不同促生劑對紅花玉蘭嬌紅2號苗木移栽生長的影響1)

王延雙 趙秀婷 段劼 馬履一 朱仲龍 何寶華 桑子陽

(北京林業大學，北京，100083)(北京西山國家森林公園)(五峰博翎紅花玉蘭科技發展有限公司)

對于具有極高觀賞價值的園林綠化類樹木，移栽是短期快速成景的主要手段[1-2]。移栽過程包括移栽苗的選擇和挖取、移栽時間、運輸存放、移栽地氣候條件以及移栽后的栽植與養護，任何環節發生失誤都會使苗木成活率降低，導致觀賞時間被推滯、觀賞價值削弱，進而造成經濟損失[1]。由于苗木的生長習性以及栽植地環境因素的變化，苗木移栽后會出現不同程度的緩苗現象。緩苗是苗木經過移栽或生長環境改變，重新適應新環境而恢復正常生長狀態的過程[3]。根系損傷的嚴重程度是影響移栽緩苗期長短的重要原因[4-5]。關于移栽和緩苗的研究多集中在農作物的棉花[6-9]、煙草[10]、茶[11]、甘薯[12]，以及園林植物栽植技術[13-15]和影響植物移栽生長的脅迫因素[16]。

紅花玉蘭(Magnoliawufengensis)是馬履一等[17]在湖北省五峰縣發現的木蘭科玉蘭亞屬植物新種。嬌紅2號(見圖1)屬紅花玉蘭系列新品種，荷花型，花期早，花被12～14片，且花瓣內外均為粉紅色、腹面顏色略淡。紅花玉蘭為肉質淺根，喜有機質、疏松、微酸或中性土壤，對生長環境要求較高。嬌紅2號具有極高觀賞價值，2014年被審定為省級林木良種。目前對紅花玉蘭播種、嫁接育苗[18-19]、區域化引種和抗逆等栽培技術開展了研究[20-24]。但是嬌紅2號苗木在移栽后1～2 a出現生長停滯、葉片枯萎等緩苗現象[25]，針對縮短苗木移栽緩苗期、緩苗生長過程、緩苗根系特征的研究還未報道。為此，本文對嬌紅2號施用ABT-1號生根粉和EM菌劑后移栽生長過程進行研究，以探求促進根系生長、提高光合能力和維持保護酶系統的活性等措施縮短緩苗期，為紅花玉蘭嬌紅2號的引種推廣提供科學依據與技術支撐。

圖1 紅花玉蘭嬌紅2號花部形態

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗地點位于北京市海淀區西山國家森林公園溫室內。溫室內有完善的降溫、保溫、遮蔭、補光、增濕、灌溉等裝置，可充分滿足苗木的生長。

試驗材料為1年生嬌紅2號嫁接苗。2019年3月3日，由湖北五峰運至北京西山國家森林公園。運輸前將苗木根系用水浸潤并用塑料薄膜包裹根部，防止根系失水。2019年3月4日將長勢基本一致的裸根苗木栽在底部有孔的花盆(盆高32 cm、直徑36 cm)中。采用草炭土(丹麥進口草炭土pH=5.5)和沙土(土壤密度1.847 7 g·cm-3；體積比1∶1)作為供試土壤。運用ABT-1號生根粉和農富康EM菌劑(生物復合菌液，主要成分為：地衣芽孢桿菌、乳酸菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、糞腸球菌等多種益生菌及生物酶)進行處理。

1.2 試驗設計

將苗木隨機分成9組，共設置9個處理，2019年3月4日開始進行試驗。

設置對照(CK)，ABT-1生根粉各處理的質量分數分別為50×10-6(A1)、100×10-6(A2)、150×10-6(A3)、300×10-6(A4)，EM菌劑各處理的質量分數分別為2×10-6(B1)、3×10-6(B2)、5×10-6(B3)、10×10-6(B4)，每個處理10株，重復3次。分別于5月(M5)、7月(M7)、9月(M9)進行生長和生理指標的采樣與測定。

1.3 取樣與指標測定

移栽存活率：于2019年11月初對各處理植株的存活株數進行統計，計算移栽存活率。

生長指標的測定：分別于5月、7月、9月對每個處理的所有植株，利用卷尺和數顯游標卡尺分別測定苗高和地徑，并計算苗高、地徑的相對生長量。苗高相對生長量(y)公式為y=(y2-y1)/y1；地徑相對生長量(z)公式為z=(z2-z1)/z1。式中：y1為上一測定時間點苗高，y2為當前時間點苗高，z1為上一測定時間點地徑，z2為當前時間點地徑。

根系形態結構：每個處理破壞性選取3株苗木，取樣時為保證根系的完整性，剪開塑料花盆，將根系浸在水中并輕輕抖動，使根系與土壤分離。獲取的整個根系用去離子水沖洗干凈，放置在裝有冰塊的透明托盤上，按照Pregitzer et al.[23]的根序分級法，將其分別放入盛有冰水的對應托盤中，用鑷子取下不同根序的根，查數每一級別細根數量。用掃描儀(EPSON PERFECTION V750 PRO)掃描分級后各個根序的根樣，用WinRHIZO Pro 2004a對圖片進行分析，計算分析根系長度、根系數量、根系體積等指標。掃描后的根系用紙包好放于烘箱中，65 ℃烘干至恒質量，用于生物量的計算。

光合生理指標：分別于5月、7月、9月初選取晴朗的一天，測定儀器為美國Li-cor公司生產的Li-6400XT，選取植株上層健康的葉片，測定凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)等參數。

保護酶活性指標：每個處理隨機選取3株苗木的上層成熟健康的葉片，取下后立刻過液氮并置于干冰中暫時儲存，帶回實驗室，放置于-80 ℃超低溫冰箱保存。超氧化物歧化酶(SOD)活性采用NBT還原法測定[24]，過氧化酶(POD)活性采用愈創木酚顯色法測定[25]，丙二醛(MDA)的質量摩爾濃度采用硫代巴比妥酸法測定[26]。

1.4 數據統計與分析

利用Microsoft Excel 2010進行數據的整理統計并制圖，用SPSS22對不同處理之間的試驗數據進行方差分析，并運用Duncan檢驗法確定每個指標在處理間差異的顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同處理下嬌紅2號苗木存活及生長特性

2.1.1 不同處理下嬌紅2號移栽成活率

當年苗木生長末期，B1、B2處理苗木存活率均為100%，A1、A2處理苗木成活率均為96.77%，B3處理為93.33%，A3、A4、B4處理和對照的苗木成活率均為90%。可見，嬌紅2號施用低濃度的ABT-1生根粉和EM菌劑比對照成活率顯著提高。

2.1.2 不同處理下嬌紅2號苗高地徑生長特性

由表1可知，各處理的結果苗高均存在差異。5—9月份，苗高相對生長量平均值分別為0.063 1、0.021 2、0.018 4。三次采樣數據分析發現，3—5月份的數據中，A1處理最好，苗高相對生長量達到0.081 1，但與其余各處理無顯著差異(P>0.05)；5—7月份的數據中，A2處理最好，苗高相對生長量達到0.023 9。7—9月份的數據中，A1處理表現較好，苗高相對生長量達到0.028 4，各處理間均無顯著差異(P>0.05)。

表1 不同處理下嬌紅2號苗高相對生長量變化

由表2可知，不同處理對嬌紅2號地徑的影響存在差異。各處理苗木地徑的相對生長量波動幅度在3—5月份間最為明顯，3個階段地徑相對生長量平均值分別為0.049 1、0.038 3、0.034 1。三次采樣數據分析發現，3—5月份的數據中，A4處理的地徑相對生長量最大為0.064 7；5—7月份的數據中，A2處理的相對生長量最大為0.054 8；7—9月份的數據中，CK相對生長量最大為0.045 5，但各處理無顯著差異(P>0.05)。

表2 不同處理下嬌紅2號地徑相對生長量變化

通過對不同處理不同時間的苗高和地徑的數據分析，A1處理對苗高生長的促進作用較好，A4處理對苗木地徑生長的促進作用較好。地徑與苗高，均在3—5月份有較高的生長量，但是苗木高生長對試劑處理的反應較為敏感，在3—5月份就已經表現出差異；各處理與對照間地徑生長的差異在5—7月份才顯現出來。各處理苗木的生長差異體，現了各處理在緩苗期的作用程度。此時推測，緩苗期間的3—5月份苗木主要體現高生長，5—7月份主要體現徑生長。

2.2 不同處理下嬌紅2號根系形態特征

2.2.1 新生根系數量變化特征

由表3可知，5月份，苗木新生根數量較少，新生根數量最多的A4處理為109條，新生根數量最少的CK為3條，A4處理與A2處理、A3處理差異不顯著(P>0.05)，與其他處理均差異顯著(P<0.05)；7月份，苗木新生根數量增多，新生根數量最多的A2處理為1 188條，新生根數量最少的CK為252條，且A2處理與CK差異顯著(P<0.05)，與其他處理無顯著差異(P>0.05)；9月份，苗木新生根數量顯著增加，新生根數量最多的處理是A3達到2 354條，新生根數量最少的B2處理為429條，各處理間只有A3和B2差異顯著(P<0.05)。

分析發現，施加ABT處理的苗木比施加微生物菌劑的苗木，在5—7月份能更好地促進苗木根系的新生，且與未施加處理的苗木差異顯著。直到苗木生長到9月份，苗木根系數量最多的是A3處理，除B2處理外，各處理間均無顯著差異，說明此時苗木已經度過緩苗期。

表3 不同處理下嬌紅2號新生根系數量變化

2.2.2不同處理下嬌紅2號的根長、根表面積、根體積的特征

由表4可知，各處理苗木的一級根根長、根表面積和根體積差異均不顯著(P>0.05)，表明各處理對苗木的主要作用并不是促進一級細根的分化。

由表5可知，7月份，A3處理的苗木的二級根根長、根表面積和根體積分別為1 463.107 5 cm、239.950 0 cm2、4.088 8 cm3，苗木二級根根長、根表面積與CK差異顯著(P<0.05)；9月份，A3處理苗木二級根根長、根表面積分別為2 949.684 1 cm、483.064 2 cm2，與CK差異顯著(P<0.05)；雖然A4處理的根體積值最大，為8.064 8 cm3，但與A3處理差異不顯著(P>0.05)，與CK差異顯著(P<0.05)。

由表6可知，不同處理苗木三級細根總L3、總S3和總V3特征。7月份，A4處理最好，苗木的三級細根根長、根表面積和根體積分別為796.679 8 cm、183.825 2 cm2、4.957 4 cm3，與A3差異不顯著，但與CK差異顯著；9月份，A3處理最好，苗木的三級細根根長、根表面積和根體積分別為902.509 4 cm、214.351 1 cm2、6.093 4 cm3。綜合苗木新生根系數量以及二三級細根特征來看，A3處理較其他處理能明顯促進嬌紅2號新生根萌發，并通過調節二級以及三級細根的分化，增加其根長、根表面積、根體積來保證植物對營養和水分的吸收運輸。

表4 不同處理下嬌紅2號一級根特征

表5 不同處理下嬌紅2號二級細根特征

表6 不同處理下嬌紅2號三級細根特征

2.3 不同處理下嬌紅2號苗木光合生理特性

如表7所示，不同處理對苗木凈光合速率的影響表現為：5、7、9月份各處理間具有相同的變化趨勢，變動幅度由小變大再變小。5月份，A4處理的凈光合速率最大(5.128 0 μmol·m-2·s-1)，且A4與CK、B2、B4、A1處理間差異顯著(P<0.05)；7月份，A4處理的凈光合速率最大(11.545 μmol·m-2·s-1)，除B3、B4處理外，A4與其他處理均差異顯著(P<0.05)；9月份，CK處理凈光合速率最大(11.728 9 μmol·m-2·s-1)，且與A1、A2、A4處理間差異顯著(P<0.05)。A4處理在5-7月份的凈光合速率值較大，說明A4處理能提高苗木凈光合速率；直至9月份，CK處理的凈光合速率值變為最大。

表7 不同處理下嬌紅2號凈光合速率變化

由表8可知，5月份、7月份、9月份，不同處理對苗木氣孔導度的影響表現為各處理間的變動幅度與Pn的變動幅度相似。5月份，B1處理的氣孔導度最大為0.092 6 μmol·m-2·s-1，各處理間差異不顯著；7月份，A4處理的氣孔導度最大為0.244 5 μmol·m-2·s-1，且A4處理與其余各處理均差異顯著(P<0.05)；9月份，B3處理數值最大為0.199 1 μmol·m-2·s-1，且B3處理與CK、B2、B4處理無顯著差異(P>0.05)。可知，施加處理和CK的氣孔導度在7月份與A4處理表現出明顯的差異(P<0.05)；直至9月份，除B3處理外，其余各處理之間無明顯的差異(P>0.05)。

表8 不同處理下嬌紅2號氣孔導度變化

由表9可知，不同處理對嬌紅2號胞間CO2濃度的影響表現為：5月、9月各處理間變動幅度較小，7月份變動幅度較為明顯。5月份測定的數據中，A1處理的胞間CO2濃度最大為229.200 0 μmol·m-2·s-1，且與B1處理(164.400 0 μmol·m-2·s-1)差異顯著(P<0.05)；7月份測定的數據中，B3處理的胞間CO2濃度最大為301.000 0 μmol·m-2·s-1，且與A1、A2、A3、B1處理差異顯著(P<0.05)；9月測定的數據中，B3處理的Ci最大為273.555 6 μmol·m-2·s-1，但各處理間差異均不顯著(P>0.05)。通過對數據分析發現，B3處理在7—9月份擁有較大的胞間CO2濃度，但5—9月期間，CK與B3處理，各月份沒有顯著差異(P>0.05)。

表9 不同處理下嬌紅2號胞間CO2濃度變化

由表10可知，不同處理對嬌紅2號蒸騰速率的影響表現為：5月份、9月份各處理間變動幅度較小，7月份變動幅度較為明顯。5月份測定的數據中，A4處理的蒸騰速率最大為0.902 4 μmol·m-2·s-1，且各處理間只有A4處理和A2處理(0.493 9 μmol·m-2·s-1)差異顯著(P<0.05)；7月份測定的數據中，A4處理的蒸騰速率最大為6.995 0 μmol·m-2·s-1，與其余各處理差異顯著(P<0.05)；9月測定的數據中，CK處理的蒸騰速率最大為2.287 8，且CK與A1處理差異顯著(P<0.05)。5月份，A4處理的嬌紅2號苗木的蒸騰速率的數值最大；7月份，A4處理仍保持較高的蒸騰速率；9月份，CK才逐漸表現出較高的蒸騰速率。

表10 不同處理下嬌紅2號蒸騰速率變化

經過數據綜合分析發現，施加處理的植株面對逆境時，在7月份其光合生理表現出較高的抵抗能力，且表現較為突出的兩個處理分別是A4和B3。而CK處理在9月份才逐步恢復正常的生長狀態。此時推斷，7月份施加處理的苗木(例A4、B3等)已經度過緩苗期，而CK處理的各項光合生理指標在9月份才度過緩苗期。

2.4 不同處理下嬌紅2號苗木保護酶活性和丙二醛質量摩爾濃度

2.4.1 超氧化物酶(SOD)活性變化

由表11可知，5月份，A4處理的嬌紅2號苗木SOD活性最高(382.211 0 U·g-1)，其次是A3處理(279.623 7 U·g-1)和CK(266.206 9 U·g-1)，且這3個處理間差異不顯著(P>0.05)，但是除A3和CK處理外，A4處理與的其余處理均差異顯著(P<0.05)。7月份，A1處理苗木的SOD活性最高(287.516 7 U·g-1)，除A3處理外，A1處理與其余處理均差異顯著(P<0.05)。9月份，B1處理苗木的SOD活性為323.263 6 U·g-1，CK苗木的SOD活性為318.971 0 U·g-1，且除A1處理外，各處理間的差異不顯著(P>0.05)。

表11 不同處理下嬌紅2號SOD活性變化

2.4.2 過氧化物酶(POD)活性變化

由表12可知，5月份，嬌紅2號苗木的POD活性最高的處理是CK(33.397 8 U·g-1·min-1)，且除B4處理外，CK與其余各處理均差異顯著(P<0.05)；7月份，嬌紅2號苗木的POD活性最高的處理是B2(42.311 1 U·g-1·min-1)，且各個處理間基本上存在顯著差異(P<0.05)；9月份，POD活性最高的是CK為62.570 1 U·g-1·min-1，并與其余各個處理均差異顯著(P<0.05)。嬌紅2號苗木的POD活性各個處理間差異較大，在5份和9月份，CK在各處理中POD活性最大。

2.4.3 丙二醛(MDA)質量摩爾濃度變化

由表13可知，不同處理下，嬌紅2號MDA質量摩爾濃度變化如表13所示。5月份，各處理的嬌紅2號苗木的MDA質量摩爾濃度最高的是A3處理(22.701 6 μmol·g-1)，且與其余各個處理差異顯著(P<0.05)。7月份，各處理的嬌紅2號苗木的MDA質量摩爾濃度最高的是A4處理(14.358 5 μmol·g-1)，其次是A1、B2、B1處理，且A1、A4、B2、B1處理間差異不顯著(P>0.05)，但A4處理與剩余處理間差異顯著(P<0.05)。9月份，各處理的嬌紅2號苗木的MDA質量摩爾濃度最高的是A3處理(24.439 8 μmol·g-1)，且與其余各處理差異顯著(P<0.05)。數據分析發現，5—7月份A4和A3處理的MDA質量摩爾濃度普遍較高，直到9月份CK的MDA質量摩爾濃度才逐漸上升。

表12 不同處理下嬌紅2號POD活性變化

表13 不同處理下嬌紅2號丙二醛質量摩爾濃度變化

通過數據分析發現，較高濃度的ABT生根粉能在早期調節苗木的SOD活性，而微生物菌劑能更好的調節苗木的POD的活性。苗木生長至7月份，A3處理一直處于較高的SOD活性，B2處理處于較高的POD活性來應對植物生長中的逆境，并與CK差異顯著(P<0.05)；到9月份，CK處理的SOD、POD活性均較高，并與其余處理間差異幾乎不顯著。施加處理的苗木能普遍調節保護酶的活性來抵抗脅迫、減輕膜脂過氧化對植物造成的傷害。說明A3、B2處理可能在7月份已經度過緩苗期。直至9月份，CK處理的保護酶活性處于較高水平，此時所有苗木已度過緩苗期。

2.5 不同處理對嬌紅2號影響的綜合評價

為了避免單個因子對苗木生長表現的片面性，綜合反映不同處理對于嬌紅2號移栽苗生長的影響，利用主成分分析的方法對9個處理進行綜合評分排名。得分越高說明該處理的苗木質量越好，即該處理對苗木生長的促進及抵御逆境的作用越強，則苗木度過緩苗期的時間越短。

由見表14可知，提取的3個主成分累計方差貢獻率達89.6456%(>80%)。

表14 不同處理下嬌紅2號測定指標的主成分分析

由表15可知，第一主成分中根表面積、根長、根體積具有較大載荷，主要反映移栽后苗木根系生長狀況，稱根系影響因子；第二主成分中MDA具有較大載荷，主要反映了苗木移栽后受到環境脅迫膜脂過氧化的程度，稱脅迫因子；第三主成分中SOD具有較大載荷，主要反映了苗木通過施加不同試劑在應對環境脅迫時的抵抗能力，稱保護因子。

表15 不同處理下嬌紅2號測定指標的因子載荷陣

由表16可知，各處理綜合得分排名由高到低分別是：A3、A1、A4、B3、A2、B4、B1、CK、B2。

表16 不同處理下嬌紅2號生長情況綜合得分排名

3 結論與討論

3.1 促生劑對移栽后嬌紅2號苗木生長的影響

苗木移栽后面臨著各種各樣的“脅迫”。國外將苗木移栽后，將面臨著各種各樣的“脅迫”描述為“移栽效應”[26]、移植脅迫[27-28]、移植壓力[29-30]等等。李繼東等[31]將移植脅迫定義為移栽期間受到諸如斷根、失水、高低溫、光照不足、光周期紊亂、缺氧、擦傷、振動、根際環境改變等各種因子對移栽植物生長發育造成的不良影響。

緩苗期是苗木從生長地移植于移栽地進行生理和環境綜合適應的過程，在此期間植物形態會隨著環境的變化而發生變化[32-33]。ABT生根粉和EM菌劑通過促進根生長、增強光合作用、維持保護酶活性達到促進植物生長，縮短緩苗期的目的。從10年生玉蘭移栽后施用ABT-3號生根粉的生長效果看，發現與對照相比能提高移栽后枝長和胸徑生長，并提高移栽成活率[34]。本研究中，各處理苗木存活率都高于對照處理，苗木的高生長與徑生長均好于對照處理。

根系作為植物重要的營養和功能器官，其性狀特征對植物的生長分布具有指示作用[35]。對ABT生根粉在蝴蝶蘭幼苗根系的應用[36]、EM菌劑在草莓生長和生理特性的應用中發現，ABT生根粉和EM菌劑可以促進根系生長，對于恢復苗木吸收能力，縮短緩苗期發揮重要作用[37]。Guo et al.[38]在對23個中國溫帶樹種的研究結果中發現，一級根主要有完整的皮質和較低的中柱比例，有利于其吸收功能，根據解剖特征發現前三級根均有吸收能力，而四級和更高級根沒有皮層的次生發育。本研究發現不同促生劑對苗木一級細根的生長與分級差異不顯著，而二級細根和三級細根各處理的根長、根表面積和根體積差異顯著。說明二、三級根對植物根輸導能力、組織持久性和穿透土壤基質能力具有重要作用，也能提高植物吸收營養的功能[38-40]。

3.2 促生劑對移栽后嬌紅2號苗木光合特性的影響

光合作用是植物進行物質生產的基礎，其變化過程反映了植物遭遇環境脅迫時的光合生理響應[41-43]。畢會濤[44]研究了棗樹苗木移栽受到脅迫后光合生理變化，植株為了維持體內水分的平衡，凈光合速率降低，氣孔導度下降。本研究中，施加處理苗木的凈光合速率、氣孔導度數值均高于對照處理。說明施加處理的嬌紅2號具有較強的光合調節能力，以此減緩移栽造成的傷害，與畢會濤的研究結果一致。本研究還發現在光合能力的調節中，施加EM菌劑的效果要優于施加ABT生根粉。通過監測苗木移栽后光合特性的變化，間接的反映了苗木在緩苗期間應對脅迫的機制，為判定緩苗期的長短提供了重要的依據。

3.3 促生劑對移栽后嬌紅2號苗木保護酶特性和膜脂過氧化的影響

SOD、POD是植物抵御不良環境的保護酶，在植物體內活性氧的清除過程中發揮重要作用[45]；MDA是衡量植物遭受逆境，細胞膜受到破壞的膜脂過氧化程度，它們本身存在于植物體內，會因為植物面臨環境的不同而進行平衡調節。鐘秋怡等[46]研究了N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)抗氧化劑對水稻緩苗調節過程，認為POD作為一種形成H2O2重要的酶，在移栽后短期內被激活，同時SOD活性受到抑制，MDA質量摩爾濃度隨脅迫時間延長和程度加深均逐漸增加，表明膜脂質過氧化水平加重，細胞膜系統結構在一定程度上遭到破壞。本試驗中，POD活性隨著時間的延長而逐漸升高，SOD的活性則是先下降再升高，與鐘秋怡等[46]的研究結果一致。

因此，本研究綜合分析了移栽后紅花玉蘭嬌紅2號苗木施加不同促生劑后，生長、光合、保護酶等相關指標變化規律，結合主成分綜合排名分析發現，ABT-1號生根粉(A3處理)能改善因移栽而造成的苗木生長不良的狀況，促進苗木恢復正常的生長狀態，與對照相比可縮短緩苗期1—2個月。本試驗結果可為苗木移栽提供參考，并為嬌紅2號引種推廣提供依據。