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花榈木被国家列为二级保护的珍贵用材树种,具有很高的经济价值。花榈木有共生固氮功能,但人工播种的当年生花榈木幼苗结瘤较少,幼苗生长细弱,且造林成活率较低。因此,对花榈木根瘤形成过程的研究和探讨影响花榈木根瘤形成的影响因素以及构建优良的花榈木结瘤体系十分必要。本文通过花榈木幼苗进行根瘤接种试验、不同接种方式试验以及人工模拟不同环境条件下的接种试验,观察接种后花榈木的根瘤形成过程、根瘤外部和解剖形态变化,研究接种方式、环境因素对花榈木根瘤数量和质量、花榈木结瘤苗木生长、生理及固氮效应的影响。通过对花榈木根瘤方面近2年的研究,得出结论如下: (1)对花榈木幼苗的根毛产生情况进行观察发现,花榈木幼苗经NF液体培养液培养后第5d,其对照培养的主根和侧根均无根毛;接菌培养的主根具有稀少弯曲形变的根毛,而侧根具有大量根毛且根毛弯曲形变比较明显。对根段经切片进行显微观察清晰看到根瘤菌侵染花榈木为根毛部位。连续定位观察幼苗根部的变化,花榈木幼苗接种15d后开始显瘤,在少数幼苗的一级侧根基部上长水泡状小突起。随着接种培养时间延长,根瘤逐渐变大且生长稳定,但主根上未形成根瘤。鲜瘤形状以球形、棒状为主且颜色主要以黄褐色居多。通过对花榈木幼苗根瘤不同发育时期形态解剖结构的观察发现,最初幼龄根瘤仅有一团分生组织,而后分化形成根瘤原基,再发育为具有表皮、皮层、维管束和含菌细胞区完整的根瘤结构。 (2)接种方式对花榈木幼苗根系的结瘤和结瘤幼苗的生长、生理和固氮效应差异显著(p﹤0.05)。各接种方式处理的花榈木幼苗结瘤、生长、生理和固氮效应均大于CK。浇灌方式处理的花榈木幼苗结瘤株数、结瘤个数较多,结瘤率最高;结瘤幼苗苗高、地径、生物量、根系形态指标以及叶绿素含量、硝酸还原酶活性、硝态氮含量和根系活力最高;结瘤叶片全氮含量、鲜瘤豆血红蛋白含量、结瘤植株总氮量和固氮量最优,其次是浸根处理,相对较差则为拌种处理。 (3)不同氮浓度处理对花榈木幼苗结瘤效应的影响差异显著(p﹤0.05)。其中,浇灌无氮营养液的接种花榈木幼苗结瘤数量最多,结瘤率高,随着氮浓度供应的增加,其接种幼苗结瘤数量下降,当氮浓度为130mol/L处理时未见到幼苗结瘤现象。施氮浓度为26mol/L~78mol/L的营养液显著促进花榈木结瘤幼苗苗高和地径的生长,但随着氮浓度供应的增加,其结瘤幼苗总生物量和根系形态指标降低。花榈木结瘤幼苗净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率最高的N浓度分别为26mol/L、78mol/L、78mol/L;氮浓度为26mol/L~78mol/L处理下花榈木结瘤幼苗叶绿素含量、硝酸还原酶活性、硝态氮含量和根系活力均大于无氮处理,但结瘤幼苗叶绿素含量、硝态氮含量和根系活力则随着氮浓度的增加而下降。随着供氮浓度增加,花榈木结瘤幼苗叶片全氮含量增加,增幅为78.23~103.69%,但鲜瘤豆血红蛋白含量下降。氮浓度为52mol/L处理的结瘤植株总氮量最高,是无氮浓度的1.5倍。总体而言,虽然施氮影响结瘤数量和质量,但适当的施氮能增强苗木的固氮效应,促进花榈木苗生理质量提高以及苗木生长。氮浓度以26mol/L~78mol/L为宜。 (4)不同pH基质处理对花榈木幼苗结瘤数量及质量均有明显影响。pH6.0处理的花榈木幼苗根系结瘤株数、结瘤个数、鲜瘤重最多;结瘤幼苗生长指标、生理指标以及固氮相关指标(叶片全氮含量、鲜瘤豆血红蛋白含量和结瘤植株总氮量)均最优。相反,pH4.0处理的花榈木结瘤幼苗结瘤、生长、光合、生理和固氮效应均较差。因此,认为花榈木幼苗结瘤的最佳基质酸碱度为pH6.0。 (5)不同光照处理下花榈木幼苗结瘤效应的差异显著(p﹤0.05)。75%光照处理的接种花榈木幼苗结瘤株数、结瘤个数和鲜瘤重较多;结瘤幼苗苗高、地径、生物量和根系形态指标较优;净光合速率、硝态氮含量、根系活力、叶片全氮含量、鲜瘤豆血红蛋白含量和结瘤植株总氮量较高;其次是100%光照处理,随着光照的减弱,花榈木结瘤幼苗结瘤、生长、生理和固氮效应降低。 (6)不同水分处理对花榈木幼苗结瘤效应的影响差异显著(p﹤0.05)。基质相对含水量为60%处理时花榈木幼苗结瘤株数、结瘤个数和鲜瘤重最多;结瘤幼苗苗高、地径、生物量及分配、根系形态指标、净光合速率、水分利用率、硝态氮含量、根系活力、叶片全氮含量、鲜瘤豆血红蛋白含量和结瘤植株总氮量均最优;其次是基质相对含水量为40%处理,而幼苗结瘤效应相对较差则为基质相对含水量为20%和80%的处理。基质水分过高和过低都不利于花榈木根瘤形成和固氮作用发挥。 (7)不同温度处理下花榈木幼苗接种效应的差异显著(p﹤0.05)。25℃条件下接种花榈木幼苗结瘤株数、结瘤个数和鲜瘤重最多;结瘤幼苗苗高、地径、生物量及分配和根系形态指标最优;净光合速率、蒸腾速率、水分利用率、叶绿素含量、硝态氮含量、根系活力以及叶片全氮含量、鲜瘤豆血红蛋白含量和结瘤植株总氮量最高,其次是35℃处理。而随着温度的降低,其幼苗的结瘤、生长、生理和固氮效应均下降。 (8)通过不同接种方式和不同环境条件下的接种试验,总结出花榈木苗期根瘤接种最佳方式为浇灌处理,接种基质氮浓度宜控制在26mol/L~78mol/L之间,基质pH6.0左右,75%光照、基质相对含水量60%,温度为25℃。