蒙古栎育苗技术研究进展
2022-11-26于世河
于世河
(1.辽宁省林业科学研究院,辽宁 沈阳 110032;2.辽宁白石砬子森林生态系统国家定位观测研究站,辽宁 丹东 118201)
蒙古栎Quercus mongolica为壳斗科栎属植物,在我国分布于东北和华北地区以及山东、陕西和内蒙古等地[1-2]。蒙古栎材质优良,木材耐水湿,坚硬耐腐,纹理美观,而且具有良好的加工性能[3-5]。种子可以提取淀粉和栲胶,可以加工成燃料乙醇和生物化工产品,种壳含有大量的色素和单宁等成分[6-7]。蒙古栎的主干挺拔,枝条开展,树冠雄伟,叶形独特,具有较佳的视觉美感和文化内涵,是优美的园林观赏树种[8-9]。根系发达,适应范围广,耐旱、耐寒、耐瘠薄,适宜营造防风林、水源涵养林及防火林。蒙古栎是集用材、生态、能源和景观绿化于一体的多用途树种,具有极高的研究和利用价值。
林木种苗是林业生产和生态建设的物质基础,优质苗木培育是林业重要的技术措施。苗木质量直接影响造林成活率、早期生长表现以及对于水分胁迫、低温和病虫害等的抗性[10]。培育优质苗木是保障造林质量,提高林分经济价值与生态价值的重要前提。因此,如何提高蒙古栎苗木质量是研究人员关注的重点,本文对蒙古栎播种育苗、嫁接育苗、扦插育苗和组培育苗进行综述,以期为今后蒙古栎育苗技术研究和苗木生产提供借鉴。
1 播种育苗
播种育苗是蒙古栎常规育苗方式,目前播种育苗技术已经成熟化。蒙古栎播种育苗有大田播种育苗、容器播种育苗和轻基质网袋播种育苗3 种方式,研究主要集中在种子处理、基质配比、播种、水肥管理等方面。在蒙古栎优良林分内选择生长健壮、树干通直圆满、枝条繁茂、结实量大、无病虫害的优良壮年植株为采种母树,在9 月下旬至10 月上旬种子成熟时采集,选择籽粒饱满、无虫害侵蚀的种子[11]。收集后立即使用50~55 ℃的温水浸泡30 min,以杀死橡实中的橡鼻虫,并将漂浮的种子捞出弃用,提高种子纯度。种子精选后放到凉爽湿润的库房贮藏。播种前3~5 d 将种子取出,用0.5%高锰酸钾溶液消毒2 h,沥去药液,密封30 min,然后均匀混拌湿沙(种沙体积比为1∶2,湿沙含水量60%),堆放在室外窗前暖处或塑料棚内进行增温催芽;温度保持在15~25 ℃,湿度保持在70% 左右,每隔5~6 h 翻动一次。2~3 d 后有30% 左右种子露白即可播种[12]。播种时间:秋播10 月上旬至11 月上旬;春播4 月中旬至5 月上旬。播种方法有撒播、条播和点播3 种。撒播是将种子均匀撒在床面上覆土4~5 cm 后镇压;条播幅距10 cm,开沟深5~6 cm,将种子均匀撒在沟内覆土4~5 cm 镇压;点播株行距8 cm×10 cm,深度5~6 cm,每穴放1粒种子,种脐向下,覆土4~5 cm 镇压。播种前浇足底水。667 m2撒播、条播的播种量130~200 kg,点播为100~130 kg[13]。
依据蒙古栎苗木生长习性以及苗木出圃要求的高度,选择规格为21 cm×21 cm 的容器杯为宜。将设计好的苗床从床头开始挖出1 m2的坑面,挖土深度25 cm,把土堆在苗床上,苗床底部铲平。把堆在苗床上的土装入容器杯内,6 个一排平整地摆在苗床上,要求容器杯内的土装满装实,用细土填满容器杯空隙。以后随装随挖,保持床面平整。装杯后用喷灌或漫灌的方法浇水,要把容器杯内的土渗透。漫灌水不能太急,以免冲坏装好的容器杯。浇水3 天后即可播种[14]。李宏祎[15]采用5 种无纺布容器规格、3 种基质配比和3 种缓释肥3 因素(容器、基质、肥料)进行完全随机区组试验,筛选出最适合蒙古栎生长发育的容器规格、基质配比以及缓释肥,容器规格方面选用直径13 cm、高25 cm 的无纺布容器袋,选用体积比泥炭︰珍珠岩︰蛭石=4︰1︰1 基质,再与施用硝基复合肥(N-P2O5-K2O=16-16-16)组合效果最佳。
2 嫁接育苗
嫁接是农林业中传统的无性繁殖方式,广泛应用于良种扩繁、种质资源保存等领域。它能够有效提高作物的产量、抗逆性,改变植物的开花结果习性及改良果实品质[16]。对蒙古栎嫁接技术研究,集中在接穗采集、砧木选择、嫁接方法、嫁接时间等方面。霍锡敏等[17]研究表明,在3 月下旬至4 月上旬树液流动前采集,防止穗条内营养和水分的流失。从每株树上选择生长健壮的1 年生枝条,其长度保留10~15 cm,每株采集50~60 段穗条。采集时注意分优树捆扎,用保鲜膜包装,缚标签,注明采集时间和地点。采回后立即放入2 ℃的冷库内,用沙埋贮藏。刘红梅等[18]研究认为,首先选择生长良好的蒙古栎作为母株截取接穗,其次选取生长健壮的1 年生枝条,每株采集50~60 段穗条,其长度保留10~15 cm。将采集的接穗立即运回,并分别沙埋贮藏和冷库贮藏。温度均为-4~-1 ℃,平均为-2.54 ℃。空气相对湿度均为70%~80% ,平均为76.9%。李奎全等[19]研究表明,蒙古栎嫁接最适时间在5 月20 日左右。经技术改进后,平均成活率达64.2%,新梢平均长和直径分别为51.03 cm 和16.78 mm。郑颖等[20]开展了不同嫁接方法和IBA处理对蒙古栎嫁接成活率和苗木生长量的影响研究,嫁接方法为舌接,接穗在IBA 200 mg·L-1的溶液中浸泡1 h 能提高蒙古栎的嫁接成活率,嫁接成活率高达83.5%,比对照CK2 高出23.8%。苗高、地径、高径比在各处理中排第2 位,分别达到39.22 cm、6.78 mm、6.18,比对照CK2 分别高出9.7%、9.73%、16.8%,显著提高了嫁接成活率,对蒙古栎优质苗木生产具有重要的应用价值。
3 扦插育苗
扦插繁殖是常规的林木无性繁殖方式之一。与嫁接、组织培养等其他无性繁殖方法相比,扦插具有繁殖速度快、质量高,能有效调节和利用树木的阶段发育规律等特点[21]。蒙古栎属于难生根的树种,目前对扦插繁殖技术研究主要集中在扦插基质、扦插时间和激素处理等方面。王睿照[22]研究表明,扦插基质应采用河沙,或河沙与珍珠岩(体积比1∶1~3∶1)。扦插前2~3 d,采用0.5% 高锰酸钾水溶液喷淋扦插床面,喷药量20 L·m-2,24 h 后用清水充分淋洗基质。淋洗后扦插棚覆盖塑料布,高温闷棚增加基质温度。许学锋等[23]研究认为,嫩枝扦插最佳时间为6 月下旬至7 月上旬,插穗从扦插到生根大约需40 d,整个扦插生根过程需要70~80 d。黄秦军等[24]采用完全随机区组试验设计,研究不同基质种类,植物生长调节剂种类、浓度,浸泡时间及发根农杆菌等对蒙古栎嫩枝扦插生根的影响。结果表明:泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)是较理想的扦插基质;IBA 500 mg·L-1+6-BA 2.0 mg·L-1浸泡2 h 后扦插效果较好,生根率为16.67%;低浓度的NAA 有利于蒙古栎嫩枝生根,高浓度则抑制生根;单独使用ABT1 生根粉或将其与IBA 混合使用,效果均不明显;浸泡时间为2 h 时插条的生根效果最好。闫文涛等[25]采用当年生蒙古栎中上部嫩枝条做插穗,采用ABT1 号、IBA、NAA 及IBA+NAA 混合溶液处理,分别采取200、300、500 mg·L-1与1 000 mg·L-1浓度处理不同的时间,以清水处理为对照。采用高效液相色谱法对其生根过程中吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、玉米素(ZT)、赤霉酸(GA3)4种内源激素含量进行测定。结果表明,用生长调节剂IBA 1 000 mg·L-1处理10 s 和IBA+NAA 1 000 mg·L-1处理10 s 可有效促进愈伤组织发育,但生根率仅为3.3%。在生根过程中IAA 与ZT 均可有效促进形成愈伤组织而生根,ABA 抑制生根,低浓度GA3有利于不定根的形成。插穗的愈伤组织发生能力、生根能力与IAA/ABA 比值和ZT/ABA 比值呈正相关。
4 组培育苗
植物组织培养是以细胞的全能性为基础,将植物的离体器官在培养基上培养,通过控制培养条件,诱导其产生完整植株的技术。组织培养在苗木快繁、品种改良、基因工程、种质资源保护中极具适用性[26]。李文文等[27]以水培萌发的健壮茎段为外植体,研究了离体条件下培养基及激素对蒙古栎器官发生和植株再生的影响。结果表明,在培养基中添加0.2 g·L-1PVP 能有效地抑制茎段褐化,在茎段初代培养中,以1/2MS 基本培养基添加0.2 mg·L-16-BA培养效果最好,启动时间早,芽平均高3.00cm,最高的可达5.20 cm。茎段增殖培养,以1/2MS+6-BA 0.15 mg·L-1+KT0.15 mg·L-1的培养效果最好,平均茎芽长接近3.00 cm,平均增殖系数为3.33;高质量浓度的6-BA 对茎芽生长不利,基部高度愈伤化,出现玻璃化现象。茎段最佳生根培养基为MS+NAA 0.02 mg·L-1+IBA 0.05 mg·L-1,生根率达到62.5%。高珊等[28]以蒙古栎促萌枝条的幼嫩茎段为外植体,研究了不同种类的基本培养基、不同浓度的外源激素及其配比对蒙古栎器官发生及植株再生的影响。蒙古栎促萌枝条的幼嫩茎段可通过器官发生途径获得再生植株,最佳初代培养基为WPM+6-BA 0.5 mg·L-1+2,4-D 0.5 mg·L-1,诱导率为76.7%;最佳不定芽增殖培养基为WPM+6-BA 2.0 mg·L-1+NAA 0.5 mg·L-1,增殖系数为3.5;最佳生根培养基为1/2MS+NAA 0.5 mg·L-1+IBA 0.1 mg·L-1,生根率达76.7%。赵吉胜等[29]以蒙古栎侧芽为外植体进行组织培养技术研究,结果表明:在MS+6-BA 0.2 mg·L-1+NAA 0.01 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1的培养基上,外植体分化启动最早;在培养基MS+6-BA 0.2 mg·L-1+NAA 0.02 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1上,芽分化与增殖系数最高,为68.5%,单芽平均高为2.87 cm,增殖倍数2.5,芽的高度适中健壮;在1/2MS+NAA 0.05 mg·L-1+蔗糖25 g·L-1培养基上,继代苗生根率最高达60%。
5 展 望
当前,蒙古栎苗木生产多采用播种育苗,应采用蒙古栎良种,避免野外随机采种,影响苗木的产量和质量。在蒙古栎播种育苗方面,一些教学和科研单位对蒙古栎种子处理、整地、播种、苗期管理等技术环节进行集成,制定了地方标准,对于蒙古栎播种育苗标准化,提高苗木质量和经济效益,具有重要意义。蒙古栎轻基质网袋播种苗具有育苗周期短、造林时间长、没有明显缓苗期和造林成活率高等优点,轻基质配比是轻基质网袋容器育苗的关键技术,轻基质网袋播种育苗是蒙古栎播种育苗的发展趋势。嫁接、扦插和组培属于无性繁殖技术,具有保持母本基因型不变和发育阶段不变等特点,可以应用于蒙古栎种质资源保护、品种改良、苗木繁殖和无性系林业。随着研究的深入,蒙古栎无性繁殖将发挥愈加重要的作用。蒙古栎嫁接研究集中在接穗采集、砧木选择、嫁接方法、嫁接时间等方面,蒙古栎接穗和砧木之间的嫁接亲和力是影响嫁接成活的重要因素,对于蒙古栎嫁接成活的机理研究较少,应加强嫁接愈合解剖学、生理生化、分子机理等方面的系统研究,改进嫁接技术,提高嫁接成活率和苗木质量。蒙古栎属于难生根的树种,对于扦插繁殖技术研究主要集中在扦插基质、扦插时间、激素处理等方面,应加强对影响生根的外部条件温度、光照、湿度的研究。体细胞胚胎发生相对于器官发生而言,具有数量多、速度快、结构完整、再生率高等优点[30]。体细胞胚胎发生研究较多的栎类树种有麻栎、栓皮栎和高山栎等树种。李前[31]以蒙古栎去子叶未成熟合子胚、成熟合子胚为外植体,研究了蒙古栎体胚发生,在消毒、培养基、激素、取材等方面取得了进展,但还应该加强蒙古栎体胚发生技术的研究。随着蒙古栎育苗技术研究的深化,蒙古栎育苗将向标准化、设施化和规模化发展,逐步实现蒙古栎的工厂化育苗。