基于正交试验的白桦扦插生根影响因素优化

李政纶，陈 坤，姜 静

(东北林业大学 林木遗传育种国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040)

白桦(BetulaplatyphyllaSuks.)是东北地区的重要阔叶乡土速生树种之一，其适应性和抗逆性较强，是非常优良的胶合板材和纸浆材树种。自20世纪90年代起，相继开展了白桦优良种质的选择、优良家系和无性系选择、杂交育种、基因工程育种等研究，筛选出了一批优良种质、家系和优良个体等良种[1-6]。但白桦与其他林木一样存在基因型高度杂合性和自交不育性，因此，建立高效的无性繁殖方法，进而保持白桦良种的优良品质已是该树种的研究重点。目前，白桦的组培扩繁技术已经建立[7]，但是该技术需要专业设备、组培专业人员操作，因而，很难在各生产实践部门大范围推广应用；嫁接繁殖也需要具有丰富经验的人员操作，同样也很难在生产基层推广应用。扦插是传统的无性繁殖中应用前景最广泛的一种技术手段，该技术具有简单易行、成本低等特点。20世纪90年代初，尽管有白桦嫩枝扦插繁殖技术的相关报道，但由于白桦不同无性系间生根能力差异很大，至今尚未建立一套易推广的扦插繁殖技术[8-9]。因此，本文以白桦嫩枝为材料，研究了激素种类、激素质量浓度、处理时间对白桦扦插成活的影响，建立了白桦扦插生根技术体系，为白桦良种的规模化生产提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采穗母树为定植于东北林业大学白桦育种基地4年生的白桦(Betulaplatyphylla×Betulapendula)家系，于2019年早春将白桦母树截干，截干高度为15 cm。于2019年6月下旬待截干母树长出萌条后，采集健康、长势一致的当年生枝条制穗，剪去枝条的顶梢和基部，将枝条的中间部位剪成长6～8 cm的插穗，并剪除插条基部的叶片，每个插穗顶端留1～2片叶、下部剪成平滑切口。将插条按正交试验设计进行处理后，扦插于消毒后的插床基质中，扦插株行距为10 cm×6 cm，深度为插穗的1/2。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验采用L25(53)正交试验设计，设计激素种类(A)、激素浓度(B)、激素处理时间(C)3个因素，每个因素5水平，具体因素和水平见表1。试验共计25个处理组合(表2)，每处理20个插条，3次重复，每处理组合共计60个插条。

1.2.2 扦插基质与管理 扦插基质为蛭石∶河沙∶珍珠岩=1∶1∶1，扦插苗床设在塑料棚中，苗床长3.8 m、宽1.2 m，基质厚度为20 cm，25个处理扦插于1个苗床中，3次重复，试验共计3个苗床。插穗生根期间用遮阳网调控棚中光照强度，并安装自动喷灌系统、自动定时造雾设备，根据天气情况设定喷雾时间间隔，晴天气温较高时每1 h喷灌浇水1次，每10～15 min造雾1次，每次60 s；阴天可适当减少喷水、造雾的次数和时间，保证基质的适宜湿度，通过遮阴、喷水、造雾控制塑料棚中白天平均温度小于30 ℃，夜间平均温度在22 ℃左右，扦插生根的早期塑料棚内湿度控制在80%～90%，当插穗开始生根后适当降低棚中的湿度。及时清理腐烂死亡的插穗，每隔7 d交替喷施50%多菌灵可湿性粉剂500～1000倍液、80%代森锰锌可湿性粉剂600～800倍液进行病害防治。

1.2.3 插穗的移栽 分别于2019年9月下旬(插穗落叶前)、2020年4月下旬进行移栽，共计移栽1000株，将插穗移栽至13 cm×11 cm的花盆中，基质为草炭土∶河沙∶黑土(v/v)=4∶2∶2，移栽苗木置于塑料大棚中进行常规水肥管理，6月初统计移栽成活率，移栽成活率(%)=成活插穗数/移栽生根插穗总数×100。

1.2.4 统计与分析 扦插90 d后，测定各处理的生根率、生根数量、根鲜重。扦插生根率(%)=生根插穗数/插穗总数×100。

运用Excel 2003对测定数据进行统计，用SPSS 22.0软件进行方差分析、多重比较、极差分析、相关性分析，将百分率经过反正玄转换后，再进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理组合对白桦扦插生根指标的影响

按正交试验设计组合处理插穗，在扦插的90 d后分别对各试验组的生根率、生根数量、根鲜重进行方差分析。结果表明，上述生根指标在各处理间的差异均达到显著水平(P<0.05) (表2)。扦插生根率以处理2、处理16的最高，平均生根率为53.50%，显著高于处理4、5、8、9、11、12、13、15、19、20、24、25，与其他处理间差异未达到显著水平；根鲜重以处理1、处理16最高，平均根鲜重为5.97 g，显著高于处理4、5、8、9、11、12、13、14、15、19、20、21、24、25；生根数量以处理17最高，为42条，显著高于处理1、3、4、5、8、9、10、11、12、13、14、15、16、19、20、21、24、25。

表2 各处理组合白桦的插穗生根率、根鲜重、生根数量比较

2.2 不同因素对生根指标影响的差异显著性分析

由表3可知，在扦插生根率上，3个因素中只有激素浓度对扦插生根率的影响达到显著水平；在生根数上，也是只有激素浓度显著影响生根数量；在根鲜重上，3个因素中的激素浓度、激素处理时间2个因素对根鲜重的影响达到了显著水平。结果表明，激素浓度是影响生根指标的关键因素，而激素种类对生根指标的影响均未达到显著水平。

表3 三因素对扦插生根指标影响的方差分析

在方差分析的基础上，进一步进行多重比较，由表4可知，激素浓度各水平对生根率、根鲜重的影响均以水平1最高(20 mg/L)，而在生根数量方面则以激素浓度水平2最高(50 mg/L)；处理时间各水平对根鲜重的影响以水平2最高(2 h)，激素种类各水平虽然对生根指标的影响未达到显著水平，但是由表4可知，当激素种类为IBA时，生根率、根鲜重、生根数3个生根指标均最高。

表4 各因素的不同处理水平间生根指标的多重比较

2.3 各因素的主次效应分析

极差可反映因素对生根指标影响的主次关系，极差值越大则表明该因素越重要。根据正交试验结果进行极差分析，结果见表5。从生根率来看，激素浓度对生根率的影响占主导地位(R=0.32)，其次是激素种类(R=0.20)，第三是激素处理时间(R=0.14)，即影响白桦扦插生根率各因素的主次水平排序为B>A>C。同样，影响生根数量各因素的主次水平排序也为B>A>C；而影响根鲜重各因素的主次水平排序则为B>C>A，即激素浓度对根鲜重的影响占主导地位，其次是激素处理时间，第三是激素种类。总之，根据各因素主次水平排序结果确定，对扦插生根指标起主导作用的是激素浓度，其次为激素种类或激素处理时间。

表5 不同因素对扦插生根指标影响的极差分析

进而，根据K1、K2、K3、K4、K5值，确定影响扦插生根率的各因素最适组合为A1B1C1，即：最佳激素种类为IBA、最适激素浓度为20 mg/L、最佳处理时间为0 h；影响根鲜重的各因素最适组合为A1B1C2，即：最佳激素种类为IBA、最适激素浓度为20 mg/L、最佳处理时间为2 h；影响生根数的各因素最适组合为A1B2C2，即：最佳激素种类为IBA、最适激素浓度为50 mg/L、最佳处理时间为2 h。综合上述分析结果，确定白桦扦插生根采用20～50 mg/L IBA处理0～2 h可获得最佳的扦插效果。

2.4 插穗移栽最佳时期的确定

对生根插穗移栽成活率分析显示，于扦插当年进行移栽，其成活率仅为35%。而留在插床中越冬后，次年早春再移栽，其成活率为100%。故此，建议白桦插穗生根后，于第2年早春进行移栽。

3 结论与讨论

林木扦插能否生根主要取决于插穗质量、激素处理、扦插环境等因素。其中，插穗质量是扦插生根的内因，起主导作用，插穗质量主要受母树基因型、母树年龄、采穗时间、插穗部位等的影响。因此结合树种特点，选择最佳生理状态的插条，是扦插成活的前提[10]。例如，侧柏(PlatycladusorientalisL. Franco)扦插随年龄的升高，生根率逐渐下降[11]；银杏(GinkgobilobaL.)扦插生根率随枝龄的增加反而降低[12]。黄栌(Cotinuscoggygria)、金蒲桃(Xanthostemonchrysanthus)等树木若采用嫩枝扦插的生根率可达80%以上[13-14]。白桦属于扦插难以生根的树种，前期研究显示，35～50年生的白桦伐根后，用当年生萌条扦插生根率平均可达70%，同时发现，白桦无性系间的生根率差异显著[8-9]。本试验是以4年生白桦家系截干后根萌条为插穗进行扦插生根，结果再次证明了白桦根萌条的生根能力较强，是白桦嫩枝扦插生根的首选。

植物生长调节剂对诱导插穗不定根发生起重要的作用，主要涉及施加何种激素、使用浓度为多少、最适处理时间为多长等，由此可知，其影响因素众多。为了减少试验工作强度，采用正交试验设计是最佳途径。正交试验设计可以集合多因素、多水平，通过一次筛选即可获得影响扦插生根的最优因素组合[15]。本试验采用3因素5水平试验设计，结果显示，3因素中激素浓度对扦插生根指标的影响起主导作用，当激素种类为IBA时，白桦扦插生根率、根鲜重、生根数量均最高。总之，根据正交试验设计确定影响白桦扦插生根指标的各因素最适组合是：采用20～50 mg/L IBA处理白桦插穗0～2 h，其生根率最高。

插穗生根后的移栽也是扦插苗木繁殖的关键环节，生根的插穗只有移栽成活，才能获得大量的无性系苗木。对于扦插容易生根的植物而言，在插穗生根后待根系发育完全，经过7 d左右的练苗即可移栽[16-17]。笔者试验发现，扦插生根较困难的白桦，虽然获得了生根插穗，但由于不定根产生数量较少，插穗移栽时间的选择就显得非常关键。如果在生根插穗尚未落叶前(扦插的当年9月中旬)进行移栽，其成活率仅为35%，认为当年移栽成活率低的原因是，生根插穗的移栽过程必定伴随一些不定根的损失，移栽后新生根系还没有完全木质化，苗木就进入落叶、停止生长发育阶段，降低了其越冬的抗性。生根插穗越冬后为何能够提高其移栽成活率，后续笔者还将进行深入的研究。

扦插生根过程的外界温度、湿度、光照等环境要素也至关重要，本试验仅采用半自动化的设施来调节温湿度，因此，建立自动化环境调控试验设施，是未来白桦扦插生根育苗的目标。