王承義,李晶,畢連柱

(1.黑龍江省林業(yè)科學研究所,哈爾濱 150081;2.黑龍江省豐林國家級自然保護局,伊春 153033)

近年來,國際石油價格的飛漲,使我國能源供應面臨嚴峻挑戰(zhàn),尋找和保證足夠的能源供應成為當務之急[1]。在開發(fā)利用太陽能、風能、地熱能的同時,人們越來越多地把尋找新能源的目光投向了作為再生能源重要組成部分的生物質(zhì)能源的開發(fā)上,其發(fā)展面臨巨大機遇,市場前景非常廣闊。

文冠果(Xanthoceras sorbifolia Bunge.)屬無患子科文冠果屬,落葉喬木或大灌木,是我國特有的經(jīng)濟樹種,其種子含油量為35%～40%,種仁含油量為72%左右,可以提取柴油、食用油[2-4]。播種育苗是目前文冠果苗木培育最重要的方法之一。種子品質(zhì)和播前處理方法是決定苗木生長的主要基礎。國內(nèi)外研究也表明,文冠果苗木質(zhì)量除與種子品質(zhì)有關外,與種子的處理方法、栽培措施及環(huán)境因子有密切的關系[5-6]。

斷胚根是大粒經(jīng)濟樹種種子育苗過程中一項有效促進生根率、成活率及苗木生長的技術措施[7],但目前國內(nèi)有關文冠果等生物質(zhì)能源樹種的斷胚根技術的應用尚未見報道。

基于以上原因,本文對經(jīng)過處理的文冠果種子進行了不同時期、不同留根長度的斷胚根處理試驗,并結(jié)合得到的數(shù)據(jù)對文冠果育苗配套技術進行了討論。

1 試驗材料與研究方法

1.1 材料來源及處理方法

試驗用文冠果種子采于哈爾濱市天恒山風景區(qū)。天恒山為哈爾濱市城郊唯一的自然山體,距城區(qū)僅3km,海拔高度120～215m,森林植被覆蓋面積達60%以上,天恒山風景區(qū)北方菩提園栽培有30余年生文冠果500余株。在文冠果林內(nèi)選擇生長健壯、結(jié)實多、果實飽滿的樹木采摘文冠果果實[5-6]。

新采摘的文冠果果實經(jīng)室內(nèi)通風陰干處晾曬10d左右。經(jīng)晾曬的果實已經(jīng)自然開裂,將種子取出放入避光、常溫、通風、干燥的容器中,放置60d左右,進行種子后熟處理。對晾曬后的種子進行稱重,實驗共采集1530g種子,對實驗用種必須選擇粒大均勻且無病蟲害的良種,挑選出來的種子,先用5%的高錳酸鉀溶液浸泡2h,然后用清水沖去藥液。按5～7倍種子的重量,取干凈并經(jīng)陽光下暴曬的河沙混種、摻水,河沙的濕度以手握成團,手松即散為好,裝入塑料敞口容器,放入生化培養(yǎng)箱,溫度控制在 3°C左右,進行層積處理,每隔15d左右,翻動一次并保持濕度[8]。

文冠果種子經(jīng)過90d左右沙藏層積處理后,將生化培養(yǎng)箱的溫度設置為25°C左右,保持一定的濕度,進行文冠果種子混沙催芽處理。處理10d后,已有20%左右的種子裂嘴,部分種子胚根長1.5cm左右,繼續(xù)培養(yǎng)直到符合試驗設計要求的胚根長度。

1.2 研究內(nèi)容及試驗方法

1.2.1 不同胚根長度條件下的斷胚根試驗。將選取的種子進行不同留根長度的斷培根處理(表1),每種斷胚根處理方式設30個重復,并作平行對照。將斷胚根處理后的種子進行栽培試驗,35d后觀測實驗結(jié)果。用顯微鏡和游標卡尺對各組分別進行再生根數(shù)量、根系長度、根幅的測定。

表1 不同胚根長度條件下的斷胚根試驗方案

1.2.2 斷胚根切口形狀對再生根的影響。選擇胚根長度為4cm,留根長度為2cm的文冠果種子,進行斷胚根切口形狀與再生根關系的試驗。斷胚根時切口形狀分為平切(與胚根垂直)與斜切(傾斜45°)兩組,每組設10個重復,35d后觀測統(tǒng)計再生根的數(shù)量和長度。

1.2.3 斷胚根處理對文冠果幼苗及當年生露地苗木生長的影響。將斷胚根處理后的種子,進行栽培試驗,35d后觀測實驗結(jié)果,各組分別測定幼苗出苗率、幼苗高、幼苗冠幅、地徑,每組設30個重復,并利用常規(guī)數(shù)學手段進行結(jié)果分析。將試驗用苗分成兩組,其中斷胚根一組(4cm胚根長,留根長度2cm,留根長度1cm;2cm胚根長,留根長度1cm;1cm胚根長,留根長度0.5cm,每種處理 30株,合計120株)、對照一組(合計120株),進行露地栽培,到生長季結(jié)束時統(tǒng)計苗木成活率和苗木平均高。

1.2.4 再生根的觀察。選擇胚根長度為4cm,留根長度為2cm的文冠果種子,進行斷胚根后再生根生長觀測。利用水培觀察箱進行水培,定期觀測斷胚根后文冠果種子再生根的生長發(fā)育過程。水培觀察箱需要每隔5d換水1次,并且定期加入植物水培馴養(yǎng)液,同時利用給氧泵24h向水中供氧。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)芽階段處理對根系生長的影響

由于文冠果種子根的愈傷能力極強,在胚根斷口處產(chǎn)生具有分生能力的愈傷組織,可分生出8～13條主干根。從表2中可以看出,斷胚根處理對文冠果側(cè)根發(fā)育有顯著的影響,其中側(cè)根數(shù)、側(cè)根長,根幅顯著增加,并且側(cè)根生長較為均勻。

表2 不同發(fā)芽階段對文冠果根系生長的影響

在5種試驗處理中,胚根長4cm,留根長2cm的處理效果最好,其平均新生根數(shù)為13.3條、平均根長為15.4cm、根幅為 5.8cm、根徑為0.09cm;其中,新生根數(shù)與根幅分別大于對照組8.5倍與3.8倍。雖然平均根長略小于對照組,但是總的根長度卻是對照組的7.5倍之多。

除去胚根長1 cm,胚根全斷等處理方式在新生根數(shù)、平均根幅方面較對照組也有較大增加,增加幅度分別在5.57～8.5倍,1.8～3.8倍。

處理組與對照組在再生根直徑指標上,表現(xiàn)出對照組略大的趨勢,這可能是是由于種子胚的初期營養(yǎng)供給單一生長點而造成的。

此外,胚根長1cm,胚根全斷在試驗組中效果最差,這可能是由于胚根全部斷掉,植物生長點受到抑制。

2.2 斷胚根切口形狀對再生根的影響

通常情況下文冠果胚根形成單一生長點,生成一條主根,但由于文冠果幼根具有極強的再生能力,通過斷胚根切口先形成愈傷組織,再由愈傷組織形成多個生長點,以此生成多條側(cè)根,構成文冠果的主干根骨架結(jié)構。

表3 切口形狀對再生根的影響

通過表3可以看出,由于胚根斜切口(角度約為45°)大于平切口的創(chuàng)面,由此形成的分生點多于平切口的分生點。斜切口的新生根數(shù)和平均根長優(yōu)于平切口,分別多2條和長0.8cm,而兩者均明顯高于對照組。

2.3 斷胚根處理對幼苗及當年生露地苗木生長的影響

不同方式斷胚根處理對文冠果幼苗生長的影響見表4。從表4可以看出,斷胚根處理35d對文冠果幼苗生長的影響并不十分顯著,這主要是由于幼苗生長的前期,種胚是其生長所需營養(yǎng)的主要來源。實驗還表明,在胚根根頸處全部斷掉胚根后,根的分生能力就變的較差,幾乎不能生根,同時抑制了植物莖的生長,導致出苗率極低。

表4 斷胚根處理對文冠果幼苗生長的影響

文冠果斷胚根后,由于形成了發(fā)達的側(cè)根系,能夠充分利用土壤中的水、氣、肥、熱條件,因此,為苗木的后期生長提供了良好的基礎。由表5可以看出斷胚根處理后,文冠果當年生露地苗木的成活率比對照組高14.16%,平均高增加了7.22cm。

表5 斷胚根處理對文冠果幼苗生長的影響

2.4 斷胚根后再生根的生長觀察

圖1 再生根及幼苗莖生長

通過水培栽培,觀測斷胚根后文冠果種子再生根的生長發(fā)育過程,我們發(fā)現(xiàn)斷胚根處理20d內(nèi),文冠果再生根的根生長和幼苗莖生長同步進行,但是在前10d內(nèi),表現(xiàn)出幼苗莖生長速度明顯高于根生長速度,這種趨勢在第20d左右趨緩。此外,通過圖1我們可以看到,根生長和幼苗莖生長在10～15d的時候,速度要小于其他時間段。

3 結(jié)論

文冠果種子萌發(fā)期間,進行斷胚根處理,其胚根愈傷組織分生能力很強,可以生長出7～14條,甚至更多較粗的側(cè)根,構成骨架根。其中,胚根長4cm,留根長2 cm時,斷胚根效果最顯著。新生根數(shù)與根幅分別大于對照組8.5倍與3.8倍。斷胚根時,斜切口的新生根數(shù)和根長優(yōu)于平切口。斷胚根處理35d對文冠果幼苗高生長的影響并不十分顯著,而文冠果當年生露地苗木的成活率卻比對照組提高14.16%,平均高增加7.22cm。斷胚根處理20d內(nèi),文冠果再生根的生長和幼苗莖生長同步進行,但是前10d內(nèi),表現(xiàn)出幼苗莖生長速度明顯高于根生長速度,這種趨勢在第20d左右趨緩。

綜合分析,在生物質(zhì)能源樹種文冠果育苗生產(chǎn)中,采用斷胚根技術處理,方法簡便、實用,促進根生長和后期苗木生長效果顯著,是一種文冠果育苗配套技術中的新方法,實踐中應用必將取得良好效果。

[1] 高輝清.中國能源發(fā)展戰(zhàn)略報告[J].財經(jīng)界,2005(12).

[2] 王承義,李晶,劉強.生物質(zhì)能源樹種文冠果在黑龍江省發(fā)展前景[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報,2007(3):31-32.

[3] 李順龍,金蕊,宋維明.黑龍江省文冠果生物柴油原料林項目碳匯效果及其經(jīng)濟分析[J].中國林業(yè)經(jīng)濟,2003(3):20-22.

[4] 高述民.文冠果研究進展[J].植物學通報,2002(3):296-301.

[5] 李占國,李秀偉.文冠果育苗技術[J].林業(yè)實用技術,2003(12):28.

[6] 趙英順,賀玉蓮,支杰.文冠果的生態(tài)、生物學特性及其栽培管理技術[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設計,2009(1):16-17.

[7] 梁英榮.大粒樹種斷胚根育苗技術[J].林業(yè)實用技術,2004(11):25.

[8] 姜瑩.文冠果在黑龍江地區(qū)的栽培技術[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學,2009(3):173-174.