蒙古栎植苗生长的影响因素研究

蒙古栎植苗生长的影响因素研究

蒙古橡树是辽西的一种地带性树种。以蒙古橡树为原料的次生林约占中国东北林地的15.2%。良好的蒙古橡树林管理对于改善东北林区的森林资源状况、林地利用率和该地区的环境质量具有重要意义。在蒙古栎植苗造林实践过程中发现,蒙古栎植苗造林成活率、保存率不高,重要原因之一是蒙古栎形成的吸收根量少。目前,在生产实践中蒙古栎造林经常采用秋播育苗法。而育苗中促根技术主要有:物理方法、激素方法和施菌剂法。物理法以增加苗木根系和苗木生长为目的,主要方法有断根法、垫砖法、去芽法、多芽法、移苗法等。经断胚根的芽苗,易形成侧根,幼苗没有主根,根系形成多以侧根为主,根量显著增加,是培育壮苗、促进早实、丰产的根本方法。激素方法中,侧根发生的激素调控是生长素对侧根发生的调控,因此外源生长素能够促进侧根的发生。ABT和NAA处理扦插枝条能促进苗木根系的生长,提高根系活力,增加侧根数量。发达的根系可增强苗木抗旱、吸收水分和养分的能力,有利于苗木的生长,这在生产实践中已经得到证实,但利用激素浸泡种子促进其生根还未见大量的研究报道。外生菌根对苗木生长有着多种效益:能显著增加苗木吸收水分、养分的面积,促进苗木生长发育,提高幼苗抗逆性。但接种到蒙古栎促进其生长的还未见大量的研究报道。为此,本试验研究了3种(物理、激素和菌剂)处理下蒙古栎苗木的生长,初步筛选出促进蒙古栎幼苗生长及根系发育的适宜方法,为蒙古栎育苗技术提供参考。1材料和方法1.1供试菌株和试剂2009年9月,在辽宁省朝阳市凌源,选择结种盛期、密度大、树干通直、林龄一致、无病虫害蒙古栎林分作为采种的优良林分。采集的种子净种后,用3%的辛硫磷消毒30min,与湿沙混拌,种子和沙子体积比例为1∶3,沙子湿润度为60%左右,存放于沈阳农业大学植物园冷库[1-(-3)℃]30d,备用。供试外生菌根菌剂:由丹东蚕科所提供。即从柞树林内采集的子实体,经室内人工培养、筛选,且能与柞树形成菌根的菌株有7种:014、017、023、045、047、菌X、菌白。供试激素:IBA、NAA、ABT3号,上海沪试化工有限公司提供。供试土壤:农田表土20cm、风化沙、草炭混合比例为7∶1∶2(体积比),其中原土过4mm筛。将土壤事先用0.1%福尔马林液浇灌,用塑料膜捂盖10d,晾晒土壤,待福尔马林完全挥发后装入花盆中(高23cm×直径25cm)。供试土壤理化性质:有机质含量11.6mg·kg-1,全氮含量0.0195g·kg-1,碱解氮含量457.50μg·g-1,缓效钾含量21.277g·kg-1,速效钾含量80.17μg·g-1,全磷含量0.1399g·kg-1,速效磷含量0.325μg·g-1。1.2蒙古栎种子催芽处理在沈阳农业大学植物园花苑内进行室内盆栽试验。分别采用物理法、激素处理法、施用菌剂处理蒙古栎种子。物理法:采用去芽(胚根)法和多芽(胚根)法。去芽(胚根)法即首先将种子催芽,待胚根长至1-2cm长时,将其去掉立即播种;多芽(胚根)法即首先将种子催芽,待胚根长至1-2cm长时,将其去掉再进行催芽处理重新发芽后进行播种。激素处理法:种子催芽,待露出胚根后,分别用50、100、150、200、300、400、500mg·L-1IBA浸泡种子12h;30、50、100、150、200mg·L-1NAA浸泡种子12h;30、50、100、150、200mg·L-1ABT3号浸泡种子2h。然后将其播到花盆里。施用菌剂法:将催芽处理的种子与单一菌剂播到花盆里,每盆施用50g菌剂。对照处理:将种子催芽,待胚根长至1-2cm长时,立即播种。每处理重复3次,每盆播种15粒,使种子均匀分布于盆中,然后覆土1.5cm,浇足水。根据花苑内温度和湿度状况,4-7d浇1次水,期间松土、除草2次。苗高、地径及生物量的测量:从2010年1月27日至2010年3月28日,每处理随机选取10株苗木,每15d对不同处理蒙古栎苗木进行苗高、地径的测量。2010年4月5日,起苗测量生物量,每处理随机选取5株苗木并用蒸馏水洗净,将地上和地下部分分开,105℃烘干36h后称重。侧根数量和根系长度的测定:2010年4月4日,选取每处理长势最好的3株,起出苗木,用蒸馏水洗净,对长度大于0.5cm的侧根数量、主根系长度进行测量。菌根侵染率和菌根依赖性的测定:菌根侵染率采用PhilIip和Hayman的KOH脱色—酸性品红染色方法。计算菌根侵染率和依赖性。菌根侵染率/%=感染根段数/观察根段的总数×100式中:MD为菌根依赖性;DW1为菌根接种苗木植株干重;DW2为未接种苗木植株干重。试验结果采用SPSS17.0软件进行方差分析和多重比较。2结果与分析2.1蒙古栎苗木苗高、侧根数量和生物量蒙古栎种子经去芽和多芽处理,120d后各处理在高生长、地径粗、侧根数量和干重上与对照相比均表现出明显差异(表1)。经去芽处理后,蒙古栎苗木与对照相比,苗高增加13.04%,侧根数量增加26.09%,地上部分干重和地下部分干重分别增加199.37%和9.72%。而且经多重比较,其苗高、侧根数量和生物量与对照的差异显著。多芽处理与去芽处理相比,提高幅度相对低一些,但与对照间仍存在显著差异,其苗高增加11.07%,地径降低2.06%,侧根数量增加4.35%,地上部分干重和地下部分干重分别增加228.93%和11.88%。2.2蒙古栎苗木生长表2表明,在IBA各处理中,蒙古栎苗木经过浓度为300mg·L-1的IBA处理后,苗木性状与对照间差异最明显,苗高增加17.86%,地径增加20.50%,侧根数量增加57.69%,地上部分干重和地下部分干重分别增加124.55%和92.21%。其次,效果较好的处理浓度为150和200mg·L-1,与对照相比,苗高分别增加2.36%和2.32%,地径分别增加18.00%和16.00%,侧根分别增加23.08%和80.77%,地上部分和地下部分分别增加108.04%、99.55%和67.29%、96.26%。相对而言,浓度为50、100和400mg·L-1的IBA处理对苗木的生长效果较差,各指标与对照的差异不明显,甚至出现降低,且多重比较也显示,其苗高、地径、侧根数量和生物量与对照差异不显著。表2表明,在NAA各处理中,浓度为150mg·L-1的NAA处理蒙古栎苗木性状与对照间差异最明显,苗高增加27.48%,地径增加10.70%,侧根数量增加103.85%,地上部分干重和地下部分干重分别增加175.71%和49.92%。其次,浓度为30mg·L-1与浓度为150mg·L-1相比,提高幅度相对低一些,但与对照间仍存在显著差异。相对而言,浓度为50、100和200mg·L-1的NAA处理对苗木的生长效果较差,这3种浓度处理的蒙古栎苗高和地径低于对照。蒙古栎种子经ABT3号处理,120d后各处理在高生长、地径粗、侧根数量和干重上与对照相比,均表现出明显差异(表2)。结果表明,不同浓度的ABT3号对蒙古栎的生长作用是:150mg·L-1>30mg·L-1>200mg·L-1>50mg·L-1>100mg·L-1。其中,经过浓度为150mg·L-1的ABT3号处理,苗木性状与对照间差异最明显,苗高增加10.14%,地径增加32.10%,侧根数量增加88.46%,地上部分干重和地下部分干重分别增加33.98%和9.63%。而浓度为50和100mg·L-1的ABT3号处理对苗木的生长效果较差,其苗高、地径、侧根数量和生物量与对照的差异不显著。不同激素处理的最优浓度对蒙古栎生长的表现如表3所示。施用150mg·L-1NAA的苗木比施用150mg·L-1ABT3号和300mg·L-1IBA的苗木,苗高分别增加5.26%和21.21%,地径增加11.57%,侧根数量分别增加8.16%和29.27%,地上部分干重分别增加19.38%和15.11%,地下部分干重分别降低19.68%和9.40%。结果表明,浓度为150mg·L-1的NAA对蒙古栎苗木形态生长的影响比本试验所选的其他激素和其他浓度均有明显的优势。2.3蒙古栎苗木对3种菌种的感染率接种不同菌剂的蒙古栎苗木菌根化状况存在差异(表4)。3种菌根菌(菌014、菌017、菌白)侵染率达到50%以上,其他4种菌剂的侵染率也都在30%以上。而且蒙古栎苗木对7种菌根菌侵染方式均有较强的依赖性,其值均达到了150%以上。其中接种菌剂017的菌根依赖性最大,值为180.2%。2.4菌剂白与对照苗高、地径、侧根数量的变化由表5可以看出,接种菌剂白和菌剂017的蒙古栎苗木与对照间差异最明显。其中菌剂017与对照相比苗高增加21.54%,地径增加20.66%,侧根数量增加39.13%,地上部分干重和地下部分干重分别增加97.71%和105.26%;菌剂白与对照相比苗高增加62.13%,地径增加8.76%,侧根数量增加130.43%,地上部分干重和地下部分干重分别增加24.30%和47.75%。接种菌剂014的蒙古栎苗木在地径和生物量上提高较多,接种菌剂X的在苗高和侧根数量上提高较多。与菌剂白和菌剂017处理的苗木相比,菌剂014和菌剂X处理的苗木各生长指标提高幅度相对低一些,但与对照间仍存在显著差异。相对而言,接种菌剂023、045、047对苗木的生长效果较差,各指标与对照的差异不明显,有的甚至出现降低,其苗高、地径、侧根数量与对照的差异不显著。2.5菌白和naa150gl-1的干重变化选出经物理方法、激素和菌剂处理后长势最好的蒙古栎苗木进行比较(表6),在苗高方面:菌白>NAA150mg·L-1>去芽。地径:NAA150mg·L-1>去芽>菌白。去芽的根系最长为19.8cm,而菌白和NAA150mg·L-1的主根系长度相差不大。NAA150mg·L-1和菌白的侧根数量最多(53条),去芽的29条。地上和地下部分的干重变化是:菌白>NAA150mg·L-1>去芽。因此,施用菌白对蒙古栎苗木形态生长的影响比本试验所选的其他处理有明显的优势。3不同激素对蒙古栎苗木生长的影响去芽处理和多芽处理对蒙古栎苗木的生长影响均有促进作用。其中去芽处理方法效果更佳。这与崔建国等研究蒙古栎育苗试验的结果相似。但去芽播种发芽率较低,可能是种子去芽后未经缓芽立即播入土内生长受抑制所致。目前,激素促进生根的研究主要集中用于插穗处理,有关激素浸泡种子促进生根的研究较少。本研究表明,不同激素的不同浓度处理对蒙古栎苗木的生长既有促进的效果又有阻碍的效果。其中,IBA对蒙古栎苗木生长促进作用最明显的是浓度300mg·L-1,浸种12h;NAA促进作用最明显的是浓度150mg·L-1,浸种12h;ABT3号促进作用最明显的是浓度150mg·L-1,浸种2h,这与梁机等研究植物生长调节剂对大叶栎幼苗生长的影响结果相似。NAA和ABT对大叶栎幼苗的生长有明显的促进作用,其中ABT对苗木高生长的影响大于NAA,两者均高于对照。ABT处理对苗木的影响从高到低的浓度排序为50、100、30mg·L-1。NAA处理对苗木的影响从高到低的浓度排序为50、30、100mg·L-1。这与孙晓梅等研究的生长调节剂对落叶松杂种生根和幼苗生长的结果相似。从3种激素的最优浓度来看,150mg·L-1NAA对蒙古栎苗木形态生长的影响比其他2种激素有更好的促进作用,其5个月后的生长指标分别为:苗高8.0cm、地径2.70mm、侧根53条、地上和地下部分生物量分别为0.58和0.56g。菌根菌能整体地提高蒙古栎苗木形态的生长,尤其是菌剂017和菌剂白的作用最为显著,其中菌剂017与对照相比其苗高增加21.54%,地径增加20.66%,侧根数量增加39.13%,地上部分干重和地下部分干重分别增加97.71%和105.26%;菌剂白与对照相比,其苗高增加62.13%,地径增加8.76%,侧根数量增加130.43%,地上部分干重和地下部分干重分别增加24.30%和47.75%。而且菌剂017的菌根侵染率和菌根依赖性也最强。这与贾慧君等研究的Pt菌剂对马尾松、湿地松的实生苗生长的结果相似。采用Pt菌剂对马尾松、湿地松的实生苗进行菌根化处理,能促进苗木根系发达,苗木生长量提高1-4倍,地径粗度增25%-50%,苗木菌根侵染率提高,生长更加旺盛。中国林业科学研究院研制开发的Pt菌根菌剂,被用来进行松树育苗,可增加苗高18.1%-131.0%,增加地径24.1%-91.8%,增加生物量90.4%-586.5%,增加侧根数65.5%,提高合格苗产量7.0%以上,造林成活增长率可高达169%。值得一提的是,接种菌剂023、045、047对苗木的生长效果较差,各指标与对照的