林业科学  2009, Vol. 45 Issue (7): 156-160   PDF    
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孙盛, 彭祚登, 董凤祥, 张炜, 王秀琴, 芮飞燕.
Sun Sheng, Peng Zuodeng, Dong Fengxiang, Zhang Wei, Wang Xiuqin, Rui Feiyan
Cu,Zn等制剂对银杏容器苗的控根效果
Effect of Cupreous and Zincous Preparations Treatment on the Root Control for Container Seedlings of Ginkgo biloba
林业科学, 2009, 45(7): 156-160.
Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(7): 156-160.

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收稿日期:2007-12-27
修回日期:2009-05-12

作者相关文章

孙盛
彭祚登
董凤祥
张炜
王秀琴
芮飞燕

Cu,Zn等制剂对银杏容器苗的控根效果
孙盛1,2, 彭祚登2, 董凤祥1, 张炜3, 王秀琴3, 芮飞燕2     
1. 中国林业科学研究院林业研究所 国家林业局林木培育重点实验室 北京 100091;
2. 北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室 北京 100083;
3. 西北华北东北防护林建设局 银川 750010
关键词:银杏    容器苗    化学控根剂    Ⅰ级侧根平均长度    透根数    根尖数    
Effect of Cupreous and Zincous Preparations Treatment on the Root Control for Container Seedlings of Ginkgo biloba
Sun Sheng1,2, Peng Zuodeng2, Dong Fengxiang1 , Zhang Wei3, Wang Xiuqin3, Rui Feiyan2    
1. Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation of State Administration Research Institute of Forestry, CAF Beijing 100091;
2. Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University Beijing 100083;
3. North, Northeast and Northwest Shelterbelt Forest Development Bureau, State Forestory Administration Yinchuan 750010
Abstract: Cupreous preparation and zincous preparation played a role in regulating root growth and development of Ginkgo biloba. The chemical root control preparations of Cu 100 g·L-1, ZnCO3120, 160 g·L-1, Zn(AC)2 120, 160 g·L-1 and DK 1 g·L-1 were able to inhibit the length of first classical latteral root, thereby they controled root growth. The first classical lateral roots treated with cupreous preparation and diquat preparation were shorter than that treated with zincious preparation, however the later produced seedlings with better quality. The length of first classical lateral root, the number of out-side roots with the diameter under 1mm, and the number of root tips as diameter under 1mm had linear correlations betweenthem, thus the number of out-side roots could be a better index than the length of first classical lateral root for determining the effective of the root control.
Key words: Ginkgo biloba    container seedling    chemical root control preparation    length of first classical lateral root    number of out-side roots as diameter under 1 mm    number of root tips as diameter under 1 mm    

我国容器育苗开展较早,但发展缓慢(关百钧等,1998)。20世纪70年代后期开始在全国普遍开展育苗容器类型、基质配置及培育容器苗技术的研究上,取得较好的成效(陈凤英,1998)。目前容器育苗存在的主要问题是常发生根系畸形现象,影响到造林后期成林的效果(Faye, 1996)。20世纪90年代兴起的化学修根或控根技术是将化学制剂涂于育苗容器的内壁上,实现根的顶端修剪,以达到控制根系过长生长、促进侧根增生形成发达根系的目的(马常耕,1994孙盛等,2006),该技术国际上应用较广泛(Sonja et al., 2002)。目前所使用的化学控根剂多以铜制剂为主。它的优点是工艺简单,价格相对低廉,缺点是铜离子在土壤中不能代谢而积累,造成环境污染,破坏土壤微生物(Kooistra,1991),应用不当易对苗木根系造成毒害。国外在这方面达到推广应用的有多种试剂和品牌(Sonja et al., 2002;Susan et al., 1995)。铜制剂能够缩短侧根长度,改变新根生长点的分布,增加根中上层新根生长点数量,使根系生长更接近于自然状态,20世纪90年代得到发展并通过安全测试(Faye,1996)。尽管铜制剂还在普遍应用,但不是解决问题的最佳途径。锌制剂为主要成分的控根剂,一定浓度的氯化锌溶于乳胶后喷涂于容器或无纺材料上达到控根目的。研究表明:除在一定浓度范围内,以乳胶漆为附着剂的情况下,铜控根剂处理剂量与侧根增加数目是成正比的(Kirk et al., 2002刘勇等,19911992)。敌草腈(2,6-二氯苄酯,dichlobenil)是Root X的有效成分,半衰期较长,为1.5~6个月,其通过抑制细胞壁的形成达到控根的目的。敌草快(diquat)是一种吡啶类广谱速效非选择性触杀型茎叶处理除草剂(PN/4884367,1989)。关于后3种药剂在苗木控根上的研究国内外目前的研究较少。本研究验证这些药剂是否具有控根效果并且对植物是否具有危害。如果这些药剂对根系具有控根效果,那么可以在今后的生产中考虑轮换使用,即可降低使用单一化学控根剂对土壤、苗木造成的伤害。

判定控根剂是否有控根效果,传统的方法是测量Ⅰ级侧根平均长度(刘勇等,1990),若Ⅰ级侧根平均长度缩短,则认为控根有效。但是这种方法费时费力。当根尖接触到控根剂,分生组织明显受损,会连续发生新的分生组织加以替代(Lanuer,1987),即增加新根数,推之可得当容器苗根尖数增多时,控根是有效的。因此本次试验使用Ⅰ级侧根平均长度、根尖数、透根数及直接观察的方法判定各制剂控根与否。同时研究Ⅰ级侧根平均长度、根尖数、透根数这3者之间是否存在相关性,了解使用何种方法能较快较好地判定控根剂的控根效果。

1 材料与方法 1.1 试验材料和处理

由于银杏(Ginkgo biloba)根数稀少且易于辨认,故用银杏苗作为本次试验树种。2005年12月将银杏种子与沙子(0.5%KMnO4消毒)混合层积,2006年4月播种出苗后挑选出大小及长势一致的幼苗移栽。控根剂的药剂选择及浓度分别为:对照CK。Cu制剂选择铜粉(用Cu表示,下同),Cu100 g·L-1。Zn制剂选择碳酸锌(用ZnCO3表示,下同)及醋酸锌[用Zn(AC)2表示,下同],浓度分别为ZnCO3120,160 g·L-1,Zn(AC)2 120,160 g·L-1。D为敌草腈纯剂,DK为敌草快溶液。D 0.75,1.5 g·L-1,DK 1、5 g·L-1。Cu,ZnCO3,Zn(AC)2均为化学纯剂。每个处理20个重复。5月中旬后每隔20天施5%的多菌灵溶液1次,共施3次,预防病菌生长。试验采用内外2层容器。内层为无纺布制成的容器袋,底直径8 cm,高18 cm。外层为黑色塑料营养钵,起固定支撑作用。底直径10 cm,高20 cm。药剂用改性聚阴离子纤维素混匀后涂于内层袋壁上,基质配比为草炭土:珍珠岩=3:1。

1.2 调查与测试方法

1) 9月中旬进行取样调查。每个处理随机抽样5个,重复5次。取出内层容器及苗,洗净,数直径>1 mm和≤1 mm的透根数。再弃袋取苗后测量直径>1 mm的Ⅰ级侧根长度并计算均长。对苗木地上部分苗高、地径及叶面积(使用winrhizo2004根系构型软件扫描处理)进行测量。

2) 剪下直径>1 mm以下的根系洗净擦干后用加拿大Epson Twain Pro扫描仪获取形态结构图像,并用专业根系形态学和结构分析应用系统Winrhizo2004根系构型分析各个径级根系的根尖数和体积。每个处理重复3次。使用spss13.0统计软件进行方差分析及相关性分析。

2 结果与分析 2.1 控根剂对银杏苗根系的影响

1) 控根剂对Ⅰ级侧根平均长度的影响Ⅰ级侧根平均长度越短控根效果越好(刘勇等,1990)。从图 1可以看出,CK的Ⅰ级侧根平均长度长于其他处理。其他处理中D 1.5 g·L-1长度最短,D 0.75 g·L-1,DK 5 g·L-1次之,其余根系长短依次为Cu 100 g·L-1,DK 1 g·L-1<ZnCO3120,160 g·L-1<Zn(AC)2120,160 g·L-1。CK,D 1.5 g·L-1之间差异显著,其他处理之间差异不显著(α=0.05)。

图 1 不同制剂及含量对Ⅰ级侧根平均长度的影响 Figure 1 Effect of different kinds and concentration preparations on the mean length of first classical lateral roots

试验表明:在附着剂为纤维素的情况下,本次试验使用的各种制剂均有控根效果,Cu制剂和DK的Ⅰ级侧根平均长度短于Zn制剂,证明其控根效果优于Zn制剂。另外在试验观察中发现D对根系有致畸作用,表现为根尖粗短,侧根如根瘤一样卷缩在主根上不能伸展,因此其Ⅰ级侧根平均长度不能代表控根效果。

2) 不同控根剂处理下的透根数量  由图 2可以看出,各制剂处理的<1 mm的透根数依次为D0.75,1.5 g·L-1<Cu 100 g·L-1,DK 5 g·L-1<ZnCO3120,160 g·L-1<DK1 g·L-1,Zn(AC)2120,160 g·L-1<CK;由图 3可以看出,≥1 mm的透根数依次为Cu 100 g·L-1,Zn(AC)2160 g·L-1,D 0.75,1.5 g·L-1,DK 5 g·L-1<DK 1 g·L-1,Zn(AC)2120 g·L-1<ZnCO3120,160 g·L-1<CK。

图 2 不同制剂及含量对<1 mm透根数的影响 Figure 2 Effect of different kinds and concentration preparations on the number of out-side roots as diameter unde 1 mm
图 3 不同制剂及含量对≥1 mm透根数的影响 Figure 3 Effect of different kinds and concentration preparations on the number of root tips as diameter above 1 mm

相关性分析显示:Ⅰ级侧根平均长度与<1 mm的透根数之间的相关系数为0.584,双尾检验的概率值为0,小于1%,即相关程度是显著的。Ⅰ级侧根平均长度与≥1 mm的透根数的相关系数为0.324,双尾检验的概率值为0.7,大于1%,即不相关。<1 mm的透根数与>1 mm的透根数的相关系数为0.532,双尾检验的概率值为0.002,小于1%,显著相关。Ⅰ级侧根平均长度与<1 mm的透根数之间、<1 mm的透根数与≥1 mm的透根数有明显的线性关系,>1 mm的透根数与Ⅰ级侧根平均长度没有线性关系。因此,<1 mm的透根数可以替代Ⅰ级侧根平均长度成为衡量控根效果的指标。

3) 控根剂对根系体积的影响  根系体积与苗木田间存活率有正相关性。从表 1可以看出,CK的吸收根(直径<1 mm)体积较大。Cu 100 g·L-1,D 0.75,1.5 g·L-1的吸收根明显小于对照且差异显著。2种锌制剂120,160 g·L-1,DK 1 g·L-1的吸收根与CK差异不大,ZnCO3 160 g·L-1吸收根体积最大。各处理之间的疏导根体积大小为D<DK<Cu制剂<Zn制剂,其中Cu制剂与Zn制剂的疏导根体积相差不大,Zn(AC)2 120 g·L-1的疏导根体积最大。

表 1 不同制剂及浓度对根系体积及根尖数的影响 Tab.1 Effect of different kinds and concentration preparations on the root volume and the number of root tips of seedlings

试验结果表明:在有附着剂为纤维素的情况下,Zn(AC)2和ZnCO3120,160 g·L-1,DK 1 g·L-1对根系体积没有影响,Cu100 g·L-1使吸收根体积略为降低。D 0.75,1.5 g·L-1吸收根体积近乎为零,也说明此方法浓度下的D对根系有抑制作用。

4) 控根剂对根尖数的影响  由于0~1 mm径级的根尖数是其他径级根尖数的100~1 000倍,所以用0~1 mm径级的根尖数作为衡量根系的控根效果,其他径级根尖数忽略不计。从表 1可以看出,Zn(AC)2 120,160 g·L-1和CK相比,根尖数无明显差别,其他处理的根尖数均小于CK,其顺序为D 0.75,1.5 g·L-1<DK 1,5 g·L-1<Cu 100 g·L-1<ZnCO3120,160 g·L-1。说明本次试验使用的Zn制剂对根尖数的影响要小于其他制剂。控根剂的种类对根尖数的影响比控根剂的浓度对根尖数的影响要明显得多。

Ⅰ级侧根平均长度与T之间的相关系数为0.521,双尾检验的概率值为0.01,小于1%,即相关程度是显著的。<1 mm的透根数与T的相关系数为0.659,双尾检验的概率值为0,小于1%,显著相关。Ⅰ级侧根平均长度、<1 mm的透根数之间与<1 mm的根尖数两两之间有着明显的线性关系。

2.2 控根剂对银杏苗地上部分的影响

1) 控根剂对苗高和地径的影响就单株苗木而言,苗高能反映出叶量多少,体现光合能力和蒸腾面积大小,能较好地反映苗木生长量(刘勇,1999)。地径则是反映苗木质量最好的指标之一(刘勇,1999),它与苗木根系大小和抗逆性关系紧密(Lanuer,1987)。由图 4可以看出,各处理的苗高之间有差异,以Zn(AC)2120 g·L-1苗高最高,其次为ZnCO3120 g·L-1,Zn(AC)2160 g·L-1,ZnCO3160 g·L-1苗高相近,并列第2。Cu,D,DK处理的银杏苗高与CK差异不大。由图 5可以看出,各处理之间的地径大小差异没有苗高显著,其顺序分别为ZnCO3120 g·L-1>ZnCO3160 g·L-1>Zn(AC)2160,120 g·L-1 DK 1 g·L-1>Cu 100 g·L-1>CK>DK 5 g·L-1,D 0.075 g·L-1,D 1.5 g·L-1。CK,Cu100 g·L-1,Zn(AC)2,ZnCO3120 g·L-1,D,F各浓度的径高比较大。

图 4 不同制剂及含量对苗高的影响 Figure 4 Effect of different kinds and concentration preparations on the height of seedlings
图 5 不同制剂及含量对地径的影响 Figure 5 Effect of different kinds and concentration preparations on the base diameter of seedlings

本次试验使用的Zn制剂的苗高地径均高于其他处理及CK,说明本次试验使用的Zn制剂能够促进银杏苗地上部分生长,2种锌制剂120 g·L-1的径高比也较大。DK 1 g·L-1,Cu100 g·L-1处理的银杏苗地上部分苗高地径与CK相差不大,其他处理低于CK,即影响苗木质量。

2) 控根剂对叶片数和叶面积的影响  从图 7,8中可以看出,各处理对叶面积、叶片数上产生的效果与苗高相似,为Zn制剂>Cu制剂、DK、CK>D。2种Zn制剂均增加了银杏的叶面积和叶片数,Cu制剂、DK处理后的叶面积或者是叶片数与CK无差异,D处理的叶片数和叶面积最少最小。2种Zn制剂及浓度之间的叶面积差异不显著,ZnCO3160 g·L-1的叶片数最多。

图 6 不同制剂及含量对叶片数的影响 Figure 6 Effect of different kinds and concentration preparations on the leaf numbers of seedlings
图 7 不同制剂及含量对叶面积的影响 Figure 7 Effect of different kinds and concentration preparations on the leaf area of seedlings
3 结论与讨论

1) 在使用纤维素为附着剂的情况下,本试验使用的Cu 100 g·L-1,ZnCO3120,160 g·L-1,Zn(AC)2 120,160 g·L-1,DK 1 g·L-1的Ⅰ级侧根平均长度均小于CK,说明这些控根剂在半年内对银杏苗都有控根效果。其中Cu 100 g·L-1及DK 1 g·L-1的控根效果优于2种Zn制剂。Zn制剂对银杏苗木质量(吸收根体积、根尖数、苗高、地径、叶面积及叶片数)的影响优于Cu制剂和DK。

2)Ⅰ级侧根平均长度、≤1 mm的透根数、≤1 mm的根尖数这3者两两之间有着明显的线性关系,因此都可以作为评价控根剂控根效果的指标。但是≤1 mm的透根数这一指标操作简便,是较好的评价指标。

3) 本试验中,敌草腈纯剂0.75,1.5 g·L-1都对植物根系产生明显的致畸效果:根尖粗短,侧根如根瘤一样卷缩在主根上不能伸展,根系体积及根尖数减少,并对苗木地上部分造成危害:苗高、地径、叶片数、叶面积均低于正常水平。是否是因为使用的药剂浓度较纯,还是利用乙醇溶解因此造成对苗木有伤害,需要今后的试验验证。此外DK 5 g·L-1的各指标低于Cu 100 g·L-1和DK 1 g·L-1,说明此浓度的DK可能已经对苗木产生毒害作用。

4) Zn制剂内部各处理之间相比,若以≤1 mm的透根数为指标,则ZnCO3的控根效果优于Zn(AC)2,若以>1 mm的透根数为指标,则Zn(AC)2的控根效果优于ZnCO3。如果开始时制剂的控根效果较差,则根系会扎出袋外产生透根,随着时间的延长这些根系逐渐生长变粗,形成了1 mm径级以上的根系。ZnCO3处理后>1 mm的透根数多于其他处理,说明其在开始时控根效果不佳。ZnCO3处理后≤1 mm的透根数小于Zn(AC)2,推测原因主要是:后期ZnCO3产生药效,控制根系生长;ZnCO3处理的银杏根系生长主要集中在已透出的根系上;Zn(AC)2促发侧根,增加了根尖数,使得≤1 mm的透根数增加。此结果是否与制剂的持效性有关;此外,由于本试验仅使用纤维素做附着剂,其附着固定的效果是否影响了Zn制剂的控根效果,都有待于今后进一步的研究。

5) 从控根剂对银杏幼苗根尖数的影响来看,同种药剂不同浓度对根尖数的影响是一致的,证明对根系起到控根作用的关键因素是药剂的种类,浓度是次要考虑的因素。

参考文献(References)
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