给插床内沙子均匀喷透水,按照株行距10 cm×9 cm的要求标出插穗的具体位置,并用细钉子在相应位置扎出小孔,为下一步扦插做好准备。
2.2.2 扦插 将插穗插入事先设置好的小孔,插入深度约为3 cm,用手轻轻按压插穗四周基质,使插穗保持直立和稳固。每个插床设计5组处理, 共150株,总共设置3个插床3次重复。扦插完成后迅速对插穗进行喷水,防止叶片失水。
2.2.3 抚育管理 扦插后采用LK—300型全光照微喷灌智能控制仪,进行自动喷水控制。水分是沙棘扦插育苗成败的关键,根据日光强度、风力大小、温度高低、仪器的雾化指标以及不同的生理阶段等适时调整喷雾频率。相对而言,白天(9:00~19:00)喷水频率大一些, 阴天和夜间(19:00~次日9:00)小一些;日光较强或风力较大的时候频率大一些, 反之则小一些。大约15 d后,插穗大量生根,则需要再次调整喷水指标,降低喷水强度并延长喷水间隔时间,以保证苗木根系的旺盛生长。水分管理控制详见表1。
表1 沙棘插穗喷水控制
叶色指数运用SPAD-502叶绿素计测定。
试验进行6周后对各处理小区内扦插苗的生长状况进行调查,统计叶片数、叶色指数、腋芽数、主根数、侧根数、成活率等指标。采用Microsoft Excel.2007和SPSS.23软件进行数据统计分析,结果见表2。
表2 不同处理下沙棘嫩枝扦插育苗试验统计
由图1可知,不同处理下沙棘嫩枝不同部位扦插成活率存在一定的差异性。首先,沙棘嫩枝扦插不同段位成活率由上到下依次下降,这是由于植物生长过程中营养物质的积累存在顶端优势,越靠近上部位置,内源激素、营养物质含量越高,酶活性越强,为扦插苗的成活提供了保障。
其次,上、中、下位枝条在100 mg·L-1-ABT1、100 mg·L-1-ABT2处理下,扦插成活率平均值分别为93.95%、83.05%、78.45%,比对照分别高63.39%、68.80%、178.19%,表明采用100 mg·L-1-ABT1和100 mg·L-1-ABT2处理有助于提高沙棘嫩枝扦插苗的成活率。而使用200 mg·L-1-ABT2处理后,上、中、下位枝条的扦插成活率分别为56.2%,33.7%,33.6%,表明200 mg·L-1的ABT2生根粉不适于沙棘嫩枝的扦插处理。
实验结果表明(图2),不同处理的扦插苗生根情况差异显著,主根生长量整体变化趋势为:上位枝条>中位枝条>下位枝条。与对照组相比,实验组主根的生长量明显增加,在100 mg·L-1-ABT2处理下,上位枝条主根数量达到最高值9.5,是对照组的2.85倍,是100 mg·L-1-ABT1、200 mg·L-1-ABT1和200 mg·L-1-ABT2处理组的1.96倍、1.83倍、1.9倍,表明100 mg·L-1的ABT2生根粉最适于处理嫩枝上位枝条,能大大提高沙棘嫩枝上位枝条扦插育苗的生根率。中位枝条各实验组主根数量基本稳定,对照组数量远远少于实验组,说明外源激素能促进沙棘嫩枝的扦插生根,但中位枝条的扦插育苗与生根粉的型号、浓度种类关联性小。下位枝条各处理主根生长数量差异显著,100 mg·L-1-ABT1和100 mg·L-1-ABT2处理主根数量少,分别为1.33和1.38,低于对照2.67,而200 mg·L-1-ABT1和200 mg·L-1-ABT2处理主根数量显著增多,分别为5和4.67,且与上、中位枝条主根数量持平,表明200 mg·L-1的ABT1和ABT2生根粉对沙棘嫩枝各部位扦插育苗的影响不显著。
由图3可知,侧根生长情况在不同处理及不同部位均表现出一定的复杂性。对照组除了中位枝条,上位和下位枝条侧根生长较多,均显著高于同部位的100 mg·L-1-ABT1和200 mg·L-1-ABT2处理。下位枝条在不同处理下,侧根生长差异显著,数量从大到小依次为200 mg·L-1-ABT1(10)、对照(6)、100 mg·L-1-ABT2(1.75)、100 mg·L-1-ABT1(1.5)、200 mg·L-1-ABT2(1)。
经分析可知,采用ABT生根粉处理沙棘嫩枝不同部位,能有效促进苗木根系的生长。在100 mg·L-1-ABT2处理下,上位枝条主根生长数量最多,且枝条根系随苗木位置的不同表现出一致性规律,由上位到下位,生根率依次降低,表明上位枝条更易于扦插生根。而采用200 mg·L-1-ABT1和200 mg·L-1-ABT2处理,沙棘各部位主根生长量变化差异小,但在200 mg·L-1-ABT1处理下,下位枝条侧根数达到所有根系的最大值10。
由图4可知,不同处理下,沙棘嫩枝腋芽生长由上到下依次增多,表明下位枝条更有利于腋芽的萌发生长,这是由于下部嫩枝条的腋芽分化在扦插前就已完成,越靠近下部,枝条分化时间越长,分化越完整,腋芽生长数量越多;另外,在所有的处理中,对照组各部位的腋芽数均高于其他实验组,表明,外源激素会抑制沙棘嫩条腋芽的生长。
实验结果显示,与成活率、主根数等指标的整体变化规律相同,沙棘嫩枝扦插苗叶片的数量和叶色指数由上到下依次下降。除了200 mg·L-1-ABT1和200 mg·L-1-ABT2处理组,其他实验组和对照组的叶片数量和叶色指数都随着枝条位置的改变表现出一致的规律,自上到下依次递减。这是由于上部嫩枝受顶端优势作用的影响,营养物质含量较高、生理活性较强,为叶片的正常存活提供了基本保障,使上位枝条在扦插过程中叶片不易脱落且保持正常颜色,下位枝条叶片则容易变黄、脱落。
研究结果表明,沙棘嫩枝不同部位对扦插育苗表现出一致的响应规律,但各部位在不同处理下又表现出一定的复杂性。
(1)沙棘嫩枝不同部位的扦插育苗表现出一致的变化规律,成活率、主根生长数等指标由高到低依次为:上位枝条>中位枝条>下位枝条,表明上位枝条更适于进行扦插育苗;
(2)叶片生长数量、叶色指数由大到小依次为:上位枝条>中位枝条>下位枝条,表明沙棘嫩枝上位枝条在扦插过程中叶片不易脱落且保持正常颜色,下位枝条叶片则容易变黄、脱落。
(3)沙棘嫩枝不同部位腋芽的生长规律与主根、叶片、叶色等生长情况正好相反,腋芽生长数量由多到少依次为:下位枝条>中位枝条>上位枝条,且对照组数量显著高于实验组。这可能是由于腋芽的分化受到内源激素的影响,且分化时间在扦插前已完成,或者因为采集之前的沙棘嫩枝在生长期内水分供应不足,水分亏损使植物分化提早[4],在此情况下,外源激素的添加处理反倒会抑制腋芽的萌发生长。
(4)综合统计分析得出,100 mg·L-1-ABT2处理对沙棘嫩枝的扦插育苗贡献最大。一方面,能显著提高各部位枝条的成活率,另一方面,可有效促进上位枝条主根的生长量、提高叶片的存活数量。因此,可选用100 mg·L-1的ABT2生根粉处理沙棘嫩枝上位枝条,以提高扦插育苗的成活率和苗木质量。