構(gòu)樹扦插生根的影響因素探析

陳譚星， 高正龍， 王品勝， 曹力凡， 顏慧萍， 孟慶法

（1.河南省高新技術(shù)實(shí)業(yè)有限公司，鄭州 450002； 2.河南省科學(xué)院地理研究所，鄭州 450052）

構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）又名楮桃樹，桑科（Moraceae）構(gòu)樹屬（Broussonetia）多年生落葉喬木，為雌雄異株植物，廣泛分布于我國各地及東南亞地區(qū)［1-2］. 構(gòu)樹具有萌發(fā)力強(qiáng)，適應(yīng)性廣，耐貧瘠、干旱、鹽堿等優(yōu)點(diǎn).

國內(nèi)外有不少學(xué)者對構(gòu)樹進(jìn)行了研究. Peng 等［3］利用二代lllumina 和三代PacBio 單分子測序技術(shù)，結(jié)合mate-pair大片段文庫、光學(xué)圖譜、遺傳圖譜以及Hi-C等輔助組技術(shù)，完成了首個構(gòu)樹基因組的測定，為構(gòu)樹分子植物育種奠定了基礎(chǔ). 大量研究表明，構(gòu)樹葉蛋白含量高，氨基酸種類多，可以作為優(yōu)質(zhì)的動物飼料資源［4-7］. 中國科學(xué)院植物研究所培育的雜交構(gòu)樹具有速生、豐產(chǎn)和蛋白質(zhì)含量高等優(yōu)點(diǎn)，是一種集綠化、用材與畜牧等為一體的復(fù)合型多功能林木樹種，適合我國荒漠化面積大、農(nóng)林牧綜合發(fā)展的國情［8］. 木本植物繁殖方法主要有播種、扦插、壓條、組培等，其中扦插繁殖是應(yīng)用最為廣泛的無性繁殖方法，與嫁接、壓條、埋條等方法相比，它具有繁殖系數(shù)高、方法簡單、成本低等特點(diǎn)［9-10］. 影響構(gòu)樹扦插繁殖的因素較多，包括插穗直徑、插穗長度、物理化學(xué)處理方法、扦插基質(zhì)、扦插溫濕度、通氣狀況和光照條件等. 目前，有關(guān)影響構(gòu)樹扦插成活及根部生長因素的報道較少，主要集中在生根劑種類、處理時間及基質(zhì)配比上. 周鑫［11］以構(gòu)樹嫩枝為材料進(jìn)行扦插試驗(yàn)，結(jié)果顯示插穗上端蠟封后存活期較長，9月份扦插苗生根率最高，生根劑質(zhì)量濃度在200 mg/L（處理時間1 h）時扦插苗的平均生根率最高. 李繼超等［12］將壤土、珍珠巖、木糠、泥炭土4種基質(zhì)按不同比例進(jìn)行組合篩選出適合構(gòu)樹幼苗生長的最佳育苗基質(zhì)為壤土∶珍珠巖∶木糠∶泥炭土=80∶10∶5∶5.構(gòu)樹無性系扦插試驗(yàn)結(jié)果顯示，在純黃心土（未耕種過）、黃土（耕種過）、水稻田土及火燒土4種土壤中的穗條扦插生根率存在顯著性差異，其中以火燒土作為扦插基質(zhì)時生根率及生根數(shù)最高［13］. 喬其川等［14］從2年生光葉楮上采集插穗試材，用不同質(zhì)量濃度的IBA處理插穗，結(jié)果顯示600 mg/L的IBA處理插穗時生根率最高，可達(dá)92%.

目前關(guān)于構(gòu)樹扦插育苗的研究相對較少，因此建立一個高效穩(wěn)定的構(gòu)樹扦插育苗技術(shù)對于雜交構(gòu)樹的大面積推廣及種植十分必要. 本研究以雜交構(gòu)樹‘科構(gòu)101’為試材，通過研究插穗直徑、插穗長度、配比基質(zhì)及生根劑質(zhì)量濃度與處理時間對構(gòu)樹扦插生根率、愈傷組織形成率及根系生長指數(shù)的影響，以期為今后的雜交構(gòu)樹扦插技術(shù)的推廣提供一定的理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持.

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2019年9月20日在蘭考中科華構(gòu)生物科技有限公司生產(chǎn)基地的塑料大棚內(nèi)進(jìn)行. 該地區(qū)位于開封市蘭考縣，屬溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫14 ℃，全年無霜期222 d，年日照時數(shù)2 529.7 h，平均年降雨量678.2 mm.

1.2 試驗(yàn)材料

所有扦插品種均為中國科學(xué)院植物研究所培育的雜交構(gòu)樹‘科構(gòu)101’，由蘭考中科華構(gòu)生物科技有限公司種植的3年生組培苗作為母樹. 生根劑為北京艾比蒂生物科技有限公司的ABT1號.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計及方法

1.3.1 不同插穗直徑處理 插穗直徑設(shè)3種處理：1.0～1.5 cm（全木質(zhì)化穗條）、0.5～1.0 cm（半木質(zhì)化穗條）及0.3～0.5 cm（嫩枝穗條），插穗長度為5～8 cm；使用200 mg/L 生根劑質(zhì)處理30 min，扦插基質(zhì)為50%珍珠巖+50%蛭石.

1.3.2 不同插穗長度處理 插穗長度設(shè)3 種處理：12～15 cm、8～12 cm、5～8 cm，插穗直徑0.5～1.0 cm，使用200 mg/L 生根劑質(zhì)處理30 min，扦插基質(zhì)為50%珍珠巖+50%蛭石.

1.3.3 不同質(zhì)量濃度生根劑與處理時間處理 設(shè)5種生根劑的質(zhì)量濃度：100、200、300、400、500 mg/L；處理時間設(shè)3 種：1 h、30 min 及10 s，共計15 個處理組合. 插穗直徑0.5～1.0 cm，長度5～8 cm，扦插基質(zhì)為50%珍珠巖+50%蛭石.

1.3.4 不同扦插基質(zhì)處理 基質(zhì)由珍珠巖、蛭石、草炭土、河沙及田園土按不同比例組合，共設(shè)6 個處理（表1）. 插穗直徑0.5～1.0 cm，長度5～8 cm，使用200 mg/L生根劑處理30 min.

表1 不同處理復(fù)合基質(zhì)配方Tab.1 Substrate formulas of different treatments 單位：%

1.3.5 扦插方法 用紅磚砌扦插池（東西長110 cm，南北長120 cm），扦插池底層鋪3 cm河沙，每個扦插池作為一個處理. 按試驗(yàn)設(shè)計填充基質(zhì)，將基質(zhì)噴水（濕度以手握成團(tuán)，一觸即散為適宜）后噴施殺菌劑與殺蟲劑密閉消毒. 根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計剪取穗條，要求穗條生長健壯、發(fā)育正常、無病蟲害. 按照枝條生理生長方向，上端留半片葉，在腋芽上端平切，下端45°斜切，切口與腋芽間距約2 cm. 用竹簽按7 cm×7 cm的株行距在插床上做孔，隨后放入插穗，并將插穗周邊基質(zhì)壓緊. 每處理168株苗，包含4個重復(fù). 扦插完成后根據(jù)天氣情況進(jìn)行遮陰、噴水、通風(fēng)、除草等管理工作，棚內(nèi)溫度白天保持在25 ℃左右.

1.3.6 數(shù)據(jù)測定及分析 扦插后75 d將插穗小心拔出，對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計，包括愈傷組織形成率（%）、生根率（%）、平均根數(shù)（條）和平均根長（cm），結(jié)合根系效果指數(shù)法對生根效果進(jìn)行綜合評價. 其中愈傷組織形成率=插穗出現(xiàn)愈傷組織數(shù)/總株數(shù)×100%；生根率=插穗生根株數(shù)/總株數(shù)×100%；平均根數(shù)=插穗生根總數(shù)量/生根株數(shù)；平均根長=插穗生根長度總和/生根株數(shù)；生根效果指數(shù)=生根率×平均生根數(shù)×平均根長/生根插穗數(shù)［15］. 使用Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)分析使用SPSS21.0軟件，處理間差異分析采用鄧肯氏新復(fù)極差法（P＜0.05）.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同插穗直徑對構(gòu)樹扦插影響

統(tǒng)計1.0～1.5 cm（全木質(zhì)化穗條）、0.5～1.0 cm（半木質(zhì)化穗條）及0.3～0.5 cm（嫩枝穗條）3種處理的構(gòu)樹扦插苗根部生長情況發(fā)現(xiàn)：1.0～1.5 cm、0.5～1.0 cm、0.3～0.5 cm 3種直徑的扦插苗生根率依次為1.79%、13.69%、10.12%. 直徑為0.5～1.0 cm的扦插苗生根率顯著大于1.0～1.5 cm，但與0.3～0.5 cm相比處理間差異未達(dá)到顯著水平（表2）.

1.0～1.5 cm、0.5～1.0 cm、0.3～0.5 cm 插穗直徑處理的扦插苗愈傷組織形成率依次為28.57%、79.17%、83.33%，其中1.0～1.5 cm插穗直徑處理的扦插苗愈傷組織形成率顯著小于其他兩種，0.5～1.0 cm與0.3～0.5 cm插穗直徑處理間差異未達(dá)到顯著水平（表2）.

表2 不同插穗直徑對構(gòu)樹扦插生根的影響Tab.2 Effect of different cutting diameters on the rooting of Broussonetia papyrifera cuttings

2.2 不同插穗長度對構(gòu)樹扦插影響

不同長度的插穗生根率差異顯著，插穗長度為8～12 cm時，扦插苗生根率為25%，顯著大于其他兩種；其次為插穗長度5～8 cm，生根率為10.71%；插穗長度為12～15 cm時生根率最低，為8.33%.

12～15 cm、8～12 cm、5～8 cm 長度的插穗愈傷組織形成率依次為63.10%、64.29%、70.24%，3 個處理間沒有顯著性差異. 插穗長度為8～12 cm時，扦插苗根系效果指數(shù)顯著大于其他兩種（表3）.

表3 不同長度插穗對構(gòu)樹扦插生根的影響Tab.3 Effect of different cutting lengths on the rooting of Broussonetia papyrifera cuttings

2.3 不同質(zhì)量濃度生根劑與處理時間對構(gòu)樹扦插影響

構(gòu)樹不同質(zhì)量濃度生根劑與處理時間的扦插結(jié)果如表4 所示，以200 mg/L 生根劑處理30 min 時生根率最高，為15.43%；緊接著是以300 mg/L 生根劑處理30 min，生根率為14.29%；100 mg/L 生根劑處理10 s 及500 mg/L 生根劑處理1 h的扦插苗生根率最低，均只有3.57%.

在15個處理中，愈傷組織形成率最高的是500 mg/L生根劑處理10 s，為83.93%；最低的是100 mg/L生根劑處10 s，愈傷組織形成率僅有51.19%. 在生根率最高的處理（200 mg/L生根劑處理30 min）中，其愈傷組織形成率為80.95%，與最高的愈傷組織形成率（83.93%）相比，沒有顯著性差異（表4）.

使用500 mg/L 生根劑處理1 h時，根系效果指數(shù)為0.77，在15個處理中最高；其次是以400 mg/L 生根劑處理1 h，根系效果指數(shù)為0.43；當(dāng)使用200 mg/L生根劑處理10 s時，根系效果指數(shù)最低，只有0.04.在生根率最高的處理（200 mg/L生根劑處理30 min）中，其根系效果指數(shù)為0.31，與最高的根系效果指數(shù)（0.77）相比，沒有顯著性差異（表4）.

表4 不同質(zhì)量濃度與處理時間生根劑處理對構(gòu)樹扦插的影響Tab.4 Effects of different mass concentration rooting agents and immersion times on cutting propagation of Broussonetia papyrifera

2.4 不同基質(zhì)配比對構(gòu)樹扦插影響

由表5可以看出，處理5（基質(zhì)配比為珍珠巖33.33%+蛭石33.33%+草炭土）的生根率為30.36%，顯著大于其他5種處理；其次為處理2（基質(zhì)配比為100%蛭石），生根率為16.67%；生根率最低的是處理1（基質(zhì)配比為100%珍珠巖）與處理6（基質(zhì)配比為100%田園土），均為1.79%.

6個不同基質(zhì)配比的處理中，愈傷組織形成率最高的為處理4（基質(zhì)配比為100%河沙），為80.36%；其次是處理3（基質(zhì)配比為50%珍珠巖+50%蛭石），愈傷組織形成率為69.05%；愈傷組織形成率最低的是處理1，只有26.19%. 在生根率最高的處理5 中，愈傷組織形成率為58.93%，與最高愈傷組織形成率（80.36%）相比，差異未達(dá)到顯著性水平.

處理2的扦插苗根系效果指數(shù)最高為0.30；其次是處理1，根系效果指數(shù)為0.24；處理6的扦插苗根系效果指數(shù)最低，為0.04. 6個處理組合間差異未達(dá)到顯著水平（表5）.

表5 不同基質(zhì)配比對構(gòu)樹扦插生根的影響Tab.5 Effect of different substrates on the rooting of Broussonetia papyrifera cuttings

3 結(jié)論與討論

3.1 插穗規(guī)格對構(gòu)樹扦插的影響

插穗直徑是影響扦插效果的重要因子之一. 日本落葉松直徑較粗的插穗生根率及新梢生長量都比細(xì)的插穗高［16］；較細(xì)的白柳插穗的磷和鉀等無機(jī)元素以及碳水化合物含量較少，進(jìn)而導(dǎo)致扦插的成活率降低［17］.喜樹扦插試驗(yàn)結(jié)果顯示，4 種規(guī)格插穗莖粗中，直徑0.6～0.9 cm 的插穗生根率最高，根系數(shù)量最多［18］. 插穗直徑為5～6 mm 的長葉胡頹子插穗生根率比直徑為3 mm 和4 mm 的高，同時也高于直徑為7 mm 的插穗［19］.本研究中，插穗直徑0.5～1.0 cm（半木質(zhì)化穗條）的生根率及根系效果指數(shù)均顯著大于1.0～1.5 cm（全木質(zhì)化穗條）與0.3～0.5 cm（嫩枝穗條）. 研究結(jié)果與長葉胡頹子［19］和喜樹［18］相似，過于粗大的插穗可能是由于木質(zhì)化程度高、內(nèi)源激素含量少、細(xì)胞分生能力低等原因而影響扦插成活率［10］.

一般來說，較長插穗的根原始體數(shù)量和養(yǎng)分含量較多，有利于扦插生根［9-10］. 然而，在李佳等［20］的研究中，7～13 cm長的插穗除偏根率外各項(xiàng)生根指標(biāo)均明顯優(yōu)于15 cm及18 cm的插穗. 平歐雜種榛10 cm長度的插穗比15 cm及20 cm插穗生根數(shù)、生根率和萌芽率都高［21］. 有關(guān)插穗長度對構(gòu)樹扦插的研究很少，本研究中的12～15 cm、8～12 cm、5～8 cm插穗長度的處理中，插穗長度為8～12 cm的生根率及根系效果指數(shù)均顯著大于其他兩種，對構(gòu)樹扦插選擇插穗具有一定參考意義.

有研究表明，插穗的不定根形成可分為皮部生根型、愈傷組織生根型和混合生根型［22］. 本研究中，所有的雜交構(gòu)樹生根苗均為愈傷組織生根型，是否有混合生根型的存在，還需進(jìn)一步研究. 在不同插穗規(guī)格的處理中，插穗直徑為0.5～1.0 cm的扦插苗愈傷組織形成率與最高的處理（0.3～0.5 cm）相比沒有顯著性差異；插穗長度為5～8 cm的愈傷組織形成率大于其他兩種長度規(guī)格的插穗（3個處理間差異未達(dá)到顯著水平），但生根率及根系效果指數(shù)均不是最高. 結(jié)合前人研究，從生根率及根系效果指數(shù)分析，認(rèn)為插穗直徑0.5～1.0 cm時雜交構(gòu)樹扦插效果最好，插穗長度8～12 cm時雜交構(gòu)樹扦插效果最佳.

3.2 生根劑濃度與處理時間對構(gòu)樹扦插的影響

生根劑的濃度與處理時間對植物扦插起重要作用. 周鑫［11］的研究結(jié)果顯示，生根劑濃度在200 mg/L（處理時間1 h）時扦插苗的平均生根率最高，為18.00%. 5種質(zhì)量濃度（100、200、400、600、800 mg/L）的IBA處理光葉楮插穗的扦插結(jié)果顯示，以質(zhì)量濃度為600 mg/L的IBA處理過的插穗生根率最高［14］.

本研究使用5個生根劑的質(zhì)量濃度（100、200、300、400、500 mg/L）、3種生根處理時間（1 h、30 min及10 s）共組合15個處理構(gòu)樹插穗，結(jié)果顯示：以200 mg/L生根劑處理30 min時生根率最高，根系效果指數(shù)、愈傷組織形成率雖然不是最高，但與最高的處理相比均沒有顯著性差異. 結(jié)合時間成本及藥劑成本，認(rèn)為以200 mg/L生根劑處理30 min時，扦插效果最佳. 不同生根劑質(zhì)量濃度處理研究結(jié)果與周鑫［11］的研究類似，但處理時間不同，可能是由于扦插基質(zhì)、溫度及生根劑種類的不同導(dǎo)致.

3.3 基質(zhì)配比對構(gòu)樹扦插的影響

扦插基質(zhì)是插穗生根營養(yǎng)物質(zhì)與礦物質(zhì)的來源，應(yīng)根據(jù)樹種的特性來選擇相應(yīng)的扦插基質(zhì)［10］. 有關(guān)雜交構(gòu)樹扦插基質(zhì)的研究較少. 在李繼超等［12］的研究中，適合構(gòu)樹幼苗生長的最佳育苗基質(zhì)為壤土∶珍珠巖∶木糠∶泥炭土=80∶10∶5∶5；劉蕓等［23］使用雜交構(gòu)樹組培幼苗馴化移栽，結(jié)果顯示最佳基質(zhì)為蛭石. 光葉楮扦插試驗(yàn)顯示，基質(zhì)配比在沙∶礱糠灰∶珍珠巖=1∶1∶1時，生根率、平均根數(shù)、平均根長及最長不定根等指標(biāo)均優(yōu)于其他基質(zhì)［14］.

本研究的6種不同配比基質(zhì)中，當(dāng)基質(zhì)配比為33.33%珍珠巖+33.33%蛭石+33.33%草炭土?xí)r，生根率顯著高于其他5種，愈傷組織形成率、根系效果指數(shù)與最高的處理相比，均沒有顯著性差異. 因此，認(rèn)為珍珠巖33.33%+蛭石33.33%+草炭土最適合構(gòu)樹扦插. 研究結(jié)果與前人研究不一致，可能是溫度、光照、基質(zhì)配比以及生根劑種類不同造成的.