无患子和川滇无患子嫩枝扦插比较研究

史双龙，何秋阳，刘济铭，王 昕，郑玉琳，贾黎明

（1.北京林业大学 国家能源非粮生物质原料研发中心，北京 100083；2.中国计量大学，浙江 杭州 310018）

无患子属植物广泛分布在全球暖温带和热带，分布中心位于热带美洲[1]。我国无患子属共4 种1变种，其中无患子Sapindus mukorossi、川滇无患子S.delavayi是分布在我国最广的两个种，具有重要的生物日化、生物质能源、园林绿化、生态修复等作用[2]。无患子广泛分布于我国淮河以南的热带、亚热带地区[3]。川滇无患子又被称为皮哨子，是中国特有的无患子属树种，集中分布于我国云贵高原和四川盆地[4]。目前，南方多省已陆续集中栽培了数万公顷的无患子人工原料林[5]。然而，现有栽植的无患子都是未经子代测定的实生苗，存在林木分化、果实产量低、果实生产大小年现象、病虫害等严重问题[6]，为保持良种性状的稳定，常采用组培、嫁接和扦插等方式对无患子进行无性繁殖。就组培而言，目前国内外对无患子组织培养的研究结果差异较大，并且组培体系的建立也不够稳定。而无患子嫁接繁殖技术以劈接效果最佳，但仍存在苗木生长不齐、繁殖系数低以及成本较高等问题[7-8]。相比于组培和嫁接，扦插繁殖具有效率高、成本低以及能够保持砧木优良性状等特点，并且国内外多个研究表明，在适宜浓度激素处理下，搭配合理的温湿度管理，可显著提高无患子扦插成活率。目前，国内外多个研究团队已陆续开展无患子种质评价、良种选育和繁育、原料林高效培育等理论和技术研究工作[9-11]，但对无患子及川滇无患子扦插育苗的技术研究较少，未形成成熟的、可用于规模化生产的技术。因此，适宜的扦插繁殖技术对无患子科树种保持优良性状、加快繁育速度等有重要意义。

目前，嫩枝扦插已成为难生根树种扦插育苗的关键技术[12]。潘晓芳等[13]采集3～4年生广西龙眼Dimocarpus longan品种实生母树上的1年生嫩枝作为插穗；阮双兴[14]在3月选取无患子母树上的头两年生无病虫害的健康枝条作为穗条，用800 mg/L 的生根粉促进生根，其生根率可达33.33%。杨众家[15]在无患子的扦插试验中采用了ABT、NAA、2,4-D 这3 种激素进行了单因素试验，发现200 mg/L 的ABT 生根粉促生根效果最好；此外，卢秀友等[16]在无患子的扦插试验中使用生根粉ABT1 和IBA 两种激素分别配成3 种质量浓度（200、300、500 mg/L），并对插穗基部采取不同处理时间（2、3 h），以研究不同激素的不同质量浓度处理以及不同时间处理三项因素对无患子扦插成活的效果，发现使用200 mg/L 的ABT 生根粉处理插穗3 h 效果最佳。然而，国内外现有无患子科树种扦插试验均选择单一树种，目前尚未有人对两种无患子进行嫩枝扦插对比研究。为探究适宜不同种无患子扦插繁殖技术，采用福建建宁无患子家系种质资源圃中3年生福建无患子1 号优树及四川川滇无患子6 号优树的嫩枝，以两种无患子为研究对象，开展扦插育苗对比试验，以200 mg/L的GGR6 植物生长调节剂作为处理，对比两种无患子的扦插成活率，并探究扦插苗成活机理，以期为无患子和川滇无患子新品种扦插扩繁技术体系的形成提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于福建省西北部三明市建宁县（116°35′～117°04′E，26°30′～27°06′N），海拔280～1 858 m，地处中亚热带，属海洋季风性气候区，又有大陆性山地气候特点；年均降水量为1 800～2 100 mm，年均气温为16.5～17.5℃[17]。该地土壤肥力高，多以红壤为主，土层厚度＞100 cm，水分、养分充足，具有良好的林木生长条件[18]。建宁县于2008年开始大范围种植无患子，并于2012年被中国经济林协会授予“中国无患子之乡”称号。现如今，该地区已成为我国发展无患子生物质能源原料林的主要基地。本研究于福建省三明市建宁县源华林业生物科技有限公司内温室大棚中进行。

1.2 材料与方法

1.2.1 插穗的采集

扦插插穗选自福建省建宁县无患子家系种质资源圃中福建无患子1 号优树及四川川滇无患子6号优树3年生的实生苗当年抽出的无病虫害的健壮嫩枝。于2017年6月1日7:00—8:00 温度不高时采集长20～100 cm、粗约0.5 cm 的枝条，将采下的枝条迅速放入清水中，防止因蒸发过快而失水。

1.2.2 插穗的制作

于背风阴凉处制作插穗，除去梢头和基部，保留穗条中部。下端距下芽处剪成“v”字型的斜切面以增大插穗与激素的接触面积，上端距上芽处剪成平切面，上剪口位于叶柄以上1 cm 左右，下剪口位于叶或腋芽之下3～5 mm；插穗长度修剪为10～13 cm，每根插穗需留有2～3 个芽眼，保留上部芽或一片小叶，叶片较大时将其剪去1/2。

1.2.3 基质的选用

于福建源华林业生物科技有限公司院内苗圃地搭建2.3 m 高遮阳棚，扦插基质参考谭宏超等[19]在龙眼、荔枝扦插实验中使用的珍珠岩、河沙、壤土和竹沫混合的方法，将泥炭土和珍珠岩以2∶1比例混合装在上口径15 cm、下口径10 cm、深20 cm 的聚乙烯育苗钵内作为扦插基质，并使用2%的硫酸亚铁水溶液进行消毒。在温室大棚内已修理好的苗床上挖浅坑，每个坑间隔20 cm，将装好基质且消毒过的育苗钵逐一放入坑内，用土固定基部，防止倾倒。

1.2.4 激素处理

GGR6 生根粉具有广泛、稳定、高效的优点，常用于各种林木扦插育苗及造林[20]。因此，本试验采用清水和质量浓度为200 mg/L 的GGR6 浸泡处理插穗基部3～4 cm 处，并在基质上用树枝插出粗细与穗条相近，深度与穗条长短相近的孔，之后将处理过的无患子和川滇无患子插穗分别逐一直插入基质中，芽眼朝上，插入时保证插穗上端3～5 cm 在外，插后将孔口缝隙捏实以让插穗基部与基质完全接触。

1.3 试验设计

采用单因素完全随机区组试验设计，设计无患子和川滇无患子两组处理，扦插前使用200 mg/L的GGR6 生根粉浸泡处理插穗基部（3～4 cm），处理时间为1 h，处理后分3 次重复扦插，每次重复25 株，外加清水对照组，共300 株扦插苗木。

1.4 插后管理

为保持空气湿度及基质水分，大棚内采用全自动喷雾装置，保持棚内空气温度在25～30℃之间，相对空气湿度在80%左右，同时扦插基质始终保持湿润状态。插穗生根后喷施2 000 倍液的多菌灵。此外，频繁检查插床，及时除去棚中杂草。雨天关闭喷雾装置，防止水涝。

1.5 指标的测定方法

1.5.1 插穗成活率的测定

2017年11月1日对嫩枝扦插成活率进行调查统计。

1.5.2 扦插苗生物量、根系指标的测定

调查结束后当天采样，每个处理采集无患子嫩枝扦插苗5 株标准株，将每株洗净的根系放入装有蒸馏水的根盘内精细调整后，用EPSON 扫描仪进行扫描与分析。分根、茎、叶杀青后烘干至恒质量，称质量并保存待测。

1.5.3 扦插苗营养成分的测定

用凯氏定氮法测定根、叶的含氮量；用分光光度法测定根、叶的含磷量。

1.6 数据分析

采用Microsoft Office Excel 2016 软件整理、分析数据和绘制图表，应用SPSS 21.0 软件进行单因素方差分析（One-way ANOVA），显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 成活率

与清水对照组相比，GGR6 显著提高了两种无患子嫩枝扦插的成活率（P＜0.05）（图1），且无患子和川滇无患子存在显著差异（P＜0.05）。清水处理的川滇无患子嫩枝扦插苗成活率为0，无患子为3.95%；经GGR6 处理后，无患子成活率可达到40.08%，较清水对照组提高了36.13%，且为川滇无患子的2.32 倍（图1）。

图1 无患子与川滇无患子嫩枝扦插成活率Fig.1 The survival rates of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi

2.2 嫩枝扦插苗的生物量

与清水对照组相比，GGR6 显著提高了无患子嫩枝扦插苗的根、茎、叶生物量及总生物量（P＜0.05），达到0.63、2.57、0.71、3.91 g，显著提高了397.24%、143.99%、108.82%和157.24%；同时，GGR6 也显著提高了川滇无患子嫩枝扦插苗的根、茎、叶生物量及总生物量（表1）。此外，单因素方差分析表明，经GGR6 处理过的两种无患子嫩枝扦插苗的各器官生物量及总生物量无显著差异（P＞0.05）。进一步分析表明无患子平均单株根、茎、叶生物量分别占总生物量的16.1%、65.7%和18.2%，川滇无患子平均单株根、茎、叶生物量分别占总生物量的11.6%、73.2%和15.2%。

表1 无患子与川滇无患子嫩枝扦插苗生物量†Table 1 The biomass of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi g

2.3 嫩枝扦插苗的营养成分

GGR6 处理组的无患子嫩枝扦插苗的根含氮量显著高于清水对照组（P＜0.05），但叶含氮量与清水对照组无显著差异（P＞0.05）（图2）。无患子嫩枝扦插苗的根、叶含氮量分别提高了180.27%和39.55%。此外，经GGR6 处理后，川滇无患子根、叶含氮量分别达到了4.02 mg·g-1和2.87 mg·g-1（图2）。单因素方差分析结果显示，两种无患子嫩枝扦插苗的根、叶含氮量无明显差异（P＞0.05）。

图2 无患子与川滇无患子嫩枝扦插苗含氮量Fig.2 The nitrogen content of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi

GGR6 处理组的无患子嫩枝扦插苗的根含磷量显著高于清水对照组（P＜0.05），但叶含磷量与清水对照组无显著差异（P＞0.05）（图3）。无患子嫩枝扦插苗的根、叶含磷量分别提高了629.79%和29.5%。此外，经GGR6 处理后，川滇无患子嫩枝扦插苗的根、叶含磷量分别达到了0.33 mg·g-1和1.67 mg·g-1（图3）。单因素方差分析结果显示，GGR6 促使无患子嫩枝扦插苗根含磷量比川滇无患子嫩枝扦插苗的显著高出了210.83%（P＜0.05），但两种无患子嫩枝扦插苗叶含磷量差异不显著（P＞0.05）。

图3 无患子与川滇无患子嫩枝扦插苗含磷量Fig.3 The phosphorus content of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi

2.4 嫩枝扦插苗根系

与清水对照组相比，GGR6 显著促进了两种无患子嫩枝扦插苗的根系生长（P＜0.05）（表2）。其中，无患子嫩枝扦插苗的总根长、根表面积、根体积和平均直径分别增加了658.01%、296.79%、374.52%和128.91%；此外，川滇无患子嫩枝扦插苗在清水组无一成活，但经GGR6 处理后，其总根长、根表面积、根体积和平均直径分别达到6.66 m、82.02 cm2、0.9 cm3和0.4 mm。单因素方差分析结果显示，经GGR6 处理后的两种无患子嫩枝扦插苗的根系生长指标差异不显著，进一步反映了GGR6 对川滇无患子嫩枝扦插苗生长的强烈促进作用。

表2 无患子与川滇无患子嫩枝扦插苗根系Table 2 The root of softwood cuttings of Sapindus mukorossi and Sapindus delavayi

2.5 无患子嫩枝扦插苗各生长指标间的相关性

由Pearson 相关性分析结果可知，无患子嫩枝扦插成活率与扦插苗总生物量、根系生长指标及根养分含量呈显著正相关关系（P＜0.05）（表3），表明根系生长会极大地影响无患子扦插苗的成活。此外，根系磷素营养与成活率、总生物量、根系生长指标、根含氮量、叶含氮量、叶含磷量和茎生物量等均呈显著正相关，表明扦插基质中的速效磷含量对无患子扦插至关重要，而氮的作用也较为重要。

表3 无患子嫩枝扦插苗各生长指标间的相关关系†Table 3 Correlation between each growth indexes of softwood cuttings of Sapindus mukorossi

续表3Continuation of table 3

3 讨 论

GGR6 是常用的植物生长调节剂，广泛应用于林木扦插和造林，许多研究表明其在竹柏[21]、茶树[22]、乌柳[23]、无患子[12]等植物的扦插繁殖中可显著提高生根率。此外，不同质量浓度的GGR6对嫩枝扦插苗生根的促进作用不同，何必庭等[10]在无患子嫩枝扦插试验中采用了3 种质量浓度的GGR6 进行处理，分别为100、200 和500 mg/L，结果表明，200 mg/L 的GGR6 处理下无患子嫩枝扦插苗成活率最高。本研究采用了200 mg/L 质量浓度的GGR6 溶液处理无患子及川滇无患子嫩枝插穗，其中，无患子嫩枝扦插成活率达40.08%，较福建自然状态下无患子嫩枝扦插成活率提高了36.13%，表明插穗经GGR6 处理确实提高了无患子扦插成活率。推测改变植物生长调节剂种类和质量浓度，可进一步提高无患子嫩枝扦插成活率[12]。此外，川滇无患子嫩枝扦插成活率为17.74,%，较无患子低22.34%，说明川滇无患子嫩枝扦插较为困难。

植物根系能够吸收、转移并储存土壤中的水肥，是支持植物生长发育的重要器官[24]；张蕊等[25]研究发现不同种源木荷幼苗根系生长对外界环境条件适应能力不同，种源之间生长差异明显；宗建伟等[26]在对文冠果的扦插试验中发现植物生长调节剂可显著影响扦插苗根系指标，从而改变根系形态。本试验对两种无患子嫩枝扦插苗根系生长指标进行对比，结果显示两种无患子根系生长指标均无显著差异，这表明无患子与川滇无患子的种间差异对嫩枝扦插幼苗根系生长并无显著影响。这可能是由于嫩枝扦插苗成活后两种无患子幼苗生长适应了当地气候，表明其受遗传信息影响高于环境因子的影响，这为无患子良种选育和扩繁提供了新的理论支撑。

氮（N）、磷（P）、钾（K）是植物生长所必需的三大营养元素，其中磷具有能量代谢、酶活性调节和信号传导的作用，此外，磷也是光合作用不可缺少的元素之一[27]。刘慧等[28]研究发现，根系缺磷时作物会形成较大的根系，并促进根系对磷素的吸收；官纪元等[29]在刺梨生长及根系形态特征的研究中发现，一定浓度的磷会促使刺梨苗木生长和根系形成，其根系生长明显增大。本研究通过相关性分析结果发现，无患子嫩枝扦插根系磷素营养与成活率、总生物量、根生长指标、根含氮量、叶含氮量、叶含磷量和茎生物量等均呈显著正相关，表明扦插基质中速效磷对无患子扦插至关重要；此外，磷作为植物生长所必需的营养元素，基质中速效磷的含量和无患子嫩枝扦插苗木根系发育及生长间的关系有待进一步研究，这为今后研究无患子扦插繁殖技术体系提供了参考依据。

4 结 论

本研究通过开展无患子和川滇无患子嫩枝扦插的对比实验，发现在200 mg/L 质量浓度的GGR6 激素处理下，无患子嫩枝扦插苗的成活率最高可达40.08%，为川滇无患子的2.32 倍，表明无患子较川滇无患子更适合进行嫩枝扦插扩繁。研究还发现，基质中速效磷含量对无患子嫩枝扦插至关重要，这一结论为今后研究无患子扦插繁殖技术体系提供了参考依据。此外，在相同生长环境下，无患子与川滇无患子嫩枝扦插幼苗生长受遗传信息影响高于环境因子影响，因此，针对不同用途筛选优株母树，可在很大程度上保留其优良性状。