北方茶區(qū)茶樹短穗扦插繁育技術研究

任志紅，吳煥煥，肖文敏，張 虹，孫海偉，竇 玲，王兆祥

（1泰安市農業(yè)科學研究院，山東泰安 271000；2泰山區(qū)農業(yè)農村局，山東泰安 271000；3山東泰山茶溪谷農業(yè)發(fā)展有限公司，山東泰安 271000）

0 引言

與有性繁殖相比，無性繁殖具有保持母樹優(yōu)良特性、發(fā)根成苗快、繁殖系數(shù)大等優(yōu)點[1-2]。茶樹短穗扦插自20世紀30年代由福建茶農發(fā)明以來[3]，圍繞插穗選擇、扦插環(huán)境、扦插基質、扦插時間、扦插后管理以及扦插發(fā)根過程中的生理生化指標和激素變化等方面開展了大量研究[4-7]，已成為國內南方茶區(qū)茶樹育苗的主要方式。無性系良種的推廣種植是實現(xiàn)茶產業(yè)高產優(yōu)質的一個重要前提[8]。北方茶區(qū)因生態(tài)環(huán)境較南方茶區(qū)存在較大差異[9]，尚未形成穩(wěn)定成熟的扦插繁育技術。山東省是北方重要茶區(qū)之一，在茶樹種植面積逐年擴大、茶苗需求量與日俱增的形勢下，外地調撥茶苗成為茶葉種植者普遍采用的建園方式。然而，由土壤、氣候、溫度等環(huán)境適應性問題造成的茶苗移栽成活率低以及長途運輸增加的建園成本，嚴重制約了山東省無性系茶樹良種化發(fā)展。

近年來，為滿足山東茶區(qū)種苗需求，山東茶區(qū)陸續(xù)在日照、臨沂、泰安、濟南等地建設扦插繁育基地，開展茶苗扦插繁育生產，但是生產中發(fā)現(xiàn)茶苗扦插生根難、出圃率低等問題。影響茶樹扦插的因素有很多[10]，既有內因，即茶樹品種本身和插穗種類，也有外因，包括扦插基質、扦插時間、扦插方法和培育條件等。段繼華[11]以‘碧香早’等7個品種為材料，對不同茶樹品種在秋、冬季不同時間的扦插效果進行比較試驗，發(fā)現(xiàn)不同品種的最優(yōu)扦插時間不同。楊云丹等[12]研究認為，提高扦插成活率的關鍵是剪取適合的短穗和加強苗圃管理。鄧惠靜等[13]研究認為，扦插基質對茶樹扦插育苗成活率的影響較大，以采用排水良好的砂質壤土為宜。劉詩賢等[14]通過對不同扦插時間、扦插基質、激素處理的研究發(fā)現(xiàn)，在北方早秋扦插，ABT生根粉500 mg/L處理后扦插于心土扦插圃成活率較高。

對影響茶樹扦插的研究主要集中在各影響因子對茶樹生根或成活率方面，缺少扦插繁育各因素協(xié)同作用的研究和扦插技術在品種中的應用。為此，筆者采用L9(34)正交試驗設計對茶樹扦插影響因子進行研究，提出適宜北方茶樹的扦插繁育技術，并對23個無性系良種和4個自主選育茶樹新品種的扦插繁育特性進行研究。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗在山東泰山茶溪谷農業(yè)發(fā)展有限公司溫室進行。溫室為塑料膜大棚，內部設有噴霧和滴灌設備，能滿足扦插苗所需棚內溫濕度，夏季溫度控制在35℃以下，冬季溫度保持在10℃以上，空氣濕度在50%～70%左右。溫室頂部有遮陰網，夏季可遮陰。

扦插試驗在2018年9月進行，扦插后365天調查成活率、根系生長情況等相關指標。

1.2 試驗材料

試驗材料選取‘中茶108’、‘龍井43’、‘中黃1號’等23個無性系良種和‘泰茶1號’、‘泰茶2號’、‘泰茶3號’、‘泰茶4號’4個自主選育品種。插穗取自泰安市農業(yè)科學研究院試驗苗圃，選擇樹齡為4～5年、生長健康無病蟲害當年生半木質化嫩枝。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 以‘中茶108’為試材，研究不同扦插影響因子和不同激素種類對扦插成活率的影響。扦插影響因素試驗采用L9(34)正交試驗設計，茶樹扦插影響因素水平見表1。插穗處理方式中正常處理是指插穗削后直接進行扦插；萎蔫處理是指母穗扦插前在避光冷涼處（空調房內，室溫20～25℃）靜置3 h，以葉片輕度失水，然后削成插穗扦插；泡清水是指插穗削后在清水中浸泡處理，清水為農田灌溉用水，pH 6.0，電導率189 μs/cm。每組處理50個插穗，重復3次。1年后測定扦插茶苗的地上部和根系生長情況及成活率等指標。不同激素種類對扦插成活率的影響采用單因素3水平試驗設計。

表1 茶樹扦插影響試驗因子水平表

1.3.2 扦插基質條件 扦插苗床底層鋪厚的碎石，取出土后加入篩選過的河沙和草炭土，以50%草炭土+50%河沙混勻作為扦插基質，土層厚度30 cm，然后整平畦面，插床深30 cm。扦插前基質澆水保持濕潤，然后用多菌靈、高錳酸鉀對土壤殺菌消毒并調整土壤至pH 5.5。畦子整平后上覆100 cm以下底層黃泥生土，生土攆細并過篩，覆土厚度10 cm，灌透水后再行畦床消毒滅菌。

1.3.3 插穗處理及扦插方法 選取當年抽生的健壯枝條，用單面刀片將茶樹枝條削成長3.5 cm的穗，穗直徑0.3 cm左右，每穗保留l片完整葉片和1個健壯腋芽，上下剪口均呈馬耳型。采用常規(guī)方法扦插，插穗斜插入（與地面45°角）基質中，深度為露出葉柄，葉片不接觸基質，插完1行后將稍加壓實，使插穗與基質密接，插穗株距2 cm，葉片互不遮壓或稍壓葉面1/3部位，插后立即充分澆水，使苗床土壤濕透。扦插后前2周每天噴霧4次，每次15 min，之后根據插床濕潤情況澆水，每隔5天交替噴多菌靈和甲基托布津800倍液。

1.3.4 扦插繁育試驗 對27個種質資源進行扦插，扦插后365天調查各品種的生長情況和扦插成活率。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 茶苗生長勢與根系指標測量 將茶苗取出后用直尺、游標卡尺分別測定茶苗的新梢長、莖粗（新梢基部），用水將根部清洗干凈，用NUScan700平板掃描儀掃描茶苗根系，然后用WinRHIZO 2007a根系分析系統(tǒng)進行分析，獲得茶苗的總根長、根投影面積、根總表面積、平均直徑、根系體積和根尖數(shù)和以上各指標的平均值和標準方差。

1.4.2 茶苗生物量指標測定 測定根系后的扦插茶苗用剪刀將根系和地上部莖葉分離開，用吸水紙吸干水分，然后稱取根鮮重，后分別置于WS70-1紅外線快速干燥器中，80℃烘至恒重。采用FA1004A型電子天平稱重。

1.4.3 根系發(fā)育指標綜合評價方法 利用隸屬函數(shù)法對根系發(fā)育指標進行綜合評價。隸屬函數(shù)計算如式(1)。

式中，Xj為某一處理的某一指標值，Xmax、Xmin分別為所有處理在該指標中的最大值和最小值。將各處理不同指標的隸屬值進行累加求其平均值，平均值越大根系發(fā)育情況越好。

1.4.4 不同品種的扦插成活率計分方法 扦插成活率≥75%的計5.0分，65%≤成活率＜75%計4.0分，55%≤成活率＜65%計3.0分，45%≤成活率＜55%計2.0分，45%以下計1.0分。地上部干重為年度生長量的重要指標，也采用5分制打分，將干重≥1.30 g的計5.0分，1.20 g≤干重＜1.30 g計4.0分，1.10 g≤干重＜1.20 g計3.0分，1.00 g≤干重＜1.10 g計2.0分，1.00 g以下計1.0分。扦插成活率與生長情況最終得分為上述兩者得分的平均值。

1.4.5 數(shù)據處理方法 測定數(shù)據用SPSS 18進行方差分析，用Excel作圖。

2 結果與分析

2.1 扦插影響因子研究

由表2分析發(fā)現(xiàn)，正交試驗9個處理中，3號處理A1B3C3D3效果最好，成活率達81.3%，其次為9號處理A3B3C2D1，成活率為76.6%，8號處理A3B2C1D3成活率最低23.3%。正交試驗最優(yōu)組合為3號處理，即插穗浸泡在清水中備用，扦插前浸蘸IBA(200 mg/L)0.5 h。其次為插穗浸泡清水，IBA+NAA（各100 mg/L）浸蘸1 h后扦插。2種組合均要求插穗扦插前浸泡于清水中，在實際扦插操作中要特別注意防止插穗萎蔫。區(qū)別在于激素種類、濃度和浸蘸時間，說明激素的處理方式影響了扦插成活率。

表2 茶樹扦插成活率影響試驗直觀分析表L9(34)

由圖1可以更直觀地看出各因素對扦插成活率的影響。激素種類中IBA處理插穗成活率最高，NAA處理最低，IBA+NAA處理界于兩者之間。激素浸蘸5 min時間對扦插成活的效果最好。扦插成活率隨激素濃度的增加而增加。茶樹夏季扦插最優(yōu)化組合為插穗削后立即清水浸泡，扦插前用IBA 200 mg/L以上濃度浸蘸5 min，然后插入基質。與正交試驗最優(yōu)組合區(qū)別在于激素浸蘸時間的差異。

圖1 不同處理對扦插成活率的影響

不同扦插因子對扦插成活率的影響程度可以從極差值（R值）反映出來。由表2可知，RA＞RB＞RD＞RC，對扦插成活率產生效應的因素由主到次為激素種類、插穗處理方式、激素的浸蘸時間、激素濃度。浸蘸時間的影響程度較低，而浸蘸激素種類對扦插成活率的影響最大。

2.2 激素處理對扦插茶苗的影響

由上述試驗可知，各扦插影響因子中，浸蘸激素種類對扦插成活率的影響最大。為進一步明確不同激素種類對扦插茶苗生長發(fā)育的影響，采用單因素3水平試驗進行研究。參考前期試驗結果，設定IBA200 mg/L、NAA 200 mg/L、IBA 200 mg/L+NAA 200 mg/L 3個處理水平，試驗中插穗浸泡在清水中備用，扦插前浸蘸激素30 min。以‘中茶108’為試材進行試驗，分別研究各處理對扦插茶苗地上部生長指標、根系生長狀態(tài)及各指標和根系生物量的影響。

2.2.1 激素處理對扦插茶苗地上部生長指標的影響 表3顯示，對插苗葉片數(shù)量方面不同激素處理的影響程度為IBA+NAA＞IBA＞NAA，IBA+NAA處理顯著高于NAA處理，IBA處理低于IBA+NAA處理，高于NAA處理，但差異不顯著。IBA+NAA和IBA處理的新梢長差異不顯著，但均顯著高于NAA處理。對新梢基部莖粗的生長的影響方面3種處理無顯著差異。IBA+NAA處理下地上部干物質重量最大，其次為IBA處理，兩者無顯著差異，NAA處理最小，顯著低于其他2種處理。

表3 不同激素處理對無性茶苗地上部的影響

結果表明，在各指標中，IBA+NAA處理與IBA處理無顯著差異，顯著優(yōu)于NAA處理。為進一步確定IBA+NAA處理和IBA處理對茶苗地上部發(fā)育的綜合影響，采用綜合隸屬函數(shù)對不同處理的4個地上部指標進行綜合評價。結果（表3）顯示，IBA+NAA處理綜合隸屬函數(shù)值最大(3.97)，說明IBA+NAA處理為最佳激素處理方式，優(yōu)于IBA處理。

2.2.2 激素對扦插茶苗根系發(fā)育的影響 圖2顯示，3種處理的根類組成有一定差異，IBA處理一級側根（直接著生在莖上的根）數(shù)量較多，根基部顏色為黃褐色，有的已經形成黑褐色，白色細長的延長根（長度大于0.5 cm著生在一級側根上面）豐富，吸收根(＜0.5 cm)數(shù)量較少。NAA處理茶苗一級根少而粗，側根基部根莖白色，也少見黃褐色，延長根和吸收根數(shù)量較少，根系發(fā)育欠發(fā)達。IBA+NAA處理根的根類組成較合理，各類型根系豐富。

2.2.3 激素對扦插茶苗根系發(fā)育指標的影響 表4顯示，3種激素處理對扦插苗的總根長有影響，IBA、IBA+NAA處理之間差異不顯著，但均顯著高于NAA處理。根系平均直徑以NAA處理最高，顯著高于IBA處理，與圖2顯示NAA處理根系較粗相符。根系總投影面積IBA、IBA+NAA之間差異很小，但均顯著高于NAA處理。IBA+NAA處理根系總表面積顯著高于NAA處理。從根體積看，IBA+NAA處理高于IBA處理，顯著高于NAA處理，接近NAA處理的3倍。IBA+NAA處理的根尖數(shù)最多，顯著高于IBA和NAA處理，IBA與NAA處理的根尖數(shù)無差異。IBA+NAA處理綜合隸屬函數(shù)值最高(5.23)，高于IBA處理(2.99)和NAA處理(1.00)。說明IBA+NAA處理最有利于扦插茶苗根系發(fā)育。

圖2 不同激素處理的茶苗根系生長情況

表4 不同激素處理對根系發(fā)育指標的影響

2.2.4 不同激素對扦插茶苗根系生物量的影響 圖3顯示，茶樹根系鮮重以IBA+NAA處理最高，但IBA處理干重和IBA+NAA處理接近，說明IBA處理根系干物質量較高。從根類組成分析，IBA處理的吸收根很少，因為吸收根的中柱構造相對簡單，初生木質部和初生韌皮部細胞很少，木質部和韌皮部間基本無維管形成層的發(fā)生，無次生生長能力。而IBA+NAA處理根吸收根和延長根占比較多，所以出現(xiàn)IBA處理干重與IBA+NAA處理接近的現(xiàn)象。

圖3 激素對扦插茶苗根系生物量的影響

2.2.5 小結 綜合上述試驗結果，IBA+NAA處理最大程度地增加了扦插苗地上部干物質總量，有利于根系中一級側根、延長根和吸收根的協(xié)同生長，且最大程度地促進了根系總根長、總表面積、根體積、根尖數(shù)和生物量的增長。由此確定，插穗斜削后立即清水浸泡，扦插前用激素組合IBA(200 mg/L)+NAA(200 mg/L)浸蘸30 min后迅速插入基質，可以提高扦插成活率。

2.3 不同茶樹品種的扦插繁育特性研究

根據前期扦插影響因素研究試驗結果，對自主選育的4個茶樹新品種和搜集到的23個種質資源進行扦插繁育試驗，調查各品種的生長情況和扦插成活率，見表5。

由表5可以看出，成活率最高的為‘平陽特早’，成活率達到96.10%，成活率超過80%的茶樹品種（優(yōu)系）有‘安吉白茶’、‘中茶108’、‘農家種1號’、‘泰茶1號’、‘御金香’、‘浙農117’、‘龍井43’、‘平陽特早’、‘碧香早’、‘泰茶2號’、‘農抗早’等11個品種，扦插成活率在50%～80%的品種有‘金萱’、‘龍井長葉’、‘中茶102’、‘正谷大白’、‘浙農113’、‘玉綠’、‘櫧葉齊’、‘玉筍’、‘金寨1號’、‘勁峰’、‘舒茶早’、‘泰茶3號’、‘羅漢2號’、‘泰茶4號’等14個品種；扦插成活率低于50%的品種有2個，‘鏡嶺中亞1號’成活率38.87%，‘黃金芽’成活率17.17%。從扦插成活率高的品種（優(yōu)系）1年生苗的生長高度可以看出，最高的是‘碧香早’，而且從長勢和生長情況看，茶苗生長壯旺，適應性強。其次為‘泰茶4號’、‘中茶108’、‘農抗早’、‘農家種1號’、‘泰茶2號’、‘平陽特早’、‘安吉白茶’、‘御金香’、‘龍井43’、‘泰茶1號’。從地上部干重的結果可以看出，在扦插成活率高于80%的品種中，‘碧香早’地上部干重最高(1.45 g)，其余依次為‘農抗早’(1.37 g)、‘泰茶4號’(1.34 g)、‘泰茶 1 號’(1.33 g)、‘泰茶 2 號’(1.30 g)、‘中茶 108’(1.27 g)、‘御金香’(1.25 g)、‘平陽特早’(1.20 g)、‘浙農117’(1.16 g)?！布撞琛?、‘農家種1號’、‘黃金芽’、‘龍井43’和‘羅漢2號’的地上部生物量均低于1.0 g，說明其茶苗長勢較弱。扦插成活率及生長情況的平均得分顯示，得分5分的有‘泰茶1號’、‘碧香早’、‘泰茶2號’、‘農抗早’，得分4.5的有‘中茶108’、‘御金香’、‘平陽特早’，得分4.0的有‘金萱’、‘龍井長葉’、‘浙農117’、‘勁峰’、‘泰茶3號’、‘泰茶4號’。由此可見，不同茶樹品種的扦插繁育特性差異較大。

表5 不同品種的扦插成活率及一年生苗的生長情況

3 結論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，插穗處理方面，插穗削完后立即浸泡清水效果最好，扦插成活率最高，萎蔫處理最差，原因可能是扦插時為夏末秋初，溫度高，空氣濕度低，插穗容易失水，造成削口部位抽干，細胞活性降低，影響插條薄壁細胞、維管束細胞脫分化[15]。茶樹扦插成活率最高的組合在正交試驗結果中為插穗浸泡在清水中備用，扦插前浸蘸200 mg/L IBA30 min，各因素最優(yōu)條件組合為插穗削后立即清水浸泡，扦插前用IBA200 mg/L以上濃度浸沾5 min，然后插入基質。兩者區(qū)別在于激素浸蘸時間的差異，說明各因子既能夠單獨產生影響，還有顯著的交互效應[16]。進一步通過R值分析發(fā)現(xiàn)，對扦插成活率產生效應的因素由主到次依次為激素種類、插穗處理方式、激素的浸蘸時間、激素濃度。王雪萍[17]采用正交試驗方法和主成分分析法研究激素種類、濃度及浸泡時間對‘鄂茶1號’茶樹扦插生根的影響時發(fā)現(xiàn)，激素種類和激素濃度對扦插生根影響較大，浸泡時間影響相對較小。

對扦插成活率影響最大的為激素種類。激素處理可提高內源激素水平和酶活性、加速淀粉水解和糖代謝、促進營養(yǎng)物質的向基運輸，為根原基形成提供必要的能量，從而促進根系生長[18-19]。對激素處理種類進行單因素研究發(fā)現(xiàn)，IBA+NAA處理和IBA處理與NAA處理比較，顯著增加了扦插苗地上部干物質總量，有利于根系中一級側根、延長根和吸收根的協(xié)同生長，且最大程度地促進了根系總根長、總表面積、根體積、根尖數(shù)和生物量的增長。但是IBA+NAA和IBA處理無顯著差異。與正交試驗扦插成活率研究結果進行比對，激素處理在促進植株地上部和根系發(fā)育的同時，在一定程度上也決定了扦插的成活率。隸屬函數(shù)綜合評價結果顯示，IBA+NAA處理為促進茶苗地上部生長和根系發(fā)育的最優(yōu)激素處理類型。進而確定了最優(yōu)扦插處理組合，即插穗斜削后立即清水浸泡，扦插前用IBA 200 mg/L+NAA 200 mg/L浸蘸30 min后迅速插入基質。

采用該扦插方法，調查27個茶樹品種的扦插繁育特性，包括自主選育的4個茶樹新品種和搜集到的23個種質資源。結果顯示，不同品種的扦插成活率差異較大，最高96.1%，最低僅為17.17%。方澤基[20]、李慧[21]等認為茶樹短穗扦插培育的茶苗成活率、出圃率受品種影響較大，可能與茶樹品種的遺傳特性、生化成分和枝條再生能力差異大有關。梁月榮等[22]對‘浙農12’等7個無性系茶樹品種扦插發(fā)根過程的顯微切片觀察和主要生化指標測定分析指出，插穗母葉內的淀粉和非蛋白氮高、母莖內的碳氮比高、母葉內蛋白氮含量低的品種，具有較強的發(fā)根能力，但具體原因有待進一步研究。Almehdi等[23]研究也表明，扦插成活率與樹種的遺傳密切相關。

扦插成活率不僅與植物本身的內在生理特性、扦插方法有關[24]，扦插后溫度、濕度、光照等條件的管理控制也很重要。多個因素的協(xié)同作用，影響植物的扦插繁殖效率[25]。要從根本上探明影響不同品種植物扦插成活率的影響因素，應該從分子水平研究和掌握扦插生根的機理和樹種間成活率差異產生的原因[26]。同時，由于品種的扦插特異性[27]，高效特色茶產業(yè)的快速發(fā)展及其對優(yōu)質茶苗的需求[28]，需要通過開展基礎性的配套扦插繁育技術研究來實現(xiàn)。這也是推動茶樹新品種培育、推廣和實現(xiàn)工廠化育苗的有效途徑。