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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   (2180 HTML1 PDF(pc) (612KB)(1838)  

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。


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表3 两种密度下插穗微域环境因子的对比(平均值标准偏差)
正文中引用本图/表的段落
由表3可知, 微域环境的RH在密插、稀插处理和对照间存在差异, 尤其是不同密度处理间差异显著(p < 0.05), 在各不同时间点表现的一致规律为: 密插>稀插>对照。密插处理下的RH最高是因为其插穗彼此紧密排列, 互相依靠, 在外在喷雾的条件下形成了独特的微气候, 受阳光和风等因子的干扰小, 微域空气中的水分子散失少, 所以微域环境RH最高。稀插处理下插穗彼此互不影响, 其RH完全由喷雾控制, 所以低于密插处理, 但高于对照。资料表明, 扦插初期插床的RH达90%以上有利于生根(王小平和孟迪, 2005), 可见密插处理的RH更接近这一数值。微域温度的排序正好与RH相反, 而与PAR一致, 即对照>稀插>密插。在任何被测时间点上, 密插处理下的温度均显著低于对照(p < 0.05); 而稀插处理下的温度只在8:00或16:00时显著低于对照, 在12:00时与对照差异不显著。密插处理下的温度变幅最小, 在20.5-30.0 ℃之间。扦插期间, 密插处理下PAR的日变幅为0-253.5 μmol·m-2·s-1, 明显低于稀插处理和对照(p < 0.05); 在各被测时间点, 稀插处理下的PAR略低于对照, 这是由雾膜阻光引起的。密插处理下的PAR和微域温度较低也是其能维持较高微域RH的重要原因。
统计分析发现, 无论在何种密度条件下, 不同基质处理间的PAR和温度均不存在显著差异(F光照 = 0.065 4; F温度 = 0.439 4)。在密插处理下, 两种基质间的RH没有显著差异(表4)。但稀插处理下, 在扦插初期(6.15-7.15)和扦插后期(8.15-9.15), 12:00时基质间的RH存在显著差异(p < 0.05), 表现为草炭基质的RH较高, 分别比河沙基质高3.1%和5.1%, 草炭基质蒸发速率较大是造成这种差异的根本原因。扦插中期(7.15-8.15)正午时RH没有显著差异, 可能是由于这期间阴雨天气较多, 减小了基质间在蒸发速率上的差异。密插处理下RH没有出现基质间的异质性应归因于微域环境温度较低, 减小了两个基质在蒸发速率上的差异。由于同一密度不同基质间环境因子的差异远小于密度处理间的差异, 在进行不同密度间的比较时可以忽略, 所以不同微域环境对插穗生根的影响, 实质上是不同密度处理对插穗生根的影响。
外部微域环境因子对插穗生根的影响, 是通过影响其内在的生理指标来实现的。本研究对不同密度处理下插穗的蒸腾作用和光合作用进行了动态监测, 发现正如所预料的那样, 密插处理下的高湿环境和低光强导致了插穗具有较小的Tr (图3)。落基山圆柏作为C3植物, 产生净光合的最适条件是中等光强、气温≤ 30 ℃ (龚春梅等, 2009), 密插处理正好能达到这样的微域环境条件(表3), 所以密插处理较稀插处理能维持较高的Pn (图3)。密插处理30天后Tr迅速增加是由于此时插穗生出幼根, 吸水能力增强引起的。密插处理的Pn较高, 同化物供给量充足; 稀插处理的Pn较低, 同化物供给量亏缺。不同的养分条件决定了两种密度处理下生根效果的差异, 密插处理下的插穗养分充足, 可以形成复杂的根系, 而稀插处理下的插穗养分不足导致不定根与侧根生长的养分竞争, 所以很难形成发达的根系。本研究发现, 稀插处理下的NARNBR呈显著的负相关关系(r = -0.674 0, p < 0.05), 而密插处理下二者没有显著相关性(r = 0.546 9), 支持了上述观点。
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