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不同植物生长促进剂对喷播灌木发芽及幼苗生长的影响

刘寒晓 朱立娟 王英宇 杨华 史常青 赵斌 赵廷宁 谢千

刘寒晓, 朱立娟, 王英宇, 杨华, 史常青, 赵斌, 赵廷宁, 谢千. 不同植物生长促进剂对喷播灌木发芽及幼苗生长的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2017, 34(4): 637-646. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
引用本文: 刘寒晓, 朱立娟, 王英宇, 杨华, 史常青, 赵斌, 赵廷宁, 谢千. 不同植物生长促进剂对喷播灌木发芽及幼苗生长的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2017, 34(4): 637-646. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
LIU Hanxiao, ZHU Lijuan, WANG Yingyu, YANG Hua, SHI Changqing, ZHAO Bin, ZHAO Tingning, XIE Qian. Plant growth accelerators for germination and seedling growth of shrubs[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2017, 34(4): 637-646. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
Citation: LIU Hanxiao, ZHU Lijuan, WANG Yingyu, YANG Hua, SHI Changqing, ZHAO Bin, ZHAO Tingning, XIE Qian. Plant growth accelerators for germination and seedling growth of shrubs[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2017, 34(4): 637-646. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009

不同植物生长促进剂对喷播灌木发芽及幼苗生长的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
详细信息
    作者简介: 刘寒晓, 从事水土保持与荒漠化防治、高速公路边坡植被恢复和工程绿化等研究。E-mail:kenaxiaoer@bjfu.edu.cn
    通信作者: 赵廷宁, 教授, 博士生导师, 从事水土保持环境监测、生态修复和工程绿化理论等研究。E-mail:zhtning@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S722.1;S731.8

Plant growth accelerators for germination and seedling growth of shrubs

  • 摘要: 北京高速公路边坡喷播绿化后多出现灌草竞争问题,无法实现以灌木为主的目标群落。为在一定程度上提高灌木竞争力,选择促进剂浸种催芽的方法,进行了植物生长促进剂浸泡灌木种子的发芽试验和播种试验,以期发现“提早种子发芽时间,促进幼苗生长”的促进剂种类及质量浓度。应用不同质量浓度植物生长促进剂溶液对灌木种子进行浸泡处理,观测植物生长促进剂溶液对种子发芽时间及幼苗生长的影响。将发芽试验结果进行单因素方差分析和Dunnett t检验(P < 0.05)后发现:① 植物生长促进剂对灌木种子发芽势有提高作用,能使灌木种子在短期内尽可能多发芽,可增强灌木种子自身的竞争力。② 对发芽高峰和发芽持续时间,不同灌木种子影响不一,延长和缩短的范围一般在2~3 d。将播种试验结果利用R语言进行因子分析,并结合发芽试验结果进行促进剂质量浓度筛选,结果通用质量浓度促进剂筛选结果为萘乙酸10-8 mg·L-1,专用质量浓度促进剂筛选结果为紫穗槐Amorpha fruticosa-复硝酚钠6 mg·L-1,胡枝子Lespedeza bicolor-赤霉素160 mg·L-1,荆条Vitex negundo var. heterophylla-赤霉素100 mg·L-1。研究结果可在一定程度上解决边坡喷播中出现的灌草竞争问题,促进以灌木为主的目标群落的形成。
  • 图  1  不同质量浓度促进剂处理的3种灌木种子的发芽势均值图及Dunnett检验结果

    Figure  1.  Dunnett result of geminability of three speeies of shrub seeds soaked by different concentrations of plant growth accelerators

    图  2  不同质量浓度促进剂处理的3种灌木种子的发芽高峰及发芽持续时间均值图

    Figure  2.  Mean plots of gemination peak time and germination lasting of shrub seeds soaked by different concentrations of plant growth accelerators

    表  1  2次发芽试验植物生长促进剂质量浓度

    Table  1.   Concentration of plant growth accelerators of the second germination test

    灌木 第1次试验 第2次试验
    赤霉素/(mg·L-1) 萘乙酸/(mg·L-1) 复硝酚钠/(mg·L-1) 赤霉素/(mg·L-1) 萘乙酸/(mg·L-1 复硝酚钠/(mg·L-1)
    紫穗槐 100 200 300 10-8 10-6 10-4 2 4 6 160 180 220 240 10-10 10-9 1 7
    胡枝子 100 200 300 10-8 10-6 10-4 2 4 6 20 40 60 80 10-3 10-2 8 10
    荆条 100 200 300 10-8 10-6 10-4 2 4 6 140 160 180 220 10-7 10-5 8 10
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    表  2  通用质量浓度处理和清水处理的灌木幼苗生长指标平均结果

    Table  2.   Average results of growth indices of seedlings in treatment of general concentrations and water

    灌木 出苗率/% 成活率/% 高度/cm 出苗时间/d
    紫穗槐 47.0 26.0 9.1 2.0
    胡枝子 45.0 24.0 8.1 3.0
    荆条 52.0 21.0 7.5 5.0
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    表  3  通用质量浓度促进剂处理下灌木幼苗生长指标平均结果

    Table  3.   Average results of growth indices of seedlings in treatment of general concentrations

    处理/(mg·L-1) 出苗率/% 成活率/% 高度/cm
    C-100 51.6 32.4 7.4
    N-10-8 40.8 22.0 9.4
    F-6 55.6 21.6 8.6
    清水 43.6 19.6 7.9
    说明:按权重紫穗槐40%,胡枝子30%,荆条30%计算。C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠。
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    表  4  专用质量浓度促进剂处理下灌木幼苗生长指标平均结果

    Table  4.   Average results of growth indices of seedlings in treatment of special concentrations

    灌木 处理/(mg·L-1) 出苗率/% 成活率/% 高度/cm
    紫穗槐 C-L200 36.0 8.0 9.1
    F-L6 52.0 24.0 10.8
    N-L 10-8 36.0 16.0 10.4
    清水-L 52.0 28.0 8.7
    C-H 160 60.0 36.0 8.7
    胡枝子 F-H 4 48.0 36.0 8.2
    清水-H 24.0 8.0 8.3
    荆条 C-J 100 48.0 28.0 7.7
    N-J 10-6 44.0 12.0 8.3
    F-J 8 48.0 28.0 6.0
    清水-J 52.0 20.0 7.0
    说明:按权重紫穗槐40%,胡枝子30%,荆条30%计算。C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。
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    表  5  基于对灌木幼苗30 d生长期影响结果的植物生长促进剂质量浓度评分结果

    Table  5.   Scores of plant growth accelerators' concentrations based on the average results of seedlings' growth indices of the first 30 days

    类型 处理/ (mg·L-1) 出苗率得分 成活率得分 高度得分 总评分
    C-100 2.0 1.0 4.0 2.4
    通用 N-10-8 4.0 2.0 1.0 2.0
    F-6 1.0 3.0 2.0 2.2
    C-Z 200 2.0 4.0 3.0 3.2
    F-Z 6 1.0 2.0 1.0 1.4
    N-Z 10-8 2.0 3.0 2.0 2.4
    专用 C-H 160 1.0 2.0 1.0 1.4
    F-H 4 2.0 1.0 3.0 2.0
    C-J 100 2.0 2.0 2.0 2.0
    N-J 10-6 4.0 4.0 1.0 2.8
    F-J 8 3.0 1.0 4.0 2.6
    说明:按权重出苗率20 %,成活率40 %,高度40 %计算。C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。
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    表  6  通用质量浓度处理下灌木幼苗生长指标因子载荷矩阵及因子模型

    Table  6.   Load-matrix and factor model of seedlings' growth indices in treatment of general concentrations

    项目 因子 株高x1 地径x2 主根长x3 上鲜x4 叶鲜x5 下鲜x6 上干x7 叶干x8 下干x8
    因子载荷矩阵 F1 0.822 0.901 0.861 0.348 0.513 0.921 0.348 0.638
    F2 0.505 0.248 0.461 0.931 0.518 0.274 0.928 0.299
    F3 0.216 0.570 0.206 0.648 0.268 0.115 0.706
    因子模型 F1=0.822x1+0.901x2+0.861x4+0.348x5+0.513x6+0.921x7+0.348x8+0.638x9
    F2=0.505x1+0.248x2+0.461x4+0.931x5+0.518x6+0.274x7+0.928x8+0.299x9
    F3=0.216x2+0.570x3+0.206x4+0.648x6+0.268x7+0.115x8+0.706x9
    公因子 方差贡献率/N 累计方差贡献率/N
    方差贡献 F1
    F2
    F3
    44.3
    29.9
    15.9
    44.3
    74.2
    90.1
    模型检验 P=0.010 9 < 0.05, 模型有意义
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    表  7  通用质量浓度处理下灌木幼苗生长指标数据及因子得分排名

    Table  7.   Ranking of factor scores of seedlings' growth indices in treatment of general concentrations

    处理/(mg·L-1) 排名 株高/cm 地径/mm 主根长/cm 上鲜/g 叶鲜/g 下鲜/g 上干/g 叶干/g 下干/g
    C-Z 100 1 23.3 3.04 6.7 0.562 0.645 0.403 0.238 0.161 0.131
    N-Z 10-8 2 25.2 2.82 2.2 0.549 0.563 0.251 0.236 0.127 0.091
    N-H 10-8 3 16.5 1.47 1.8 0.319 0.744 0.360 0.102 0.169 0.083
    F-H 6 4 16.4 1.27 2.3 0.204 0.507 0.077 0.057 0.124 0.019
    F-Z 6 5 19.2 1.77 2.7 0.219 0.259 0.108 0.079 0.054 0.027
    C-H 100 6 12.5 1.19 3.9 0.108 0.364 0.097 0.028 0.075 0.021
    C-J 100 7 8.5 0.87 4.0 0.061 0.047 0.080 0.032 0.013 0.032
    F-J 6 8 9.9 0.89 3.2 0.064 0.019 0.075 0.032 0.005 0.027
    说明:C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。
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    表  8  专用质量浓度处理下灌木幼苗生长指标因子载荷矩阵及因子模型

    Table  8.   Load-matrix and factor model of seedlings' growth indices in treatment of special concentrations

    项目 因子 株高x1 地径x2 主根长x3 上鲜x4 叶鲜x5 下鲜x6 上干x7 叶干x8 下干x8
    因子载荷矩阵 F1 0.569 0.782 0.733 0.473 0.639 0.813 0.389 0.764
    F2 0.418 0.357 -0.103 0.604 0.808 0.756 0.527 0.862 0.639
    F3 0.688 0.473 -0.718 0.309 0.339 0.113 0.240 0.321
    因子模型 F1=0.569x1+0.782x2+0.733x4+0.473x5+0.639x6+0.813x7+0.389x8+0.764x9
    F2=0.418x1+0.357x2-0.103x3+0.604x4+0.808x5+0.756x6+0.527x7+0.862x8+0.639x9
    F3=0.688x1+0.473x2-0.718x3+0.309x4+0.339x5+0.113x6+0.240x7+0.321x8
    项目 公因子 方差贡献率/% 累计方差贡献率/Q
    方差贡献 F1
    F2F3
    39.0
    37.0
    17.8
    39.0
    76.0
    93.8
    模型检验 P=0.000 644 < 0.01,模型有意义
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    表  9  专用质量浓度处理下灌木幼苗生长指标数据及因子得分排名

    Table  9.   Ranking of factor scores of seedlings' growth indices in treatment of special concentrations

    处理/(mg·L-1) 排名 株高/cm 地径/mm 主根长/cm 上鲜/g 叶鲜/g 下鲜/g 上干/g 叶干/g 下干/g
    C-Z 200 1 35.8 3.87 3.5 1.527 2.138 1.222 0.708 0.471 0.486
    F-H 4 2 22.8 2.03 2.3 0.732 1.515 0.776 0.261 0.419 0.207
    N-Z 10-8 3 25.2 2.82 2.2 0.549 0.563 0.251 0.236 0.127 0.091
    C-J 100 4 8.5 0.87 4.0 0.061 0.047 0.080 0.032 0.013 0.032
    F-Z 6 5 19.2 1.77 2.7 0.219 0.259 0.108 0.079 0.054 0.027
    C-H 160 6 17.2 1.24 2.3 0.203 0.587 0.109 0.053 0.117 0.022
    N-J 10-6 7 6.5 0.90 4.0 0.051 0.040 0.073 0.028 0.012 0.032
    F-J 8 8 6.1 0.89 6.2 0.044 0.068 0.081 0.024 0.017 0.031
    说明:C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。
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    表  10  基于对灌木幼苗90 d生长期影响的植物生长促进剂质量浓度评分结果

    Table  10.   Scores of plant growth accelerator's concentrations based on the average results of seedlings' growth indices of the first 90 days

    类型 处理/(mg·L-1) 评分
    通用 C-100 0.3
    通用 N-10-8 0.5
    通用 F-6 0.6
    专用 C-Z 200 0.1
    专用 F-Z 6 0.6
    专用 N-Z 10-8 0.4
    专用 C-H 160 0.8
    专用 F-H 4 0.3
    专用 C-J 100 0.5
    专用 N-J 10-6 0.9
    专用 F-J 8 1.0
    说明:C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。
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    表  11  基于对灌木幼苗生长影响的植物生长促进剂质量浓度评分结果

    Table  11.   Scores of plant growth accelerators' concentrations based on the average results of seedlings' growth indices

    类型 处理/(mg·L-1) 前30d评分 前90 d评分 总评分 排名
    C-100 2.2 0.6 0.77 2
    通用 N-10-8 2.0 0.5 0.43 1
    F-6 2.4 0.3 0.80 3
    C-Z 200 3.2 0.1 0.80 3
    F-Z 6 1.4 0.6 0.53 1
    N-Z 10-8 2.4 0.4 0.67 2
    专用 C-H 160 1.4 0.8 0.65 1
    F-H 4 2.0 0.3 0.85 2
    C-J 100 2.0 0.5 0.33 1
    N-J 10-6 2.8 0.9 0.90 3
    F-J 8 2.6 1.0 0.77 2
    说明:按权重灌木幼苗前30 d生长指标评分结果70 %,前90 d生长指标评分结果30 %计算。C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-08
  • 修回日期:  2016-12-30
  • 刊出日期:  2017-08-20

不同植物生长促进剂对喷播灌木发芽及幼苗生长的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
    作者简介:

    刘寒晓, 从事水土保持与荒漠化防治、高速公路边坡植被恢复和工程绿化等研究。E-mail:kenaxiaoer@bjfu.edu.cn

    通信作者: 赵廷宁, 教授, 博士生导师, 从事水土保持环境监测、生态修复和工程绿化理论等研究。E-mail:zhtning@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S722.1;S731.8

摘要: 北京高速公路边坡喷播绿化后多出现灌草竞争问题,无法实现以灌木为主的目标群落。为在一定程度上提高灌木竞争力,选择促进剂浸种催芽的方法,进行了植物生长促进剂浸泡灌木种子的发芽试验和播种试验,以期发现“提早种子发芽时间,促进幼苗生长”的促进剂种类及质量浓度。应用不同质量浓度植物生长促进剂溶液对灌木种子进行浸泡处理,观测植物生长促进剂溶液对种子发芽时间及幼苗生长的影响。将发芽试验结果进行单因素方差分析和Dunnett t检验(P < 0.05)后发现:① 植物生长促进剂对灌木种子发芽势有提高作用,能使灌木种子在短期内尽可能多发芽,可增强灌木种子自身的竞争力。② 对发芽高峰和发芽持续时间,不同灌木种子影响不一,延长和缩短的范围一般在2~3 d。将播种试验结果利用R语言进行因子分析,并结合发芽试验结果进行促进剂质量浓度筛选,结果通用质量浓度促进剂筛选结果为萘乙酸10-8 mg·L-1,专用质量浓度促进剂筛选结果为紫穗槐Amorpha fruticosa-复硝酚钠6 mg·L-1,胡枝子Lespedeza bicolor-赤霉素160 mg·L-1,荆条Vitex negundo var. heterophylla-赤霉素100 mg·L-1。研究结果可在一定程度上解决边坡喷播中出现的灌草竞争问题,促进以灌木为主的目标群落的形成。

English Abstract

刘寒晓, 朱立娟, 王英宇, 杨华, 史常青, 赵斌, 赵廷宁, 谢千. 不同植物生长促进剂对喷播灌木发芽及幼苗生长的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2017, 34(4): 637-646. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
引用本文: 刘寒晓, 朱立娟, 王英宇, 杨华, 史常青, 赵斌, 赵廷宁, 谢千. 不同植物生长促进剂对喷播灌木发芽及幼苗生长的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2017, 34(4): 637-646. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
LIU Hanxiao, ZHU Lijuan, WANG Yingyu, YANG Hua, SHI Changqing, ZHAO Bin, ZHAO Tingning, XIE Qian. Plant growth accelerators for germination and seedling growth of shrubs[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2017, 34(4): 637-646. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
Citation: LIU Hanxiao, ZHU Lijuan, WANG Yingyu, YANG Hua, SHI Changqing, ZHAO Bin, ZHAO Tingning, XIE Qian. Plant growth accelerators for germination and seedling growth of shrubs[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2017, 34(4): 637-646. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.009
  • 北京高速公路边坡植被恢复多采用喷播的方法,常用植物种子为灌草种子的搭配,原因是灌草搭配有利于形成稳定的植被群落并有固定坡面的作用[1],但植被恢复过程中常出现灌木竞争力不如草本的问题。李义强等[2]研究发现,草本植物比例较高、苗期覆盖度较大,对灌木苗生长空间影响很大,有些灌木出苗后由于被草本覆盖,生长停滞或出现死亡。为解决植被恢复过程中出现的上述问题,必须提高灌木种子的竞争力,而提早灌木种子发芽时间、促进灌木幼苗生长是解决问题的一个思路。植物生长调节物质对种子萌发和幼苗生长具有延缓、抑制或促进作用[3]。赤霉素(GA),萘乙酸(NAA),复硝酚钠等是常用植物生长促进剂。GA浸泡甜橙Citrus sinensis种子可以加速发芽且会使种苗叶子变长[4]。对小麦Triticum aestivum发芽耐冷的研究发现,被一氧化氮(NO)和GA浸泡过的小麦种子发芽率和发芽指数显著提高且发芽时间缩短[5]。不同质量浓度赤霉素处理均能促进格氏栲Castanopsis kawakamii种子萌发[6]。100 mg·L-1的赤霉素浸泡紫穗槐Amorpha fruticosa种子2 h可以促进种子脱皮,提高出苗率[7]。水浸2 d后用质量分数0.8‰GA处理4 h的荆条Vitex negundo var. heterophylla种子发芽效果最理想[8]。10-8 mg·L-1的NAA处理哈密瓜Cucumis melo var. saccharinus种子效果最好,但在10-4~100 mg·L-1范围内会强烈抑制幼苗生长[9]。10-4 mg·L-1萘乙酸对燕麦Avena sativa培根胚芽长度的促进作用最好,而10-1~100 mg·L-1有抑制作用[10]。用10 mg·L-1复硝酚钠对大豆Glycine max种子浸种24 h可提高其发芽能力[11]。用2 mg·L-1复硝酚钠对决明子Cassia obtusifolia浸种效果最好[12]。综上,促进剂浸种可提早种子发芽时间、促进幼苗生长,但针对喷播用灌木种子的研究较少,且一般发芽试验的观测指标为发芽率、发芽势,甚少集中在发芽时间上,而本研究弥补了这一不足。

    • 供试种子紫穗槐、胡枝子Lespedeza bicolor和荆条由北京市首发天人生态景观有限公司提供;植物生长促进剂赤霉素(GA,C19H22O6,质量分数≥90%,4 ℃储存,白色结晶),萘乙酸(NAA,C12H10O2,质量分数≥98%,密封阴凉保存,白色针状结晶)购自国药化学试剂北京有限公司;复硝酚钠(C7H6NO4Na,质量分数≥98%,密封阴凉保存)购自山东省威海市天福办公公司。

    • 试验时间在2015年5-6月,于北京林业大学水土保持工程重点实验室进行。选取足量饱满的灌木种子用质量分数为0.5%的次氯酸钠溶液浸泡15 min,清水冲洗阴干后,均匀放于100 mL烧杯中,加配置好的9种质量浓度(赤霉素100,200,300 mg·L-1,萘乙酸10-8,10-6,10-4 mg·L-1,复硝酚钠2,4,6 mg·L-1)的促进剂浸泡12 h,清水冲洗后置床,以清水浸种12 h为对照。以铺垫3层湿润滤纸的9 cm塑料培养皿作为发芽床,用镊子均匀摆放50粒种子·皿-1,加清水后(以种子周围不出现水膜为准)放于温度25 ℃,湿度70 %,光照12 h(800 lx)的培养箱中进行发芽试验。以置床日期作为发芽试验的第1天。14 d后统计种子发芽数,根据发芽时间3个指标(发芽势、发芽高峰时间、发芽持续时间)的结果,细化促进剂质量浓度(表 1)。用配置好的各质量浓度促进剂再次进行发芽试验,并以清水浸种12 h为对照,14 d后统计数据。

      表 1  2次发芽试验植物生长促进剂质量浓度

      Table 1.  Concentration of plant growth accelerators of the second germination test

      灌木 第1次试验 第2次试验
      赤霉素/(mg·L-1) 萘乙酸/(mg·L-1) 复硝酚钠/(mg·L-1) 赤霉素/(mg·L-1) 萘乙酸/(mg·L-1 复硝酚钠/(mg·L-1)
      紫穗槐 100 200 300 10-8 10-6 10-4 2 4 6 160 180 220 240 10-10 10-9 1 7
      胡枝子 100 200 300 10-8 10-6 10-4 2 4 6 20 40 60 80 10-3 10-2 8 10
      荆条 100 200 300 10-8 10-6 10-4 2 4 6 140 160 180 220 10-7 10-5 8 10
    • 试验时间在2015年7-10月,于北京林业大学水土保持工程重点实验室进行。在室内温度25~30 ℃条件下,用长50 cm,宽20 cm,高12 cm的矩形花盆栽植,光照2 000 lx,人工浇适量水分(保证光照、水分等条件不对幼苗生长造成胁迫)。用发芽试验挑选出的较优质量浓度促进剂对种子进行浸泡后,播种25粒·盆-1,记录出苗率、成活率,隔3 d测量1次植株高度,连续测量30 d。生长期满90 d后,对幼苗进行采收。采用全挖法,挖出后清洗擦干,剪成地上和地下2部分,丈量植株高度和主根长。对地上枝干、叶片、地下3部分,分别称取鲜质量,放入烘箱内烘干,105 ℃杀青0.5 h,后80 ℃烘至恒量,取出后记录干质量。

    • 发芽势=(发芽数达到高峰时的发芽总数/供试种子总数)×100%,发芽高峰=发芽数达到高峰时的发芽天数,发芽持续时间=从种子开始发芽到发芽结束的累计天数,出苗率=(出苗总数/播种种子数)×100%。成活率=(30 d时成活幼苗数/播种种子数)×100%,植株高度=茎根交界处至顶芽的高度。主根长=茎根交界处至主根第1个分支处的长度。

      将种子的发芽势结果利用SPSS软件,以清水处理为“控制类别”进行Dunnett显著性检验(置信度为95%),绘制发芽势均值图;将种子的发芽高峰和发芽持续时间数据进行单因素方差分析,绘制发芽高峰和发芽持续时间的直方图。将幼苗生长的各项指标结果用R语言进行因子分析,列出因子载荷矩阵,建立因子模型并利用模型对灌木幼苗综合情况进行排序。

    • 图 1可见:发芽势大体呈现先增加后降低的趋势,每种灌木种子对应的每种植物生长促进剂的均值图中都有一个峰值存在,但不是每个处于峰值处的处理组与清水组都有显著差异,说明不是每种植物生长促进剂的效果都有显著的作用。应当选择均值图中处于峰值且在Dunnett t检验中与清水处理具有显著性差异的为最优生长促进剂。根据图 1的横向和纵向对比可得出:① 紫穗槐的最佳处理为赤霉素的200 mg·L-1组,萘乙酸的10-8 mg·L-1组,复硝酚钠的6 mg·L-1组;三者相比,发芽势最高的为萘乙酸的10-8 mg·L-1组。② 胡枝子的最佳处理为赤霉素160 mg·L-1组,萘乙酸的10-3 mg·L-1组,复硝酚钠的4 mg·L-1组;三者相比,发芽势最高的为赤霉素的160 mg·L-1组。③ 荆条的最佳处理为赤霉素的100 mg·L-1组,萘乙酸的10-6 mg·L-1组,复硝酚钠的8 mg·L-1组;三者相比,发芽势最高的为萘乙酸的10-6 mg·L-1组。

      图  1  不同质量浓度促进剂处理的3种灌木种子的发芽势均值图及Dunnett检验结果

      Figure 1.  Dunnett result of geminability of three speeies of shrub seeds soaked by different concentrations of plant growth accelerators

    • 植物生长促进剂对灌木种子发芽时间的影响从发芽高峰出现时间和发芽持续时间2个方面分析。图 2显示:不同促进剂对紫穗槐发芽时间影响:① 对发芽高峰基本呈延缓作用。赤霉素对发芽高峰出现时间无影响;萘乙酸对发芽高峰大体呈延缓作用,其中10-8 mg·L-1处理相比清水处理差异显著,延缓了1.3 d;复硝酚钠对发芽高峰的延缓作用明显,其中4,6 mg·L-1的处理组相比清水处理差异显著,延缓了2.0 d。② 对发芽持续时间的影响不一。赤霉素对发芽持续时间有缩短作用,范围为0.3~2.6 d,220和240 mg·L-1的处理效果最好;萘乙酸对发芽持续时间呈先延长后缩短的作用,自10-6 mg·L-1起呈缩短作用,范围为0.6~1.0 d,10-6 mg·L-1处理缩短效果最好;复硝酚钠对发芽持续时间的作用规律不明显,随质量浓度增加无固定规律。不同促进剂对胡枝子发芽时间影响:① 对发芽高峰有提早作用。赤霉素对发芽高峰的提早作用在0.2~2.0 d范围内,180,220 mg·L-1处理提早效果最好;萘乙酸对发芽高峰的提早作用较显著,范围在1.0~2.3 d,其中10-2和10-4 mg·L-1的处理与清水处理相比有显著差异,比清水组提早了2.3 d;复硝酚钠对发芽高峰的提早作用在1.0~2.0 d范围内,10 mg·L-1处理提早效果最好。② 对发芽持续时间有缩短作用。赤霉素对发芽持续时间的缩短作用在0.3~3.3 d范围内,其中200 mg·L-1处理缩短效果最好;萘乙酸对发芽持续时间的缩短作用在1.0~2.3 d范围内,其中200 mg·L-1处理缩短效果最好;复硝酚钠对发芽持续时间的缩短作用不明显,范围在0.3~0.7 d。不同促进剂对荆条发芽时间影响:① 对发芽高峰有延缓作用。赤霉素对发芽高峰出现时间的延缓作用在0.3~2.3 d范围内,其中60 mg·L-1处理的延缓作用最大,为2.3 d;萘乙酸仅10-8和10-7 mg·L-1处理有延缓作用,分别为1.3和0.3 d,其余质量浓度对发芽高峰无影响;复硝酚钠对荆条发芽高峰的延缓作用在0.3~1.3 d范围内,其中2 mg·L-1处理延缓作用最大。② 对发芽持续时间有延长作用。赤霉素对发芽持续时间的延长作用在0.4~2.0 d范围内,其中20 mg·L-1处理发芽持续时间最长;萘乙酸对发芽持续时间的延长作用在0.4~2.0 d范围内,其中10-4和10-7 mg·L-1处理与清水处理对比差异显著,延长时间最长;复硝酚钠对发芽持续时间呈现先缩短后延长的作用,但效果都不明显。

      图  2  不同质量浓度促进剂处理的3种灌木种子的发芽高峰及发芽持续时间均值图

      Figure 2.  Mean plots of gemination peak time and germination lasting of shrub seeds soaked by different concentrations of plant growth accelerators

    • 根据发芽势和发芽时间结果筛选出了通用质量浓度(即对3种灌木种子发芽均有促进作用的最优质量浓度)促进剂和专用质量浓度(仅对某种灌木种子促进作用最好的质量浓度)。3种通用质量浓度为100 mg·L-1赤霉素,10-8 mg·L-1荼乙酸,6 mg·L-1复硝酚钠。专用质量浓度:紫穗槐分别为200 mg·L-1赤霉素,10-8 mg·L-1荼乙酸,6 mg·L-1复硝酚钠;胡枝子分别为160 mg·L-1赤霉素,4 mg·L-1复硝酚钠;荆条分别为100 mg·L-1赤霉素,10-6 mg·L-1荼乙酸,8 mg·L-1复硝酚钠。利用筛选获得的最优质量浓度促进剂和清水对灌木种子进行12 h浸泡后,播种于花盆中进行播种试验。

    • 在喷播的实际施工中,考虑到成本因素,浇水量、浇水频率一般达不到室内试验时的条件,因此,综合考虑幼苗前期和后期的生长情况具有一定的实际意义。试验结果分析分为对30 d,90 d生长期的影响以及综合影响3个部分。

    • ① 3种灌木幼苗之间生长情况对比。对比表 2中出苗率、成活率、高度、出苗时间的数据发现,紫穗槐幼苗生长效果最好,胡枝子和荆条次之。取权重紫穗槐为40%,胡枝子30%,荆条30%,对表 2的结果做分析。② 基于对灌木幼苗30 d生长期影响的促进剂质量浓度评分结果。为了促进灌木幼苗前期生长,提高灌木相对草本的竞争力,应关注其成活率及生长高度,权重取出苗率20%,成活率40%,高度40%,根据表 3表 4的数据计算得出总评分(以排序名次为某项得分,后根据权重加和,评分越接近0表示生长指标越好)。结果如表 5所示。

      表 2  通用质量浓度处理和清水处理的灌木幼苗生长指标平均结果

      Table 2.  Average results of growth indices of seedlings in treatment of general concentrations and water

      灌木 出苗率/% 成活率/% 高度/cm 出苗时间/d
      紫穗槐 47.0 26.0 9.1 2.0
      胡枝子 45.0 24.0 8.1 3.0
      荆条 52.0 21.0 7.5 5.0

      表 3  通用质量浓度促进剂处理下灌木幼苗生长指标平均结果

      Table 3.  Average results of growth indices of seedlings in treatment of general concentrations

      处理/(mg·L-1) 出苗率/% 成活率/% 高度/cm
      C-100 51.6 32.4 7.4
      N-10-8 40.8 22.0 9.4
      F-6 55.6 21.6 8.6
      清水 43.6 19.6 7.9
      说明:按权重紫穗槐40%,胡枝子30%,荆条30%计算。C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠。

      表 4  专用质量浓度促进剂处理下灌木幼苗生长指标平均结果

      Table 4.  Average results of growth indices of seedlings in treatment of special concentrations

      灌木 处理/(mg·L-1) 出苗率/% 成活率/% 高度/cm
      紫穗槐 C-L200 36.0 8.0 9.1
      F-L6 52.0 24.0 10.8
      N-L 10-8 36.0 16.0 10.4
      清水-L 52.0 28.0 8.7
      C-H 160 60.0 36.0 8.7
      胡枝子 F-H 4 48.0 36.0 8.2
      清水-H 24.0 8.0 8.3
      荆条 C-J 100 48.0 28.0 7.7
      N-J 10-6 44.0 12.0 8.3
      F-J 8 48.0 28.0 6.0
      清水-J 52.0 20.0 7.0
      说明:按权重紫穗槐40%,胡枝子30%,荆条30%计算。C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。

      表 5  基于对灌木幼苗30 d生长期影响结果的植物生长促进剂质量浓度评分结果

      Table 5.  Scores of plant growth accelerators' concentrations based on the average results of seedlings' growth indices of the first 30 days

      类型 处理/ (mg·L-1) 出苗率得分 成活率得分 高度得分 总评分
      C-100 2.0 1.0 4.0 2.4
      通用 N-10-8 4.0 2.0 1.0 2.0
      F-6 1.0 3.0 2.0 2.2
      C-Z 200 2.0 4.0 3.0 3.2
      F-Z 6 1.0 2.0 1.0 1.4
      N-Z 10-8 2.0 3.0 2.0 2.4
      专用 C-H 160 1.0 2.0 1.0 1.4
      F-H 4 2.0 1.0 3.0 2.0
      C-J 100 2.0 2.0 2.0 2.0
      N-J 10-6 4.0 4.0 1.0 2.8
      F-J 8 3.0 1.0 4.0 2.6
      说明:按权重出苗率20 %,成活率40 %,高度40 %计算。C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。
    • 对生长满3个月的灌木幼苗进行采收。采用全挖法,挖出后清洗擦干,剪成地上和地下2部分(于茎根分理处裁剪),丈量植株高度和主根长。对地上枝干、叶片、地下等3个部分,分别称取鲜质量。之后放入烘箱内烘干,105 ℃杀青0.5 h,后80 ℃烘至恒量,取出后记录枝干、叶片、地下等3个部分干质量。数据处理采用R进行因子分析,对株高、地径、主根长、地上鲜质量、叶鲜质量、地下鲜质量、地上干质量、叶干质量、地下干质量等9项指标进行因子分析,建立因子模型并对灌木幼苗综合情况进行排序。① 通用质量浓度促进剂处理下灌木幼苗生长指标结果。因子分析结果显示,按照方差贡献率大于80%的原则,提取前3个因子。其因子载荷矩阵和因子模型如表 6。根据表 6结果可以看出:因子F1在株高x1,地径x2,地上鲜质量x4,地上干质量x7上的载荷量较大,反映了植株地上部分生长状况,可视为“地上部分生长情况”因子;F2在叶片鲜质量x5和叶片干质量x8上载荷量较大,反映了植株的叶片生长情况,可视为“叶片生长情况”因子;F3在主根长x3,地下鲜质量x6和地下干质量x9上的载荷量大,反映了植株的地下部分生长状况,可视为“地下部分生长情况”因子。根据上述分析,由回归法估计出因子得分,以各因子的方差贡献率占3个因子总方差贡献率的比例作为权重进行加权汇总,得出各处理植株的综合得分,然后进行排序,结果见表 7。② 专用质量浓度促进剂处理下灌木幼苗生长指标结果。因子分析结果显示,按照方差贡献率大于80%的原则,提取前3个因子。其因子载荷矩阵及因子模型如表 8。根据表 8结果可以看出:因子F1在地径x2,地上鲜质量x4,地上干质量x7,地下干质量x9上的载荷量较大,主要反映了植株干质量情况,可视为“植株干质量”因子;F2在叶片鲜质量x5,地下鲜质量x6和叶片干质量x8上载荷量较大,主要反映了植株的叶片生长情况,可视为“叶片生长情况”因子;F3在株高x1和主根长x3上的载荷量大,反映了植株的形态,可视为“植株形态”因子。各处理植株的综合得分结果见表 9。③ 基于对灌木幼苗前90 d生长期影响的植物生长促进剂质量浓度评分结果。按权重紫穗槐40%,胡枝子30%,荆条30%计算通用质量浓度评分结果,评分方式为用因子得分排名数除以总个数。所得通用及专用质量浓度处理下幼苗后期生长情况评分如表 10所示。

      表 6  通用质量浓度处理下灌木幼苗生长指标因子载荷矩阵及因子模型

      Table 6.  Load-matrix and factor model of seedlings' growth indices in treatment of general concentrations

      项目 因子 株高x1 地径x2 主根长x3 上鲜x4 叶鲜x5 下鲜x6 上干x7 叶干x8 下干x8
      因子载荷矩阵 F1 0.822 0.901 0.861 0.348 0.513 0.921 0.348 0.638
      F2 0.505 0.248 0.461 0.931 0.518 0.274 0.928 0.299
      F3 0.216 0.570 0.206 0.648 0.268 0.115 0.706
      因子模型 F1=0.822x1+0.901x2+0.861x4+0.348x5+0.513x6+0.921x7+0.348x8+0.638x9
      F2=0.505x1+0.248x2+0.461x4+0.931x5+0.518x6+0.274x7+0.928x8+0.299x9
      F3=0.216x2+0.570x3+0.206x4+0.648x6+0.268x7+0.115x8+0.706x9
      公因子 方差贡献率/N 累计方差贡献率/N
      方差贡献 F1
      F2
      F3
      44.3
      29.9
      15.9
      44.3
      74.2
      90.1
      模型检验 P=0.010 9 < 0.05, 模型有意义

      表 7  通用质量浓度处理下灌木幼苗生长指标数据及因子得分排名

      Table 7.  Ranking of factor scores of seedlings' growth indices in treatment of general concentrations

      处理/(mg·L-1) 排名 株高/cm 地径/mm 主根长/cm 上鲜/g 叶鲜/g 下鲜/g 上干/g 叶干/g 下干/g
      C-Z 100 1 23.3 3.04 6.7 0.562 0.645 0.403 0.238 0.161 0.131
      N-Z 10-8 2 25.2 2.82 2.2 0.549 0.563 0.251 0.236 0.127 0.091
      N-H 10-8 3 16.5 1.47 1.8 0.319 0.744 0.360 0.102 0.169 0.083
      F-H 6 4 16.4 1.27 2.3 0.204 0.507 0.077 0.057 0.124 0.019
      F-Z 6 5 19.2 1.77 2.7 0.219 0.259 0.108 0.079 0.054 0.027
      C-H 100 6 12.5 1.19 3.9 0.108 0.364 0.097 0.028 0.075 0.021
      C-J 100 7 8.5 0.87 4.0 0.061 0.047 0.080 0.032 0.013 0.032
      F-J 6 8 9.9 0.89 3.2 0.064 0.019 0.075 0.032 0.005 0.027
      说明:C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。

      表 8  专用质量浓度处理下灌木幼苗生长指标因子载荷矩阵及因子模型

      Table 8.  Load-matrix and factor model of seedlings' growth indices in treatment of special concentrations

      项目 因子 株高x1 地径x2 主根长x3 上鲜x4 叶鲜x5 下鲜x6 上干x7 叶干x8 下干x8
      因子载荷矩阵 F1 0.569 0.782 0.733 0.473 0.639 0.813 0.389 0.764
      F2 0.418 0.357 -0.103 0.604 0.808 0.756 0.527 0.862 0.639
      F3 0.688 0.473 -0.718 0.309 0.339 0.113 0.240 0.321
      因子模型 F1=0.569x1+0.782x2+0.733x4+0.473x5+0.639x6+0.813x7+0.389x8+0.764x9
      F2=0.418x1+0.357x2-0.103x3+0.604x4+0.808x5+0.756x6+0.527x7+0.862x8+0.639x9
      F3=0.688x1+0.473x2-0.718x3+0.309x4+0.339x5+0.113x6+0.240x7+0.321x8
      项目 公因子 方差贡献率/% 累计方差贡献率/Q
      方差贡献 F1
      F2F3
      39.0
      37.0
      17.8
      39.0
      76.0
      93.8
      模型检验 P=0.000 644 < 0.01,模型有意义

      表 9  专用质量浓度处理下灌木幼苗生长指标数据及因子得分排名

      Table 9.  Ranking of factor scores of seedlings' growth indices in treatment of special concentrations

      处理/(mg·L-1) 排名 株高/cm 地径/mm 主根长/cm 上鲜/g 叶鲜/g 下鲜/g 上干/g 叶干/g 下干/g
      C-Z 200 1 35.8 3.87 3.5 1.527 2.138 1.222 0.708 0.471 0.486
      F-H 4 2 22.8 2.03 2.3 0.732 1.515 0.776 0.261 0.419 0.207
      N-Z 10-8 3 25.2 2.82 2.2 0.549 0.563 0.251 0.236 0.127 0.091
      C-J 100 4 8.5 0.87 4.0 0.061 0.047 0.080 0.032 0.013 0.032
      F-Z 6 5 19.2 1.77 2.7 0.219 0.259 0.108 0.079 0.054 0.027
      C-H 160 6 17.2 1.24 2.3 0.203 0.587 0.109 0.053 0.117 0.022
      N-J 10-6 7 6.5 0.90 4.0 0.051 0.040 0.073 0.028 0.012 0.032
      F-J 8 8 6.1 0.89 6.2 0.044 0.068 0.081 0.024 0.017 0.031
      说明:C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。

      表 10  基于对灌木幼苗90 d生长期影响的植物生长促进剂质量浓度评分结果

      Table 10.  Scores of plant growth accelerator's concentrations based on the average results of seedlings' growth indices of the first 90 days

      类型 处理/(mg·L-1) 评分
      通用 C-100 0.3
      通用 N-10-8 0.5
      通用 F-6 0.6
      专用 C-Z 200 0.1
      专用 F-Z 6 0.6
      专用 N-Z 10-8 0.4
      专用 C-H 160 0.8
      专用 F-H 4 0.3
      专用 C-J 100 0.5
      专用 N-J 10-6 0.9
      专用 F-J 8 1.0
      说明:C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。

      表 11  基于对灌木幼苗生长影响的植物生长促进剂质量浓度评分结果

      Table 11.  Scores of plant growth accelerators' concentrations based on the average results of seedlings' growth indices

      类型 处理/(mg·L-1) 前30d评分 前90 d评分 总评分 排名
      C-100 2.2 0.6 0.77 2
      通用 N-10-8 2.0 0.5 0.43 1
      F-6 2.4 0.3 0.80 3
      C-Z 200 3.2 0.1 0.80 3
      F-Z 6 1.4 0.6 0.53 1
      N-Z 10-8 2.4 0.4 0.67 2
      专用 C-H 160 1.4 0.8 0.65 1
      F-H 4 2.0 0.3 0.85 2
      C-J 100 2.0 0.5 0.33 1
      N-J 10-6 2.8 0.9 0.90 3
      F-J 8 2.6 1.0 0.77 2
      说明:按权重灌木幼苗前30 d生长指标评分结果70 %,前90 d生长指标评分结果30 %计算。C.赤霉素,N.萘乙酸,F.复硝酚钠,Z.紫穗槐,H.胡枝子,J.荆条。
    • 对30 d生长期、90 d生长期的生长情况评分的结果进行汇总。为建立以灌木为主的灌草群落,应首先保证灌木种子的出苗率、存活率及前期生长高度,再次考虑灌木幼苗后期生长状况。因此,设置前期评分排名权重70%,后期评分排名权重30%。以此做排名评分(排名除以总名数,评分越小越好)。综合发芽及播种试验的所有结果分析,由表12可知:最优通用质量浓度为萘乙酸10-8 mg·L-1;最优专用质量浓度为紫穗槐-复硝酚钠6 mg·L-1,胡枝子-赤霉素160 mg·L-1,荆条-赤霉素100 mg·L-1

    • 不同种类和质量浓度的植物生长促进剂对不同种类的灌木种子发芽势、发芽时间和幼苗生长的影响不一。促进剂一般可提高种子发芽势,使灌木种子在短时间内尽可能多地发芽,在一定程度上提高了灌木种子的竞争力。而促进剂对发芽高峰和发芽持续时间,不同灌木种影响不一,可根据试验结果指导喷播施工后的浇水时间的调整。

      植物生长促进剂浸种后主要通过影响灌木种子内源生长调节物质的水平来促进发芽,每种植物对不同植物生长促进剂的种类和质量浓度的响应不同,需要通过试验来选择最佳的植物生长促进剂种类和适用质量浓度。本研究试验设置的质量浓度种类多且梯度小,将得出的发芽结果绘制了峰图来反映种子对植物生长促进剂质量浓度变化的响应,表现为低质量浓度促进发芽、高质量浓度抑制发芽。根据差异显著性结果,选出了促进灌木种子发芽的较优通用质量浓度和专用质量浓度。而后用2类质量浓度的促进剂浸种后,进行了播种试验,以观察促进剂浸种对灌木幼苗生长的影响。播种试验的结果分析中,考虑到喷播实际施工中的成本因素,浇水量、浇水频率可能达不到试验条件,因此,综合分析了幼苗前期和后期的生长情况,以幼苗30 d内和90 d内的生长情况结果对促进剂质量浓度进一步筛选,得出最优(既能促进种子发芽又能促进幼苗生长)的植物生长促进剂通用和专用种类及质量浓度。最终的评分结果综合考虑了幼苗前期和后期的生长情况,对将最优质量浓度促进剂浸种应用于实践有一定的指导意义。

      本研究所用的植物生长促进剂浸种仅是促进灌木发芽和幼苗生长的一种方法,除此之外还可以采用热水浸种、延长浸种时间、浓硫酸浸种和机械破皮等多种方法,或者若干方法结合使用。例如:采用不同温度热水浸泡、浓硫酸浸种和液氮对胡枝子种子浸种后在室内进行发芽试验,结果表明:浓硫酸浸种10 min效果最好,发芽率达69.4%[13];用不同温度热水浸泡、浓硫酸浸泡、机械破皮等方法对胡枝子种子进行处理,发现机械破皮后用60 ℃热水浸种效果最好[14-15];低温和GA3结合处理能有效促进紫斑牡丹Paeonia suffruticosa var. papaveracea种子发芽和幼苗生长[16]。因此,还需尝试结合其他方法进一步研究,例如结合层积、热水浸种、确定最佳浸种时长等[17-19],以更好地提高灌木竞争力。

    • 植物生长促进剂对灌木种子发芽势有提高作用,能使灌木种在短期内尽可能多发芽,可增强灌木种子自身的发芽能力,提高灌木种子相对草本种子的竞争力。

      对发芽高峰和发芽持续时间,不同灌木种影响不一,延长和缩短的范围一般在2~3 d,考虑到工程中的供水情况,若使用植物生长促进剂,则在维护紫穗槐、荆条过程中应该延长浇水日期,最短保证8 d,维护胡枝子时可缩短浇水日期,最短保证6 d。

      结合灌木种子发芽试验结果和灌木幼苗生长情况结果,筛选出的最优促进剂种类及质量浓度如下:通用质量浓度促进剂筛选结果为萘乙酸-10-8 mg·L-1;专用质量浓度促进剂筛选结果为紫穗槐-复硝酚钠6 mg·L-1,胡枝子-赤霉素160 mg·L-1,荆条-赤霉素100 mg·L-1

参考文献 (18)

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