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微域环境因子对落基山圆柏插穗生根的影响
孟鹏, 李玉灵, 尤国春, 张硕
植物生态学报    2011, 35 (7): 779-788.   DOI: 10.3724/SP.J.1258.2011.00779
摘要   (2178 HTML1 PDF(pc) (612KB)(1837)  

以8年生落基山圆柏(Juniperus scopulorum)的嫩枝为试验材料, 采用不同扦插密度和基质等处理措施, 研究了微域环境因子对插穗生根的影响。结果表明, 两种不同扦插密度的生根部位、愈伤率、生根率、炼存率、生根效果指数(root effect index, REI)、离散度指数(rooting dispersion index, RDI)和分形特征均存在显著差异。综合分析生根率、炼存率、REIRDI等发现, 密插处理的效果好于稀插, 稀插处理的插穗生根能力较差, 生根性状离散度较大。密插处理的插穗的根系平均分形维数是稀插处理的1.24倍, 两者差异极显著(p < 0.01)。不同扦插密度下插穗的生根部位和生根机制不同: 插穗在密插处理下形成诱生根, 在稀插处理下形成原基根。不同的扦插密度造成了落基山圆柏微域环境的显著差异, 但同一密度下不同基质种类对微域环境因子的调控作用有限。密插处理下插穗的微域环境相对湿度较高(最高可达83.5%), 温度较低, 光合有效辐射较小。这些环境因子的差异导致密插处理下插穗的净光合速率(Pn)较高, 蒸腾速率(Tr)较低。在0-60天内, 密插和稀插处理的插穗的Pn均呈上升趋势, 并且二者相差的幅度随着试验时间的延长而迅速增大; 在60天以后, 二者均呈下降趋势, 相差幅度基本保持不变。密插处理下的Tr值在0-30天内基本保持不变, 而此时稀插处理下的Tr迅速增加。在30-60天内密插处理下的Tr快速增加, 60天时达到最大值, 但仍低于稀插处理。这些结果表明, 外部微域环境因子对插穗生根的影响是通过影响其内在生理指标来实现的, 插穗营养状况的差异是造成生根机制不同的主要原因。


亚区编号
Serial number of subarea
密插 Dense cutting 稀插 Thin cutting
回归方程
Regression equation
分形维数
Fractal dimension
回归方程
Regression equation
分形维数
Fractal dimension
1 d = 0.00003 (Lp + 590.1)1.5989 1.598 9 d = 0.00055 (Lp + 800.5)1.1038 1.103 8
2 d = 0.00003 (Lp + 790.1)1.5534 1.553 4 d = 0.00055 (Lp + 800.5)1.1238 1.123 8
3 d = 0.00003 (Lp + 385.9)1.6469 1.646 9 d = 0.00055 (Lp + 865.3)1.1151 1.115 1
4 d = 0.00003 (Lp + 350.0)1.7308 1.730 8 d = 0.00055 (Lp + 865.3)1.1154 1.115 4
5 d = 0.00005 (Lp + 205.1)1.7010 1.701 0 d = 0.00055 (Lp + 1196.2)1.0754 1.075 4
6 d = 0.00004 (Lp + 605.4)1.6238 1.623 8 d = 0.00003 (Lp + 523.4)1.5423 1.542 3
7 d = 0.00003 (Lp + 405.4)1.7135 1.713 5 d = 0.00003 (Lp + 654.8)1.5211 1.521 1
8 d = 0.00003 (Lp + 405.4)1.6393 1.639 3 d = 0.00012 (Lp + 1539.8)1.2412 1.241 2
9 d = 0.00003 (Lp + 234.4)1.7011 1.701 1 d = 0.00004 (Lp + 283.2)1.7512 1.751 2
10 d = 0.00005 (Lp + 359.8)1.6548 1.654 8 d = 0.00010 (Lp + 100.5)1.7358 1.735 8
平均值 Mean 1.656 4a 1.332 5b
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表2 两种密度下落基山圆柏插穗的根系分形特征比较
正文中引用本图/表的段落
本研究于2008年6月16日至10月21日在辽宁省彰武县章古台镇辽宁省固沙造林研究所的种子园中进行。章古台位于42o43′ N, 122o22′ E, 海拔226.5 m, 年降水量300-600 mm (近5年的平均降水量为433 mm), 年蒸发量1 570 mm, 年平均气温5.7 ℃ (近5年的平均气温为7.2 ℃), 无霜期154天, ≥ 10 ℃的有效积温2 800-3 200 ℃。试验在安装有“全光自动间歇喷雾”装置的圆形插床内展开, 全光喷雾装置(北京林科林业技术公司)由中国林业科学研究院设计, 由WK-1型微喷时间间歇控制仪和旋转喷雾器两部分组成。控制仪可以控制旋转喷雾器间歇喷雾, 旋转喷雾器的双臂喷水管靠喷出水的反作用力自动旋转。旋转喷雾器安装在插床圆心处, 左右悬臂与插床半径等长(7 m)。试验期间扦插池外的地表温度白天可达60 ℃, 扦插池内的地表温度通过喷雾和地热线(功率2 000 W)加温控制, 苗床温度控制在20-35 ℃。
扦插期间用温湿度计和GLZ-A型光合有效辐射计(西化仪科技有限公司, 北京)测定两种基质中不同密度处理下插穗的微域环境的RH、温度和光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR), 微域环境是指基质表面上方5 cm处插穗周围的环境; 扦插床外为对照区。在整个试验期间, 每30天选择晴朗稳定的天气, 连续3天从两种基质的不同密度处理区随机选择3个插穗, 再从每一插穗上随机选取1个活体侧枝作为测试对象, 用LI-6400便携式光合作用测定系统(LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA)测定其净光合速率(net photosynthetic rate, Pn)和蒸腾速率(transpiration rate, Tr)。测定时间为6:00-18:00, 每次间隔3 h。取3天的PnTr平均值代表扦插进程中各时间点的生理指标值。CO2浓度、叶室内外气温、RH和光强设定为一致。叶面积采用排水法(叶面积=排水体积/叶片厚度)测定。
密插处理下生出第一个根的时间为扦插后第30天, 稀插处理下要推迟10天。密插处理下的插穗在扦插127天后依然健康, 叶片大部分为绿色(图1), 而稀插处理下的插穗叶片多枯黄, 生根的苗木也表现出亚健康状态(图2)。同时, 稀插处理下的插穗虽然切口处形成了愈伤组织并且膨大, 而生根却大都发生在皮部, 属皮部生根类型, 密插处理下的都是愈伤组织生根类型。
由表2可以看出, 密插处理下的插穗根系的平均分形维数极显著高于稀插处理(p < 0.01), 是稀插处理的1.24倍。稀插处理下各单株间的分形维数相差很大, 变幅为0.675 8, 个别很高, 甚至比密插处理下的还高, 但大多数很低; 密插处理下的相对均匀, 变幅仅为0.177 4。经检验, 同一密度不同基质间插穗的分形维数没有显著差异(F密插 = 2.532 7; F稀插 = 1.068 5)。
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