我国苗木培育理论与技术进展-刘勇

各国林业

我国苗木培育理论与技术进展

刘　勇

(北京林业大学资源与环境学院,北京100083)

摘要　分别从裸根苗培育技术,容器苗培育技术,无性繁殖苗培育技术,生物制剂在育苗中的应用,稀土在育苗中的应用,苗木质量评价技术,苗木活力保护技术等方面,总结了我国苗木培育理论和生产技术的最新进展。

关键　苗木培育　理论　技术　进展

为了培育出大量合格苗木满足造林更新的需要,我国各地普遍建立了各种类型的苗圃,全国每年完成各类育苗面积16万hm 2,生产合格苗木200亿株。并根据造林需要培育出了各种类型苗木,同时加强了苗木培育各项技术的研究,各种苗木类型均建立了一整套相应的育苗技术,为科学育苗提供了依据。

1　裸根苗培育技术

裸根苗是指在大田里进行播种育苗,它在整个育苗工作中占有很重要的位置,目前我国许多针叶树苗木都是采用这种方法育苗。经过多年的研究,我国大多数主要造林树种都建立了适合各自的播种育苗技术。播种育苗的常规技术已趋于系列化、成熟化。研究比较深入的主要是以下几方面内容。

1.1　播种技术

播种期的迟早直接影响苗木质量和产量。对大兴安岭北部兴安落叶松春季不同播种时间与苗木产量、质量的研究表明,过早和过晚对苗木质量和产量都会产生一定不利影响,根据苗高、地径、根系状况、苗木产量及苗木“心止”率等指标,均以5月22日和5月28日播种的效果最好,这时土壤10cm 深处温度已稳定在9℃左右,播种的落叶松种子出苗期短,速生期长,苗木生长快,质量好,且对各种灾害性因子的抵抗力较强

[23]。1.2　育苗密度

一般来说,地径和苗木重量是受密度影响最大的形态指标,而苗高受密度影响不太明显。戴继先(1992)[26]等对落叶松育苗密度与苗木质量的关系进行了深入研究,随着密度的增大,地径、苗木鲜重、干重、根幅和发根数等指标逐渐下降,而苗高和根长不但没有降低,反而稍有增加。密度对苗木形态方面的影响最终也在造林效果上反映出来。用不同密第13卷　第5期 世　界　林　业　研　究 V o l.13　N o.52000年10月 Wo rld Fo restr y Resea rch Oct.2000 收稿日期:2000-01-17DOI:10.13348/https://www.360docs.net/doc/ed10888943.html, k i .sjl yyj .2000.05.008

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度下培育的不同高径比的苗木造林,其成活率和2年后高生长量差异悬殊。落叶松造林时,苗木高径比不能大于50∶1,高径比40∶1和50∶1的苗木,对提高造林成活率和幼苗高生长效果极其显著,与之相应的育苗密度则以300～400株/m2最佳,超过450株/m2时,苗木质量明显下降。对油松、侧柏1年生苗密度与苗木质量关系的研究也得出,在密度为400株/m2时苗木质量最好[18]。

1.3　苗圃施肥

就大多数苗木而言,氮、磷、钾是现阶段施肥的三要素,但在不同条件下,苗木对氮、磷、钾的反应不同。植物分析也表明,苗圃土壤中氮的消耗量远大于磷和钾,所以氮是施肥的主要元素。中国林科院曾用水培法对油松等4种苗木进行缺素培养试验,结果是缺氮对苗木生长的抑制作用最大。对加拿大杨、洋白蜡、落叶松、侧柏的研究也得出相似结果。

施肥存在最佳施肥量的问题,对油松、侧柏、洋白蜡、小美旱杨1年生苗在田间进行了较系统的研究,并结合经济效益提出了最佳施肥量:油松为N125kg/hm2,P136kg/hm2;侧柏为N150kg/hm2、P100kg/hm2;洋白蜡为N176.5kg/hm2、P42.8kg/hm2;小美旱杨为N274kg/hm2、P121kg/hm2[15]。

但是否施肥就一定能增加合格苗比例则应根据具体情况而定。金铁山(1992)指出,判别苗木合格与否的标准是公认的,尽管施肥能促进苗木生长,却不一定能提高苗木合格率。只有原来苗木生长接近合格苗标准时,施肥才能达到提高苗木合格率的目的。

施肥时期对控制苗木高生长有重要作用。大多数苗圃认为,在苗木速生期的中后期应停止施肥,并同时配合控制灌水,有助于苗木适时木质化,防止苗木徒长。但有研究表明,在秋季毛白杨苗木高生长停止后施肥,不会影响苗木木质化程度,对苗高和地径也没有影响,可是却提高了苗木营养物质含量,增强了苗木抗寒性[5]。这方面的研究有待进一步深入。

2　容器苗培育技术

与裸根苗相比,容器苗具有起苗时不会损伤根系,出圃时苗木受容器的保护,根系不裸露,便于保持苗木活力,抗性强,造林成活率高,造林后无缓苗期,且无造林季节限制等优点。很适合气候干旱、土壤瘠薄地区造林。所以各国都大力发展容器苗,进入20世纪90年代以来,容器苗体系进一步得到完善,机械化程度更高。

我国从20世纪60年代开始便进行容器苗生产,但发展较缓慢。“七·五”期间我国分别建成了华南、西北和东北地区年产100万株容器苗试验工厂。在不同地区,针对不同树种,开展了容器苗工厂化生产过程中有关营养基质配方、施肥技术、容器规格、病虫害防治以及温、光、气、水、湿等最佳环境因子机器调解技术的研究。中科院石家庄农业现代化所研制开发了新型塑料大硼、温室及灌溉设备,广西林科所研制出了容器育苗装播作业线,可一次完成装填营养土、压实、冲穴、播种、覆土等多道工序,生产效率为1万杯/h。但是这些机械设备至今没有形成规模化和商品化生产,推广效果不理想,从而限制了我国容器苗的机械化和自动化,目前,很多地方的容器苗生产还停留在手工作业阶段。

在容器类型方面,我国绝大多数采用塑料容器袋和蜂窝连体纸杯容器。广西林科所和山西林科所分别研制出了纸容器制作机和蜂窝状塑料薄膜容器制作机。

培养基质是容器育苗成功与否的关键技术之一,各地区都根据自己情况研究确定了适合本地区树种的基质成分及比例。如广东、广西和海南等省(自治区),马尾松、湿地松、火炬松、加勒比松和黑荆树的基质为火烧土30%～50%,黄心土40%～60%,菌根土10%～20%,外加过磷酸钙3%;陕西、甘肃等省,侧柏、油松、落叶松、樟子松、云杉、冷杉等的基质为黄心50%～70%,腐殖质土30%～50%,过磷酸钙2%。

另外,对容器育苗技术的各个方面也都进行了广泛研究,林业部于1991年发布的中华人民共和国行业标准——《容器育苗技术》就是我国容器育苗技术研究成果的综合体现。总起来看,我国容器育苗技术与林业发达国家相比还存在较大差距。

3　无性繁殖苗培育技术

3.1　嫁接技术

嫁接成活的关键是亲合力问题。冷路绪等(1992)[9]将山楂属的山楂与梨属的梨嫁接成功,高接成活率达100%,并能开花结实。毛白杨是我国的优良速生树种,但扦插不易生根,成活率低。通过不同杨树嫁接亲合力研究发现,毛白杨与小美旱杨亲合力最好,嫁接后成活率高。现在生产上已广泛采用将毛白杨接穗嫁接在小美旱杨砧木上,然后扦插培育成毛白杨自根苗,即毛白杨接炮捻育苗或一条鞭芽接育苗。这些技术对加快毛白杨的繁殖起了重要作用。

嫁接技术方面,近几年在嫁接工具上研制出了快速削取接穗和砧木的简单工具,山东果树研究所研制出了剪取接芽和砧木的剪子,嫁接速度提高5倍,嫁接时期延长,不论是否离皮都可进行嫁接。北京林业大学齐宗庆发明了削插皮接、劈接、切接接穗的机具,把削取接穗的速度提高10倍,且削取接穗的规格整齐,嫁接成活率高。在嫁接方法上,插皮接进一步改良为“改良皮下接”,显著提高了嫁接成活率[19]

。植物激素也被用于促进接口的愈合,提高嫁接成活率,续九如等(1992)[22]在金丝小枣插皮接和盾形带木质部芽接中,用不同浓度的AB T 3号生根粉,分别对接穗和接芽进行处理,有明显的提高枣树嫁接成活率的作用。

3.2　扦插技术

近些年来,对某些难生根的针阔叶树种扦插繁殖理论及技术研究发展迅速,随着对插穗生根原理认识的加深和采用各种外源激素或新型生根剂处理,落叶松属、云杉属、栎属、石栎属、桉属,以及银杏、刺槐、板栗、桑树、沙棘等的扦插生根率明显提高,技术成熟度达到了生产实用的水平(王九龄,1994)。

对扦插植物本身特性研究发现,植物的发育阶段、发育时期以及枝条内的生长与休眠物质的比例对插穗成活影响很大,植物在生长季内由于生理活动旺盛,抑制物质减少,促进物质增多,因而在生长期扦插要比休眠期扦插成活率高。刘本大等(1994)[4]将白榆分别在不同生长期进行扦插,休眠期硬枝扦插、生长期全光嫩枝扦插生根率分别为30.2%和95%。此外,对插穗体积大小、粗细、长短、生活力、所含营养物质、激素种类、枝条剪取的部位、生根的遗传特性、枝条的解剖构造等都有较深入的研究。

在环境因子的控制方面,全光间歇喷雾插床的应用为一些难生根针叶树种的扦插繁殖创造了极为有利的条件。扦插基质的研究主要是根据不同树种筛选不同材料的配比,已45第5期 刘　勇:我国苗木培育理论与技术进展

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取得了有效的结果。促根剂的研究和使用更是热门,各种外源激素新型生根剂以及微量元素的促根配制剂,如吲哚乙酸、萘乙酸、稀土、ABT生根粉、HL-43、911等产品对一些难生根树种的插穗生根产生了一定的积极作用。

3.3　组织培养技术

组织培养是用植物的一部分组织或器官在无菌的人工培养基上进行离体培养,以获得完整植株的无性繁殖方法。该技术在进行林木遗传改良、新品种培育、种质资源保存、脱毒复壮、大规模无性系造林苗木的培育等方面有重要的作用。我国林木组织培养工厂化育苗工作起步较晚,但发展迅速,在目前全世界成功繁殖出试管苗的100多个树种中,由我国首先培育出的就有80多个。我国比较成功且已形成一定规模的是桉树和杨树的组织培养苗木生产。

在技术上,改变了传统的愈伤组织成苗和胚状体成苗方法,采用腋生株丛成苗技术,使组培苗体细胞无性系变异频率保持在2%以下,从而保持了优树遗传的稳定性。在林木组培苗工厂化生产中,改变了传统的管内无菌生根培养,研究成功了试管幼态苗常规扦插生根和气培生根新技术,生根成苗率达90%～95%,繁殖系数提高到2×106以上。组培苗成本降低15%～40%。在培养基配制上,研究和筛选出了适合桉树、毛白杨、香椿、猕猴桃、火炬松等树种的培养基。

在脱毒复壮研究方面,我国在杨树、枣树、泡桐、苹果、葡萄等树种上都取得了明显的进展。

4　生物制剂在育苗中的应用

在育苗造林中应用生物制剂,目前国内外已进行了一些研究,并取得了明显的效果。林业上应用较多的生物制剂主要是菌根。研究表明,接种菌根的苗木质量高,抗逆性强,在干旱地区造林能提高造林成活率。我国近年来,在外生菌根应用技术上取得了明显的进展,尤其是中国林业科学研究院研制开发了彩色豆马勃(Pt)菌根制剂,并形成了规模化生产,提出了截根菌根化育苗造林技术,取得了明显成效。研究表明,截根与人工接种优良的营养菌根制剂相结合的方法促进了菌根真菌早期定植,加速菌根真菌的侵染和菌根的形成。截根的截面成为根——菌接触的界面,伤口成为菌根真菌的主要侵染途径,改变了外生菌根侵染途径,菌丝套和哈蒂式网几乎同时形成,并发生胞内感染,形成了内外生菌根的结构[17]。这种截根菌根化技术已成功应用于马尾松、湿地松、火炬松等树种的育苗上。

5　稀土在育苗中的应用

我国是世界第一的稀土资源大国和生产大国。目前我国的稀土应用技术研究居世界前列[13]。稀土在林木育苗中的应用主要表现在以下几个方面:(1)稀土浸种可提高林木种子发芽率,这是因为稀土能调节种胚的活性,调动种子幼胚氨基酸的转化。通过采用50～150mg/L的稀土液对樟子松种子进行浸种24h,可提高种发芽率15%～20%。(2)对杉木、木荷、板栗、杨树等研究发现,稀土增加了苗木生长量,提高了苗木质量。(3)稀土促进插穗生根。据研究发现,用氯化镧加激素处理月季枝条,可提高生根数量,增加根干重。在

此基础上中国林科院研制出“促根素”,对桉、柏、杨类用“促根素”浸泡枝条12h ,其生根率可达65%～90%。

6　苗木质量评价技术

过去对苗木质量的评价主要是根据苗高、地径和根系状况等形态指标,但形态指标只反映了苗木的外形特征,不能完全说明苗木的生命力。1979年,国际林业研究组织联盟在新西兰召开了苗木质量评价技术专题会议,这极大地推动了我国苗木质量评价的研究。自20世纪80年代以来,我国的苗木质量评价研究有了较快发展。根据目前我国的研究情况看,苗木形态指标、生理指标和苗木活力的表现指标是评价苗木质量的3个主要方面。

6.1　评价苗木质量的形态指标

苗高、地径是最常用、最直观的形态指标。在此基础上又对根系、高径比、苗木重量、茎根比等指标进行了深入研究。孙时轩等(1984)提出了壮苗的标准,田淑静等(1982)对油松苗木各形态指标之间相关系数的研究得出,苗木各形态指标所提供的信息大部分是相互关联,互有重迭,并在此基础上提出了苗木的主分量分级方法。这些结果在1985年国家颁布的我国主要造林树种苗木质量标准中得以充分体现。

由于在起苗过程中,根系是最易受损的部位,而且受损最严重的又是极为重要的须根,因此,要全面反映苗木质量就必须有根系指标来对根系状况进行控制。现有人提出,可将大于5cm 长I 级侧根数作为反映根系须根状况的主要指标之一(刘勇,1995)。这对一些根系萌生能力弱,造林成活率低的针叶树种尤为重要。

6.2　评价苗木质量的生理指标

6.2.1　苗木水势

大量研究和生产实践证明,造林后苗木死亡的一个重要原因就是苗木水分失调。过去主要是以含水量来反应苗木水分状况,梁玉堂(1990)[21]发现毛白杨和刺槐苗木根系含水量平均每减少1%,其造林成活率分别减少1.5%和8.67%。齐鸿儒等(1989)[8]得出要保证红松、樟子松、油松、落叶松造林成活率达到85%以上,栽植时的苗木含水量分别是60%、60%、59%、59%以上。

对苗木水分研究有重要意义的是水势概念的引进。沈国舫等(1990)[16]采用P-V 技术对一些主要造林树种的水分关系进行了深入研究,为我国采用水势技术评价苗木水分状况提供了理论依据。之后宋廷茂等(1990,1993)利用压力势技术测定苗木水势,初步断定在樟子松移植苗和移植容器苗雨季造林成功的临界水势值,并根据水势测定结果对苗木进行分级,这为水势技术应用于生产开辟了途径。

但仅用压力室测定水势与测定失水率、含水量一样,都可能把吸足水的死苗评定为好苗,而P -V 技术则可解决这个问题。据尹伟伦(1992)[1]的研究证明,枯死苗木的根系细胞结构已遭破坏,失去了半透膜的控水能力,在压力室稍加压力,水分几乎一次全部排出,如继续增压,也几乎排不出更多水分;而吸足水分的好苗,根的细胞膜完整,有很强的控水能力。将测定结果反映在P -V 曲线上,枯死苗的PV 曲线几乎垂直于横轴,表明细胞内外近乎是自由通过的无阻空间,稍加压力就一次排出近乎全部水分,再增压也几乎不再排出多少水分,可判断为吸足水分的枯死苗。

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6.2.2　碳水化合物储量

造林后苗木能否迅速长出新根,与土壤形成紧密的结合,为苗木地上部分提供水分,是造林苗木成活与否的关键所在。根的萌发与生长是一个能量的消耗过程,需要代谢物质,主要是碳水化合物,所以碳水化合物在苗木生根过程中的重要作用是不容质疑的。研究根据苗木生根时所需碳水化合物的主要来源,可将苗木大致分为3种类型:第1种类型为贮藏碳水化合物生根型,这种类型的苗木利用苗木体内贮存的碳水化合物作为生根的能源,例如侧柏;第2种类型是新生光合产物生根型,苗木必须有新生光合产物参与的情况下才能生根,如油松和樟子松苗木;第3种类型是混合生根型,这种类型苗木的生根同时需要贮存的碳水化合物和新生光合产物,如落叶松等[7]。

6.2.3　导电能力

从苗木质量角度研究植物组织的导电能力,其理论基础是建立在植物组织的水分状况以及植物细胞膜的受损情况与组织的导电能力紧密相关之上的。干旱以及其他任何环境胁迫所造成植物细胞膜的损坏,会使细胞膜透性增大,对水和离子交换控制能力下降,甚至丧失。K+等离子自由外渗,从而增加其外渗液的导电能力。因此通过对苗木导电能力的测定,可在一定程度上反映苗木的水分状况和细胞受害情况,以起到指示苗木活力的作用。尹伟伦(1992)根据该理论研制的BLY型植物活力测定仪,数秒就可读出电流强度作为导电能力的电生理指标。以这种仪器可测定春季前须根的导电能力,还可以对越冬贮藏休眠苗木进行苗木病腐和死活的鉴定。

6.3　苗木活力的生长表现指标

把根生长潜力(RGP)视为评价苗木活力最可靠的方法,是因为它能反映不同树种、不同苗木类型、不同苗木大小、苗木根、茎、叶、芽等各部分状况、水分状况及苗木生长发育的不同阶段对苗木活力所造成的影响。也就是说,苗木不论在形态和生理上的各种改变,都会在RGP上反映出来,从而达到预测苗木的造林成活潜力,这对苗木质量的评价极为有益。RGP的不足之处在于其测定所需时间较长(2～4周),不能快速评定苗木活力。但是将它作为苗木活力测定的基准方法,用于科学研究和生产上因苗木质量发生纠纷时的仲裁手段是非常有用的。此外,RGP的意义不仅在于它能反映苗木的死活,更重要的是它能指示不同季节苗木活力的变化情况,这对了解苗木活力大小、抗逆性强弱,选择最佳起苗和造林时期具有重要意义[6,7]。

7　苗木活力保护技术

苗木活力保护主要是指从苗木被起出后至造林栽植这段时间的保护问题,这时苗木保护工作的好坏,直接影响到造林后苗木的成活与生长。然而,在生产上这确实是一个薄弱环节,可以说这也是我国有些地区造林成活率不高的一个主要原因。

我国林业科技工作者对起苗后的苗木水分生理、根系生理、贮藏期间的生理活动等内容进行了深入研究,为苗木活力的保护提供了理论依据。开发研制出了一些适宜苗木活力保护的产品和方法,如HRC苗木根系保护剂就是黑龙江省林业科学研究所在吸水剂的基础上,加入营养元素和植物生长激素等成分研制而成的,以保护苗木根系为主要目的的复合材料。用药后,一方面保护了苗木根系,另一方面使苗木在造林后处于有较好水分营

养元素的微环境中,保持并提高了苗木活力,促使根系快发、速长(邓琢人,1997)。还有寇纪烈(1991)研制的运苗箱,李学文(1992)研制的钙塑箱等都对苗木运输过程中活力的保护有积极作用。

参　考　文　献

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Advances in Theory and Techniques

of Seedling Culture in China

Liu Yong

Abstract The current advances in theo ry a nd technique o f seedling culture in China w ere summed up from the aspects of culture o f bare-ro oted seedling ,container seedling and v eg etativ e pro paga tion,th e applica tion of bio logica l ag ents a nd rare ear th in seedling culture ,as w ell as the techniques of seedling quality appraising and seedling vigo r conserv ation .

Mr .Liu Yo ng is affilia ted with the College o f Reso urces and Enviro nm ent ,Beijing Forestry University ,Beijing 100083,China.49第5期 刘　勇:我国苗木培育理论与技术进展