萘乙酸与多效唑组合喷施对薄壳山核桃幼苗生长和生物量分配的影响1)

钱晔

(湖州职业技术学院，湖州，313000)

杨林森

(合肥植物园)

黄铖

(安徽农业大学)

王兆成 杨浩

(湖州职业技术学院)

吴爱民

(湖州沃野生态农业有限公司)

薄壳山核桃(Caryaillinoensis)为胡桃科(Juglandaceae)山核桃属(Carya)乔木,又名美国山核桃,商品名为碧根果[1]。在发展木本油料树种产业规划的带动下,薄壳山核桃在我国安徽省、浙江省等地得到快速发展,薄壳山核桃人工栽植面积达8万余hm2,其中以‘波尼’品种栽植表现最佳[2]。近年来,围绕薄壳山核桃的良种选育、栽培技术和果实品质方面开展了大量研究[3-6],但对植物生长调节剂在薄壳山核桃育苗领域应用的研究较少。萘乙酸(NAA)和多效唑(PP333)是农林业生产中广泛使用的植物生长调节剂,在调节植物生长和发育、改变植物形态和物候期、改善植物抗逆境胁迫能力等方面发挥了重要的作用[7]。李娟等[8]研究表明,萘乙酸溶液浸泡闽楠(Phoebebournei)种子后,不仅可以促使种子萌发期提前,而且提高了种子发芽势和发芽率。焦中夏[9]研究表明,施用质量浓度为100～150 mg/L萘乙酸,显著增强了胡枝子(Lespedezabicolor)的抗旱能力。与萘乙酸有所不同,多效唑可通过抑制赤霉素的合成,抑制植物纵向生长,并促进横向生长,使植株表现为矮壮[10]。李晓峰[11]研究表明,多效唑促进了紫穗槐(Amorphafruticosa)苗木的根系生长;孙维红等[12]研究表明,多效唑对圆齿野鸦椿(Euscaphiskonishii)具有明显的矮化作用。上述研究主要集中在单一类型植物生长调节剂施用效果的评价,但对萘乙酸和多效唑综合施用对苗木根系生长及生物量分配影响的研究相对较少。

为此,本研究以薄壳山核桃‘波尼’品种的1年生容器苗为研究对象,选用萘乙酸和多效唑2种植物生长调节剂,各设置3种质量浓度,采用3因素3水平(L9(33))正交试验设计,在安徽省合肥市长丰县岗集镇薄壳山核桃育苗基地温室大棚内定期喷施于薄壳山核桃幼苗根颈基部和叶表面,测定施用不同组合植物生长调节剂时的薄壳山核桃幼苗苗高、地径、主根长、叶面积及不同器官生物量,分析萘乙酸与多效唑组合施用对‘波尼’品种薄壳山核桃幼苗生长和生物量分配的影响;旨在为筛选可促进‘波尼’幼苗根系生长及地下生物量分配、提高根冠比的萘乙酸和多效唑质量浓度组合,培育优质薄壳山核桃苗木提供参考。

1 材料与方法

试验材料选择品种为‘波尼’的1年生薄壳山核桃容器苗,平均地径≥2 mm、苗高≥20 cm。容器内基质按照体积比配制,V(泥炭土)∶V(黄棕壤土)∶V(草木灰)为4∶4∶2;容器为直径25 cm、高度30 cm的无纺布育苗袋;植物生长调节剂,为四川国光农化股份有限公司生产的质量分数20%的萘乙酸粉剂和质量分数15%的多效唑粉剂。

将萘乙酸粉剂用蒸馏水配制成质量浓度为100、150、200 mg/L的溶液,将多效唑粉剂用蒸馏水配制成质量浓度为200、300、400 mg/L的溶液;按照3因素3水平L9(33)正交试验设计,将不同质量浓度的萘乙酸溶液与多效唑溶液配置成9个组合,并以蒸馏水对照(见表1)。试验在安徽省合肥市长丰县岗集镇薄壳山核桃育苗基地温室大棚内进行。植物生长调节剂每隔15 d施用1次(共2次),对各组合处理容器苗的叶片均匀喷洒多效唑溶液,直至叶片滴水即可,避免多效唑溶液大量渗入土壤中;同时对苗木根颈部喷施对应配比的萘乙酸溶液20 mL。所有组合处理容器苗均按统一水平管理,不添加其他养分,每2 d浇水1次,每次浇水300 mL。

所有组合处理30 d结束后,每种组合处理挑选5株长势良好的幼苗,用钢卷尺及游标卡尺测量苗高(精确至0.1 cm)、地径(精确至0.01 mm);并在每株苗木的中上部选择3片健康完整且相对成熟的叶片,用叶面积测量仪测量其叶面积(精确至0.01 cm2)、叶片宽度(精确至0.01 cm)、叶片长度(精确至0.01 cm)。测量结束后,将这5株苗木从容器中全株完整取出,抖落并洗净根上附着的基质,用钢卷尺测量主根长度(精确至0.1 cm)后整株装入纸袋;将地上和地下植物样品置于烘箱中杀青干燥至恒质量,用电子天平分别测定叶片、茎、根的干质量,计算地上、地下、整株生物量及根冠比。根冠比=根系干质量/地上部分干质量。

表1 2种植物生长调节剂施用配比设计

采用SPSS 23.0进行单因素方差分析(One-way ANOVA)、多重比较检验法(LSD)检验不同组合处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 施用不同配比植物生长调节剂对薄壳山核桃生长量的影响

植物生长调节剂组合处理30 d后,施用不同质量浓度的“萘乙酸+多效唑”组合处理,对薄壳山核桃幼苗的地径、苗高、主根长的影响有所不同(见表2)。

①幼苗平均地径。施用“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”幼苗的地径生长量,均显著高于对照(P<0.05);施用“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”幼苗的地径生长量,均显著低于对照(P<0.05);而施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”的幼苗地径生长量,则与对照相比差异均未达显著水平。可以认为,质量浓度为200 mg/L的萘乙酸溶液与不同质量浓度的多效唑混合施用后,均能有效促进薄壳山核桃幼苗地径的生长,其中以施用“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”效果最佳。

表2 施用不同配比植物生长调节剂的薄壳山核桃苗木地径、苗高及主根长

②幼苗平均苗高。薄壳山核桃苗高以对照最高,施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”的幼苗平均高,与对照之间无显著性差异;而施用“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”的幼苗平均高,则均显著低于对照组(P<0.05),且以施用“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”的苗高生长最低。上述结果表明,质量浓度为100 mg/L的萘乙酸,与质量浓度200、300、400 mg/L的多效唑组合施用,均能维持薄壳山核桃幼苗正常高生长;较高质量浓度的多效唑,对薄壳山核桃幼苗高生长的抑制作用较强,施用“质量浓度200 mg/L萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”对幼苗高生长抑制作用最为显著。

③幼苗平均主根长。施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”的幼苗平均主根长,与对照之间均无显著性差异;施用“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”的幼苗平均主根长,则显著低于对照(P<0.05),比对照相对降低了3.67%、12.71%;只有施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”的薄壳山核桃幼苗主根长,显著高于对照(P<0.05),比对照相对提高了16.95%。试验结果表明,高质量浓度配比的萘乙酸和多效唑组合施用,对薄壳山核桃幼苗根系的生长抑制作用明显。

2.2 施用不同配比植物生长调节剂对薄壳山核桃苗木叶片特征的影响

试验结果表明,不同质量浓度萘乙酸和多效唑组合施用,对薄壳山核桃幼苗的叶片长度、宽度、叶面积产生的影响有所不同(见表3)。

①叶片长度。对照组平均叶片长度最大,施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”的幼苗平均叶片长度,均显著低于对照(P<0.05);而施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”的幼苗平均叶片长度,与对照之间的差异均未达显著水平。

表3 施用不同配比植物生长调节剂的薄壳山核桃苗木叶片长度、叶片宽度及叶面积

②叶片宽度和叶面积。不同质量浓度萘乙酸和多效唑组合施用,对薄壳山核桃幼苗的叶片宽度和叶面积的影响规律相同。呈现出,施用“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”的薄壳山核桃幼苗叶片宽度和叶面积,均显著低于对照(P<0.05),叶片宽度分别比对照降低了11.74%～18.60%、叶面积分别比对照降低了35.81%～38.65%;施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”的幼苗叶片宽度与叶面积,与对照之间均无显著性差异。试验结果表明,低质量浓度萘乙酸(100 mg/L)与不同质量浓度多效唑组合施用,对叶片宽度和叶面积的抑制效果不明显;较高质量浓度萘乙酸(150～200 mg/L)与不同质量浓度多效唑组合施用,则对叶片宽度和叶面积的生长产生了显著的抑制作用;施用较高质量浓度的多效唑(300～400 mg/L),同样对叶片宽度和叶面积产生强烈的抑制作用,尤其是以施用“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”,抑制作用最显著。

2.3 施用不同配比植物生长调节剂对薄壳山核桃生物量分配的影响

不同质量浓度萘乙酸和多效唑组合施用,对薄壳山核桃幼苗生物量的积累与分配影响不同(见表4)。

表4 施用不同配比植物生长调节剂的薄壳山核桃生物量分配

①地下生物量积累。施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”的薄壳山核桃幼苗的地下生物量最高,且与对照相比差异显著(P<0.05);施用“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”,薄壳山核桃幼苗的地下生物量,均显著低于对照(P<0.05);施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”,薄壳山核桃幼苗的地下生物量,均与对照之间无显著性差异。

②地上生物量的积累。施用“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”,薄壳山核桃幼幼苗的地上生物量,均显著低于对照(P<0.05),表现出明显的抑制作用;施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”,薄壳山核桃幼幼苗的地上生物量,与对照之间均无显著性差异。

③幼苗根冠比。施用不同质量浓度萘乙酸和多效唑对薄壳山核桃幼苗的地下和地上生物量分配的影响,导致对幼苗根冠比的影响有所不同。施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”,显著提高了薄壳山核桃幼苗的根冠比(P<0.05),与对照相比相对提高了14.45%～23.49%;施用“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”,则显著降低了薄壳山核桃幼苗的根冠比(P<0.05)。施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”、“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度400 mg/L的多效唑”、“质量浓度150 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”、“质量浓度200 mg/L的萘乙酸+质量浓度300 mg/L的多效唑”,薄壳山核桃幼苗的根冠比与对照之间无显著性差异。试验结果表明,低质量浓度萘乙酸促进了根系生长,高质量浓度萘乙酸则对根系伸长生长有抑制作用,施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”,最有利于提高地下生物量积累、促进地下根系生长和发育。

2.4 施用不同配比植物生长调节剂对薄壳山核桃生长状况影响的综合评价

采用主成分分析法对施用不同质量浓度萘乙酸和多效唑时薄壳山核桃生长情况进行综合评价(见表5),结果表明:施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”综合得分最高,表明其生长调节剂质量浓度及配比优于其他组合。

表5 施用不同配比植物生长调节剂的薄壳山核桃生长情况综合评价

3 讨论

萘乙酸和多效唑是林业中应用广泛的植物生长调节剂。萘乙酸对植物新陈代谢有显著促进作用[13];多效唑可抑制植物细胞分裂和伸长,降低苗高、促进地径生长。已有研究较多采用植物生长调节剂处理插穗和种子或对农作物进行叶面喷施及灌根处理[14-15],但林业上对植物生长调节剂处理实生苗培育砧木的研究相对较少。萘乙酸与多效唑2种生长调节剂在一定程度上表现出拮抗关系,已有研究了萘乙酸和多效唑单独施用时对薄壳山核桃生长的调节作用[16-17],而对二者组合施用及其对生物量分配的研究相对较少。本研究中,不同质量浓度萘乙酸显著影响了薄壳山核桃苗木地下根系生长,高质量浓度的多效唑显著抑制了薄壳山核桃叶片生长,低质量浓度的萘乙酸对薄壳山核桃苗木的根系、苗高等促进作用明显,但高质量浓度萘乙酸则表现出一定的抑制作用;不同质量浓度萘乙酸和多效唑,对不同指标的影响不同;这与2种生长调节剂共同作用下形成拮抗效应有关[18-19]。翟敏等[20]、冯刚等[21]分别研究了赤霉素(GA3)和多效唑2种生长调节剂喷施,对薄壳山核桃容器苗和小树生长的影响,当对叶片单独施用质量浓度300 mg/L的多效唑后,会显著促使苗木茎秆生长;本研究结果与文献[20]、[21]的研究结果略有不同,这主要与萘乙酸和多效唑组合施用有关,薄壳山核桃苗木和小树对多效唑的吸收需求同样也存在一定差异。已有研究表明,高质量浓度的多效唑会对植物造成毒害,如重瓣玉簪在喷施质量浓度200 mg/L的多效唑后即出现了毒害症状;高质量浓度萘乙酸对植物生长同样存在显著的抑制作用[22-23]。而本研究中,施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”后,薄壳山核桃幼苗长势最佳,但是该处理所对应的质量浓度在本试验设计中均为最低质量浓度;因此当二者质量浓度更低时是否具有更好效果有待进一步研究。此外,已有研究表明,苗龄会影响其对植物生长调节剂的适应性[24],仍需进一步探究更大苗龄薄壳山核桃对植物生长调节剂适应性。

4 结论

不同质量浓度萘乙酸和多效唑组合喷施,对薄壳山核桃幼苗叶片、苗高、地径、根系生长以及地下、地上生物量分配产生了影响。在本试验设计的质量浓度梯度范围内,低质量浓度萘乙酸(100 mg/L)对薄壳山核桃根系及地上部分生长具有一定促进作用,高质量浓度萘乙酸(150～200 mg/L)对薄壳山核桃根系生长存在抑制作用;施用“质量浓度100 mg/L的萘乙酸+质量浓度200 mg/L的多效唑”,最有利于提高地下生物量积累、促进地下根系生长和发育,适用于薄壳山核桃‘波尼’品种的优质苗木培育。