不同基质和不同生根促进剂对紫椴嫩枝扦插生根的影响

林士杰，王梓默，朱红波，罗 也，韩 姣，于建国，何怀江，勾天兵，陈思羽，张忠辉

（1.吉林省林业科学研究院，吉林 长春 130033；2.吉林省林业调查规划院，吉林 长春 130022）

紫椴属椴树属，为我国II 级保护植物，其综合利用价值极高，可为用材树种、城市和庭院绿化树种、蜜源植物以及药用植物。由于过度采伐，加之人工林建设相对滞后，紫椴优良群体以及个体数量正在锐减，已经达到了濒危的边缘[1]。造成其群体数量日趋下降的另一个客观原因则是该树种种子具有深休眠特性，种子饱满度低，繁殖速度慢且系数低，同时采用种子繁殖的苗木会产生个体性状分化，难以稳定遗传良种种性等缺陷。紫椴作为北方珍贵阔叶树种应逐渐选出优树，通过扦插、组培等无性繁殖技术手段形成无性系，进一步进行优良品种的选育研究。

扦插繁殖技术能够真正实现包括椴树等在内具有深休眠特性且发芽难树种的规模化生产以及推广应用。扦插繁殖具有取材便利、操作简单、繁殖速度快、繁殖系数较高、成本低，并且能够保留母本的优良性状等诸多优点[2-4]。全光间歇喷雾扦插在嫩枝扦插育苗过程中，能有效地保持叶片的膨压值，利于叶片碳水化合物的累积，进而为生根提供充足的养分，比常规的大棚、拱棚覆盖扦插操作简便、病虫害少，广泛应用于桃树、侧柏、杉木、银杏、桑树、岑软等树种，并取得了较好的经济效益[5-7]。以往紫椴嫩枝扦插研究仅限于温室大棚内对紫椴扦插基质、激素处理的研究[1,8]，至今未见全光间歇喷雾环境下基质、激素以及插穗生根部位等多因子交互作用的系统研究。

本研究以2年生紫椴半木质化枝条为材料，采用不同基质，研究不同促进剂、不同处理浓度及不同处理时间对紫椴嫩枝插穗生根效果及生根部位的影响，探索紫椴全光间歇喷雾扦插方法，为建立紫椴无性繁殖高效技术提供技术依据，以期为掌握紫椴扦插生根机理提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 插穗制备

试验材料源自吉林市新山苗木合作社培育的2年生紫椴植株上采集的当年生半木质化枝条修剪制作的插穗。选取健壮、长势整齐一致、无病虫害、半木质化枝条的中、下部位剪制插穗，穗长6～10 cm，保留1～2 个侧芽，叶片保留1/2 叶片或1/3 叶片，上切口平截，距最近的芽1 cm 左右，下切口单面平滑斜切且距离最近的芽0.5～1.0 cm左右。把剪制的插穗放置于阴凉处淋水保湿，随制作随处理。

1.2 试验设计

1.2.1 不同基质选择

2019年7月1日选用河沙、珍珠岩、河沙＋珍珠岩（体积比为1∶1）3 种材料作为基质，插穗采用IAA 100 mg·L-1溶液浸泡基部2 h 后进行扦插试验。每种处理30 个插穗，重复3 次。

1.2.2 不同促进剂种类、浓度及时间处理

2020年7月15日，采用完全随机区组设计，以珍珠岩为基质，选用IBA、IAA、NAA 3 种促进剂，设计质量浓度100、200、300、500 mg·L-1处理方式为浸泡插穗下端1、2、4、8 h 和500、1 000 mg·L-1处理方式为速蘸10 s，每个处理30 株，重复3次。

扦插在吉林市新山苗木合作社全光照扦插池中进行，扦插池配有自动喷雾系统；扦插池基质采用底层厚度20～25 cm 沙子，上层选用粒径2～4 mm 珍珠岩，厚度20～25 cm。扦插前使用0.5%高锰酸钾溶液进行喷洒消毒并翻晒。将预处理后的插穗进行扦插，株距为3～4 cm，行距为6～8 cm，深度约为3～4 cm。扦插后将插穗周围的基质压实，浇一次透水。扦插后每隔7 d 喷施一次50%多菌灵可溶性粉剂800 倍液于扦插池，杀菌。插穗生根后，适度减少喷水量。

1.3 数据调查与分析

插后每隔5 d 抽样观察插穗切口愈伤组织形成及不定根的发生情况，观察记录愈伤组织出现的时间，不定根萌出时间及不定根大量增多的时间，插后60 d 将插穗取出清水冲洗后，观察插穗生根部位，测量生根数、出愈数、平均根长等指标。数据统计后采用Excel 2016 和SPSS 22.0 软件进行分析，根系效果指数参照参考文献[9]，隶属函数计算公式参照文献[10]。

2 结果与分析

2.1 不同基质对紫椴嫩枝插穗生根的影响

紫椴嫩枝全光照间歇喷雾扦插60 d 后，河沙、珍珠岩、河沙与珍珠岩（体积比为1∶1）3 种基质对紫椴嫩枝插穗的平均生根率、平均根长、生根数量、根鲜质量、根干质量及根系效果指数均产生显著性影响（表1）。3 种基质中，紫椴嫩枝插穗生根率最高的为珍珠岩，生根率为54.44%，极显著高于其他2 种基质的18.89%、35.56%(P＜0.01)，其生根数（3.67 条/穗）、根鲜质量（190.11 mg）、根干质量（18.11 mg）、根系效果指数（0.637）均极显著高于其他2 种基质(P＜0.01)，平均根长（5.21 cm）显著高于其他2种基质(P＜0.05)，隶属函数值最高达1。河沙与珍珠岩（体积比为1∶1）次之，河沙最差，生根率仅为18.89%，生根数、平均根长根鲜质量、根干质量及根系效果指数均最低，隶属函数值为0。结果表明紫椴嫩枝扦插适宜基质为珍珠岩。

表1 不同基质对插穗生根效果的影响†Table 1 Effects of different substrates on the rooting of cuttings

对3 种基质进行方差分析，结果见表2。基质对2年生紫椴嫩枝全光照间歇喷雾扦插生根率、平均根长、根鲜质量、根干质量及根系效果指数存在极显著影响(P＜0.01)，对生根数量达到显著影响(P＜0.05)。

表2 不同基质试验结果的方差分析(P 值)†Table 2 Variance analysis of rooting effects of different medium

2.2 不同促进剂种类、浓度及不同时间对插穗生根指标的影响

紫椴嫩枝全光照间歇喷雾扦插60 d 后生根统计情况（表3）表明，IAA 各处理生根率为4.44%～71.11%，平均根长3.53～6.76 cm，生根数量为1.33～4.22 条，根鲜质量72～293.50 mg，根干质量6.43～26.33 mg，根系效果指数0.151～0.817；IBA 各处理生根率为0～78.89%，平均根长0～8.38 cm，生根数量为0～6.56 条，根鲜质量0～435.50 mg，根干质量0～38.06 mg，根系效果指数0～1.631；NAA 各处理生根率为0%～53.74%，平均根长0～6.80 cm，生根数量为0～4.83 条，根鲜质量0～356.00 mg，根干质量0～33.62 mg，根系效果指数0～0.771。结果表明，选用较低质量浓度的促进剂浸泡插穗比高质量浓度的促进剂速蘸更有助于紫椴生根。其中，各质量浓度促进剂浸泡处理中，100 mg·L-1IBA处理8 h 生根率最高，达78.89%，比对照提高了61.29%，其平均根长和生根数量分别为8.38 cm、5.83 条/穗，比对照提升了138.34%和118.75%，根鲜质量和根干质量分别为435.50 mg 和38.06 mg，比对照提高提升了313.01%和285.94%；根系效果指数1.631，是对照的4.28 倍；200 mg·L-1IAA处理1 h 和100 mg·L-1IBA 处理4 h 效果次之，生根率达71.11%和65.56%，比对照提高了53.51%和47.96%；生根数量分别为3.36 和4.5 条/穗，比对照提升了26.04%和68.75%；平均根长分别为6.76 和7.39 cm，比对照提升了92.23%和110.27%；根鲜质量分别为225.73 和336.56 mg，比对照提升了114.08%和219.18%；根干质量分别为25.08 和32.88 mg，比对照提升了154.37%和233.46%；根系效果指数分别为0.755 和1.110，是对照的1.44 和2.59 倍。

表3 不同促进剂对插穗生根指标效果的影响Table 3 The effects of plant growth regulator on cutting rooting

续表3Continuation of table 3

较高质量浓度（500 mg·L-1）浸泡各个处理中，IBA、NAA 处理8 h 生根效果最差，其生根率、根长、生根数量、根鲜质量、根干质量及根系效果指数均为0；NAA 处理4 h 生根效果也很差，各项指标明显低于对照；IAA 处理8 h，生根各项指标（除根长与对照无差异）均明显低于对照；IBA处理4 h，生根率低于对照；NAA 处理2 h，生根率和生根数量低于对照。说明促进剂浓度较高、处理时间较长时抑制插穗生根。

较高质量浓度促进剂速蘸处理后的生根效果远远不如较低质量浓度的促进剂浸泡效果好。其中，1000 mg·L-1IBA 速蘸10 s 效果最好，生根率为45.05%，比对照提高了27.46%，平均根长、生根数量、根鲜质量、根干质量，分别为7.55 cm、3.67条/穗、298.33 mg、28.36 mg，比对照分别提升了114.60%、37.5%、182.93%、187.55%，根系效果指数0.912，是对照1.96 倍；1 000 mg·L-1IAA 速蘸10 s 效果次之，生根率为38.46%，比对照提高了20.86%，平均根长、根鲜质量、根干质量分别为5.13 cm、158.92 mg、14.21 mg，比对照提升了45.95%、50.71%、44.08%，生根数量与对照相同，根系效果指数0.452，是对照的0.47 倍。

隶属函数值最高处理为100 mg·L-1IBA 处理8 h，100 mg·L-1IBA 处理2 h 与4 h 次之，1 000 mg·L-1IBA 速蘸10 s 位居其后。综上，紫椴嫩枝全光照间歇喷雾条件下，3 种促进剂不同浓度、不同时间处理中100 mg·L-1IBA 处理8 h 为紫椴嫩枝扦插最优组合。

由表4可知，紫椴嫩枝扦插试验方差分析结果表明，在试验范围内，促进剂种类、质量浓度及处理时间对所有生根指标均产生极显著影响(P＜0.01)。

表4 不同促进剂种类、浓度与处理时间3 因素方差分析结果（P 值）†Table 4 Variance analysis of regulator type and concentration and treatment time

2.3 紫椴嫩枝插穗生根过程与生根类型

以珍珠岩为基质，综合不同促进剂种类、浓度及处理时间试验观察发现，紫椴插穗在整个生根期腋芽基本不萌发。扦插20 d 后，根部开始有少量愈伤组织生成(图1a)，25 d 后陆续从皮部或愈伤处萌出不定根(图1b-c)，40 d 后不定根大量增多(图1d )。生根类型进行分析，结果表明（表5），IAA、IBA、NAA 3 种促进剂作用下，皮部生根率平均分别为64.08%、81.85%、65.87%，愈伤生根率平均分别为24.71%、5.58%、20.13%，混合生根率平均分别为11.25%、6.32%、7.71%，对照也是同样的结果，皮部生根率最高，为62.22%，愈伤生根率18.89%，混合生根率24.44%。说明紫椴嫩枝插穗生根类型包括3 种：皮部生根、愈伤生根和混合生根，其中以皮部生根（图1e）为主，并兼有愈伤生根（图1f）和混合生根（愈伤组织部位和皮部均有不定根的生成）（图1g）。试验中发现，IAA、IBA、NAA 3 种促进剂对插穗的愈伤诱导率并不高，平均分别为24.91%、13.54%、15.27%，愈伤根比例各促进剂平均为39.17%、16.06%、35.51%，对照愈伤诱导率也很低，愈伤诱导率为12.08%，愈伤根比例为27.78%。

表5 嫩枝插穗生根类型Table 5 Rooting types of green-wood cuttings

图1 紫椴嫩枝扦插生根过程的外部形态特征Fig.1 The morphologic character on the the rooting of Tilia amurensis

3 结论与讨论

基质是插穗生根的场所，不仅具有固定和支撑的作用，更重要的是能提供给插穗一个有着充分的水分吸收、空气交换和养分的适宜的生根环境[10-11]。目前，生产中和科研上主要以蛭石、珍珠岩、河沙、泥炭作为比较常用的扦插基质，并取得了较好的效果[12-15]。本试验采用全光照间歇喷雾方式研究河沙、珍珠岩、河沙与珍珠岩（体积比为1∶1）3 种基质对紫椴嫩枝生根各项指标的影响，结果发现，扦插于珍珠岩中的插穗生根效果最好，生根率、平均根长、生根数量、根鲜质量、根干质量均为最高，比河沙分别提升了188.24%、

280.29%、54.55%、410.82%、444.69%，根系效果指数是河沙的7.27 倍。表明选择珍珠岩作为扦插基质，可以显著提高紫椴插穗生根率，促进插穗根系生长。这与Kreen 等[16]，Erwin 等[17]研究铁线莲得出的结果一致，选用珍珠岩扦插生根效果最好。

大量研究证实促进剂能够促进插穗生根，尤其对于难生根树种是当前调控插穗生根的最常用技术手段[18-21]。而且，生根难的林木扦插一般来说，需要较长的时间才能生根，在较长的生根周期内，精心的管理显得尤为重要，温室大棚虽然能够保证插穗所需要的温度湿度，但由于通风不当也易导致插穗湿热腐烂、易染霉菌、病虫害[11]，全光间歇喷雾嫩枝扦插比常规的大棚、拱棚覆盖扦插操作简便、病虫害少，采用间歇喷雾控制叶片的表面及周围环境的温度和湿度，有效地保持叶片的膨压值，同时有利于叶片碳水化合物的累积。本研究综合分析，珍珠岩作为基质条件下，不同促进剂种类、质量浓度及处理时间3 方面对紫椴嫩枝全光照间歇喷雾扦插的生根效果的影响，结果发现，低质量浓度的促进剂浸泡中100 mg·L-1IBA 处理8 h 生根率最高，达78.89%，比对照提高了61.29%，平均根长、生根数量、根鲜质量、根干质量，比对照分别提升了138.34%、118.75%、313.01% 和285.94%；根系效果指数是对照的4.28 倍，隶属函数最大达0.963。较高质量浓度促进剂速蘸处理后的生根效果以1 000 mg·L-1IBA速蘸10 s 效果最好，生根率为45.05%，比对照提高了27.46%，平均根长、生根数量、根鲜质量、根干质量，比对照分别提升了114.60%、37.5%、182.93%、187.55%，根系效果指数0.912，是对照1.96 倍，隶属函数值为0.692。说明，高质量浓度的促进剂速蘸插穗不如较低质量浓度的促进剂浸泡更有利于紫椴生根。各促进剂较高质量浓度（500 mg·L-1）处理时间较长(IBA、NAA 处理8 h,NAA 处理4 h)时，插穗各项指标均低于对照或者为0，插穗基部组织变黑，这可能是高浓度促进剂处理时间较长导致插穗基部组织坏死，从而失去生根的能力。综上，紫椴嫩枝全光照间歇喷雾条件下，各促进剂处理中100 mg·L-1IBA 处理8 h 为最优组合。这可能是因为，IBA、IAA、NAA 处理都可以增强插穗基部薄壁细胞的分裂功能，IBA不易被酶系统氧化，容易滞留在根部，参与糖代谢，活化形成层，促进细胞分裂或分生，为后续生根提供充足的能量[22]。

依据不定根的发生部位，划分不定根的生根类型。本试验对2年生紫椴插穗对照及3 种促进剂处理后外部形态观察发现，紫椴嫩枝插穗对照及3 种促进剂（IAA、IBA、NAA）皮部生根率平均值分别是愈伤生根率平均值的3.29、2.59、14.67、3.26 倍，分别是混合生根率平均值的2.55、5.69、12.95、8.54 倍。说明紫椴嫩枝插穗以皮生根为主，兼有愈伤生根和混合生根，扦插25～40 d是生根的高峰期，根系发达。生根类型主要由树种遗传特性决定，但也会受到其他因子的影响[23]。扦插生根是一个特别复杂的过程，可能涉及大量酶、内源物质及相关基因的表达调控，然而，到目前为止关于其生根类型的作用机理，相关的基因表达及相关酶活性的代谢研究尚未见报道，研究这些因子的代谢与调控更有助于透彻的阐释紫椴生根的机理，为紫椴快繁技术体系的建立奠定更加坚实的基础。另外，想要形成一套切实可行的紫椴规模化繁殖技术体系，不仅仅要探索单一基质、生根促进剂不同浓度与不同处理时间对紫椴嫩枝的影响，还需进一步深入研究如混合基质、混合配比生根促进剂、采穗母树年龄、采穗时期、插穗长度、保留叶片大小及数量等诸多因子对紫椴插穗生根的影响，这一系列的问题有待于以后进行更为全面系统的研究，以期能够解决紫椴种苗规模化培育的难题。