花榈木有性繁殖技术研究进展
2022-04-07崔子佳马学忠王程旺
崔子佳 马学忠 王程旺
(1.江西环境工程职业学院,江西 赣州 341000;2.江西省上犹县林业局,江西 上犹 341200)
花榈木(OrmosiahenryiPrain) ,又名花梨木,为蝶形花科红豆属,常绿乔木,属国家二级保护植物,分布于我国南方各省[1]。花榈木观赏价值高,其树姿优美,常作为园林观赏绿化树种进行营造; 同时花榈木也是一种珍贵的用材树种,其材质优良,用途广泛,常用于生产高档家具及各种贵重工艺品。此外,它的树体各器官均可入药,具有较高的药用价值[2-3]。因其用途广泛,经济价值高,目前野生种群遭到大量砍伐破坏,且其分布区狭窄,种子不易萌发,自然更新能力差,野生资源已危在旦夕。
虽然我国在花榈木繁殖技术方面的研究起步较晚,但是发展很快,并取得了一定的研究成果,为花榈木良种栽培及规模化生产打下了坚实的理论基础。因常规无性繁殖方式成活率较低,故有性繁殖成为花榈木的主要繁殖方式,为此,该文按照育苗技术流程从种子采集、种子处理与贮藏、播种和苗期管理依次对花榈木有性繁殖方面的研究成果与进展进行了综述,以期为国内相关研究工作的开展提供参考。
1 种子形态与采集
花榈木果实为荚果,形状扁平,长椭圆形,每个荚果内有种子数4~8粒。种子呈椭圆形或卵形,酷似蚕豆,种皮鲜红色,有光泽[4]。种子长径变化范围为0.88~1.42 cm,短径为 0.5~1.16 cm,千粒重变化在372.3~455.4 g之间,变异系数为5.6%,为明显的大粒种子,不同地方花榈木生长潜力和环境条件的差异导致种子质量参差不齐[5-6]。种子千粒重与种子长短径大小之间表现为正相关关系,即种子长短径越大,种子重量也越大[7]。
种子的大小对后代植物幼苗的成活适应性影响很大。种子大小与其产生的种子数量呈反比,而与幼苗成活率呈正比[8]。因此花榈木种子数量较少,而植物总资源量有限,存在大小与数量之间的权衡[9]。而且,由于生物学特性,花榈木荚果出种率很低,空室率高达53.1%,所以花榈木种子产量往往较低,每株大概仅生产8 840粒种子。大粒种子由于重量大,其空间扩散范围非常局限[6]。
种子采集是播种育苗的第一步,采种时间与采种母树的选择将直接影响种子的活力与苗木质量[10],花榈木荚果一般在 11 月下旬成熟,当果皮由黄绿色变成黄褐色时就可进行采种。采种要选择25年生以上且生长在山顶或山脊线上、结果多、干形通直、无病虫害和健壮的优良母树,当荚果快要开裂时采集,采集后及时清除杂质,谨防暴晒,自然阴干,使其开裂脱粒[11-13]。
2 种子处理与贮藏
种子休眠是植物在长期进化过程中不断适应环境而形成的一种生存策略。对植物种子来说,种子休眠对其个体生存、物种延续和进化具有积极作用,但对林木的生产却有较大影响[14]。
花榈木的种子,种皮较紧密不易透水且含有抑制物质,能保持较长时间的休眠期。播种后,一般发芽较迟,持续期也长。若要保证发芽率,播种前需使用一定的物理及化学方法进行种子处理。沈绍南等[13]采用草木灰浸种1 d,再用温水浸种3 d,最后进行湿沙层积处理3~4 d,当种子大部分裂开并长出胚根时再进行播种效果较为理想,但在层积过程中需注意时常翻动种子,以保持种子活力,避免造成烂种。彭丽[15]发现将花榈木种子用草木灰浸种1 d后,用40~50 ℃温水浸种2 d后播种即可取得较好效果。混沙0~4 ℃湿藏45 d效果最好,发芽率、发芽势分别可达81.3%、77%。经混沙湿藏处理后,淀粉酶和蛋白酶活性、GA3和ATP含量升高,ABA含量降低,说明混沙湿藏处理可以促进胚的形态发育, 降低抑制物质含量, 改变激素含量, 提高酶的活性,促进种子发芽。若在混沙湿藏前加入外源激素则可进一步提高促进种子萌发的激素占比,使用浓度为500 mg/L的GA3溶液浸泡种子12 h后再混沙湿藏45 d,湿藏结束后再用80 ℃热水浸泡24 h效果最佳,发芽率、发芽势分别可达94%、88%[16]。此外,用浓硫酸浸泡花榈木种子2 h后可很好的改善种皮透性,增强吸水速率且不伤害种子(72 h吸水率达96.3%)。完全去除种皮并置于25 ℃恒温环境下培养发芽率最高,可达80%[17]。此外,李筱生[18]采用不同方法贮藏的花榈木种子进行播种育苗,结果表明以沙藏方法贮藏种子的发芽率最高,冰箱贮藏效果最差。
3 播种
育苗圃地宜挑选地势较为平缓、土壤疏松和排灌优良的旱坡地或水田[19]。播种一般在3月间进行,播种前施足基肥,浇水保持苗床湿润,并用50%多菌灵可湿性粉剂1 000倍消毒液进行喷洒床面,并翻动土壤[11]。播种密度的大小直接决定着后期苗木生长量与合格苗量,因此在大田育苗时,播种密度的选择显得十分重要[20]。通常可采用开沟条播的方法,沟距约20 cm,种子间距约7 cm,沟深5 cm左右。也可按株距×行距为15 cm×15 cm的规格开沟点播,该密度下苗木生长整齐,质量好,产量高[18]。播种时应注意将种子按胚根朝下的姿态放置于苗床上,随后覆土4 cm左右,完成后均匀覆盖一层薄稻草并浇透水,以保持土壤的温湿度。
4 苗期管理
遮阴是花榈木木苗期管理的关键措施之一。因花榈木生物学特性,其苗在出土后需及时进行遮荫处理,若育苗面积较大,为节约成本,也可搭建防晒网进行遮荫,遮光度为50%左右。遮荫时间一般不超过3个月,8月底可取消遮荫[15]。为了探讨不同透光度对花榈木幼苗的影响,段如雁等[21]在模拟的不同光照条件下进行了花榈木的栽培试验,研究发现,遮光度越大,净光合速率、蒸腾速率有减小的趋势,75%光照条件下水分及光能利用率最高,其次为50%光照,最低为25%光照。产生这一差异的原因可能是由于地理环境条件的不同所造成。
科学的水肥管理对花榈木苗木的生长发育具有积极的促进作用,而掌握苗木的生长发育规律是进行科学水肥管理的前提。陈志萍等[22]利用Logistic方程对花榈木1年生实生苗的苗高、地径年生长规律进行了拟合研究发现,花榈木苗木生长规律呈明显“慢—快—慢—快—慢”变化。5月上旬至6月中旬是花榈木苗木的生长初期,该期主要进行地下部分即根系的生长,因此要给根系创造良好的生长环境,及时除草、松土并适量施肥,一般以每月施0.1%~0.2% 的尿素溶液1次即可;6月中下旬至8月中下旬为苗木速生期,该期苗木生长迅速,占整个生长量的50%以上,是决定苗木质量的关键时期,因此应施高氮低钾低磷肥,每隔10~15 d在距离根部10 cm处穴施或沟施尿素,施用量为45 kg·hm-2,保持土壤湿润,做好除草及病虫害防治工作,尽可能的创造优良环境来提高苗木生长量。苗木到8月下旬以后生长降缓,进入生长后期,此时必须停止施含N肥料,每隔15 d左右喷施 1次0.3%~0.5%的磷酸二氢钾溶液,并减少浇水,以防苗木徒长,促进木质化,安全越冬[23-25]。此外,孟宪帅等[26]模拟了4种不同土壤水分环境条件下花榈木苗木的生长情况,并对其进行了各项生理生化指标发现,土壤中水分含量的降低会引起光合速率、蒸腾速率及叶绿素含量的降低,因此,花榈木幼苗最适水分环境为100%田间持水量。
花榈木苗病虫害较少,以预防为主。雨季易发生黑痣病,可采用百菌清或5%甲基托布津500倍液喷洒药液防治[27]。
5 容器育苗
传统大田育苗需消耗大量种子,而花榈木种子较为稀缺且成本较高,因此使用容器培育花榈木苗木也是不错的选择。容器育苗在节省种子的同时,还能保护苗木根系不受损伤、造林质量优良,并且轻基质培育的容器苗质量轻、运输方便且成本较低。杨鹏[28]率先对花榈木容器育苗进行了试验研究,采用营养袋播种育苗和田间苗床播种育苗2种方式进行苗木生长量比较,结果认为营养袋有利于提高花榈木种子的发芽率及苗木的高径生长和主根生长,但侧根生长较差;为提高移栽成活率,在生产上提倡采用营养袋育苗。
基质是容器育苗的关键因素,直接决定着苗木质量的优劣与否,良好的育苗基质必须满足4项基本需求:支撑、空气、水分和营养。段如雁等[29]经试验发现使用V泥炭∶V蛭石∶ V珍珠岩= 2∶1∶1基质培育的苗木最为理想,无论是苗高、地径、生物量和叶绿素含量等指标都表现最好。罗旋[30]对花榈木容器苗基质在生理特性和矿质营养等方面进一步做了更为深入及系统的研究,结果表明,配比为80%泥炭+20%椰糠的基质培育的花榈木生长综合评价值(苗高、地径、生物量和根系指标等)最大,同时该配方基质也最有利于花榈木生理发育。
水肥管理是容器育苗的核心内容之一。科学合理的水肥管理对于促进苗木生长,提高抗逆性具有重要作用[10]。研究表明,氮、磷、钾肥配比施肥效果显著优于不施肥处理,且不同配比施肥处理之间差异显著,经施肥模型拟合后得到氮、磷、钾肥推荐施肥量为: 每株施氮肥1.41 g、磷肥0.44 g和钾肥0.29 g[31]。姜顺邦等[32-33]研究了水分供应量与灌溉方式对花榈木生长及节水节肥的影响发现,花榈木容器苗培育供水量以80%田间持水量最佳,灌溉方式以底部渗灌较好,营养供应采用分苗龄定量供给。
6 展望
野生资源的日益紧缺成为制约花榈木产业发展的重要瓶颈,人工繁育花榈木显得尤为迫切,而有性繁殖作为花榈木主要的繁殖技术手段,在生产实践中具有举足轻重的地位。目前,花榈木种苗生产主要是通过野外采种进行繁殖,母树质量参差不齐。由于缺乏良种,且育苗技术尚未成熟,幼苗的质量往往很难得到保证,长大后的林分质量和木材产量也将受到影响。因此,开展花榈木资源调查与优株选择,对于培育良种壮苗,加快育种进程具有重要意义。此外,还需重点解决如何打破种子休眠和缩短休眠时间,加强对种子败育机制的研究,同时完善花榈木苗期管理技术,探究更为高效的育苗方式。