柳杉\\( Cryptomeria fortunei\\) 屬杉科常綠大喬木,既是海拔600 m 以上山區速生用材樹種,又是優良的園林風景樹種,為我國特有珍貴用材樹種之一。其材質輕軟,紋理通直,結構中等,加工容易,木材易干燥,不易變形,可供建筑、車船、家用農具用材等。柳杉橫向分布于長江流域以南至西南等主要地,垂直分布在海拔 400 ~1 400 m 之間,常與其他闊葉林\\( 如甜楮、栲類等\\) 混生,略耐陰,亦略耐寒。在廣西各地高山區也有較大密度種植。目前由于天然柳杉資源遭受人為破壞比較嚴重,播種造林技術較為落后,加上酸雨、大氣污染的危害和病蟲侵害,大徑階柳杉急劇減少。通過提高柳杉育苗技術、增強柳杉苗對不良環境的適應能力可達到保護柳杉資源、發揮柳杉生產潛力的目的。目前對柳杉種苗繁育壯苗的研究還處于初級階段。探討柳杉苗越冬生長生理變化對柳杉苗木越冬生產和春季造林具有指導意義。
關于生長調節劑在林業育苗中的研究較廣,如樊吉尤等施用NAA 及ABT3 生長促進劑促進麻瘋樹壯苗,結果苗木的株高、地徑生長以及葉綠素含量、可溶性糖含量與對照相比均有顯著增加; 唐萍等研究結果表明,NAA,2,4-D 處理后杜仲苗莖的伸長及重量都表現出促進作用。而利用植物生長調節劑調控柳杉苗期生長發育和生理變化的研究鮮見報道,為此,筆者采用不同濃度 NAA 和 6-BA 調控柳杉實生苗秋冬季生長發育,研究其對柳杉幼苗抗冷性的影響,為提高越冬柳杉苗出圃率,縮短育苗周期,提高春季造林成活率提供參考依據。
1、 材料與方法
1. 1 試驗材料
選取長勢優良、生長一致的 1 年實生柳杉苗木,移栽到由 2∶1∶ 1的黃心土∶ 沙子∶ 木屑混合成的育苗基質塑料營養袋中,適應10 d 后進行試驗處理。植物生長調節劑為 NAA、6-BA\\( 均為天津市科密歐化學試劑有限公司提供的化學純結晶或粉末\\) 。
1. 2 試驗方法
1. 2. 1 試驗設計。采用完全隨機設計進行試驗,設 NAA、50、100、150 mg /L 3 個處理\\( 記為處理①、②、③\\) ,6-BA 50、100、150 mg /L\\( 含 0. 1% 吐溫 20\\) 3 個處理\\( 記為處理④、⑤、⑥\\) ,以清水作對照。每盆為 1 株,每處理 30 盆。采用手持壓縮式噴霧器對其針葉噴施,每 15 d 噴施試劑,以幼苗針葉全部濕潤不滴水為準。試驗期間每天澆水,每 7 d 澆灌2.0%普通復合肥營養液,于 2012 年 11 月開始至 2013 年 3 月結束,歷時 4 個月,試驗地點位于廣西大學林學院教學實習基地的苗圃。
1. 2. 2 測定方法。每 30 d 分別測量記錄柳杉苗高、地徑。其中苗高用卷尺測定,精確到 0. 1 cm,地徑用數字顯示游標卡尺測定,精確到 0.01 mm。試驗結束后,生物量采取于 105℃ 殺青后在 80 ℃ 的烘箱中 48 h 烘至恒重方法測定。葉片葉綠素采用楊敏文方法測定,參考張立軍采用分光光度法測定可溶性蛋白質含量,采用酸性茚三酮法測定葉片游離脯氨酸含量,采用蒽酮濃硫酸法測定葉片可溶性糖含量。
1. 3 統計分析
用 Excel 2003 進行數據的匯總統計,用SPSS17. 0 進行差異及多重比較分析。
2、 結果與分析
2. 1 不同濃度植物生長調節劑對柳杉幼苗形態生長指標的影響 苗木生長發育表現在苗高增高、地徑增粗及生物量增大。由圖 1 可知,6-BA 150 mg/L 處理的柳杉幼苗單株地上部分、地下部分生物量干重及總干重最大,分別為 2. 588 8、1. 069 4、3. 658 2 g /株,約為對照組 1. 4 倍。柳杉幼苗單株地上部分、地下部分生物量干重及總干重各指標最小值分別對應 NAA 150 mg/L 處 理 \\( 0. 774 2 g/株\\) ,NAA 100 mg/L\\( 0.504 8 g/株\\) ,NAA 150 mg/L 處理\\( 1.317 0 g/株\\) ,分別占對照組41.1%、64.8%及49.5%??偟膩砜?,隨著6-BA 濃度增大,柳杉苗干重增加,NAA 3 個濃度均不利于干重的增加,表現為對柳杉苗生長有抑制作用。
NAA 處理使柳杉苗根冠比高于對照組,與對照間差異結果達極顯著水平\\( P <0.01\\) ,且隨濃度增加根冠比增高,最高達 0.701\\( NAA 150 mg/L\\) 。而6-BA 處理下柳杉幼苗根冠比與對照差別不大。多重比較結果為 6-BA 100 mg/L、150mg /L 處理地上干重、地下干重、總干重均分別與 NAA 50mg /L、100 mg /L、150 mg /L 處理的地上干重、地下干重、總干重差異極顯著\\( P <0.01,下同\\) ,而以上兩者均與對照的地上干重、地下干重、總干重無極顯著差異。NAA 50 mg/L、100mg /L、150 mg /L 處理的根冠比分別與 6-BA 50 mg /L、100mg /L、150 mg /L 及對照處理的差異極顯著,6-BA 僅有 100mg /L 處理的根冠比與對照差異極顯著。NAA 50 mg /L 處理的地上干重與其 100 mg/L、150 mg/L 處理的差異顯著\\( P <0. 05,下同\\) ,NAA 50 mg /L、150 mg /L 處理的地下干重與其100 mg /L 處理的差異顯著,6-BA 50 mg /L 處理的干重總重與其100 mg/L、150 mg/L 和對照處理差異顯著,6-BA 100 mg/L處理的根冠比與其 50 mg/L、150 mg/L 和對照處理差異顯著。
由圖 2 看出,試驗處理后 4 個時間點的苗高相對生長率較高的處理分別為 6-BA 100 mg/L、對照、6-BA 50 mg/L、6-BA 150 mg /L,分別為 160. 0% 、260. 0% 、250. 0% 、362. 0% ; 較低苗高相對生長率是 NAA 50、150 mg/L 處理。6-BA 處理的平均苗高相對生長率最高為 235. 0% \\( 6-BA 濃度為 100mg /L\\) ; NAA 抑制苗高生長最強烈的濃度是 150 mg /L,此處理下平均苗高相對生長率僅為 45. 0%,最大均值僅為105. 0% \\( 濃度為 100 mg /L\\) 。
由圖 3 看出,同時間點地徑相對生長率較高的處理為NAA 100 mg /L、NAA 150 mg /L、6-BA 50 mg /L、NAA 150mg /L,其值分別為 56% 、66% 、70% 、53% ; 較低為 6-BA 100mg /L、6-BA 150 mg /L、NAA 50 mg /L 和對照,分別為 4% 、28% 、10% 、40% 。從低濃度到高濃度 NAA 處理的平均地徑相對生長率逐漸變大,6-BA 處理的變化幅度小,兩者對地徑增粗的影響均比對照高??梢?6-BA 對幼苗枝芽分化發育伸長促進作用較明顯,對植株增高有利,NAA 處理對于地徑增粗貢獻較明顯。經方差分析得出各處理與對照間差異并不顯著\\( P >0.05\\) 。
2. 2 不同濃度植物生長調節劑對柳杉幼苗生理指標的影響
2. 2. 1 不同濃度植物生長調節劑對柳杉幼苗葉片葉綠素含量的影響。光合色素含量及比例反映光合作用強弱及植物生長狀況。由圖4 可知,柳杉幼苗葉片葉綠素 a、葉綠素 b 以及葉綠素總含量均隨著 NAA 處理濃度的增加呈現先增大后減小的趨勢。在NAA 100 mg/L 濃度下葉綠素a、葉綠素b 以及總葉綠素含量達到最大值,為 0. 031 9 mg/g、0. 029 4mg /g、0. 061 4 mg /g,較對照顯著增加了 1. 6 倍、2. 0 倍、1. 8倍。同時,各處理的葉綠素 a/b 比值相比對照也有所降低,可能是由于秋冬溫度低、光照不強引發葉綠素的破壞,葉綠素 a 比葉綠素 b 更不穩定,更易分解破壞,而葉綠素 a/b 的相對比率降低,則植株抗逆性變強。
多重分析具體結果為 NAA 100 mg/L 處理的葉綠素 a 含量與對照及6-BA 150 mg/L 處理的差異極顯著\\( P <0. 01,下同\\) ,與 6-BA 100 mg/L 處理的差異顯著\\( P <0.05,下同\\) ,對照與 6-BA 150 mg/L 處理葉綠素 a 含量差異顯著; 葉綠素 b與總葉綠素含量在處理與對照間差異均不顯著??梢?2 種生長調節劑均能提高柳杉苗葉綠素含量,降低葉綠素 a/b值,以適應秋冬環境,且光合色素對于 NAA 的處理敏感于 6-BA,光合色素含量提高對于光合作用意義重大,還能防止脂膜過氧化。
2. 2. 2 不同濃度植物生長調節劑對柳杉幼苗葉片有機滲透調節物含量的影響。滲透調節能力是植物抗逆性表現之一。由圖 5 可知,隨 NAA 濃度增加,柳杉幼苗葉片可溶性蛋白含量表現出先增后降,在 100 mg/L 處理時為最大值 156. 355mg /g,比對照\\( 97. 513 mg /g\\) 提高了 1. 6 倍。而 6-BA 濃度增加促使葉片可溶性蛋白逐漸降解,含量甚至低于對照。多重比較結果為 NAA 100 mg/L 處理的可溶性蛋白質含量與6-BA100 mg /L、150 mg /L 差異極顯著,與對照差異顯著,而與 NAA50 mg /L、150 mg /L 、6-BA 50 mg /L 差異不顯著。說明適當濃度的 NAA 有利于葉片可溶性蛋白質含量增加,緩解其降解,6-BA 效果不明顯。
由圖 6 可知,隨著 NAA 濃度增高柳杉幼苗葉片可溶性糖含量也相應增加,在濃度 150 mg/L 處理時最高,為 19. 068mg /g,為對照 2. 4 倍。6-BA 處理的葉片可溶性糖含量下降,最高為17.8 mg/g,為對照2.2 倍,達顯著差異。兩兩比較結果為 NAA 150 mg/L 處理的可溶性糖含量與對照的差異極顯著,與 NAA 50 mg/L、100 mg/L 及 6-BA 150 mg/L 處理的差異 顯 著,與 NAA150 mg/L、6-BA 50 mg/L 差異不顯著。
NAA100 mg /L 與 6-BA 150 mg /L 處理的差異顯著,NAA 50mg /L 與對照處理差異顯著。
由圖 7 可知,NAA 100 mg/L 噴施處理葉片游離脯氨酸含量最高,為 66.667 μg/g,為對照 1. 9 倍。葉片脯氨酸含量隨著 NAA 濃度增高,含量先升高又下降,平均而言相比對照要高; 而 6-BA 的則一直下降,葉片脯氨酸含量平均略低于對照。各處理間的平均值存在顯著差異,兩兩比較結果為 NAA100 mg /L 處理的游離脯氨酸含量與對照、6-BA 3 個濃度差異極顯著,與NAA 150 mg/L 無顯著差異,與NAA 50 mg/L 處理的差異顯著。說明使用生長調節劑有利于游離脯氨酸積累,提高植株抗逆性,NAA 比 6-BA 對游離脯氨酸含量影響更大。
3、 結論與討論
該研究中,隨 NAA 和 6-BA 處理濃度上升,柳杉幼苗生物量分別呈現減少和增加的趨勢,這反映了不同種類生長素對幼苗生物量的調控機制有差異,6-BA 比 NAA 更有效促進了柳杉苗體內干物質積累。根冠比隨 NAA 濃度增加而增加,6-BA 處理則變化不顯著,說明 NAA 對促進柳杉苗根系誘導作用比 6-BA 明顯。鄒婷等研究 NAA 對黃花篙根生長的影響表明相對低濃度 NAA 有利于根系生長,這跟該研究結果相反,可能跟物種耐受的 NAA 濃度高低不同有關。
NAA 和 6-BA 處理均能使地徑相對生長率增大,對苗高相對生長的影響是先促進后抑制,這跟生長素極性有關,即高濃度表現為抑制頂端優勢,低濃度表現為促進生長。與張福平等研究得出 5 mg/L 的 NAA 縮短跳舞草種子發芽時間并提高了種子發芽率和發芽勢,陳兵等研究 NAA 對紅花木蓮的苗高、地徑、生物量等生長作用的結果表現相似。
柳杉幼苗葉片葉綠素 a、葉綠素 b 以及總含量在 NAA100 mg /L 處理下最高,且隨 NAA 處理濃度的增加先增大后減小,隨6-BA 處理濃度增加呈下降趨勢; 葉綠素 a/b 下降。
處理葉綠素含量總體水平均高于對照組。這與樊吉尤等用 60 mg/L 的 NAA 處理麻瘋樹苗木,葉綠素含量比 CK 均有顯著增加結論類似,即生長調節劑有利于光合色素穩定及其生成,緩解降解,增強光合作用。在 NAA 濃度為 100 mg/L和 150 mg/L 時柳杉葉片可溶性蛋白質、可溶性糖\\( 蔗糖、果糖等\\) 及游離脯氨酸含量積累均出現較高值,而 6-BA 的處理對指標無顯著影響。董倩等研究類似生長調節劑對黃連木幼苗的光合色素和抗冷性和于晶等研究外源 6-BA 對東農冬麥 l 號抗寒性的影響中均發現生長調節劑能促進植物有機滲透調節物積累,增強抗逆性。
4、 結論
該文研究了不同濃度 NAA 和 6-BA 對越冬柳杉苗生長生理的影響,得出采用 100 ~150 mg/L NAA 葉面噴施越冬柳杉苗,對于越冬柳杉苗根系發達,增強光合作用,有機滲透調節物質積累等生長及抗冷生理最有利,對越冬柳杉優良苗的管護生產及提高造林成活率有參考意義。
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