木芙蓉引種馴化及抗寒良種選育研究

張 凡,薛春榮,趙 兵

(濟南森林公園管理處,山東 濟南250023)

木芙蓉引種馴化及抗寒良種選育研究

張 凡,薛春榮,趙 兵

(濟南森林公園管理處,山東 濟南250023)

在濟南地區進行木芙蓉的引種栽植馴化,以選育木芙蓉抗寒品種為重點,以為濟南地區提供秋季開花林木品種為目標。

從杭州、長沙、成都引入12個品種的木芙蓉的15份種質資源,通過栽植對比試驗、物候期觀測、抗寒性測定試驗及種質資源的選育出的優良品種苗木生長旺盛,秋季開花繁茂,冬季抗寒能力顯著,可在陸地安全越冬。綜合評價,馴化選育出適合濟南地區栽植的優良品種。

木芙蓉;引種;馴化;抗寒性;良種選育;濟南

木芙蓉(Hibiscus mutabilisLinn)又名芙蓉、拒霜花,為錦葵科木槿屬落葉灌木或小喬木,其花盛開于晚秋,清姿雅質,如錦似繡,非常美麗。木芙蓉擁有盤根錯節的根系,能夠防止水土流失;其葉片、葉柄、花萼等密被星狀毛和短柔毛,能夠吸附空氣中的小顆粒,凈化空氣,是一種非常好的園林觀花樹種[1]。

木芙蓉原產于我國,喜溫暖濕潤的環境,在四川、云南、湖南等地分布較多,尤其以成都最多;已在杭州、南寧引種成功[1,2]。北方引種的木芙蓉地上部分多無法越冬,但只要根部能夠安全越冬,來年又可抽出新枝,正常開花[3]。為了增加濟南的花卉品種資源,提升綠化美化品種,改善園林生態環境,濟南森林公園從成都、長沙、杭州等地引入了木芙蓉12個品種(15份資源)。為實現在濟南木芙蓉引種成功,本項目進行了木芙蓉引種栽植馴化及抗寒品種的選育研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 木芙蓉栽植試驗材料

引進木芙蓉12個品種(種)15份種質資源(見表1),引種選擇標準是花色艷麗、植株生長旺盛。主要引種地點浙江杭州、湖南長沙、四川成都。

表1 引進的木芙蓉品種(種)

1.1.2 木芙蓉苗木繁育試驗材料

以成都購買的牡丹粉種子進行播種繁殖;以成都牡丹紅、牡丹粉、醉芙蓉、百日華彩、大紅、秋云枝條做插穗進行嫩枝扦插繁殖;以長沙醉芙蓉枝條做插穗進行秋季硬枝扦插繁殖和插條儲存;以杭州牡丹粉為母株進行分株繁殖;調查苗木成活率及生長情況。

1.2 試驗地概況

試驗栽植地分濟南森林公園、大明湖、章丘野生動物園、商河濱河公園11個區域,試驗用地面積1.25hm2

濟南地區地處北緯36°30′,東經117°25′。年平均氣溫14.8℃,極端氣溫最高42.5℃,極端最低氣溫－19.7℃。最高月均溫27.5℃(7月),最低月均溫－0.4℃(1月)。無霜期235d,年日照時數2616.8小時。常年平均降水量為650～700mm。降水量季節分配不均,2/3的降水量集中在夏季,秋季不足1/5。

1.3 試驗方法

1.3.1 苗木栽植試驗

在濟南北部商河(濱河公園)、濟南中部市區(森林公園、大明湖)、濟南東部章丘(野生動物園)分別栽植來自杭州的牡丹粉。觀察各栽植試驗點苗木的生長發育狀況,對比苗木對栽植環境的適應程度及對極端氣候的抗性表現。

1.3.2 木芙蓉形態特征及觀賞特性的觀測

在濟南森林公園試驗點,對引進的15份木芙蓉種質資源,每個資源選3株有代表性的植株掛牌定株,共計45株,進行形態特征觀測。記載其主要特征,進行形態描述。

1.3.3 木芙蓉物候期的觀測

物候期觀測,以1.3.2節設計中的45株為研究對象。

觀測時間:芽萌動至5月底,每兩天觀察1次。8月初至霜打葉變色前,每兩天觀察1次。根據2012年－2014年3年的記載資料平均值作為該試驗點的物候期。

1.3.4 木芙蓉抗寒試驗

1.3.4.1 苗木陸地越冬抗寒方式試驗

本項目選取長沙醉芙蓉為試驗苗木,冬季苗木分整株和平茬兩種形式,每個形式設3個處理方式,連續4年進行苗木大田陸地越冬抗寒方式試驗,選擇出濟南地區木芙蓉最佳的越冬方式。

1.3.4.2 低溫脅迫下木芙蓉根系的抗氧化酶特性分析

相對電導率的測定采用DDS－307型電導率儀[4];可溶性糖含量的測定采用蒽銅乙酸乙酯法[5];脯氨酸含量測定采用磺基水楊酸法測定[6];POD活性測定采用愈創木酚法[7]。用隸屬函數法計算各項指標隸屬度,以平均隸屬度進行抗寒性綜合評價。

1.3.5 水淹脅迫下木芙蓉幼苗葉片的抗氧化特性分析

采用氮藍四唑(NBT)法[8]測定SOD的活性;采用愈創木酚法[9]測定過氧化物酶(POD)的活性;參照Aebi方法[10]測定CAT活性;參照Nakano等方法[11]測定APX的活性。

1.3.6 NaCl脅迫下木芙蓉幼苗葉片的抗氧化特性分析

采用氮藍四唑(NBT)法[8]測定SOD的活性;采用愈創木酚法[9]測定過氧化物酶(POD)的活性;參照Aebi方法[10]測定CAT活性;參照Nakano等方法[11]測定APX的活性。

1.3.7 繁殖技術研究

播種繁殖、扦插繁殖(嫩枝扦插、硬枝扦插和儲藏插穗)、分株繁殖。

1.3.8 木芙蓉優良品種的篩選

用層次分析法對木芙蓉價值進行評價。根據各品種具體指標的評分及各因素的權重值計算出各個品種的綜合評價值。根據層次分析法,最終得分較高的品種入選,選育出適宜在濟南地區栽培的木芙蓉優良品種。

3 結果與分析

3.1 木芙蓉栽植

2013年在濟南北部商河(濱河公園)、濟南中部市區(森林公園、大明湖)、濟南東部章丘(野生動物園)分別栽植木芙蓉,木芙蓉品種為來自杭州的牡丹粉,栽植苗木3年來的物候表現和生長狀況調查(表2,表3)。

表2 栽植區域苗木的生長狀況表

表3 栽植區域苗木的物候觀測表

根據木芙蓉在3地栽植試驗的性狀表現調查:商河地區苗木發芽、開花時間最晚,與濟南地區苗木性狀表現差異顯著;章丘地區苗木性狀表現與濟南地區稍有差異。

木芙蓉苗木試驗栽植地與自然生長分布地域在緯度上向北延伸了8～10個緯度,苗木生長旺盛,秋季開花繁茂,冬季陸地安全越冬,打破了木芙蓉自然分布的北界,木芙蓉引種馴化試驗是成功的。

3.2 木芙蓉主要形態特征及觀賞特性

對引種15個木芙蓉種子資源的形態特征進行了多年的定點、定株觀察,并對株型、花、葉、觀賞性等特點進行了對比記錄(表4)。

表4 木芙蓉形態特征及觀賞特性記錄

3.3 木芙蓉的主要物候期

根據2012－2015年4年對木芙蓉進行物候期觀測記錄,計算平均值,結果見表5。

表5 木芙蓉各品種物候觀測記錄

3.4 抗寒試驗

3.4.1 苗木陸地越冬抗寒方式試驗

長沙的醉芙蓉品種,在12月底苗木分整株和平茬兩種形式,每個形式設3個處理方式,連續4年進行苗木大田越冬抗寒方式試驗。

表6 不同處理方式下的苗木春季萌發率

試驗期間,4年冬季的平均氣溫差異不大,2015年冬季經歷了近26年來的極端低溫,市區達到－17.6℃,持續兩天。

根據試驗結果比較(表6),對照處理與其他6種處理方式的萌發率差異極顯著;根部覆土與覆基質和澆防凍劑之間萌發率差異顯著;根部覆基質與澆防凍劑之間差異不顯著。

木芙蓉最簡單有效的防寒方式是冬季整株根部覆土,比起平茬后再覆土效果更好。木芙蓉苗木根部覆基質與澆防凍劑兩種方式之間比較,防寒效果差異不顯著。

根據試驗苗木每年春季的萌發率可以看出,每年隨著苗木生長,苗木根系越來越強壯,苗木根系的抗寒能力也得到提高。栽植3年后,苗木冬季根部覆樹葉基質就可以陸地安全越冬,引種馴化試驗成功。

3.4.2 低溫脅迫下木芙蓉根系的抗氧化酶特性分析

為了綜合評價木芙蓉品種的抗寒性,對可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、POD活性采用隸屬函數計算,對相對電導率用反隸屬函數的方法計算。計算各生理指標隸屬函數值的平均值(△),用模糊隸屬函數值法評定時,△越大,抗寒性越強,配合適當的抗寒性生理指標,就能比較客觀、準確地評定不同品種間抗寒性的強弱,從而為某個抗性較強的種或品種提供理論依據。

表7 各指標隸屬度平均值及抗寒性綜合評價

圖1:各指標隸屬度平均值及抗寒性綜合評價折線圖

3.4.3 抗寒性分析

木芙蓉苗木引種的15份種質資源,通過試驗田栽植試驗中苗木的生長勢表現、物候表現、形態特征表現,本項目選取了開花早、色澤艷麗、花型豐富、觀賞價值高、生態適應性強的7份種質資源進行了根系抗氧化酶的測定。

從實驗結果得出,‘百日華彩’半致死溫度最高－7.23℃,其余逐漸降低,‘牡丹紅’達到最低－13.68℃;苗木根系抗寒指標隸屬度平均值‘百日華彩’最小0.5686,其余逐漸升高,‘牡丹紅’最大0.6885,‘牡丹紅’、‘大紅’、‘牡丹粉’、‘醉芙蓉’都達到0.6以上。實驗數據分析得出,選育的木芙蓉品種具有一定的抗寒性。

通過低溫脅迫對不同木芙蓉種質資源的根系氧化酶特性的分析,與品種的半致死溫度及抗寒性強弱比較,和引種的木芙蓉苗木在試驗田栽植冬季越冬表現實際效果一致,為引種培育的木芙蓉提供了園林應用和配置的科學理論依據。

3.5 水淹脅迫下木芙蓉幼苗葉片的抗氧化特性分析

圖2 水淹脅迫下木芙蓉幼苗葉片特性分析

從牡丹粉和醉芙蓉的幼苗葉片在水淹脅迫的實驗數據(圖2)中可以得出,兩品種的抗氧化酶的活性隨著水淹處理時間的增長依次逐漸升高,且均比正常處理條件下的活性高,兩品種之間差異不顯著。研究也發現植物體內的保護酶活性的高低與植物的代謝強度及抗性有一定的關系[12]。從實驗結果分析總結出不同種源地不同品種的木芙蓉樹種耐水濕能力強,在水淹條件下能持續30天左右,為園林栽培提供了可靠的理論基礎和依據。

3.6 NaCl脅迫下木芙蓉幼苗葉片的抗氧化特性分析

圖3 鹽脅下木芙蓉幼苗葉片特性分析

通過牡丹粉和醉芙蓉幼苗葉片在NaCl脅迫下相對含水量及抗氧化酶活性的變化研究,兩品種葉片相對含水量均會下降,但是兩品種之間差異不顯著。

兩品種的抗氧化酶活性均是在一定鹽濃度范圍內先升高后降低,但不同品種的不同抗氧化酶活性在鹽脅迫的響應濃度和時間上差異不顯著。從實驗結果分析總結出不同種源地不同品種的木芙蓉耐鹽能力強,最大活性的鹽濃度達到4.68‰,為園林栽培提供了可靠的理論基礎和依據。

3.7 繁殖技術

表8 播種和分株繁殖方式的苗木成活率及生長表現統計表

表9 不同品種木芙蓉嫩枝扦插(7月6日)苗木成活率及生長表現(11.30)統計表

表10 不同品種木芙蓉硬枝扦插(12.10日)苗木成活率調查統計表(2.20日)

表11 不同品種木芙蓉插穗儲藏(12.10日)苗木成活率調查統計表(2.20日)

分析表8可知:播種繁殖出苗率高;分株繁殖,方法簡單,成活率高;夏季嫩枝扦插繁殖,成活率低一些,但繁殖數量大;冬季硬枝扦插無苗木成活,試驗失敗;插穗儲藏,完好插穗率低。

播種、分株繁殖的苗木生長旺盛當年秋季正常開花;夏季嫩枝扦插由于生長時間短,苗木生長弱,秋季不開花。

3.8 木芙蓉優良品種的篩選

3.8.1 各指標權重分值的確定

表12 標準層(P)對于目標層(A)的總排序值

3.8.2 各評價因子等級評分標準

為了方便得出木芙蓉的綜合評價值,對各評價因子采用評分的辦法。根據木芙蓉大田栽植試驗的相關資料數據及各項抗性實驗分析結果,擬定了木芙蓉引種馴化試驗中評價因子5級評分標準。

表13 評價因子等級評分標準

3.8.3 木芙蓉品種價值的綜合評分

表14 15份木芙蓉種質價值的綜合評價

續表14

3.8.4 優良品種的確定

參考表14中15個木芙蓉種質價值的綜合評價,排名前6位的木芙蓉入選。

4 結論與討論

通過引種、物候期觀察、生長情況、形態特征及抗性(抗寒性、耐水濕性、耐鹽堿性)生理研究,苗木繁育、價值綜合評價、品種選育等方面的研究得出以下結論和成果。

引種栽植的木芙蓉在濟南地區生長旺盛,花型美觀,花色豐富,粉、粉紅、紅、白、黃、淡紅多彩炫目,是良好的秋季開花灌木品種,冬季陸地安全越冬。

不同品種木芙蓉種質資源在低溫脅迫下的根系氧化酶特性的分析,總結出品種的半致死溫度及抗寒性強弱比較,與引種的木芙蓉苗木在試驗田栽植冬季越冬表現實際效果一致,為本項目引種培育的木芙蓉提供了園林應用和配置的科學理論依據。

不同來源和品種的木芙蓉通過水淹脅迫和NaCl脅迫下葉片的氧化酶特性的分析,木芙蓉樹種耐水濕能力強持續30天左右,耐鹽能力強最大活性的鹽濃度達到4.68‰,為園林栽培提供了可靠的理論基礎和依據。

播種繁育方式出苗率高,分株繁殖方式成活率高。扦插繁殖方式雖然成活率低,但繁殖數量大,遺傳特性高。

利用AHP法對木芙蓉價值進行了綜合評價。通過統計適應性、繁育性、觀賞價值等指標的評分和權重加分,篩選出了優良品種(種)6個:‘牡丹紅、牡丹粉、大紅、醉芙蓉、翠芙蓉、百日華彩’。

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S602.2

A

1002－2724(2016)05－0029－08

2016－08－31

張凡(1971－),女,高級工程師,主要從事園林苗木研究。