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基质与地膜覆盖对枸杞扦插苗生长及内源营养物含量的影响

2018-12-01宋达成王有科何芳兰吴春荣

西北林学院学报 2018年6期
关键词:插条露地枸杞

宋达成,王有科,何芳兰,吴春荣,吴 昊

(1.甘肃农业大学 林学院,甘肃 兰州 730070;2.甘肃河西走廊森林生态系统国家定位观测研究站,甘肃 武威 733000)

枸杞(Lyciumbarbarum)属于茄科枸杞属,别名地骨子、明目子。是我国传统名贵中药材,具有良好的食用价值和药用价值,素有“红宝”的美誉[1]。广泛分布于我国宁夏、内蒙古、青海、甘肃、新疆等地[2],其中又以宁夏地区为核心产区。宁夏产区枸杞资源基数大、栽培面积广、果实品质好。宁夏枸杞也被广泛引种于全国各地,是覆盖比较广泛的一个枸杞品种[3]。枸杞适应性强,耐干旱、耐盐碱、抗逆性强,是我国固沙造林和改良土壤盐渍化的先锋植物,具有良好的经济效应和生态效应。目前,枸杞作为我国西北地区特色产业,发展日趋壮大,甘肃省已经形成以中部沿黄灌区的景泰、靖远为中心,辐射河西走廊的新型枸杞产区[4]。

为了满足日益旺盛的枸杞产业化市场需求,探寻枸杞苗木快速繁育技术势在必行。常见的枸杞繁殖方法包括播种和扦插技术。用种子进行实生苗繁殖时,生长速度慢,生产周期长,不能满足产业化生产需要。而硬枝扦插繁殖具有速度快、效率高且保持母本性状等优点[5],在生产中常作为枸杞的主要繁育方式。枸杞对土壤的要求不严格,在沙土、壤土或者贫瘠的盐碱土中都可以栽植,但是不同基质种类对枸杞扦插效果影响显著。合理地使用基质,能够有效提高扦插繁殖的生根率,促进插条的生长,提高插条萌芽率[6]。

近年来,关于枸杞扦插方面的研究中,多数关注于品种、插穗规格、药剂处理等方面。尹萍[7]等研究了不同品种的扦插苗对枸杞扦插繁殖的影响情况。申培增[8]等报道了不同插穗长度对枸杞硬枝扦插成苗率的影响。郭喜平[9]等对枸杞硬枝扦插不同生根剂效果进行了探讨。而关于覆盖处理和插穗内含物等方面的研究比较缺乏[10]。而覆盖作为现实生产中枸杞繁育的一项重要技术措施,被越来越广泛的运用。覆盖能够改善土壤温度、水分和营养[11]。合理选择和运用覆盖方式,可以在保证繁育质量的同时,延长作物生育期,促进作物早熟,大幅提高作物产量[12]。对枸杞产业化发展具有十分重要的实践意义。为此,本试验在讨论基质、地膜覆盖对枸杞扦插苗生长影响的同时,探寻地膜覆盖对插穗内源营养物含量的影响。

1 试验地概况

试验地位于甘肃省景泰县草窝滩镇玉杰农贸公司枸杞种植示范园内,该区域属温带干旱大陆性气候,海拔约1 700 m,年平均气温8.6℃,冬冷夏热,昼夜温差大。年平均降水量182.4 mm,多集中于每年6-9月。日照时数长,平均日照时数约2 700 h。土壤碱性较大,pH值8~9[13]。

2 材料与方法

2.1 试验方法及管理

于2014年3月15日采集示范园内长势良好、品种纯正、无病虫感染、无机械损伤、直径为0.5~0.8 cm的‘宁杞1号’1年生枝条,将枝条修剪成长12~14 cm的插穗,插穗上端切口水平,上切口距顶芽1 cm,下切口斜切45°。过程保证插穗切口平滑、不劈裂、表皮无破损。按上下切口分开摆齐,每50根捆成1把,湿沙假植备用。

扦插容器选用塑料黑色育苗钵(规格:25 cm×25 cm×21 cm),于3月18日深挖插床,插床长11 m、宽6 m、深约21 cm,保证育苗钵钵面与地面平行。用0.5% KMnO4对扦插基质进行消毒[14],并对试验覆盖组铺设地膜。

扦插于2014年3月底进行,将插穗放入浓度为1 000 mg/L的α-萘乙酸溶液中浸泡5 min待插,浸泡深度为3 cm。扦插前用细木棍对基质进行打孔,孔距约15 cm,孔深6~8 cm。随打随插,插后压实并浇水。试验期间每隔7 d全面喷洒500倍多菌灵溶液进行消毒[15],并视天气情况浇水1~2次,其他管理常规。

2.2 试验设计

不同基质和地膜覆盖处理的对比试验:共设5种不同基质处理:A为粗砂,B为细河沙,C为蛭石,D为耕作土,E为草炭土与蛭石的混合基质(体积比为8∶2);地膜覆盖处理:选用白色地膜覆盖作为试验处理,以露地未进行覆盖处理的作为对照(CK)。试验采用完全随机区组设计,总共10种处理,每处理300根插穗,3次重复。

内源营养物质测定试验:选取对比试验中以耕作土(D基质)作为扦插基质,地膜覆盖与露地扦插2种处理的插穗作为试验对象,用于可溶性糖和可溶性蛋白质含量的测定。扦插前,随机抽取10根插穗作为第0天样品,扦插后,每隔5 d进行取样,每个处理随机抽取10根插穗,洗净擦干,剥取插穗基部2 cm范围韧皮部(不含生根部分),剪碎后混合均匀,分为3组重复进行测定。

2.3 指标测定

2.3.1 插条萌芽成活率测定 于扦插后第7天开始,观测不同处理插条的萌芽数量,每天记录1次,止于扦插后第35天。统计插条萌芽成活率(萌芽成活率=萌发插条数/插条总数)。

2.3.2 插条新梢生长量测定 于扦插后第14天开始,用直尺测量插条新梢(芽)生长量,每周测量一次,止于扦插后第42天。

2.3.3 插条根系生长量测定 于扦插后第43天起苗,对不同处理插条的单株根数、根系总长度及根系干重进行测量和统计。单株根数直接计数;用直尺测量每个插条的根系总长度;用烘干法进行根系干重的测定。各项统计值均取平均值。

2.3.4 可溶性糖测定 采用蒽酮比色法,于620 nm测定其吸光值(mg/g)。

2.3.5 可溶性蛋白质测定 采用考马斯亮蓝G-250染色法,于595 nm测定其吸光值(mg/g)。

2.4 数据处理

利用Excel 2010软件进行数据整理和图表绘制;用SPSS 13.0软件对插条萌芽和根系生长数据进行统计与处理;采用单因素方差分析和Duncan多重比较法进行不同处理间的显著性检验。

3 结果与分析

3.1 基质与地膜覆盖对枸杞扦插苗生长的影响

3.1.1 不同处理对插条萌芽成活率的影响 由图1可知,不同处理间枸杞插条萌芽成活率差异性显著。具体表现为:5种基质中,E基质的萌芽成活率最高,插条萌芽成活率平均达到了78.05%。其次为D基质,平均萌芽成活率为72.2%,这可能是由于试验地多次以羊粪作为基肥对园内土壤进行增肥处理,使耕作土基质肥力较高,团粒结构较好,导致该基质插条萌芽成活率也较高。然后是A基质,平均萌芽成活率为69.9%。B基质和C基质表现相似,萌芽成活率均小于其他基质,平均不到60%。这2种基质多与其他基质混合使用,以改善基质土壤团粒结构。单一使用可能由于其有机质和矿物质含量不高而导致萌芽效果不好。

地膜覆盖对枸杞插条萌芽成活率影响也较为显著,且各处理表现一致,均表现为地膜覆盖优于露地扦插。经地膜覆盖处理的插条萌芽成活率平均比露地扦插的高13.76%。温度和水分是插条萌发最重要的两个因素,试验地昼夜温差较大,地膜覆盖对比露地扦插能够为插条提供更稳定的温度及水分条件,更有助于插条的萌发。

3.1.2 不同处理对插条新梢生长量的影响 各处理插条的新梢生长趋势较为相似,均表现为开始大幅升高,然后逐渐趋于平缓,最后稳步增长。插条根系与新梢的生长都需要营养物质,生长前期属于竞争制约期,两者相互竞争;而后期是协调促进期,两者相互促进。硬枝扦插的插条先发芽后生根,生长初期以地上部分生长为主。28 d后插条根系伸长生长,消耗了内部大量的营养物质,导致插条地上部分生长速率有所放缓(图2)。

注:不同字母表示在0.05水平上的差异显著。

5种基质中,以E基质的新梢生长情况最好,平均新梢生长长度为15.40 cm,地膜覆盖处理的新梢生长量达到了19.38 cm,为10种处理中最高。然后是D基质,平均为14.43 cm。B基质和C基质差异性不大,分别达到了11.45 cm和11.70 cm。A基质的表现最差,平均生长量仅为10.17 cm,这可能是由于A基质所含营养成分较低,供给插条地上部分生长的营养物质也较少,导致新梢生长表现不佳。

经地膜覆盖处理的新梢生长情况要优于露地扦插。经地膜覆盖处理的新梢生长量都突破了12 cm,平均比露地扦插高出4.46 cm,且生长速率较露地扦插更快。

3.1.3 不同处理对插条根系生长量的影响 由表1可知,10种处理中,插条平均生根数都超过了1.78条,总根长都超过了14 cm,根系干重都超过了0.09 g/株。但不同处理间仍存在着一定差异。A基质的插条根系性状表现最好,各项指标均显著高于其他基质,平均生根数达到了2.43条,平均总根长约为20 cm,平均根系干重为0.155 g/株。粗砂基质土壤孔隙度大,保水透气性好,相较其他基质更有利于插条根系的伸长生长。粗砂基质新梢生长表现不佳,但是根系生长较好,证明当基质所含营养物质不佳时,插条自身营养多用于支持地下根系的生长发育。B基质、C基质和D基质的生根数表现处于同一水平,E基质的表现要优于这3种基质。以C基质和E基质进行对比,可以得出,蛭石可以改善土壤物理结构,增加土壤孔隙度,为插条根系生长提供充裕的空间,但是扦插基质养分含量的多寡仍是影响插条根系生长的最为主要的因素。10种处理插条根系生长长度差异性显著,总体处于14.24~21.31 cm。根系干重方面,B基质和D基质表现不佳,最低值为0.09 g/株,仅为最优处理重量的52.94%。C基质和E基质分别为0.15 g/株和0.13 g/株,均优于B、D 2种基质。总体来说,各处理间插条根系干重结果与单株根数结果保持一致,二者呈正相关关系。

图2 不同处理对枸杞插条新梢生长的影响

根系生长各项指标均为地膜覆盖显著优于露地扦插。地膜覆盖能增加土壤温度,活化土壤养分,使土壤养分有效性和水分利用率大幅提高的同时,还能减少雨水对土壤的直接拍打、冲击和淋洗,使土壤保持疏松,不易板结,更有利于插条根系的生长发育[16]。

表1 不同处理对枸杞插条根系生长的影响

注:同列中的相同字母表示在0.05水平上的差异不显著。

3.2 插穗内源营养物质的变化响应

3.2.1 可溶性糖含量变化 如图3所示,不同处理插穗的可溶性糖含量均呈现先降低再升高再降低最后趋于稳定的变化过程。经地膜覆盖处理的插穗可溶性糖含量在0~5 d变化较小;5~15 d可溶性糖含量大幅降低,由3.19 mg/g减少到1.63 mg/g。由于愈伤组织的诱导形成会消耗大量糖分,而这一阶段所需的营养物质几乎全部来自插穗本身,从而导致扦插初期插条内部可溶性糖含量大幅下降;扦插15 d后,可溶性糖含量急剧升高,并在30 d时达到最高值。这可能是由于在不定根形成期,插条根系开始逐步形成,并且伴随地上部分叶片的生长,光合能力的逐步恢复,使插穗内部有机物和营养物质进行不断合成和积累,导致可溶性糖含量大幅升高;30~40 d,由于根系的伸长生长,可溶性糖含量再次降低,从最高值3.37 mg/g减少到2.36 mg/g;并最终于插后40 d左右开始平稳上升。对照组插穗可溶性糖含量变化趋势与地膜覆盖组基本一致,但是峰值出现时间要推迟5~10 d左右。于0~20 d逐渐降低,由3.68 mg/g减少到1.53 mg/g。扦插20 d后,可溶性糖含量开始缓慢平稳回升,并在插后第40天达到最高值,最高峰值出现时间比地膜覆盖组推迟了近10 d。说明地膜覆盖能够显著促进插条内部可溶性糖的合成,从而增强插条根系的生长发育。

3.2.2 可溶性蛋白质含量变化 由图4可知,不同处理插穗的可溶性蛋白质含量存在差异,但整体变化趋势保持一致,均呈现先下降再上升再下降的变化趋势。经地膜覆盖的插穗可溶性蛋白质含量值总体略高于对照组,且变化幅度更大,峰值出现时间也更提前。扦插后15 d,经地膜覆盖的插穗可溶性蛋白质含量达到最低值,从开始的0.30 mg/g下降到0.21 mg/g,这可能是由于插条愈伤组织和根原始体的发生和发育都需要消耗大量的蛋白质所致[17]。之后伴随插条自身对可溶性蛋白质消耗的降低和插条合成营养物质能力的增强,可溶性蛋白质含量出现回升,并于插后35 d出现最高值。插后15~35 d可溶性蛋白质含量从0.21 mg/g上升到0.39 mg/g,显著高于扦插前水平。对照组插穗的可溶性蛋白质含量变化幅度没有地膜覆盖组明显,最低值出现在插后15 d,为0.24 mg/g,最高值出现在插后40 d,达到了0.38 mg/g,同样高于扦插前水平。

图3 枸杞插穗可溶性糖含量变化

图4 枸杞插穗可溶性蛋白质含量变化

4 结论与讨论

植株扦插成活率与多种因素有着密切的关系,如:母株选择、采穗时间、基质选择、生根剂处理、插后管理等。扦插过程中任何一种因素的不足都会对整体的扦插效果起到影响。

主要研究了基质、地膜覆盖对‘宁杞1号’硬枝扦插苗生长及其内源营养物质的影响情况,旨在通过试验探寻枸杞硬枝扦插影响因子,在保证苗木繁育质量的同时,提高苗木繁育速度。试验结果表明:1)不同基质处理的枸杞硬枝扦插苗在萌芽成活率、新梢生长和根系发育等方面均存在显著差异性(P<0.05)。其中,以‘草炭土+蛭石’的混合基质最有利于插条萌芽的成活,其萌芽成活率高达67.8%~88.3%。土壤有机质作为土壤肥力的重要指标之一,能有效反映土壤肥力水平[18],草炭土土质疏松,含有丰富的有机质和矿质元素,能够为插条萌发提供充足的养分基础。由于含有蛭石的原因,使混合基质具有优秀的透气透水性,不易引发土壤富营养化,不易导致插条基部腐烂。混合基质还能显著地促进插条新梢生长,其新梢生长量分别是粗砂、细河沙、蛭石和耕作土基质新梢生长量的151.50%、134.56%、131.62%和106.72%,最高值达到了19.38 cm。插条根系生长表现最好的是粗砂基质,在单株根数、总根长、根系干重等指标中显著高于其他4种基质。粗砂基质的平均单株根数达到了2.60条,远高于耕作土基质的1.77条。平均总根长达到了19.96 cm,其他依次为耕作土(17.33 cm)>蛭石(16.55 cm)>混合(15.54 cm)>细河沙(15.17 cm)。根系干重平均达到了0.155 g/株,也为5种基质最优。2)地膜覆盖在插条萌芽成活率、新梢生长、根系发育等方面表现均优于露地扦插。排除不同基质的影响,仅以耕作土基质的相关数据作对比分析,地膜覆盖比露地扦插在萌芽成活率、新梢生长量和根系生长长度上分别提高了23.53%、56.76%和12.51%。受外界气温、降水等因素影响,对比露地扦插,地膜覆盖具有提高地温,保持土壤水分,避免养分散失,防止害虫侵袭等作用。在保证枸杞插条萌芽成活率的同时,能够显著加速插条生长发育进程,促进插条快速生长。同时具有成本低,易操作,效果好等优势,可在生产过程中加以推广应用。3)可溶性糖是插条体内碳水化合物相互利用的主要形式,也是是插条体内能量储藏和新陈代谢的基本物质[19];可溶性蛋白能够调节细胞生长及其分化,是细胞原生质主要组成部分。二者与插条根系的形成有着密切的关系[20]。经地膜覆盖的插穗内部可溶性糖和可溶性蛋白质含量均高于露地扦插,且峰值出现时间较露地扦插平均提前5~10 d,表明地膜覆盖能够显著提升插条内部可溶性糖和可溶性蛋白质的合成速率与含量,更有利于插条根系的生长发育。4)通过对10种处理的综合对比,最终得出以混合基质(草炭土与蛭石的体积比为8∶2)+ 地膜覆盖方式处理效果最好,能够更好地促进枸杞硬枝扦插苗的成活和生长。

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