采穗部位、基質和生長調節劑對崖柏扦插的影響

馬凡強 楊泉 郭泉水 張光箭 秦愛麗 吳浩 蔡松余 王雷

摘 要：為研究采穗部位、基質、生長調節劑質量濃度和浸泡時間對崖柏插穗生根率和根系質量的影響，尋求提高插穗生根率和根系質量的最佳處理方案，采用正交表L9（34），以基質、采穗部位和生長調節劑為因素，各因素下設3個水平，基質用草炭土-蛭石-珍珠巖、菌渣-蛭石-珍珠巖和炭化稻殼-蛭石-珍珠巖，穗條采自母樹樹冠的下部、中部和上部，生長調節劑處理用生根粉ABT-1質量濃度為125、500、1 000 mg/L，浸泡時間為8 h、2 h、2 min，進行扦插試驗。插后210 d調查插穗生根率和根系質量，并進行統計分析。結果表明，在草炭土-蛭石-珍珠巖、菌渣-蛭石-珍珠巖和炭化稻殼-蛭石-珍珠巖3種混合基質上，插穗平均生根率分別為90%、88%和41%，前二者差異不顯著（P> 0.05），但與后者差異顯著（P<0.05）；一級不定根數量后二者差異極顯著（P<0.01），二級不定根數量前二者與后者差異極顯著（P<0.01），最長根的根長、根徑、根系生物量前者與后二者差異極顯著（P <0.01）；采穗部位及生長調節劑濃度和浸泡時間的影響不明顯?？傮w上，采穗部位、基質、生長調節劑質量濃度和浸泡時間等對崖柏插穗的生根率和根系質量都有一定的影響，其中基質影響較大，采穗部位和生長調節劑影響較小。因此提高崖柏插穗生根率和根系質量的最佳處理方案為用草炭土（或菌渣）-蛭石-珍珠巖配制基質，用質量濃度為1 000 mg/L的生根粉ABT-1浸泡切口2 min，從母樹樹冠下部采集插穗。

關鍵詞：扦插；采穗部位；生長調節劑；基質；正交試驗；崖柏

中圖分類號：S791.37；S723.1+32.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8023（2023）03-0040-09

Abstract：In order to assess the effects of cutting position， substrate， growth regulator on rooting rate and quality of cuttings of Thuja sutchuenensis Franch.， and to find the optimal treatment scheme to improve the rooting rate and root quality of cuttings， the orthogonal table L9 （34） was used to carry out the cutting experiment with the factors of substrates （peat-vermiculite-perlite， edible fungus residue-vermiculite-perlite， and carbonized rice husk-vermiculite-perlite， three mixed substrates were prepared according to the volume ratio of 1∶1∶1）， positions （upper， middle and lower part of the canopy of T. sutchuenensis）， and treatments of growth regulator （growth regulator ABT-1 with concentrations of 125， 500 and 1 000 mg/L， and soaking time of 8 h， 2 h and 2 min， respectively）. The rooting rate and root quality of cuttings were investigated after 210 days. The results showed that the rooting rates of cuttings were 90%， 88% and 41% on peat-perlite-vermiculite， edible fungus residue-perlite-vermiculite and carbonized rice husk-perlite-vermiculite， respectively， with variance analysis showed a significant difference （P <0.05）. Analysis of variance also showed that the number of primary and secondary adventitious roots， the longest root length and diameter， and root biomass of cuttings were significantly different （P <0.05） on different substrates. There was no significant difference in rooting rate and root development indexes of cuttings from different positions and growth regulator treatments. In general， position of cuttings， substrate， growth regulator treatment all had certain effects on the rooting rate and development of cuttings of T. sutchuenensis， but the influence of the substrate is greater， and the cutting position and growth regulators treatment have less. Therefore， the best treatment to improve the rooting rate and root quality of cuttings of T. sutchuenensis was to collect them from the lower part of the canopy of the mother tree， soak the cuttings in ABT-1 solution at a concentration of 1 000 mg/L for 2 min， and use the mixed substrate of peat （edible fungus residue）-perlite-vermiculite.

Keywords：Cuttage; cutting position; growth regulator; substrate; orthogonal experiment; Thuja sutchuenensis

基金項目：國家林業和草原局野生動植物保護專項（2130211-21-301/109）；2020年重慶市級財政極小種群野生植物拯救保護項目（91208-2020）；2021年重慶市級財政極小種群野生植物拯救保護項目（91208-2021）

第一作者簡介：馬凡強，碩士，助理研究員。研究方向為野生植物保護與利用研究。E-mail： mafanqiang@163.com

*通信作者：郭泉水，碩士，研究員。研究方向為野生植物保護與利用研究。E-mail： guoqs@caf.ac.cn

0 引言

扦插繁殖是瀕危樹種繁殖的重要途徑之一[1-2]。扦插繁殖成效除受植物本身內在因素的影響，還受外界環境的影響。從母樹樹冠不同部位采集穗條是否會影響插穗的生根率和根系質量，不同學者的研究結果不盡相同。王軍輝等[3]研究發現，從青海云杉（Picea crassifolia）樹冠下部采集穗條做插穗的生根率高，根系質量好。張猛等[4]對費約果（Feijoa sellowiana）、陳晨[5]對北美懸鈴木（Platanus occidentalis）、王秋玉等[6]對長白落葉松（Larix olgensis）等樹種的研究也得出了相同結論；Roulund[7]研究發現，約75%的歐洲云杉從樹冠頂部向樹冠下部采集穗條做插穗，其生根率會提高，但是有15%的歐洲云杉呈現相反的趨勢。Zalesny等[8]研究發現，來自白楊母樹基部的三分之一的插穗的生根率是取自中部和頂部的2倍，而中部和頂部的相近。劉建明等[9]研究發現，來源于沙棘同一嫩枝不同部位的插穗扦插生根率以下部最好，上部最差。但也有一些學者對沙地柏（Sabina vulgaris）[10]、樟樹（Cinnamomum camphora）[11]的研究結論與此相反；由此可見，從母樹樹冠不同部位采集穗條的位置效應在不同樹種的表現并不完全一致[12-13]。育苗基質是影響扦插成效的關鍵因素之一[14]。多年來，草炭土、蛭石和珍珠巖及其混合物在育苗行業一直備受推崇[15-16]。但近年來隨著人們環保意識的增強，草炭土的采挖受到限制，能否利用農林廢棄物替代草炭土已成為當今育苗研究領域的熱點；植物生長調節劑可誘導不定根形成，但應用效果與其使用質量濃度和浸泡時間密切相關。質量濃度過低，浸泡時間短，不能產生應有的效果；質量濃度過高，浸泡時間長，會破壞植物正常的生理活動，甚至對植物造成傷害。扦插遇到的這些問題須通過試驗才能得到解決。

崖柏（Thuja sutchuenensis）為柏科（Cupressaceae）崖柏屬（Thuja）常綠喬木，是世界瀕危物種[17]，國家一級重點保護野生植物。天然分布在重慶市城口縣、開州區和四川省宣漢縣石灰巖山地[18-19]。受自然因素和人為活動的影響，現有種群多星散分布在人跡罕至的懸崖峭壁上。且樹齡偏大，結實能力弱，種子質量差，嚴重制約了崖柏的天然更新，并影響到崖柏結構的完整性和種群的穩定。通過扦插繁殖培育幼苗幼樹，而后移植野外種群，已成為當前崖柏救護的主要途徑之一。近年來，許多學者對崖柏扦插繁殖進行了嘗試，并在母樹年齡效應、基質配制、生長調節劑使用和育苗容器選擇等方面取得了顯著的研究成果[20-22]。然而，關于采穗部位、農林廢棄物利用以及生長調節劑濃度和浸泡時間對崖柏扦插繁殖的影響還未見研究報道。

以重慶雪寶山國家級自然保護區崖柏科研繁育基地的塑料溫室育苗大棚為試驗平臺，采用正交表L9（34）進行試驗設計，以穗條在樹冠上的采集部位、生長調節劑濃度和浸泡時間以及不同育苗基質為試驗因素，各因素下設3個水平，開展崖柏扦插繁殖試驗。旨在研究不同試驗因素和水平對崖柏扦插的影響，探討提高崖柏扦插生根率和根系質量的最佳處理方案，為建立完善的崖柏扦插繁殖技術體系提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地點和條件

試驗在重慶雪寶山國家級自然保護區崖柏科研繁育基地（108°26′ E ，31°24′ N）的塑料大棚內進行。棚內安裝著自動噴霧灌溉系統，外設遮陽網。夏季棚內日均溫可保持在25～31 ℃。

1.2 基質來源及處理

育苗基質原材料為草炭土、蛭石、珍珠巖、炭化稻殼和菌渣。其中，草炭土、蛭石、珍珠巖和炭化稻殼購買于河北樞紐商貿有限公司，菌渣取自當地羊肚菌種植基地。菌渣使用前堆漚發酵1個月，炭化稻殼使用前用清水浸泡2 d。

1.3 試驗設計

按體積比1∶1∶1，將基質原材料配制成草炭土-蛭石-珍珠巖、菌渣-蛭石-珍珠巖、炭化稻殼-蛭石-珍珠巖等3種混合基質；從母樹樹冠下部、中部和上部采集穗條；生長調節劑使用ABT-1生根粉，配制質量濃度為125、500、1 000 mg/L，浸泡時間為8 h、2 h、2 min。按正交表L9（34）進行試驗設計[23]。共設9個處理。試驗因素和水平見表1，試驗方案見表2。

每個處理設3個重復。每個重復用1個插床。每個插床插100根插穗。插后210 d，調查生根率，一級和二級不定根數量、最長根的根長和根徑、根系生物量等根系發育指標。當根長度≥1 mm時視為生根[24]，根長＜1 mm時不列入調查對象。根長用分度0.1 cm的鋼卷尺測量；根徑用精度0.01 mm的數顯游標卡尺測量。根系形態指標調查結束后，剪取根系裝入信封，置于設置溫度為75 ℃的鼓風干燥箱中烘至恒重，稱重儀器為精度0.01 g的電子天平。

1.4 穗條來源與采穗時間

穗條采自重慶雪寶山國家級自然保護區崖柏科研基地人工繁殖的6 年生實生幼樹。采穗和扦插時間為2021年4月15日。

1.5 插床與插穗制備

插床寬度為1.2 m，長度3 m。底部鋪10 cm厚的細砂，上面鋪厚度15 cm左右的育苗基質。鋪好基質后噴灑1∶500倍的50%多菌靈溶液。插穗長度12～15 cm，枝葉保留長度占插穗總長的2/3，切口為馬蹄形。

1.6 扦插方法與插后管理

采用直插法。株行距為5 cm × 5 cm，深度為2～3 cm。插后將其周圍基質稍加鎮壓，澆透水。扦插初期，棚內溫度控制在20～30 ℃，相對濕度約為85%。經常保持基質處于濕潤狀態。每隔7 d噴施1次1∶1 000 的50%多菌靈溶液；每隔10 d噴施1次體積分數為0.2%的尿素和磷酸二氫鉀溶液。

1.7 數據處理與分析

采用Excel 2003和SPSS 16對不同因素和水平的生根率和根系發育指標進行極差分析和方差分析。使用Duncan法進行多重比較。方差分析前，對生根率進行反正弦轉換，對根系數量指標進行對數轉換[25]。采用隸屬函數綜合評價體系，對不同試驗處理的根系發育優劣狀況進行綜合評估[26-28]。

2 結果與分析

2.1 不同試驗因素和水平對扦插生根率的影響

2.1.1 插穗生根率及極差分析

插后210 d，不同試驗處理的插穗都有不定根生成，最低生根率41%，最高生根率90%，平均為72.89%，如圖1所示。由圖1可知，極差值（R）最大的是基質（R=49），其次是生長調節劑質量濃度和處理時間（R=14），再次為采穗部位（R=8）。R反映了試驗因素的影響程度，R越大，表明該因素的影響越大，R越小，表明該因素的影響越小[29]。顯而易見，在這3個因素中，以基質對生根率的影響最大。同一因素不同水平的表現是：A1 > A3 > A2、B3 > B1 > B2、C1 >C3 > C2。

2.1.2 對插穗生根率的方差分析及多重比較

極差分析可以直觀反映試驗結果，但不能反映各處理因素和水平的差異顯著性，因此，還需進行方差分析或多重比較[29]。表3和表4為不同處理因素和水平下生根率的方差分析和多重比較的結果。從表3可知，試驗因素中不同基質間的插穗生根率差異顯著（P <0.05），而采穗部位和生長調節劑濃度及處理時間的差異不顯著；從表4可知，在草炭土-蛭石-珍珠巖混合基質（A1）和菌渣替代草炭土的混合基質（A3）上的插穗生根率差異不顯著，但二者（A1，A3）與用炭化稻殼替代草炭土的混合基質（A2）的差異顯著。

2.2 不同試驗因素和水平對插穗根系發育指標的影響

2.2.1 對插穗根系發育指標的極差分析

對插穗的根系發育指標進行極差分析的結果（圖2）顯示，各根系發育指標均是以因素A，即基質的極差值（R）最大，說明基質也是影響插穗根系發育的主要因素。由圖2可以看出，對因素A而言，除一級不定根數量是以A3最大外，其他指標均是以A1最大。對因素B而言，除最長根的根長是以B2最大外，其他指標均是以B1最大。對于因素C而言，除最長根的根長是以C3最大外，其他指標均是以C2最大。

2.2.2 對插穗根系發育指標的方差分析與多重比較

對插穗根系發育指標方差分析的結果（表5）顯示，因素A對一級、二級不定根數量、最長根長、根徑和根系生物量的影響達到顯著（P <0.05）和極顯著（P <0.01）水平；因素B和因素C對根系發育指標影響的差異不顯著（P > 0.05）。

對差異顯著的因素A進行多重比較的結果（表6）顯示，對一級不定根數量，A2和A3差異顯著，但二者與A1差異不顯著；對二級不定根數量，A1和A3差異不顯著，二者與A2差異顯著；對最長根的根長、根徑和根系生物量，A2和A3差異不顯著，但與A1差異顯著。

2.2.3 各處理組合對崖柏插穗根系發育指標的隸屬函數分析及綜合評價

由圖2可知，在同一試驗因素下，不同根系發育指標對不同試驗水平的表現并不完全相同，因此僅憑單一指標還難以對各試驗因素下的根系發育狀況做出全面、準確的評價，還需通過隸屬函數值計算[26， 30]解決。隸屬函數值越大，表明該處理組合的根系發育越好。對9個處理組合的隸屬函數計算結果（表7）顯示，以試驗3號的隸屬函數值最大，排在第一位，即穗條取自母樹樹冠的下部、基質為草炭土-蛭石-珍珠巖、ABT-1的質量濃度為1 000 mg/L、浸泡時間為2 min，為崖柏插穗根系發育最好的處理組合。

3 討論與結論

3.1 討論

基質不僅能對植株和根系起到固持作用，而且還具有儲存和供給植物養分和水分的功能[31]。配制合理的混合基質，可以較好地解決單一基質存在的質量過大或過小、通氣不良、肥力過低或過高等弊端。本研究對不同試驗因素（采穗部位、基質、生長調節劑使用質量濃度和浸泡時間）的插穗生根率和根系發育指標的方差分析結果均顯示基質的影響最顯著（表3和表5），以扦插在草炭土-蛭石-珍珠巖混合基質上的插穗生根率和根系質量均為最優（表4、表6和表7），這與朱莉等[22]對崖柏幼樹硬枝扦插的結果相一致。草炭土是世界公認的育苗效果良好的育苗基質材料 ，但因其不可再生，我國已開始限制其采挖。未來就地取材、選擇可改造再利用的農林廢棄物等替代草炭土勢在必行[32]，本研究選用的菌渣替代草炭土的混合基質上的插穗生根率（88%）雖然略低于草炭土-蛭石-珍珠巖混合基質上的插穗生根率（90%），但也達到了崖柏扦插對插穗生根率的基本要求。而且2種混合基質上插穗的一級不定根數量、二級不定根數量等根系質量指標的差異不顯著。更重要的是菌渣具有易降解、可再生和收集幾乎沒有成本等特點，如果能夠將其合理利用，對于農業環境保護和農村生態文明建設也具有重要意義。炭化稻殼營養豐富，高溫炭化后不帶病菌，能增加鉀素，使土壤疏松，增加太陽能的吸收，提高土溫。但稻殼的使用量和使用前處理（浸泡時間）需要嚴格把控，一般在配制基質時，炭化稻殼的使用量占育苗基質總量的20%～30%。本研究中用炭化稻殼替代草炭土的混合基質的插穗生根率較低（僅41%），其中原因可能與炭化稻殼使用量大，或浸泡時間不足，或混合基質的堿性過大有關，其原因還有待進一步研究。

ABT生根粉是一種高效、廣譜性的生長調節劑，目前已廣泛應用于難生根樹種的扦插繁殖、花卉培育和農作物種植[33-35]。本研究對ABT-1設計了3種質量濃度和浸泡時間，通過對不同處理的插穗生根率和根系發育指標的極差分析（圖1和圖2）、方差分析（表3和表5）的結果表明，用不同質量濃度和浸泡時間處理下的插穗生根率和根系發育指標雖有高低之分，但差異均不顯著。該結果與Harfouche等[36]對白楊（Populus alba）扦插研究的結果相似。說明本研究中使用ABT-1配制的幾種質量濃度和處理時間對崖柏插穗生根率和根系發育指標影響不大，都適用于崖柏扦插育苗。從提高扦插工作效率考慮，可以選擇高質量濃度、短浸泡時間的處理方式。

從樹冠下部采集穗條比從中部和上部采集穗條扦插生根率高的原因在于下部具有較高的幼年性、較多的根原基細胞、較高的內源生長素和有機物質含量以及較低的生根抑制劑[3-4， 37-40]。本研究對根系發育指標的隸屬函數值計算結果顯示，以從樹冠下部采集穗條做插穗的根系發育較好。但從崖柏樹冠上、中、下部采集穗條制成插穗的生根率和根系發育指標間的差異并不顯著（圖1和圖2）。由此表明，從樹冠不同部位采集穗條對崖柏的扦插影響不大。

對根系發育指標進行隸屬函數值計算得到的最佳處理組合是：用從母樹樹冠下部采集穗條，用草炭土-蛭石-珍珠巖混合基質，ABT-1的質量濃度為1 000 mg/L，浸泡時間為2 min。該處理組合的根系發育好，插穗生根率也較高，由于用菌渣替代草炭土的混合基質與用草炭土-蛭石-珍珠巖混合基質的插穗生根率（表4）和一級不定根、二級不定根數量的差異檢驗（表6）都不顯著。所以，從草炭土的不可再生性和環境保護角度考慮，崖柏扦插用菌渣替代草炭土的混合基質具有廣闊的應用前景。

3.2 結論

1）采穗部位、基質、生長調節劑質量濃度和浸泡時間對崖柏插穗的生根率和根系質量都有一定的影響，但以基質的影響最顯著，不同采穗部位及生長調節劑質量濃度和浸泡時間的影響不大。

2）按體積比1∶1∶1配置的草炭土-蛭石-珍珠巖混合基質和菌渣替代草炭土的混合基質均能提高崖柏插穗的生根率和根系質量，可以滿足崖柏育苗生產單位和部門對插穗生根率和根系發育的要求。用炭化稻殼替代草炭土的混合基質的扦插效果較差。

3）插穗生根率和根系質量最佳的處理組合為用草炭土（或菌渣）、蛭石、珍珠巖按體積比1∶1∶1配置的混合基質，用質量濃度1 000 mg/L的生根粉ABT 1號浸泡切口2 min，從母樹樹冠下部采集穗條。

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