不同材质支架对火龙果气生根根系活力和形态特征的影响

殷晓敏，王丽霞，刘永霞，连子豪，陈 弟，王必尊，何应对

(中国热带农业科学院海口实验站/海南省香蕉遗传改良重点实验室，海口，570100)

火龙果为仙人掌目仙人掌科(Cactaceae)量天尺属(Hylocereus)植物[1-2]，兼具热带沙漠和雨林植物特性，起源于热带中南美洲地区，后传入越南、泰国等东南亚国家和我国台湾[3]。目前，我国火龙果种植面积已发展至75万hm2[4-5]，已形成规模性产业。相关报道主要集中在火龙果种质资源创新和遗传多样性分析方面[6-7]，而田间配套生产栽培技术报道较少[8]。

火龙果属于浅根作物，在攀援生长过程中，会产生一定量的气生根，需要肉质茎产生较多的气生根吸收传输水分营养，稳固植株[9]。火龙果田间支架对于提高果实产量和品质尤为重要，其作用是稳固植株，避免果实近地感病，便于光照等日常管理。目前生产上主要采用水泥柱[10]、石柱、钢管、塑料管、竹竿等不同材质做为支架[11]。其特点各有不同，水泥柱、石柱、钢管耐用性强但价格昂贵；而竹竿虽易腐蚀不耐用，但与火龙果具有自然亲和特性，可以诱导产生大量气生根，促进植物养分水分运转，前期田间试验已发现了这一现象。肉质茎气生根的活力、形态特性反映了气生根功能强弱[12]，影响植物养分水分吸收能力，提升果树资源优异性状的表达[13-14]。本研究以 “金都1号” 火龙果为研究对象，采用多种材质支架栽培，观察火龙果肉质茎与支架互作影响，为火龙果田间种植支架选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地与材料

2021年2月在海南省澄迈县大丰镇那小队(北纬19°53′30″，东经 110°04′52″)试验基地进行试验，土壤红壤土，pH值4.37，有机质含量10.3 g/kg，全氮0.09%，全磷877 mg/kg，全钾39.17 g/kg，碱解氮132 mg/kg，有效磷275 mg/kg，速效钾37.8 mg/kg。材料为“金都1号”火龙果。

1.2 方法

火龙果种植栽培架为1对水泥立柱，1条铁链架设在水泥立柱两侧的桁架上，紧贴每株火龙果设置1个支架，支架材质分别竹竿、钢管、水泥柱、石柱和塑料管等5个处理，支架高度1.2 m，每个处理60株。

1.3 样品采集

每个处理选取长势和高度一致，无病虫害植株9株，3株直接测定株高和茎粗；3株不同部位修剪成肉质茎和气生根两部分，测定整株气生根形态特征，取部分新鲜气生根测定根系活力[15]；另外3株将整株气生根和肉质茎装入信封内，置于70 ℃鼓风干燥箱干燥72 h，保存于干燥器中备用，测定生物量。

1.4 测定方法

肉质茎及气生根生物量测定，用三角尺测量火龙果肉质茎直径，软尺测量株高，用1/100天平测定单节和整株气生根的鲜重。整株气生根干物质积累量为地上部肉质茎产生的气生根质量烘干后的总和[16]。整株气生根干重除以地上部干重为根冠比。气生根系形态指标的测定，利用根系扫描仪(EPSON EXPRESSION 10000XL)获得根系图像，经软件RHIZO 2009分析获得气生根总根长、总投影面积、总表面积、气生根直径、总根尖数及根交叉数等数据[12]。根系活力采用TTC法测定[17-18]。

1.5 数据分析

利用Excel 2010软件统计分析数据，使用SPSS 软件进行邓肯新复极差法和多重比较分析[19]。

2 结果与分析

2.1 对肉质茎气生根系活力的影响

火龙果肉质茎气生根是植株生长到一定阶段的自然产物，是适宜温湿度环境下的自然产物，也是支架与肉质茎互作的诱导产物。从表1可以看出，2个月内5种支架与火龙果肉质茎互作都有气生根产生。2个月时，竹竿处理的气生根根系活力最高，与石柱、钢管、塑料管处理达到显著性差异，分别比水泥柱、石柱、钢管、塑料管处理增加了61.84%、15.4倍、19.5倍、23.60倍。3～5个月，竹竿处理的气生根根系活力为2.38～2.66 μg/g·h之间，水泥柱处理的气生根根系活力逐渐减弱为0.11 μg/g·h；而石柱、钢管、塑料管处理的气生根根系7 d或14 d后自然风干，丧失根系活力。

表1 不同材质支架种植的“金都1号”火龙果肉质茎气生根系活力的动态变化

2.2 对肉质茎气生根形态的影响

气生根长度和根尖数量可以反映阶段性植株生长的状况。从表2可以看出，5种支架与火龙果肉质茎互作诱导气生根的总根长、总投影面积、总表面积、直径、总根尖数及交叉数等形态指标具有明显差异。不同处理的气生根总根长、总根尖数及根交叉数达到显著性差异水平；竹竿与肉质茎互作诱导的气生根总根长、总根尖数及根交叉数最高，分别是塑料管处理的5.33、36.81、23.78倍；不同处理的气生根总投影面积、总表面积、气生根直径等形态指标间大部分差异不显著。

2.2 对肉质茎气生根生物量的影响

从表2和图1可以看出，不同材质支架处理的火龙果肉质茎气生根生物量具有显著性差异。其中，竹竿处理的单节鲜根生物量和整株鲜根生物量极显著高于其他处理，竹竿处理的单节鲜根生物量20.67 g，是水泥柱和石柱处理的3.56倍和19.14倍；竹竿处理的整株鲜根生物量为62.01 g，是水泥柱和石柱处理的5.24倍和28.71倍。5种支架对火龙果肉质茎整株气生根干物质积累量和根冠比的影响差异显著，竹竿处理的整株气生根干物质积累量为3.61 g，比水泥柱和石柱处理分别增加了79.60%和234.26%；竹竿处理的根冠比为0.53，比水泥柱、石柱、钢管和塑料管处理分别增加了15.22%，152.38%，307.69%和307.69%。5种支架处理对火龙果株高，肉质茎直径和气生根茎节数的影响差异不显著，肉质茎直径20.21～23.29 cm，株高230.76～258.00 cm，气生根茎节数2～3节。

表2 不同材质支架种植对“金都1号”火龙果肉质茎气生根形态和生物量的影响

图1 不同材质支架种植的“金都1号”火龙果肉质茎气生根比较

2.3 根系活力和形态指标相关性分析

从表3可以看出，根系活力与整株气生根干物质积累量、整株气生根鲜根生物量和气生根直径呈显著相关，相关系数r分别为0.958、0.913和0.890，表明火龙果气生根根系活力与形态学指标的相关程度从高到低依次为整株气生根干物质积累量﹥整株气生根鲜根生物量﹥气生根直径与气生根总根长；根系活力与总表面积，总根尖数和根交叉数相关性不显著。气生根形态学指标间也存在相关性，其中，总根长与气生根总表面积、根交叉数、总根尖数和整株气生根干物质积累量相关性达到极显著水平，相关系数r分别为0.997、0.978、0.967和0.962。总根表面积与气生根交叉数，总根尖数呈极显著相关，相关系数r分别0.985和0.971，根交叉数与鲜根生物量呈极显著相关，相关系数r为0.965。

表3 火龙果肉质茎气生根根系活力与形态特征的相关性

3 结论与讨论

火龙果植株是无主根，侧根浅细多的热带果树。根系活力是一种客观地反应根系生命活动的生理指标[19]，指根系的吸收、合成、氧化和还原能力等[15]。一般来讲，幼嫩组织呼吸强度要高于成熟或老化组织，在正常条件下，气生根幼根根系活力高于老根，随着根系的老化，将逐渐失去吸收能力，而仅保持输送能力[17-18]。试验中，竹竿支架处理的气生根根系活力在2个月生长期时较石柱、钢管、塑料管栽培模式增加15.4～23.6倍，较水泥柱仅增加61.84%，由此推测支架材质吸水性、表面光滑度对火龙果根系活力具有较大的影响；田间栽培的火龙果肉质茎5～7节处容易自发产生气生根[20]，14～21 d周后气生根自然干枯萎缩而失去活力。

不同材质支架处理的气生根系活力强弱和持续时间具有显著性差异，火龙果与水泥柱和石柱互作诱导产生气生根较少，其诱导的气生根根系活力随着生长时间的增加呈现先增加后下降的趋势。火龙果与钢管、塑料管交接处无气生根产生，主要依靠肉质茎自发产生气生根，其气生根根系活力随着生长期延长而丧失，并且肉质茎攀援钢管、塑料管支架需人工捆扎，增加劳动力成本，钢丝捆绑火龙果主茎，主茎常有钢丝裂痕，影响主茎健康成长。竹竿支架与火龙果互作，肉质茎与竹竿交接处的气生根产生数量最多；不同处理气生根总根长、总根尖数及交叉数等指标上也反映，竹竿处理在数量上呈绝对优势；且竹竿处理的气生根生物量、根长、根表面积、根尖数及交叉数等方面具有显著性增加，一般认为气生根根系数量越多越好，根量越大越好[19]。竹竿诱导产生的气生根根系活力时常伴随植株整个生长周期，长达数年，一定程度上弥补浅根作物对养分水分和能量的需求。竹竿做为支架可以促进气生根产生，使得气生根缠绕于竹竿上，稳定支撑藤蔓肉质茎，具有持久生命活力的气生根为植株提供更充足的养分水分，改善火龙果枝条水分和养分转运效率，以及能量传递和光照强度等生态因子，形成一个良性生物循环链。

随着气生根生长时间不同而出现根系活力的波动变化，与植株形态特征、根系生物量具有较强的相关性，可以做为根系活性良好的指标。试验结果表明，竹竿相比水泥柱、石柱、钢管和塑料管等材料，在诱导火龙果气生根根系活力和生物量上表现显著优势，总体上不同材质支架对气生根的正向作用从高到低依次为竹竿>水泥柱>石柱>钢管>塑料管，该研究结果可为火龙果生产种植模式中支架选择提供参考。