基于正交試驗的白樺扦插生根影響因素優化

李政綸，陳 坤，姜 靜

(東北林業大學 林木遺傳育種國家重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040)

白樺(BetulaplatyphyllaSuks.)是東北地區的重要闊葉鄉土速生樹種之一，其適應性和抗逆性較強，是非常優良的膠合板材和紙漿材樹種。自20世紀90年代起，相繼開展了白樺優良種質的選擇、優良家系和無性系選擇、雜交育種、基因工程育種等研究，篩選出了一批優良種質、家系和優良個體等良種[1-6]。但白樺與其他林木一樣存在基因型高度雜合性和自交不育性，因此，建立高效的無性繁殖方法，進而保持白樺良種的優良品質已是該樹種的研究重點。目前，白樺的組培擴繁技術已經建立[7]，但是該技術需要專業設備、組培專業人員操作，因而，很難在各生產實踐部門大范圍推廣應用；嫁接繁殖也需要具有豐富經驗的人員操作，同樣也很難在生產基層推廣應用。扦插是傳統的無性繁殖中應用前景最廣泛的一種技術手段，該技術具有簡單易行、成本低等特點。20世紀90年代初，盡管有白樺嫩枝扦插繁殖技術的相關報道，但由于白樺不同無性系間生根能力差異很大，至今尚未建立一套易推廣的扦插繁殖技術[8-9]。因此，本文以白樺嫩枝為材料，研究了激素種類、激素質量濃度、處理時間對白樺扦插成活的影響，建立了白樺扦插生根技術體系，為白樺良種的規?；a提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

采穗母樹為定植于東北林業大學白樺育種基地4年生的白樺(Betulaplatyphylla×Betulapendula)家系，于2019年早春將白樺母樹截干，截干高度為15 cm。于2019年6月下旬待截干母樹長出萌條后，采集健康、長勢一致的當年生枝條制穗，剪去枝條的頂梢和基部，將枝條的中間部位剪成長6～8 cm的插穗，并剪除插條基部的葉片，每個插穗頂端留1～2片葉、下部剪成平滑切口。將插條按正交試驗設計進行處理后，扦插于消毒后的插床基質中，扦插株行距為10 cm×6 cm，深度為插穗的1/2。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗采用L25(53)正交試驗設計，設計激素種類(A)、激素濃度(B)、激素處理時間(C)3個因素，每個因素5水平，具體因素和水平見表1。試驗共計25個處理組合(表2)，每處理20個插條，3次重復，每處理組合共計60個插條。

1.2.2 扦插基質與管理 扦插基質為蛭石∶河沙∶珍珠巖=1∶1∶1，扦插苗床設在塑料棚中，苗床長3.8 m、寬1.2 m，基質厚度為20 cm，25個處理扦插于1個苗床中，3次重復，試驗共計3個苗床。插穗生根期間用遮陽網調控棚中光照強度，并安裝自動噴灌系統、自動定時造霧設備，根據天氣情況設定噴霧時間間隔，晴天氣溫較高時每1 h噴灌澆水1次，每10～15 min造霧1次，每次60 s；陰天可適當減少噴水、造霧的次數和時間，保證基質的適宜濕度，通過遮陰、噴水、造霧控制塑料棚中白天平均溫度小于30 ℃，夜間平均溫度在22 ℃左右，扦插生根的早期塑料棚內濕度控制在80%～90%，當插穗開始生根后適當降低棚中的濕度。及時清理腐爛死亡的插穗，每隔7 d交替噴施50%多菌靈可濕性粉劑500～1000倍液、80%代森錳鋅可濕性粉劑600～800倍液進行病害防治。

1.2.3 插穗的移栽 分別于2019年9月下旬(插穗落葉前)、2020年4月下旬進行移栽，共計移栽1000株，將插穗移栽至13 cm×11 cm的花盆中，基質為草炭土∶河沙∶黑土(v/v)=4∶2∶2，移栽苗木置于塑料大棚中進行常規水肥管理，6月初統計移栽成活率，移栽成活率(%)=成活插穗數/移栽生根插穗總數×100。

1.2.4 統計與分析 扦插90 d后，測定各處理的生根率、生根數量、根鮮重。扦插生根率(%)=生根插穗數/插穗總數×100。

運用Excel 2003對測定數據進行統計，用SPSS 22.0軟件進行方差分析、多重比較、極差分析、相關性分析，將百分率經過反正玄轉換后，再進行方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理組合對白樺扦插生根指標的影響

按正交試驗設計組合處理插穗，在扦插的90 d后分別對各試驗組的生根率、生根數量、根鮮重進行方差分析。結果表明，上述生根指標在各處理間的差異均達到顯著水平(P<0.05) (表2)。扦插生根率以處理2、處理16的最高，平均生根率為53.50%，顯著高于處理4、5、8、9、11、12、13、15、19、20、24、25，與其他處理間差異未達到顯著水平；根鮮重以處理1、處理16最高，平均根鮮重為5.97 g，顯著高于處理4、5、8、9、11、12、13、14、15、19、20、21、24、25；生根數量以處理17最高，為42條，顯著高于處理1、3、4、5、8、9、10、11、12、13、14、15、16、19、20、21、24、25。

表2 各處理組合白樺的插穗生根率、根鮮重、生根數量比較

2.2 不同因素對生根指標影響的差異顯著性分析

由表3可知，在扦插生根率上，3個因素中只有激素濃度對扦插生根率的影響達到顯著水平；在生根數上，也是只有激素濃度顯著影響生根數量；在根鮮重上，3個因素中的激素濃度、激素處理時間2個因素對根鮮重的影響達到了顯著水平。結果表明，激素濃度是影響生根指標的關鍵因素，而激素種類對生根指標的影響均未達到顯著水平。

表3 三因素對扦插生根指標影響的方差分析

在方差分析的基礎上，進一步進行多重比較，由表4可知，激素濃度各水平對生根率、根鮮重的影響均以水平1最高(20 mg/L)，而在生根數量方面則以激素濃度水平2最高(50 mg/L)；處理時間各水平對根鮮重的影響以水平2最高(2 h)，激素種類各水平雖然對生根指標的影響未達到顯著水平，但是由表4可知，當激素種類為IBA時，生根率、根鮮重、生根數3個生根指標均最高。

表4 各因素的不同處理水平間生根指標的多重比較

2.3 各因素的主次效應分析

極差可反映因素對生根指標影響的主次關系，極差值越大則表明該因素越重要。根據正交試驗結果進行極差分析，結果見表5。從生根率來看，激素濃度對生根率的影響占主導地位(R=0.32)，其次是激素種類(R=0.20)，第三是激素處理時間(R=0.14)，即影響白樺扦插生根率各因素的主次水平排序為B>A>C。同樣，影響生根數量各因素的主次水平排序也為B>A>C；而影響根鮮重各因素的主次水平排序則為B>C>A，即激素濃度對根鮮重的影響占主導地位，其次是激素處理時間，第三是激素種類?？傊鶕饕蛩刂鞔嗡脚判蚪Y果確定，對扦插生根指標起主導作用的是激素濃度，其次為激素種類或激素處理時間。

表5 不同因素對扦插生根指標影響的極差分析

進而，根據K1、K2、K3、K4、K5值，確定影響扦插生根率的各因素最適組合為A1B1C1，即：最佳激素種類為IBA、最適激素濃度為20 mg/L、最佳處理時間為0 h；影響根鮮重的各因素最適組合為A1B1C2，即：最佳激素種類為IBA、最適激素濃度為20 mg/L、最佳處理時間為2 h；影響生根數的各因素最適組合為A1B2C2，即：最佳激素種類為IBA、最適激素濃度為50 mg/L、最佳處理時間為2 h。綜合上述分析結果，確定白樺扦插生根采用20～50 mg/L IBA處理0～2 h可獲得最佳的扦插效果。

2.4 插穗移栽最佳時期的確定

對生根插穗移栽成活率分析顯示，于扦插當年進行移栽，其成活率僅為35%。而留在插床中越冬后，次年早春再移栽，其成活率為100%。故此，建議白樺插穗生根后，于第2年早春進行移栽。

3 結論與討論

林木扦插能否生根主要取決于插穗質量、激素處理、扦插環境等因素。其中，插穗質量是扦插生根的內因，起主導作用，插穗質量主要受母樹基因型、母樹年齡、采穗時間、插穗部位等的影響。因此結合樹種特點，選擇最佳生理狀態的插條，是扦插成活的前提[10]。例如，側柏(PlatycladusorientalisL. Franco)扦插隨年齡的升高，生根率逐漸下降[11]；銀杏(GinkgobilobaL.)扦插生根率隨枝齡的增加反而降低[12]。黃櫨(Cotinuscoggygria)、金蒲桃(Xanthostemonchrysanthus)等樹木若采用嫩枝扦插的生根率可達80%以上[13-14]。白樺屬于扦插難以生根的樹種，前期研究顯示，35～50年生的白樺伐根后，用當年生萌條扦插生根率平均可達70%，同時發現，白樺無性系間的生根率差異顯著[8-9]。本試驗是以4年生白樺家系截干后根萌條為插穗進行扦插生根，結果再次證明了白樺根萌條的生根能力較強，是白樺嫩枝扦插生根的首選。

植物生長調節劑對誘導插穗不定根發生起重要的作用，主要涉及施加何種激素、使用濃度為多少、最適處理時間為多長等，由此可知，其影響因素眾多。為了減少試驗工作強度，采用正交試驗設計是最佳途徑。正交試驗設計可以集合多因素、多水平，通過一次篩選即可獲得影響扦插生根的最優因素組合[15]。本試驗采用3因素5水平試驗設計，結果顯示，3因素中激素濃度對扦插生根指標的影響起主導作用，當激素種類為IBA時，白樺扦插生根率、根鮮重、生根數量均最高?？傊?，根據正交試驗設計確定影響白樺扦插生根指標的各因素最適組合是：采用20～50 mg/L IBA處理白樺插穗0～2 h，其生根率最高。

插穗生根后的移栽也是扦插苗木繁殖的關鍵環節，生根的插穗只有移栽成活，才能獲得大量的無性系苗木。對于扦插容易生根的植物而言，在插穗生根后待根系發育完全，經過7 d左右的練苗即可移栽[16-17]。筆者試驗發現，扦插生根較困難的白樺，雖然獲得了生根插穗，但由于不定根產生數量較少，插穗移栽時間的選擇就顯得非常關鍵。如果在生根插穗尚未落葉前(扦插的當年9月中旬)進行移栽，其成活率僅為35%，認為當年移栽成活率低的原因是，生根插穗的移栽過程必定伴隨一些不定根的損失，移栽后新生根系還沒有完全木質化，苗木就進入落葉、停止生長發育階段，降低了其越冬的抗性。生根插穗越冬后為何能夠提高其移栽成活率，后續筆者還將進行深入的研究。

扦插生根過程的外界溫度、濕度、光照等環境要素也至關重要，本試驗僅采用半自動化的設施來調節溫濕度，因此，建立自動化環境調控試驗設施，是未來白樺扦插生根育苗的目標。