不同种类和质量浓度生根剂对薄壳山核桃移栽苗木质量的影响

杜洋文，黄发新，邓先珍，邹英武，谢新国，王菊香

（1. 湖北省林业科学研究院，湖北 武汉 430075；2. 黄冈师范学院 经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室/大别山特色资源开发湖北省协同创新中心，湖北 黄冈 438000；3. 湖北省木本粮油林工程技术研究中心，湖北 武汉 430075；4. 麻城市国有五脑山林场，湖北 麻城 436100；5. 武汉市新洲区园林和林业局，湖北 武汉 431400）

薄壳山核桃（Carya illinoensis）是胡桃科山核桃属落叶植物，干仁含油率高达70%以上，产品种类丰富，可直接生食，也可加工成保健食品，具有较高的营养价值和医学保健功能[1‑4]；由于其树形高大、直立美观、材质坚韧等特点，被广泛用于园林绿化和多种工业原料[5]；由于其显著的经济效益[6‑7]，在许多地方已成为解决“三农”问题的重要抓手，对当前正在实施的“精准扶贫”和“乡村振兴”战略，也发挥着越来越重要的作用[4]。

当前，薄壳山核桃育苗大多采用大田裸根育苗，苗木须根少、起苗难度大、根系易损伤，造林后生长势弱，苗木质量较差，严重影响造林成活率和后期生长。另外，裸根苗水分损失过快，保湿措施效果不佳，也不适宜长距离运输[8‑9]。近年来，对薄壳山核桃苗木根系生长、根系形态等研究也有相关报道，常君等[10]研究了不同无性系薄壳山核桃种子幼苗根系生长差异，表明种子大小对苗木根系生长有显著性差异；不同的容器类型和规格对薄壳山核桃苗木根系生长也存在显著性差异，其中以火箭盆对幼苗根系发育最优[11]；李俊南等[12]采用不同浓度GA3、IBA、IAA、NAA 对薄壳山核桃种子进行处理，筛选出了有利于幼苗生长的适宜浓度的植物生长调节剂；黄有军等[13]、章建红等[14]、曹凡等[15]先后研究了薄壳山核桃硬枝扦插生根和不定根形成机制。IAA 参与了愈伤组织形成、根原基诱导和不定根形成的每一个阶段，对不定根形成起促进作用[16‑17]，适宜浓度的IAA 能够使插穗基部成为有效利用养分的库，提高插穗信号传递的能力[15]以及促进插穗基部细胞分裂和分化[18]。目前，在植物种子萌发、幼苗生长、扦插生根等方面对植物生长调节剂的使用研究较多，但有关植物生长调节剂对薄壳山核桃苗木移栽后苗木质量影响研究少有报道。鉴于此，用911（湖北省林业科学研究院自主研发的生根剂）、IAA和NAA 3种植物生根剂及其不同质量浓度对薄壳山核桃3 年生裸根苗进行浸泡处理，比较分析不同处理对薄壳山核桃裸根苗移栽成活率、地上和地下鲜质量和干质量、新梢鲜质量和干质量以及根长、根表面积、根体积和根直径等指标的影响，并对苗木质量运用主成分分析法和隶属函数值法开展综合评价，拟筛选出能显著提高薄壳山核桃裸根苗移栽成活率及生长的适宜生根剂种类和浓度，为其产业健康持续发展提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于九峰试验林场，海拔51～202 m，东经114°29′，北纬31°22′，位于北亚热带，属于亚热带大陆季风性湿润气候。极端最高气温41 ℃，极端最低气温-17.6 ℃，年平均气温16.7 ℃，年平均降雨量1 200～1 400 mm，年日照时数2 058.4 h，无霜期239 d。

1.2 试验材料

选取薄壳山核桃3 年生实生苗，径粗2.0～2.5 cm。2018 年3 月上旬起苗，保留地下部分主根长20 cm，截口齐平，地上部分主干长30 cm。起苗后，每30 株为一小捆，共48 小捆，保存在阴凉处，用湿毛毯覆盖，保持苗木湿润，备用。911生根剂属于含无机物和有机物的固体吸附剂成分，促进植物生根和生长的组合物，是一种广谱性高效促根剂和生长剂，为湖北省林业科学研究院自主研发，并取得专利授权。

1.3 试验方法

选取911、IBA、NAA 3 种生根剂，分别配制质量浓度为50、100、200、300、400 mg/L 溶液1 L，盛装在不同容器。将每一小捆苗木地下部分全部浸泡在溶液中，浸泡时间12 h，以不浸泡为对照（CK）。采用完全随机试验设计，每处理30 株，共16 个处理，共计480 株，重复3 次。浸泡后，按试验设计分别将其移栽到25 cm（口径）×30 cm（高度）黑色塑料容器袋中，以V（泥炭土）：V（黄心土）=1∶1 混合物为基质。苗木移栽后，浇透水一次。后期管理按苗木日常除草、施肥、浇水、病虫害防治等技术要求进行。

1.4 指标调查及分析

指标调查在苗木停滞生长后进行，首先调查苗木成活株数，计算成活率。再去除容器袋，缓慢清除基质，清水冲洗干净，最后用纸巾包裹吸干水分。将苗木从茎干基质痕迹处剪断，测定地上鲜质量（X1）以及地下鲜质量（X2）；将当年新梢剪切下称取新梢鲜质量（X3）。在80 ℃条件下将地上部分、地下部分和新梢烘干至恒定质量，并测定地上干质量（X4）、地下干质量（X5）和新梢干质量（X6）。利用托普根系分析系统分析地下部分根长（X8）、根表面积（X9）、根体积（X10）和根直径（X11）。计算根冠比（X7），X7=地下干质量/地上干质量。

1.5 数据统计分析

基于地上鲜质量、地下鲜质量、地上干质量、地下干质量等生物量测定数据，开展指标相关性分析、主成分分析和隶属函数综合评价，并建立苗木质量预估最优回归方程。其中，隶属函数综合评价指标计算公式及步骤分别如下[19‑20]:

（1）各综合指标的隶属函数值u

式中：Xj表示第j个综合指标；Xmax和Xmin分别表示第j个综合指标的最大值和最小值。

（2）各综合指标的权重W

式中：Wj表示第j个综合指标在所有综合指标中的重要程度，即权重；Pj为配方第j个综合指标的贡献率。

（3）综合评价值D

2 结果与分析

2.1 不同种类和质量浓度生根剂对薄壳山核桃移栽苗木成活及生长的影响

不同种类及不同质量浓度生根剂对薄壳山核桃移栽苗木成活率影响存在极显著差异（F=29.53**，P<0.01，表1）。其中，以911-50 和IBA-50处理成活率较高，达到96.30%；911-100 和IBA-200处理其次，达到92.59%；NAA-50 处理达到88.89%。以上5个处理间差异不显著。

表1 不同生根剂处理对薄壳山核桃移栽苗木成活及生长的影响Tab.1 Effect of different rooting agents on survival and growth of transplanted seedlings of Carya illinoensis

不同种类及不同质量浓度生根剂对薄壳山核桃移栽苗木地上鲜质量（F=0.88，P>0.05）、地下鲜质量（F=0.67，P>0.05）、地上干质量（F=0.51，P>0.05）、地下干质量（F=0.61，P>0.05）、新梢鲜质量（F=0.49，P>0.05）、新梢干质量（F=0.37，P>0.05）和根冠比（F=0.74，P>0.05）影响不存在显著性差异。相对来说，地上鲜质量和地上干质量以NAA-400和NAA-200 处 理 较 大，分 别 达 到24.98、23.30 g 和14.07、14.17 g；地下鲜质量和地下干质量以911-50、911-200、911-300 和IBA-400 处理较大，分别达到33.12、36.83、38.22、35.55 g和20.85、21.76、23.91、23.07 g；新梢鲜质量和新梢干质量以911-100 和IBA-50 较大，分别达到2.83、2.50 g 和1.84、1.61 g；根冠比以911-200 和IBA-300 处理较大，分别达到3.23和3.04。

2.2 不同种类和质量浓度生根剂对薄壳山核桃移栽苗木根系生长的影响

不同种类和浓度生根剂对薄壳山核桃移栽苗木根长（F=2.63**，P<0.01）、根表面积（F=10.26**，P<0.01）、根体积（F=11.24**，P<0.01）和根直径（F=10.09**，P<0.01）影响存在极显著差异（表2）。其中，根长以911-300 处理较大，达到2 073 cm，其次为NAA-200、NAA-300、IBA-100、IBA-50、911-50、911-100、911-200和911-400处理，以上9个处理间差异不显著；根表面积以NAA-200 处理较大，达到3 823 cm2，其次为NAA-300、IBA-300、911-300 和911-50 处理，以上5 个处理间差异不显著；根体积以NAA-200 处理较大，达到2 072 cm3，其次为NAA-300、IBA-100、IBA-200、IBA-300、911-50 和911-300 处理，以上7 个处理间差异不显著；根直径以NAA-200 处理较大，达到39.72 mm，其次为911-50处理，差异显著。

表2 不同生根剂处理对薄壳山核桃移栽苗木根系生长的影响Tab.2 Effect of different rooting agents on root growth of transplanted seedlings of Carya illinoensis

2.3 不同种类和质量浓度生根剂处理移栽苗木质量综合评价

2.3.1 各指标间相关性分析 对不同种类和质量浓度生根剂处理移栽苗木的地上鲜质量X1、地下鲜质量X2、新梢鲜质量X3、地上干质量X4、地下干质量X5、新梢干质量X6、根冠比X7、根长X8、根表面积X9、根体积X10和根直径X11等11 个指标进行相关性分析（表3），表明各指标间存在一定相关关系。其中X1与X4，X5与X2、X3、X6、X7、X8，X7与X2、X3，X9与X10、X11，X10与X11间均在显著或极显著的正相关关系。

表3 各指标间相关性分析Tab.3 Correlation analysis of indicators

2.3.2 各指标主成分分析 通过对薄壳山核桃移栽苗木的地上鲜质量和地下鲜质量等11 个指标进行主成分分析，得出了各综合指标系数及贡献率，前4 个综合指标的贡献率分别为36.349%、29.005%、15.323%和9.977%，代表了原来11项指标的90.654%信息（表4），因此，可以用这4 个主成分反映采用不同生根剂种类和质量浓度处理的薄壳山核桃移栽苗木的质量情况。

表4 各综合指标的系数及贡献率Tab.4 Coefficient and contribution rate of each composite indicator

第一主成分表达式：

该表达式以地下鲜质量、新梢鲜质量、地下干质量、新梢干质量和根冠比指标系数较大，主要表达了薄壳山核桃移栽苗木地下生物量和部分地上生物量性状综合信息。

第二主成分表达式：

该表达式以根表面积、根体积和根直径指标系数较大，主要表达了薄壳山核桃移栽苗木根系性状综合信息。

第三主成分表达式：

该表达式以地上鲜质量和地上干质量指标系数较大，主要表达了薄壳山核桃移栽苗木地上部分生物量性状综合信息。

第四主成分表达式：

该表达式以新梢鲜质量和新梢干质量指标系数较大，主要表达了薄壳山核桃移栽苗木当年生新梢生长性状综合信息。

2.3.3 各配方综合评价值计算 由表4计算出各处理的综合指标值和隶属函数值（表5），并计算出4个隶属函数值的权重分别为0.401、0.320、0.169 和0.110。进一步得出16 个处理的综合评价值D，D值依次为911-300>IBA-50>911-50>911-100>IBA-100>911-200>IBA-300>IBA-400>NAA-300>NAA-100>911-400>NAA-400>NAA-200>NAA-50>IBA-200>CK。综合评价值D大小表示苗木质量优劣，由此可知，以911-300 处理薄壳山核桃移栽苗木质量较优，其次为IBA-50、911-50、911-100、IBA-100，对照最差。

表5 各处理的综合指标值、u（Xj）及D值Tab.5 Composite indicator values，u（Xj）and D values for each treatment

2.3.4 苗木质量评价指标筛选及预测 以薄壳山核桃移栽苗木地上鲜质量等11个指标为自变量，综合评价值D为因变量，进行回归分析（表6），建立了最优回归拟合方程：

表6 回归拟合方程系数、方差分析及R2Tab.6 Coefficient of regression fitting equation，R2 and analysis of variance

式中，X1、X2、X5、X6、X8、X9代表地上鲜质量、地下鲜质量、地下干质量、新梢干质量、根长、根表面积。该回归方程R2=0.997，方差分析（F=433.313**，P<0.01）、回归系数（P<0.05）均达到了显著性水平。

将自变量观测值代入最优回归方程，即可得到苗木质量预测值VP（表5），进一步对D和VP相关性进行分析，相关系数（R=0.998**）达到了极显著水平（P<0.01），说明该最优回归方程具有较好的预测效果。因此，以地上鲜质量、地下鲜质量、地下干质量、新梢干质量、根长、根表面积作为评价指标，可使评价工作简单化。

3 结论与讨论

大量研究表明，生根剂与扦插不定根形成之间具有密切的关系[21‑22]，对插穗内源激素起着重要的调节作用，对插穗愈伤组织形成和侧根发生具有显著促进作用。生长调节剂的种类和浓度对插穗生根率影响也具有显著差异[18，23]，有研究认为较高浓度的植物生长调节剂有利于插穗生根[24]，也有研究认为较低浓度的能够促使插穗生根[12]。本试验结果表明：较低质量浓度的911-50 和IBA-50 处理成活率较高，达到96.30%，其次是911-100 和IBA-200处理，达到92.59%，NAA-50 处理达到88.89%；较高质量浓度的911-400、IBA-400、NAA-400 成活率分别仅为55.56%、77.78%和18.52%。表明较低质量浓度植物生长调节剂浸泡处理的薄壳山核桃移栽苗成活率显著高于较高质量浓度浸泡处理的移栽苗。

各处理间苗木地上和地下质量、新梢质量及根冠比不存在显著性差异，但各处理苗木的根长、根表面积、根体积和根直径等指标存在极显著性差异，表明各配方间苗木根系数量、根系粗细存在较大差异，也说明了不同种类和浓度生根剂对薄壳山核桃移栽苗木生根具有明显差异。其中，以NAA-200、911-300、NAA-300、911-50、IBA-100 等处理移栽苗木根系生长效果较好。在薄壳山核桃扦插生根试验中发现，促进扦插生根的适宜生长调节剂浓度与植株的特性、年龄等因素相关[25]。本试验采用的3 年生移栽苗木须根或侧根都非常少，植物生长调节剂主要作用于主根不同部位，总体以较低浓度植物生长调节剂促进新根生长效果较好。可能是薄壳山核桃对植物生长调节剂较为敏感，较高浓度抑制了不定根的形成，较低浓度能够促进不定根的形成。低浓度的NAA（200 mg/L）和IBA（100 mg/L）浸泡处理薄壳山核桃3 年生枝条后，生根数多而粗壮，由于内源生长素向切口处富集，其生根部位一般发生于切口处稍上部位[25]。经调查发现，本试验3 年生苗木主根与硬枝扦插类似，生根部位均在切口稍上部位，进一步表明，较低浓度植物生长调节剂适宜愈伤组织形成、不定根产生和伸长生长[13]。外源生长调节剂通过影响植物体内IAA、ZR、ABA、GA 等多种内源激素变化，在协同作用下促进新根生长[26]。

本试验通过采用主成分分析法和隶属函数值法，对各处理移栽苗木的地上鲜质量、地下鲜质量、新梢鲜质量、地上干质量、地下干质量、新梢干质量、根冠比、根长、根表面积、根体积和根直径等11个性状指标进行综合分析评价，得出了各处理的综合评价值D，由大到小排序为911-300>IBA-50>911-50>911-100>IBA-100>911-200>IBA-300>IBA-400>NAA-300>NAA-100>911-400>NAA-400>NAA-200>NAA-50>IBA-200>CK。可知薄壳山核桃移栽苗木综合质量以911-300 处理最好，其次为IBA-50、911-50、911-100、IBA-100，对照最差，这与前面分析结果基本一致。通过回归分析，建立了苗木质量评价最优回归方程D=-0.381+0.014X1+0.005X2+0.010X5+0.158X6+0.000 08X8+0.000 03X9，这使以后评价工作更简单化。

综合田间试验数据分析结果和隶属函数值法综 合 评 价 结 果，采 用911-300、IBA-50、911-50、911-100、IBA-100、911-200 和IBA-300 七个中低浓度生根剂处理对薄壳山核桃移栽苗木浸根12 h，能显著提高移栽成活率，促进苗木快速生根，培育出高质量苗木；较高浓度生根剂处理不利于苗木成活及新根生成。