CN115152511B - 一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法 - Google Patents

一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及咖啡嫁接领域，公开了连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法。本申请针对目前筛选养分高效的大粒种砧木周期长，严重制约大粒种‑中粒种异源双根咖啡的推广应用的问题，提出一种快速准确鉴定连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的方法，主要通过土培/水培一体双层容器培养大粒种‑中粒种异源双根咖啡，加速植株逆境养分吸收，通过本申请方案的合理实施，达到快速准确鉴定大粒种砧木、加快大粒种‑中粒种异源双根咖啡落地率，以及缓解大田中粒种咖啡连作障碍的目的。

Description

一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定 方法
技术领域
本申请涉及咖啡嫁接领域，尤其涉及一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法。
背景技术
咖啡是世界三大饮料作物之一，是国际贸易中排名前几位的大宗产品。我国咖啡种植面积200多万亩，且随着国内外消费需求不断增加，种植面积增势明显，咖啡产业已成为我国热带经济作物优势产业之一。然而，由于主栽品种中粒种为多年生经济作物，连作栽培后普遍存在长势弱、易衰老、发病率高、产量明显下降、更新补种成活率低等现象，连作障碍已逐渐成为制约我国咖啡产业健康可持续发展的突出问题。
本申请前期研究工作(CN202011608017.7)通过调查发现，连作障碍咖啡园土壤氮、磷、钾等养分可以满足植株生长需求，不存在养分胁迫现象，根系生长受阻是导致植株生长障碍的重要原因。在此发现基础上，CN202011608017.7的研究成果中提出了一种中粒种-大粒种异源双根靠接方法来缓解中粒种咖啡的连作障碍，即在咖啡连作障碍园的中粒种上靠接1株大粒种，形成中粒种-大粒种双根系、中粒种-大粒种双茎干，并最终保留中粒种-大粒种双根系及中粒种茎干，在保留中粒种特性的基础上，增加植株根系，解决中粒种咖啡连作后根系长势差等问题，缓解了连作障碍。
目前筛选高效砧木的方法是将砧木苗土培后分析养分吸收利用情况，确定最佳砧木。大粒种高效砧木的筛选历经自然土培养大粒种、咖啡连作障碍园土壤培养大粒种、咖啡连作障碍园土壤培养大粒种-中粒种异源双根咖啡三个阶段，以此逐步优化大粒种高效砧木筛选技术，筛选结果较准确。但是，从开始培养到砧木达到鉴定标准用时至少150天，筛选周期长，严重制约了大粒种-中粒种异源双根咖啡的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法，使得所述鉴定方法能够极大地缩短鉴定出适合连作障碍中粒种咖啡的大粒种靠接砧木的时间，并具有与常规土培鉴定方法同样高的准确性。
为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，本申请提供了一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法，包括：
步骤1、靠接中粒种咖啡幼苗和待鉴定的大粒种咖啡幼苗，获得大粒种-中粒种异源双根植株；
步骤2、将所述异源双根植株置于由上层土培容器和下层水培容器组成的双层容器中开始培养；其中，所述异源双根植株的中粒种根系和大粒种根系均同时处于上、下层容器中，所述上层土培容器装填有大田中粒种咖啡连作障碍环境下的土壤，所述下层水培容器装填有水培液，所述水培液与土壤不接触；
步骤3、所述异源双根植株靠接口愈合后，剪除靠接口以上的大粒种咖啡幼苗的茎干，并在此时测定异源双根植株的氮、磷、钾吸收累积量作为初始养分吸收累积量；
继续培养并监测异源双根植株的氮、磷、钾吸收累积量，当监测到氮、磷、钾吸收累积量均与初始养分吸收累积量出现显著性差异时，确定培养时间，根据所述培养时间最少的异源双根植株最终鉴定出大粒种咖啡砧木品种。
可选地，步骤2中所述双层容器的上层土培容器和下层水培容器可分离，所述上层土培容器底部设置有根系可穿过的孔洞。
可选地，所述培养的过程为：
从开始培养至第15-25天，在水培容器中装填水或经营养母液稀释后的营养液或营养母液进行第一阶段培养；从第一阶段培养后的次日至第35-45天，在水培容器中装填经营养母液稀释后的营养液或营养母液进行第二阶段培养；从第36-46天至鉴定结束，在水培容器中装填营养母液进行第三阶段培养；其中，所述第一阶段培养中的营养液的稀释倍数大于第二阶段培养中的营养液的稀释倍数；所述营养母液为包括氮、磷、钾养分的无机盐营养液。
进一步可选地，所述营养母液为包括硫酸铵、过磷酸钙和硫酸钾的营养液。更进一步可选地，所述营养母液每100L水中加入45g硫酸铵、60g过磷酸钙和30g硫酸钾。
进一步可选地，所述第一阶段培养和第二阶段培养中的营养液的稀释倍数独立选自为2-3倍。
可选地，所述培养的过程中还包括对水培容器通气。进一步可选地，所述通气为上午、下午各通气一次，通气量独立选自20-40L。
可选地，所述水培液的pH值为4.5-7.5。
可选地，所述异源双根植株的中粒种根系和大粒种根系的1/3-2/3部分均位于其中一层容器内，剩余部分根系位于另外一层容器内。
与单一连作障碍环境土壤培养的方式相比，本申请快速鉴定方法培养后异源双根咖啡养分吸收累积量能更早发生显著变化，极大地缩短大粒种靠接砧木鉴定时间，且鉴定结果与单一连作障碍环境土壤培养的鉴定结果一致；与单一水培方式相比，不仅在鉴定时间上显著缩短，而且鉴定结果更准确，相比单一水培方式，本申请的快速鉴定方法更具有应用价值。
附图说明
图1所示为本申请快速鉴定方法中所用双层容器的结构示意图；其中通气泵为可选项；
图2所示为本申请快速鉴定方法中对下层水培容器装填水培液示意图；
图3所示为本申请快速鉴定方法中将异源双根植株移苗至双层容器中的示意图；
图4所示为本申请快速鉴定方法中对大粒种咖啡幼苗剪除靠接口以上茎干后的示意图。
具体实施方式
本申请公开了一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本申请。本申请所述方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本申请内容、精神和范围内对本文所述方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本申请技术。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在本文中，如若出现诸如“第一”和“第二”、“步骤1”和“步骤2”以及“(1)”和“(2)”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。同时，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请提供的一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法中：
步骤1、靠接中粒种咖啡幼苗和待鉴定的大粒种咖啡幼苗，获得大粒种-中粒种异源双根植株；
在本申请的某些实施方式中，所述中粒种咖啡幼苗和待鉴定的大粒种咖啡幼苗选择长势一致的幼苗，苗龄分别为3月龄大粒种咖啡幼苗和2月龄中粒种咖啡幼苗；
在本申请某些实施方式中，为了方便后续监测异源双根氮、磷、钾吸收累积量，可靠接获得多株异源双根植株，每株异源双根植株中的大粒种咖啡幼苗和中粒种咖啡幼苗长势一致、苗龄一致，平行进行后续鉴定过程，异源双根植株的数量根据监测需求确定。
步骤2、将所述异源双根植株置于由上层土培容器和下层水培容器组成的双层容器中开始培养；其中，所述异源双根植株的中粒种根系和大粒种根系均同时处于上、下层容器中，所述上层土培容器装填有大田中粒种咖啡连作障碍环境下的土壤，所述下层水培容器装填有水培液，所述水培液与土壤不接触；
在本申请某些实施方式中，所述双层容器为规则形状的容器，如立方体、正方体等形状的容器；上层土培容器和下层水培容器大小、规格或形状一致，上层土培容器可叠放至下层水培容器上，同时也可以分离；所述双层容器的结构示意图参见图1；在本申请另外一些实施方式中，所述上层土培容器和下层水培容器均为高16cm、长15cm、宽5cm的长方体容器；
在本申请某些实施方式中，所述上层土培容器底部设置有根系可穿过的孔洞，孔洞大小和数量根据根系情况调节和确定，方便根系穿过上层土培容器，使大粒种或中粒种咖啡幼苗部分根系位于下层水培容器中，所述部分根系一般为占总根系1/3-2/3的部分根系，例如占总根系的1/3、1/2或2/3的部分根系；在本申请某些实施方式中，所述下层水培容器中还设置有通气泵(图1、图3和图4)；
在本申请某些实施方式中，将所述下层水培容器装填水培液后(见图2)，将上层土培容器叠放至其上部，所述异源双根植株移苗至上层土培容器中，大粒种咖啡幼苗和中粒种咖啡幼苗的部分根系穿过底部孔洞部分到达下层水培容器，然后在上层土培容器中装填大田中粒种咖啡连作障碍环境下的土壤(见图3)；在本申请的另外一些实施方式中，上层土培容器底部可先铺一层粒径稍大于孔洞的植物栽培用矿石介质，例如石英砂、鹅卵石、麦饭石、蛭石等，再装填大田中粒种咖啡连作障碍环境下的土壤。
步骤3、所述异源双根植株靠接口愈合后，剪除靠接口以上的大粒种咖啡幼苗的茎干(图4)，并在此时测定异源双根植株的氮、磷、钾吸收累积量作为初始养分吸收累积量；
继续培养并监测异源双根植株的氮、磷、钾吸收累积量，当监测到氮、磷、钾吸收累积量均与初始养分吸收累积量出现显著性差异时，确定培养时间，根据所述培养时间最少的异源双根植株最终鉴定出大粒种咖啡砧木品种。
在本申请某些实施方式中，从开始培养至第15-25天，在水培容器中装填水或经营养母液稀释后的营养液或营养母液进行第一阶段培养；从第一阶段培养后的次日至第35-45天，在水培容器中装填经营养母液稀释后的营养液或营养母液进行第二阶段培养；从第36-46天至鉴定结束，在水培容器中装填营养母液进行第三阶段培养；其中，所述第一阶段培养中的营养液的稀释倍数大于第二阶段培养中的营养液的稀释倍数；所述营养母液为包括氮、磷、钾养分的无机盐营养液；其中，所述培养过程从异源双根植株移苗至双层容器中开始，直至鉴定过程完成；
在本申请另外一些实施方式中，从开始培养至第20天，在水培容器中装填水或经营养母液稀释后的营养液进行第一阶段培养；从第一阶段培养后的次日至第40天，在水培容器中装填经营养母液稀释后的营养液进行第二阶段培养；从第41天至鉴定结束，在水培容器中装填营养母液进行第三阶段培养；
在本申请某些实施方式中，所述营养母液为包括硫酸铵、过磷酸钙和硫酸钾的营养液。在本申请另外一些实施方式中，所述营养母液每100L水中加入45g硫酸铵、60g过磷酸钙和30g硫酸钾。
在本申请某些实施方式中，所述第一阶段培养和第二阶段培养中的营养液的稀释倍数独立选自为2-3倍。在本申请另外一些实施方式中，所述第一阶段培养中的营养液的稀释倍数为3倍，即1/3营养母液养分浓度的营养液；所述第二阶段培养中的营养液的稀释倍数为2倍，即1/2营养母液养分浓度的营养液；
在本申请某些实施方式中，所述水培液定期更换，例如每7天更换一次；
在本申请某些实施方式中，所述培养的过程中还包括对水培容器通气，例如通过通气泵通气提高根系活力，以便更快速准确的完成鉴定；在本申请另外一些实施方式中，所述通气为上午、下午各通气一次，通气量独立选自20-40L，例如选择通气20L、30L或40L。
在本申请某些实施方式中，为了提高根系活力，以便更快速准确的完成鉴定，所述水培液的pH值为4.5-7.5。在本申请另外一些实施方式中，所述水培液的pH值为4.5-5.4、5.5-6.9或7-7.5；在本申请另外一些实施方式中，所述水培液的pH值为4.5、5.4、5.5、6.9、7或7.5；
在本申请中，所述水培液选自水、营养母液稀释后的营养液或营养母液。
本申请针对目前筛选养分高效的大粒种砧木周期长，严重制约大粒种-中粒种异源双根咖啡的推广应用的问题，提出一种快速准确鉴定连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的方法。本申请包括土培/水培一体双层容器培养大粒种-中粒种异源双根咖啡，加速植株逆境养分吸收，通过本申请方案的合理实施，达到快速准确鉴定大粒种砧木、加快大粒种-中粒种异源双根咖啡落地率，以及缓解大田中粒种咖啡连作障碍的目的。
在本申请提供的各组对比实验中，如未特别说明，除各组指出的区别外，其他实验条件、材料等均保持一致，以便具有可对比性。
以下就本申请所提供的一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法做进一步说明。
实施例1：本申请快速鉴定方法示例性说明
利用土培/水培一体双层盆(图1)培养大粒种-中粒种异源双根咖啡。土培/水培一体双层盆呈长方体，高16cm，底面长15cm，宽5cm，分为可灵活拆分的上层土培盆、下层水培盆两部分，上层土培盆、下层水培盆规格相同，上盆底部带孔洞，用于土培，下盆用于水培。
下盆装填水培液(图2)，以100L水中加入45g硫酸铵、60g过磷酸钙和30g硫酸钾配置营养母液，下盆顶部放置上盆；选择长势一致的3月龄大粒种、2月龄中粒种幼苗，靠接后移苗至双层盆的上盆，约三分之一幼苗根系穿过上盆底部孔洞到达下盆，上盆底部先铺一层洗净的粒径稍大于孔洞的石英砂，再铺满咖啡连作障碍园的土壤(图3)。
大粒种-中粒种异源双根咖啡培养30天后解绑，并剪除靠接口以上大粒种茎干继续培养(图4)。解绑修剪完成时测定异源双根植株的氮、磷、钾吸收累积量作为初始养分吸收累积量，继续培养，并监测异源双根植株的氮、磷、钾吸收累积量，当监测到氮、磷、钾吸收累积量均与初始养分吸收累积量出现显著性差异时(p＜0.05)，确定培养时间天数，根据所述培养时间最少的异源双根植株最终鉴定出大粒种咖啡砧木品种。
从异源双根植株移苗后开始培养，水培液前20天(开始培养至第20天)为水，水培液中间20天(第21天至第40天)为1/2营养母液养分浓度的营养液，水培液后期(至鉴定结束)为全量养分浓度的营养母液，调节水培液pH7-7.5。水培液每7天更换1次，且每天上午、下午各通气30L。
实施例2：不同培养方式对鉴定大粒种砧木用时的影响
以待测的大粒种1号、2号和3号作为砧木鉴定对象，与相同的中粒种靠接形成异源双根植株，参照常规土培(处理1-3)、实施例1的方法(处理4-6)以及常规水培(处理7-9)进行鉴定，分组和检测结果见表1；
表1不同培养方式对鉴定大粒种砧木用时的影响(累积量：mg)
Figure BDA0003751867420000061
Figure BDA0003751867420000071
注：处理7-9水培方式同处理4-6，均参照实施例1；
较单一用连作障碍园土壤培养的方式，按照本申请方法培养后异源双根咖啡养分吸收累积量能更早发生显著变化，极大地缩短养分高效砧木鉴定时间，且鉴定结果与单一用连作障碍园土壤培养的鉴定结果一致；
单一水培方式也能在一定程度上缩短养分高效砧木鉴定时间，但鉴定结果与单一用连作障碍园土壤培养的鉴定结果不一致，鉴定准确率出现偏差，缺乏应用价值。
同时，选择第60天的氮、磷、钾积累量数值呈现大粒种2号在养分吸收方面的优异效果。
实施例3：不同水培液浓度对鉴定大粒种砧木用时的影响
以大粒种2号作为砧木鉴定对象，参照实施例1方法进行鉴定，各组区别和结果见表2；
表2不同水培液浓度对鉴定大粒种砧木用时的影响
Figure BDA0003751867420000072
利用连作障碍园土壤，土培+水培共同培养异源双根咖啡，发现不同水培液浓度下，连作逆境养分高效砧木鉴定时间不同。培养期间用于水培的下盆内不添加营养液仅以水培养，植株养分吸收慢。添加营养液有利于植株养分吸收，其中，以培养前20天不添加营养液仅以水培养，中后期添加营养液的植物养分吸收效果最佳，鉴定砧木所需时间最短。
实施例4：不同水培液pH值和通气量对异源双根咖啡根系活力的影响
参照实施例1方法对水培液设置不同pH值和通气量，研究其对异源双根咖啡植株根系活力的影响(以大粒种2号为砧木)，根系取样时间为异源双根咖啡养分吸收累积量发生显著变化时，即能够鉴定出砧木的培养时间，结果分别见表3和表4；
表3不同水培液pH对异源双根咖啡根系活力的影响
Figure BDA0003751867420000081
表4不同水培液通气量对异源双根咖啡根系活力的影响
Figure BDA0003751867420000082
根系活力是影响咖啡根系养分吸收能力最重要的因素，根系活力高，则根系养分吸收能力强。土培+水培共同培养异源双根咖啡，水培液pH及通气量能明显影响咖啡根系活力，其中，水培液pH7-7.5，且每天上午、下午各通气30L，咖啡根系活力最高，对于鉴定砧木所需时间也存在一定影响。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种连作逆境中粒种咖啡的异源双根靠接砧木的快速鉴定方法，其特征在于，包括：
步骤1、靠接中粒种咖啡幼苗和待鉴定的大粒种咖啡幼苗，获得大粒种-中粒种异源双根植株；
步骤2、将所述异源双根植株置于由上层土培容器和下层水培容器组成的双层容器中开始培养，所述双层容器的上层土培容器和下层水培容器可分离，所述上层土培容器底部设置有根系可穿过的孔洞；其中，所述异源双根植株的中粒种根系和大粒种根系的1/3-2/3部分均位于其中一层容器内，剩余部分根系位于另外一层容器内，所述上层土培容器装填有大田中粒种咖啡连作障碍环境下的土壤，所述下层水培容器装填有水培液，所述水培液与土壤不接触；
从开始培养至第15-25天，在水培容器中装填水或经营养母液稀释后的营养液或营养母液进行第一阶段培养；从第一阶段培养后的次日至第35-45天，在水培容器中装填经营养母液稀释后的营养液或营养母液进行第二阶段培养；从第36-46天至鉴定结束，在水培容器中装填营养母液进行第三阶段培养；其中，所述第一阶段培养中的营养液的稀释倍数大于第二阶段培养中的营养液的稀释倍数；所述营养母液为包括氮、磷、钾养分的无机盐营养液；
步骤3、所述异源双根植株靠接口愈合后，剪除靠接口以上的大粒种咖啡幼苗的茎干，并在此时测定异源双根植株的氮、磷、钾吸收累积量作为初始养分吸收累积量；
继续培养并监测异源双根植株的氮、磷、钾吸收累积量，当监测到氮、磷、钾吸收累积量均与初始养分吸收累积量出现显著性差异时，确定培养时间，根据所述培养时间最少的异源双根植株最终鉴定出大粒种咖啡砧木品种。
2.根据权利要求1所述快速鉴定方法，其特征在于，所述营养母液为包括硫酸铵、过磷酸钙和硫酸钾的营养液。
3.根据权利要求2所述快速鉴定方法，其特征在于，所述营养母液每100L水中加入45g硫酸铵、60g过磷酸钙和30g硫酸钾。
4.根据权利要求1所述快速鉴定方法，其特征在于，所述第一阶段培养和第二阶段培养中的营养液的稀释倍数独立选自为2-3倍。
5.根据权利要求1所述鉴定方法，其特征在于，所述培养过程中还包括对水培容器通气。
6.根据权利要求5所述快速鉴定方法，其特征在于，所述通气为上午、下午各通气一次，通气量独立选自20-40L。
7.根据权利要求1所述快速鉴定方法，其特征在于，所述水培液的pH值为4.5-7.5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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