本发明涉及多鳞杜鹃技术领域,具体涉及一种提高多鳞杜鹃结实率的方法。
背景技术:
杜鹃花种类繁多、花朵艳丽、姿态优美、景观独特、具有很高的经济价值和医药价值。其叶片可提取香料,树皮中的蹂质可提栲胶。栲胶可作天然的空气清洁剂,也可用于轻化工业生产。植株具有活血,止痛,祛风的疗效。全世界有960余种杜鹃花属植物,约有850余种分布在亚洲,我国有近560种,我国的特有种约420种,为全球杜鹃种类的75%。西南地区(云南、四川和西藏)种类最多,分布最广,是世界杜鹃花属植物的分布中心。但由于毁林开荒、修建道路、旅游开发等人为因素影响的同时,缺乏科学有效的保护措施,致使杜鹃花属资源遭受严重破坏。
多鳞杜鹃(Rhododendron polylepisL.)为杜鹃花科,杜鹃花属,常绿灌木或小乔木,中国特有种,属高山杜鹃植物,主要分布于海拔1500 ~ 3300m的林内或灌丛地带。其花紫红色,花大美丽、色彩娇艳,顶生漏斗状花冠,伞形总状花序,具有较高的观赏、药用价值,开发应用前景极为广阔。多鳞杜鹃喜气候凉爽,忌高温炎热;喜湿润,属于酸性土植物,适宜的土壤pH值为5 ~ 6;生长于腐殖质丰富的林内或灌丛地带。由于高山环境的严酷性和人为破坏,多鳞杜鹃资源急剧减少,怎样提高其种子资源量,是保护资源和将其引种下山、驯化应用的前提。对于高山杜鹃而言,将山上的杜鹃种子采收后到相对低海拔地区播种育苗途径,是解决高山杜鹃下山驯化的主要途径。而怎样在高山杜鹃植株上获得批量的优质种子是实现高山杜鹃下山驯化的关键。迄今未见报道提高多鳞杜鹃结实率的方法的文献,也缺乏对杜鹃的繁育系统和生殖特性的研究资料。
技术实现要素:
针对现有技术中的上述不足,本发明提供了一种提高多鳞杜鹃结实率的方法,通过对分布于川西亚高山地区的多鳞杜鹃的开花物候特征和繁育系统的研究,探讨其在高山恶劣环境下保障繁育成功的策略和方法,并以此研究基础为依托,进一步研究了提高结实率的策略和方法,为批量获取野生多鳞杜鹃种子提供技术支撑。
为实现上述目的,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种提高多鳞杜鹃结实率的方法,包括以下步骤:
(1)材料的选择:在海拔为1500-2000m,3-6月平均降雨量为80-115mm的地域,选择种群开花同步指数为0.75-0.91,植株生长旺盛的多鳞杜鹃为材料;
(2)植株管理:第一年9月,在多鳞杜鹃植株根系处施钙镁磷肥280-320g/m2,同时向叶面喷洒一次浓度为0.05%-0.07%的磷酸二氢钾和浓度为0.05%-0.07%的硝基磷酸铵,促进花芽分化;
(3)授粉:授粉时间为4月上旬至5月初,日平均气温为9-14℃,初花期开始授粉;授粉过程为:采用蜜蜂传粉,在多鳞杜鹃开花前1周,将蜂房搬至方圆2km 内多鳞杜鹃集中的区域,蜂箱之间相距 1-2m;
(4)花期管理:次年4月中旬至5月初蜜蜂传粉期间,每隔7天向花朵喷施1次浓度为0.05%-0.07%的硼肥,共施3次肥;同时在4月下旬至5月中旬盛花期间,向叶面施用植物源氨基酸复合肥、浓度为0.05%-0.07%的磷酸二氢钾和浓度为0.05%-0.07%的硝基磷酸铵,每5天喷一次,连续喷5次。
进一步地,步骤(2)钙镁磷肥中磷含量≥18%。
进一步地,步骤(2)中钙镁磷肥的施用量为300g/m2。
进一步地,步骤(2)和步骤(5)所用的磷酸二氢钾浓度为0.05%。
进一步地,步骤(2)和步骤(5)所用的硝基磷酸铵,其N含量≥26%,P2O5含量≥13%。
进一步地,步骤(2)和步骤(5)所用的硝基磷酸铵浓度为0.05%。
进一步地,步骤(4)中蜂房中的蜜蜂在授粉前用白砂糖和水以重量比为10-20:50的混合液喂养。
本发明提供的提高多鳞杜鹃结实率的方法,具有以下有益效果:
(1)本发明在对多鳞杜鹃开花物候特征和繁育系统研究的基础上,为解决多鳞杜鹃传粉成功率低的问题,提供了一种高效生态的促进多鳞杜鹃结实的方法和技术,极大地提高了多鳞杜鹃传粉成功率和结实率,克服了高山严酷环境下种子生产的障碍,提供了批量种子生产的技术,为多鳞杜鹃引种和下山驯化以及商品化育苗提供种子资源。
(2)本发明通过对材料的选择、授粉时间、授粉形式以及后期的管理各项进行研究分析,每项研究环环相扣,使多鳞杜鹃结实率达99%。
具体实施方式
基础研究如下:
1.多鳞杜鹃的花部特征及开花动态研究
花部特征:多鳞杜鹃花紫红色,花大艳丽,伞形总状花序,顶生;花冠宽漏斗状,花瓣5个,花瓣上有作为蜜导的斑点;雄蕊10枚,不等长伸出于花冠外;雌蕊1枚,高于雄蕊,花药开裂方式为孔裂式;子房5室,多胚珠。通过电镜扫描观察,多鳞杜鹃雄蕊的花粉单粒大小均匀且饱满,形态呈球形,表面粗糙有细网状附着物,四颗单粒花粉组合在一起抱团,是四合花粉,花粉粒平均大小为20.02±1.48μm。花冠大,花瓣上有蜜导的斑点和四合花粉的特征是一种需要昆虫传播花粉的特征;多胚珠的结构表明单个果实中可以通过提高授粉率获得较多数量的种子。
开花动态:多鳞杜鹃花蕾期柱头略高于花药,花药未散粉;初花期柱头远高于花药,花药开始散粉;盛花期的花瓣颜色鲜艳,柱头高于花药,花药大量散粉;凋谢期的花瓣颜色暗淡,柱头近高于花药,花药停止散粉。花瓣基部在初花期时开始分泌花蜜,随着开花进程蜜量逐渐较少。其单花开花持续时间为7-9天,通常在开花2 天后进入盛花期。多鳞杜鹃在初花期开始散粉时分泌花蜜,且蜜量与散粉量正相关,是对昆虫传粉需求的一种准备。
在开花进程中,花朵直径、花柱长度、雌雄异位距离均先上升后降低,花朵直径和花柱长度在盛花期达到最大值,相对花蕾期显著增加70.5%和78.3%,而后逐渐下降,凋谢期时相对花蕾期显著增加68.4%和77.4%;雌雄异位距离在初花期达到最大值,相对花蕾期显著增加252%,而后迅速下降,凋谢期时相对花蕾期显著增加38.3%;花丝长度在开花期内呈升高趋势,凋谢期时较花蕾期显著增加84.4%;花药的长度和宽度在开花期内均呈降低趋势,凋谢期时较花蕾期显著降低了20.4%和19.4%;其中子房的长度和宽度在开花期内变化不显著(p>0.05),即在开花期内,花朵直径、花丝和花柱长度以及雌雄异位距离会增大,花药散粉后开始变得干瘪,子房未发生明显变化。花冠的变化和雌雄异位距离增大表明多鳞杜鹃在限制自花授粉,需求异花花粉。
因此,从上述研究中,可以明确多鳞杜鹃在传粉过程中是需要传粉媒介的,虫媒传粉可能是其重要的传粉方式。
群体、个体和花序水平的开花物候
多鳞杜鹃花期为4月上旬至5月初,种群、个体、花序和单花水平上开花持续时间分别为24-25天、22天、13-15天和7-9天。单花开花进程依其开花形态和散粉特征可分为花蕾期、初花期、盛花期和凋谢期。多鳞杜鹃具有较高的花期同步指数0.815,开花进程呈单峰曲线,表现出一种“大量、集中”的开花式样;个体相对开花强度分布频率集中在10% ~ 50%。大量、集中的开花式样在一定时期内提供了充足的花粉资源,但需要有足够的传粉媒介才能保证授粉的成功率。
多鳞杜鹃花粉活力和柱头可授性
多鳞杜鹃的花粉活力在初花期达80%以上,第5天时花粉活力仍有60%左右。其柱头可授期较长,在柱头露出的前5天可授性较强,露出第7天授粉仍具有一定的可授性。较强的花粉活力和较长的柱头可授期是多鳞杜鹃长期的进化过程中形成的生殖补偿机制。其两性花花蕾在发育过程中,雌蕊先于雄蕊发育,表现为雌性先熟。柱头先熟是对异花花粉渴求的表现,而较强的花粉活力和较长的柱头可授期有利于提高传粉的成功率。
4.花粉量、花粉-胚珠数(P/O) 及杂交指数估算
多鳞杜鹃每花花粉数量为257120±26262.37个,每花胚珠数为1050±122.47个,花粉-胚珠比(P/O)为248.25±44.57,根据Cruden的标准,繁育系统属于兼性自交。杂交指数(OCI)测量结果等于4,其繁育系统为部分自交亲和,异交,需要传粉者。
多鳞杜鹃昆虫访花特性
多鳞杜鹃开花时期访花昆虫主要以蜂类为主,访花频率在10:00以后迅速增加,11:00时到达访花昆虫活动高峰。11:00-13:00访花频率逐渐下降,17:00后,只有少量蜂类访花。蝇类访花频率很低,仅在9:00-13:00期间访花。整个花期过程中,花蕾期和凋谢期昆虫数量相对较少,盛花期是访花昆虫的活动高峰时期。
昆虫的访花行为围绕花朵的蜜腺展开。熊蜂和蜜蜂访花时,身体匍匐在花丝上,身体向前倾采食多鳞杜鹃的花蜜,后足不断伸缩采集花粉,同时通过实际接触或振翅行为将之前采集的异株花粉撒落到柱头上,是有效的传粉昆虫;蝇类主要啃食花柱、花丝及花瓣等花器官,未与柱头发生实质有效的接触,不是有效的传粉昆虫。
套袋试验
多鳞杜鹃的套袋试验结果:不去雄,不套袋,自然条件下(CK),结实率约为60%;不去雄,套袋,自然自花授粉条件下,结实率约为50%,低于CK,表明多鳞杜鹃存在自发的自花授粉现象;人工同株异花授粉结实率为80%-85%,比CK高20%,表明多鳞杜鹃具有较强的自交亲和性;人工异株异花授粉条件下,结实率达90%以上,明显高于CK,表明多鳞杜鹃更倾向于异交;去雄不套袋的结实率与CK的结实率相近,表明自然条件下多鳞杜鹃有异交倾向;不存在无融合生殖现象,说明人工授粉可显著提高多鳞杜鹃结实率,其繁育系统为异花授粉植物,部分自交亲和,需要传粉者。
综上研究得出:多鳞杜鹃的传粉需要媒介,尤其需要昆虫类的传粉者,蜂类是其有效传粉者。
实施例1 施肥条件下,蜜蜂传粉提高多鳞杜鹃结实率的方法
(1)材料的选择:海拔为1500-2000m,3-6月平均降雨量为80-115mm,种群开花同步指数为0.75-0.91、植株生长旺盛的多鳞杜鹃为研究材料;
(2)植株管理:第一年9月,时值秋季,多鳞杜鹃的根系生长比较旺盛,尤其杜鹃为须根系灌木,根系分布较浅,一般细根密布在土层表面及土层15cm以内,施肥时可以采用圆钉钉耙钉齿竖向在树冠区内打孔,孔深5-8cm,忌用锄头中耕,以免伤根,打孔后将钙镁磷肥(云南磷联化肥联合营销有限公司生产,总磷(P2O5)含量≥18%)按300g/m2均匀撒施在树冠下的地表,以促进根系的生长,同时向叶面喷洒一次浓度为0.05%的磷酸二氢钾(武汉南轻科技发展有限公司生产、99.5%纯度)和0.05%硝基磷酸铵(江苏中农肥业有限公司生产,N≥26%,P2O5≥13%)的叶面肥,促进花芽分化;
(3)授粉时间:每年4月上旬至5月初,日平均气温为9-14℃,初花即开始授粉,在初花后11-15天属于盛花期,花量很大,花粉量也很大,可授粉的柱头量也大,为高效授粉黄金时间,末花期持续授粉;
授粉形式:采用家养的昆虫蜜蜂传粉,蜜蜂品种选择适合在西南地区生活,飞动敏捷、嗅觉灵敏、耐寒的中华蜜蜂,在多鳞杜鹃开花前1周,让养蜂人将中华蜜蜂的蜂房搬至方圆2km 内杜鹃花集中的区域,按一群蜜蜂大约3-4亩杜鹃花比例计算蜂群数量。蜂场选在地势平坦、干燥、向阳、东南方开阔,西北面有小山坡,附近有清澈小溪,离杜鹃花植物近的位置,蜂群运到后,蜂箱之间相距 1-2m,巢门方向朝南,放蜂时间直至杜鹃花全部开完;
杜鹃开花前,山上野花花蜜不足以供养蜜蜂,此时采用人工添加白砂糖喂养蜜蜂,白糖用量为每蜂房每天10-20g,兑水50mL喂养;
由于蜜蜂访花主要是取食杜鹃花蜜腺,蜜腺充足的花朵接受蜜蜂访花的频率较高,柱头接受的异花花粉量就越多,授粉成功率也较高;
(4)花期管理:次年4月中旬至5月初蜜蜂传粉期间,每隔7天向花朵喷施1次0.05%的硼肥乐施硼(河北邯郸市为峰肥业有限公司,99%的高纯度单一微量元素液体肥),共施3次肥,以促进花粉粒的萌发和花粉管生长,增加花粉数量,提高授粉成功率和结实率和坐果率;同时在4月下旬至5月中旬盛花期间,向叶面施用植物源氨基酸复合肥(湖南中科农业有限公司,N-P2O5-K2O含量≥25%,N、P2O5、K含量比为12:7:6)、浓度为0.05%的磷酸二氢钾和0.05%的硝基磷酸铵,以补充开花需要的N、P、K养分、促进中量元素和微量元素(钙、镁、铁、锰、锌、铜、钼、硼、硒等)的吸收和利用,延长花期,每5天喷一次,连续喷5次,提高果实质量,其余管理与常规管理相同。
结实统计: 7月统计标记的花朵,结实率97%,同时多鳞杜鹃植株长势旺盛,果实饱满。
该处理继续重复2次,结实率分别为95%和95%,3次平均结实率为96.3%。
实施例2 施肥管理下,人工异株异花传粉提高多鳞杜鹃结实率的方法
(1)材料的选择:海拔为1500-2000m,3-6月平均降雨量为80-115mm,种群开花同步指数为0.75-0.91,植株生长旺盛的的多鳞杜鹃为研究材料;
(2)植株管理与实施例1相同;
(3)授粉时间:每年4月上旬至5月初,日平均气温为9-14℃,人工异株异花授粉在初花后11-15天盛花期内进行,因为授粉时间与花粉活力及柱头可授性密切相关,对于整个多鳞杜鹃种群而言,在每年4月上旬至5月初,日平均气温为9-14℃,初花后11-15天时,整体开花率达到最大,花粉活力也达到最大,柱头可授性也达到最高,因此在这个时间授粉,成功率最高;
授粉形式:采用人工异株异花授粉,在初花后11-15天内,选晴天9:00-11:00对标记花朵开花前去雄,采集不同植株的花粉,对标记花朵柱头授予足量花粉,授粉后用牛皮纸套袋,以防其它昆虫等干扰。
(4)花期管理与实施例1相同;
结实统计: 7月统计标记的花朵,结实率99%,同时多鳞杜鹃植株长势旺盛,果实饱满。
该处理继续重复2次,结实率分别为98%和97%,3次平均结实率为96.3%。
实施例3 施肥管理下,自然传粉结实率的方法
(1)材料的选择:海拔为1500-2000m,3-6月平均降雨量为80-115mm,种群开花同步指数为0.75-0.91、植株生长旺盛的多鳞杜鹃为研究材料;
(2)植株管理:与实施例1相同;
(3)传粉方式为完全自然传粉,不进行人为干预。
(4)花期管理:与实施例1相同;
(5)结实统计: 7月统计标记的花朵,结实率68.0%。
该处理继续重复2次,结实率分别为65%和65%,3次平均结实率为66.0%。
实施例4 自然条件下,蜜蜂传粉提高多鳞杜鹃结实率的方法
(1)材料的选择:海拔为1500-2000m,3-6月平均降雨量为80-115mm,种群开花同步指数为0.75-0.91、植株生长旺盛的多鳞杜鹃为研究材料;
(2)对所选材料不施肥,不做壮株和延长花期等处理。
(3)授粉时间:每年4月上旬至5月初,日平均气温为9-14℃,初花即开始授粉,在初花后11-15天属于盛花期,花量很大,花粉量也很大,可授粉的柱头量也大,为高效授粉黄金时间,末花期持续授粉;
授粉形式:与实施例1相同;
(4)结实统计: 7月统计标记的花朵,结实率77%。
该处理继续重复2次,结实率分别为80%和72%,3次平均结实率为76.3%。
实施例5 自然条件下,人工异株异花传粉提高多鳞杜鹃结实率的方法
(1)材料的选择:海拔为1500-2000m,3-6月平均降雨量为80-115mm,种群开花同步指数为0.75-0.91、植株生长旺盛的多鳞杜鹃为研究材料;
(2)对所选材料不施肥,不做壮株和延长花期等处理。
(3)授粉时间:每年4月上旬至5月初,日平均气温为9-14℃,人工异株异花授粉在初花后11-15天盛花期内进行,因为授粉时间与花粉活力及柱头可授性密切相关,对于整个多鳞杜鹃种群而言,在每年4月上旬至5月初,日平均气温为9-14℃,初花后11-15天时,整体开花率达到最大,花粉活力也达到最大,柱头可授性也达到最高,因此在这个时间授粉,成功率最高;
授粉形式:采用人工异株异花授粉,在初花后11-15天内,选晴天9:00-11:00对标记花朵开花前去雄,采集不同植株的花粉,对标记花朵柱头授予足量花粉,授粉后用牛皮纸套袋,以防其它昆虫等干扰;
(4)结实统计: 7月统计标记的花朵,结实率85%。
该处理继续重复2次,结实率分别为87%和90%,3次平均结实率为88%。
实施例6 自然条件下,自然传粉的方法
(1)材料的选择:海拔为1500-2000m,3-6月平均降雨量为80-115mm,种群开花同步指数为0.75-0.91、植株生长旺盛的多鳞杜鹃为研究材料;
(2)对所选材料不施肥,不做壮株和延长花期等处理。
(3)传粉方式为完全自然传粉,不进行人为干预。
(4)结实统计: 7月统计标记的花朵,结实率54%。
该处理继续重复2次,结实率分别为60%和51%,3次平均结实率为55%。
采用不同的处理方式,其结实率结果见表1:
不同管理和授粉方式下多鳞杜鹃结实率统计表
注:每种处理抽样100朵花进行统计,3个重复。结实率(%)=种子数/处理的花数×100%。
从上表可知,人工传粉的结实率高于蜜蜂传粉,蜜蜂传粉高于自然传粉;施肥后的结实率高于自然条件。其中施肥条件下,人工传粉的结实率最高,达98.0%,蜜蜂传粉也高达96.3%,比前者低1.7%,自然授粉66.0%;自然条件下,人工传粉的结实率为88%,蜜蜂为76.3%,自然传粉为55%。不施肥条件下人工传粉的结实率也达到88%,但人工传粉授粉花朵有限,因为野生多鳞杜鹃植株较高,顶部的优质花朵人工几乎不能给它传粉,生长的立地条件如坡地等也不适合人工授粉,而且人工授粉工作量较大,不推荐该种途径。施肥可以延长花期,为花朵提供充足的营养,蜜蜂为高效生态的传粉昆虫,建议以施肥和蜜蜂传粉途径相结合的方式来解决多鳞杜鹃结实率低的问题,同时提高了结实质量。