曹 健,裴云霞,陳欣媛,張 銳,管蘭華,杜克兵*
(1.湖北省林業(yè)廳 林木種苗管理總站,武漢 430079;2.華中農業(yè)大學 園藝林學學院, 武漢 430070)
楠木,主要包括楠屬(PhoebeNees)和潤楠屬(MachilusNees)植物,是我國特有的傳統(tǒng)珍貴用材樹種,也是我國重點保護的珍稀漸危樹種,主要分布于湖北、貴州、四川、廣西等長江流域以南的亞熱帶地區(qū),喜溫暖濕潤、土壤肥沃的環(huán)境[1].楠木具有廣泛的利用價值,其木材耐腐蝕,材質致密堅韌;種子富含油脂,是制作蠟燭、肥皂和潤滑油的良好原料.同時,楠木還具有較高的藥用價值,其葉片揮發(fā)油具有抗真菌、抗氧化等活性;樹皮或根皮含有消炎、抗感染等功效的活性代謝產(chǎn)物,被廣泛應用于治療胃腹脹痛、急性腸胃炎等病癥[2].長期以來,由于人類的過度砍伐與利用,破壞了楠木的原有生存環(huán)境,加之其結實能力不高,自然更新能力較弱,導致目前楠木數(shù)量急劇減少[3].因此,推進楠木人工造林,擴大種植面積和資源數(shù)量顯得十分迫切而有意義.
培育良種壯苗是保障楠木栽培造林質量,提高林分經(jīng)濟價值與生態(tài)價值的重要前提.目前,楠木人工造林面積不斷擴大,對苗木數(shù)量與質量要求越來越高.楠木育苗技術方面的研究雖有一些報道,但比較零散,還不完善,導致對當前楠木育苗生產(chǎn)缺乏系統(tǒng)性指導.因此,本文從楠木播種育苗、無性繁殖、田間管理等種苗繁育方面綜述了當前楠木研究的基本情況,以期為今后的科學研究與生產(chǎn)實踐提供參考.
已有研究表明,楠木的種子千粒重大約在280~350 g之間.種子的縱橫徑越大,千粒重越大[4-5].張建等[6]利用光學顯微鏡對5種楠屬植物種子的形態(tài)進行觀察,發(fā)現(xiàn)5種楠屬種子的種臍形狀、大小具一定差異,如小葉楠和白楠種臍呈圓錐狀突起;紫楠種臍如火山口,外緣突起,內部凹陷;湘楠種臍稍下陷,近圓形,具較多小瘤狀突起;浙江楠種臍有一大一小2個突起.
種子采集是播種育苗的第一步,采種時間與采種方式將直接影響種子的活力與苗木質量.已有研究表明,楠木采種時,應選擇生長健壯、樹形豐滿、無病蟲害,且具有優(yōu)良性狀的壯年樹為采種母樹[7].種子采集的時間隨樹種不同而有所差異.一般認為,當果皮由青綠色轉為藍黑色,果皮軟化時應立即采種[4].若采集未成熟的種子,則會影響種子的發(fā)芽率與保存時間[7-8].
已有報道認為,刨花楠、紅楠和華潤楠應于6月進行采種,華東楠的采種期為7月上旬,紫楠為9月下旬,而浙江楠則為10至11月[4,9-10].目前采種方式主要有兩種,一種是在樹冠下用布或薄膜鋪墊,用竹桿輕打樹冠中上部的果實,使其自然落下[3,7,11];另一種是待自然成熟的楠木果實自行脫落,然后立即收集備用[8].
大量研究表明,種子處理與貯藏方式對其活力的保持具有重要影響[12-13].楠木為核果,果實采收后,應首先用清水浸泡法(約24 h),去除外種皮,用清水洗凈后,選出飽滿的種子進行自然陰干[3].
楠木種子的含水量較高,其活力難以長期保持,因此種子宜隨采隨播或于次年春播.例如,新鮮采集的華潤楠種子隨采隨播時發(fā)芽率高達90%以上[10].進行短期貯藏時,濕藏法比干藏法更易于保持種子的活力,但時間不宜超過3個月,否則影響發(fā)芽率.例如,曹健等[14]將初始發(fā)芽率為79.5%的楨楠種子(含水量27.33%)分別置于不同的溫度條件下進行干藏,發(fā)現(xiàn)貯藏至60 d時,25 ℃、4 ℃、-20 ℃和-70 ℃條件下種子的發(fā)芽率已經(jīng)分別降低到17.5%、20%、0和0;貯藏至180 d時,4個溫度條件下的發(fā)芽率已經(jīng)全部降低為0.李鐵華等[15]采用常溫濕藏法進行楠木種子貯藏,至90 d時發(fā)芽率仍然可達到80%以上.濕藏時,一般將種子與濕沙分層堆積(1∶3),干燥時及時噴水以保持種子的濕潤.沙子的含水量是貯藏成敗的關鍵,一般飽和含水量的60%比較適宜楠木種子的貯藏.按照這種方法處理的種子,一般到次年3月中旬即可取出播種[3-4,11,16].
楠木種子萌發(fā)速度較慢,播種之前應進行催芽處理,以提高發(fā)芽率.目前,催芽方法包括去皮處理、溫水浸泡處理、不同溫度層積處理、激素處理等,具體操作方法與催芽效果如表1所示.
表1 楠木種子催芽的處理方法Tab.1 Treatment methods of germinating Phoebe seeds
楠木一般在3月上中旬播種.播種前1個月左右進行種子催芽,待發(fā)芽率達到50%左右時即可播種.
楠木播種一般采用點播、條播和撒播.點播多為容器育苗,將開口露出根尖的種子點播到育苗容器中,播種量10~15 kg/667m2,2粒種子/穴,覆土或谷皮厚度1~2 cm,輕壓后覆蓋小拱棚薄膜,以保持土壤濕潤[3,7,20].播種好的營養(yǎng)缽整齊擺放于大棚中,營養(yǎng)缽下墊無紡布,避免根系穿透容器長入土地而影響根系生長[21].
條播和撒播多應用于大田育苗.陳淑容[22]比較了撒播和條播對楠木出苗率的影響,發(fā)現(xiàn)不同播種方式對出苗率有一定影響,條播的出苗率為69.1%,而撒播的出苗率為66.8%.
進行大田育苗時,播種密度十分重要,因為播種密度與苗木的生長量和合格苗率有密切的關聯(lián)[23].鐘灼坤[24]研究發(fā)現(xiàn),采用10 cm×10 cm的株行距時,苗木可取的最佳的生長量和質量,株行距為6 cm×6 cm、8 cm×8 cm時苗木由于生長營養(yǎng)空間不足,易出現(xiàn)壓苗現(xiàn)象,合格苗率較低.曾武等[11]認為,由于楨楠種子一粒多胚,撒播密度以每粒種子相距約5 cm為宜.
進行容器育苗時,播種容器與栽培基質是影響種子發(fā)芽率與苗木質量的關鍵因素.目前,播種容器以輕基質無紡布和聚乙烯塑料杯為主[3,21].不同的容器規(guī)格會導致苗木形狀存在差異,其中浙江楠育苗容器以10 cm×20 cm的規(guī)格較優(yōu)[24].許晶等[18]比較了河沙∶半沙半土(河沙∶腐殖土體積比為1∶1)和混合土壤(河沙∶腐殖土∶椰糠體積比為1∶1∶1) 作為楠木播種基質的育苗效果,發(fā)現(xiàn)半沙半土的發(fā)芽率最高達到85.00%,略高于河沙的77.33%,混合土壤的最低為69.67%.李珍[25]以鋸末、枯枝落葉、藥渣3種農林廢棄物為原料,結合泥炭、珍珠巖、蛭石3種常用基質,按不同體積配比配制成9種基質,發(fā)現(xiàn)泥炭∶珍珠巖∶鋸末∶枯枝落葉=2∶2∶4∶2為紫楠容器苗培育最佳基質配比,而泥炭∶珍珠巖∶鋸末∶枯枝落葉=3∶3∶3∶1為浙江楠容器苗培育最佳基質配比.
多胚現(xiàn)象是指在種子發(fā)育過程中或成熟種子中出現(xiàn)兩個或兩個以上胚的現(xiàn)象[26].楠木種子普遍存在多胚現(xiàn)象.余道平等[26]發(fā)現(xiàn)楨楠種子的多胚率約12.4%,多胚形態(tài)和著生位置各異,再生植株的生長發(fā)育特點也不相同,且多胚苗體細胞染色體數(shù)目為2n=24,未發(fā)現(xiàn)染色體數(shù)目變異.宋光滿[1]認為,楠木種子大小與多胚率有一定的相關性,多胚率隨種子的增大而增高,其中雙胚率最大,四胚率最小.不同胚性幼苗的生長狀況亦存在差異,總體上單胚苗優(yōu)于多胚苗,而多胚苗的大苗優(yōu)于小苗.多胚大苗發(fā)育正常,生長狀況較好,而小苗植株長勢比較弱,易出現(xiàn)萎焉、夭亡現(xiàn)象.因此,選擇多胚苗時,優(yōu)選雙胚大苗和三胚大苗.
進行大田育苗時,苗圃地應選擇地勢平坦、光照充足、通風良好、水源充足、土層疏松深厚、pH5~6的砂壤土或輕粘土[3,7].不同楠木幼苗的生物學特性不同,選擇圃地時亦應有所區(qū)別.例如,紅楠幼苗喜陰濕,應選在日照時間短、光照較弱的地方[16].浙江楠由于耐寒性較差,宜設置在背風向陽的地方[4].苗圃地選好后即可設置播床.播床一般設置為高度約10~20 cm,寬約1.0~1.2 m的高床,長度按實際播種量與播種面積而定,同時安裝灌溉設施,四周開排水溝,防止積水[3,11].
播種苗管理主要包括遮陰、間苗、補苗、中耕除草、水肥管理、病蟲害防治,以及幼苗的越冬保溫等[16].容器苗與大田苗的苗期管理有所不同.
1.7.1 大田苗的苗期管理 遮陰是楠木苗期管理的關鍵措施之一.高溫條件下,需適度遮陰以保證苗木正常生長,但遮陰時間宜短,否則將降低苗木的生長量[4].吳際友等[27]發(fā)現(xiàn),遮光度為70%時,1年生閩楠苗木的保存率最高,達83.9%,全光照僅為42.2%,而在60%遮光度下,閩楠整體育苗效果最佳.然而,薛黎等[28]認為,閩楠2年生幼苗的根、莖、葉和總生物量均在全光照下最大,遮陰抑制了植株生物量的積累.產(chǎn)生這一差異的原因可能是苗齡不同,對光照的需求也不同.此外,不同的楠木種類對遮陰的要求亦有所不同.例如,浙江楠苗期遮陰網(wǎng)的遮光度以40%~50%為宜[4],而楨楠的遮光度一般為60%~75%[29-30].
科學的水肥管理對楠木苗木的生長發(fā)育具有積極的促進作用.高溫干旱季節(jié)應于早晚進行澆灌,以浸灌為宜.雨季應及時清溝排水,保證圃地無積水[29].施肥因樹種、土壤條件及季節(jié)等的不同而存在較大差異,但目前普遍認為在苗期進行葉面施肥對于苗木生長十分重要.例如,胡蘭芳[29]認為,應從6月開始對楨楠葉面噴施GGR液,每7 d噴1次,連噴3次可取的較好的效果.曾武等[11]亦認為,應在楨楠苗期時每30 d施1次水肥,初期以有機肥為主,之后逐漸增施復合肥.姜思明[30]認為,楨楠在幼苗長出3~5片真葉時,應每隔7 d用0.2%~0.3%尿素進行葉面施肥,連續(xù)噴3次;幼苗高5~10 cm時結合澆水施復合肥(45 kg/hm2);9月后適量施用鉀肥提高苗木質量.對于浙江楠,因其速生期可持續(xù)到10月下旬,一般于6~7月施1次尿素、硝化銨等無機肥,或施復合肥和有機肥;9月后停止施肥,防止木質化程度過低而發(fā)生凍害[4].
苗期應及時關注幼苗生長情況,按照“間小留大、間劣留優(yōu)、間密留稀”的原則,及時進行間苗和補苗,并確保苗木單一主干[29-30].一般幼苗長出2片真葉時可進行第一次間苗,當葉面重疊時進行第二次間苗,間苗同時進行補苗,補苗越早越好[7].
楠木幼苗多抗寒性較弱,冬季進行防寒管理對于苗木安全越冬十分重要.目前,一般在冬季采用覆蓋透光薄膜,或在寒潮來臨前對苗木蓋草、搭設防風障等措施進行保溫防寒,也可在秋季施用草木灰或低濃度的KH2PO4進行葉面追肥,提高苗木木質化程度,增強其抗寒能力[4,11].
1.7.2 容器苗的苗期管理 播種后,大棚封閉以保溫保濕,一般20~30 d開始出苗,當多數(shù)種苗出土后,即可揭開薄膜.大棚內溫度保持28~30 ℃為宜,隨著光照強度的增加,大棚內需加蓋遮陽網(wǎng)進行遮陰[21].不同樹種宜采用遮光率有所不同.例如,代大川等[31]、曾武等[32]研究發(fā)現(xiàn),楨楠幼苗對弱光環(huán)境的適應性較強,最適遮光率為50%.對于紅楠和閩楠,遮光率則以40%為宜[33-34].待幼苗出土后15~30 d,應及時進行間苗、補苗和松土除草,每個容器保留1株壯苗[35].
水肥管理是容器育苗的核心內容之一.科學合理的水肥管理對于促進苗木生長,提高抗逆性具有重要作用[36].楠木苗木生長期較喜水,應保持基質濕潤但不積水,一般根據(jù)天氣狀況、生長環(huán)境等因素進行調節(jié).在速生期適當減少澆水次數(shù)(澆則澆透),可以促進根系生長和根莖增粗;生長后期應逐漸減少澆水,以促進苗木木質化和提高抗寒性[34].在施肥管理方面,容器苗宜采用指數(shù)追肥法.大量研究表明,速生期施用氮肥可有效促進楠木幼苗的生長;中期則施用平衡肥,9月上旬可適當施磷肥、鉀肥;9月后停止施肥,同時控制水分,促進苗木木質化.例如,李因剛等[37]認為1年生浙江楠苗木,施氮肥總量以200 mg/株效果較好.羅杰等[38]認為,施氮量607~883 mg/株對楨楠1年生幼苗生長的促進效果較好,肥料種類以鴨糞效果最優(yōu).賀維[39]發(fā)現(xiàn),0.6 g/株有機肥可明顯促進楨楠1年生幼苗生長,施肥一年后生長量可達不施肥(CK)的2倍.對于閩楠,1年生苗施氮量則以4~5 g/株為宜,并配以2.1 g磷肥和0.8 g鉀肥[40-41].黃錦榮等[33]在紅楠的生長期采用復合肥(N∶P∶K =20∶10∶15)與尿素以4∶1混合、或用腐熟的有機肥5~10 g/L的水溶液淋施也取得了較好的效果.緩釋肥是容器育苗中常用的肥料種類,可有效保障苗木的持續(xù)穩(wěn)定生長.浙江楠生長需高氮緩釋肥(即N∶P=1.75∶1),在較高的緩釋肥加載量(3. 5kg/m3)下苗木生長及積累量達到最佳[42].此外,根外追肥對于楠木容器苗的生長與抗逆性亦十分重要,一般施用質量濃度為0.1%~0.2%,遵循“量小次多”的原則[34].例如,朱雁等[35]于6~9月對楨楠幼苗每10 d噴施1次質量濃度為0.1%~0.2%尿素取得了較好的效果.
當前,楠木無性繁殖方法主要有扦插和組織培養(yǎng).
目前,關于楠木扦插繁殖的研究相對較少,主要集中在閩楠,采用嫩枝扦插為主.研究顯示,不同的穗條類型、扦插基質、生根劑種類與處理方式,插穗的生根率有較大差異如表2所示.申展等[43]以閩楠當年實生苗莖段為插穗,采用200 mg/L的ABT-1#溶液浸泡9 h,扦插后60 d生根率達到93.3%,而清水處理的插穗生根率僅為10%.由此可見,楠木自身扦插難以生根,采用生根劑處理對其生根具有較大的促進作用.
表2 楠木扦插繁殖的方法Tab.2 Methods for cutting propagation of Phoebe
目前,楠木組織培養(yǎng)方面的報道較少,雖有學者做了一些研究,但還沒有形成完善的組織培養(yǎng)體系.多數(shù)研究集中于外植體消毒、腋芽萌發(fā)和愈傷組織誘導,少數(shù)涉及增殖培養(yǎng)的研究中,增殖系數(shù)普遍不高.余云云[48]以楨楠帶芽莖段為外植體,發(fā)現(xiàn)其最佳消毒方法為0.1% HgCl2溶液處理4.5 min,污染率約40%;最佳腋芽萌發(fā)培養(yǎng)基為1/2MS+2.0 mg/L 6-BA+1.0 mg/L ZT+0.3 mg/L IBA,萌芽率最高為68.42%;采用1/2MS+0.01 mg/L NAA+0.2 g/L活性炭為生根培養(yǎng)基時,生根率僅8.33%;以嫩葉為外植體進行愈傷組織誘導時,MS+0.5 mg/L 6-BA+5.0 mg/L NAA培養(yǎng)基的愈傷誘導率最高達96.87%.曲芬霞等[49]對閩楠進行愈傷組培誘導研究,發(fā)現(xiàn)春季為最佳接種時期,誘導率高而褐化率低;莖段為最佳外植體,優(yōu)于葉片與根尖;愈傷組織誘導培養(yǎng)基以MS+2.0 mg/L 6-BA +0.5 mg/L NAA為最佳,誘導率可達100%;最優(yōu)增殖培養(yǎng)基為MS+2.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA,增殖系數(shù)達到4.4;用1/2MS+0.5 mg/L IBA培養(yǎng)基進行幼苗生根培養(yǎng)效果最好,生根率高達98%.從已有報道來看,楨楠與閩楠進行組培時,多以MS 和1/2MS為基本培養(yǎng)基.然而,黃碧華[50]認為浙江楠進行莖段初代培養(yǎng)時,采用0.1% HgCl2溶液消毒5 min最優(yōu),存活率達42%;基本培養(yǎng)基B5優(yōu)于MS和1/2MS;最佳初代培養(yǎng)基為B5+0.5 mg/L 6-BA +0.2 mg/L NAA;繼代增殖最佳培養(yǎng)基為B5+0.8 mg/L (6-BA+1.0 mg/L KT+0.6 mg/L NAA),增殖系數(shù)為4.8.
據(jù)報道,楠木幼苗期主要病害有立枯病、根腐病和黃葉病等.為預防病害發(fā)生,曾武等[11]認為播種10 d后應噴1次殺菌藥(多菌靈、百泰、甲基托布津等),并對播床進行1次消毒.播種30 d幼苗出土后,應每隔10 d噴1次殺菌藥和葉面肥(KH2PO4),并輪換使用不同殺菌劑.在發(fā)病初期,使用50%多菌靈可濕性粉劑1.5 g/m2噴粉或50%代森鋅500倍液噴淋苗木可取的較好的防治效果[3].每逢雨過天晴,應全田噴灑多菌靈、甲基托布津或立枯克靈,以防病菌蔓延[3].此外,梁逸葳等[51]認為外施100 mg/L NAA可促進苗木的光合作用,提高楠木抗病性.
楠木苗期的蟲害主要有食葉害蟲鱗毛葉甲、地老虎、螞蟻等.對于食葉害蟲的防治,應在整個生長期內進行,尤其是5~7月,可用40%氧化樂果乳劑400~600倍液噴灑新梢.對于地下害蟲,可用敵百蟲拌麥麩或者糠制成誘餌,均勻地放入土內,用來殺死地老虎、蠐螬等[34].浙江楠苗期蟲害較少,僅發(fā)現(xiàn)有少量卷葉蛾、地老虎等,采用50%己酰甲胺磷乳油800~1 000倍液、80%敵百蟲或40%氧化樂果乳劑400~600倍液等藥液噴灑均可取得較好的防治效果.
楠木,尤其是幼苗的抗寒性較弱,容易受到低溫傷害.已有研究表明,葉面噴施水楊酸(SA)、CaCl2、矮壯素和縮節(jié)胺溶液,以及施肥對增強楠木幼苗的抗寒性均有促進作用.孫兵等[52]認為SA處理的效果優(yōu)于CaCl2,但適宜的施用濃度在不同研究中有所不同.李瑋婷等[53]、何舒懷等[54]認為10 mmol/L的SA溶液對提高1年生閩楠幼苗的抗寒性效果最好.但孫兵等[52]則認為葉面噴施1 mmol/L的SA溶液對于提高抗寒性效果最好.也有研究發(fā)現(xiàn)在5 ℃、0 ℃和-5 ℃環(huán)境中,以300 mg/L縮節(jié)胺溶液和300 mg/L矮壯素溶液處理的閩楠幼苗的葉綠素含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性表現(xiàn)較優(yōu),利于閩楠幼苗增強抗寒能力[55].此外,馬俊偉[56]發(fā)現(xiàn)土壤施肥N∶P∶K配比為1∶1∶2,同時噴施5 mmol/L的SA可提高細葉楠的耐寒性,并有效促進苗高生長.
楠木其它逆境脅迫方面的研究相對較少,主要集中在干旱、鹽堿和O3脅迫等方面.目前,多數(shù)研究是開展不同楠木種類的抗逆性比較,而涉及抗逆機制的研究很少.陳炳全等[57]對閩楠和浙江楠幼苗進行水分脅迫對比試驗,發(fā)現(xiàn)閩楠較浙江楠更能適應輕度和中度淹水環(huán)境,且抗旱性也更強.朱麗等[58]發(fā)現(xiàn)閩楠幼苗的耐鹽堿能力優(yōu)于楨楠,兩者的最高耐鹽摩爾濃度分別為200 mmol/L和100 mmol/L.也有研究認為,刨花楠的耐鹽能力高于浙江楠,更適合用于濱海地區(qū)種植[59].于浩等[60]對O3脅迫下的刨花楠、閩楠和楨楠進行研究,發(fā)現(xiàn)O3脅迫易使大多數(shù)楠木葉片出現(xiàn)受害癥狀,認為楠木可作為O3污染的指示樹種,其中刨花楠的敏感性最高,閩楠次之,楨楠相對最弱.
從現(xiàn)有文獻來看,我國楠木種類繁多,而目前被廣泛研究和利用的種類卻十分有限,研究廣度和深度還有待進一步加強.
目前,楠木種苗生產(chǎn)主要是通過野外采種進行繁殖,采種母株的質量往往良莠不齊.由于缺乏良種,加之育苗技術還不完善,常常導致苗木質量得不到保障,進而影響了楠木林分質量和木材產(chǎn)量.良種是苗木繁育與樹木生長的基礎.因此,開展楠木資源調查與優(yōu)株選擇,科學保護與利用優(yōu)良楠木資源,加快育種進程,對于培育良種壯苗,促進楠木生產(chǎn)具有重要意義.在楠木育苗技術方面,雖然目前容器育苗等技術不斷發(fā)展,但尚未形成完整的系統(tǒng)和技術規(guī)程,加之苗木病蟲害防治、逆境適應性等研究較為滯后,這成為楠木種苗繁育的限制因素之一.
組織培養(yǎng)是當前林木良種繁殖的重要方法.然而,從現(xiàn)有報道來看,楠木組織培養(yǎng)的研究文獻還很少,其組培體系尚不健全,這對于楠木良種的繁殖與利用十分不利.在種子貯藏方面,由于楠木種子的含水量較高,目前主要采用沙藏法進行貯藏,導致其貯藏壽命較短,一般不超過3個月.在室內進行干藏時,種子的活力也難以長期保持.因此,如何科學貯藏楠木種子、延長其貯藏壽命、有效保持種子活力還值得進一步深入研究.
綜合而言,筆者認為開展楠木遺傳多樣性分析和優(yōu)良資源選擇,加快楠木育種進程,建立良種高效的組織培養(yǎng)等無性繁殖技術體系,深入解析不同楠木種類的抗逆性差異及其適應機制,建立適宜的種子貯藏方法等應是楠木未來研究中亟需解決的問題.此外,楠木種子存在多胚現(xiàn)象,其形成機理尚不清楚.宋光滿[1]發(fā)現(xiàn)多胚率隨著種子的增大而增加,認為這種現(xiàn)象可能涉及土壤、溫度、日照等環(huán)境因子,以及種子的質量、休眠、播種方式和養(yǎng)分等多種因素,但其具體原因還不明晰,需要進一步深入研究.