专利名称：通过增强的根发育加快树木生长和发育的方法
通过增强的根发育加快树木生长和发育的方法发明领域
本发明涉及通过增强的根发育用于加快树木生长和发育的改良方法。
发明背景
虽然对于天然硬木的需求与日俱增，但这类树木的商业化耕作却受制于其缓慢 的生长以及将其移植时的困难。类似地，对硬木非商业性的再造林也受制于缓慢生长和 移植困难。用于诸如栎树、山核桃树、白蜡树、坚果树等天然硬木的“传统”生产方法 是公认的生长缓慢并倾向于发育粗糙的类似胡萝卜的优势主根系，其使得这些树木很难 以在苗圃中以及尤其是定植(out-planting)情况下移植，其死亡率经常高达70%或更高。
为了尝试和解决与天然硬木的可移植性相关的问题及其它困难以移植物种，许 多苗圃在出售前一到三年还在田间时就开始对其植物进行“剪根(root prone) ”，希望使 其发育出“次级”根系，从而在定植过程中给予这类植物更好的成活率。与在田间剪根 相关联的主要问题是所述植物不仅因根系被切断而受到“冲击”，并且其会暂停生长， 使栽培者不得不等待再一年或更长时间以便使根系重新发育。虽然在田间剪根的方法 可大大帮助降低定植后的损失，但该方法缓慢，代价高并延长了植物必须滞留苗圃的时 间。
Huang and Liang, Effects of Air-Pruning on Cutting and Seedling Growth in Container Tree Propagation, SNA Research Conference 1987 一文中所公开的一种剪根的现有方法援引加入本文，134-137页。
发明概述
本发明涉及通过增强的根系加快树木生长和发育的方法。本发明的方法一般包 含由来自相同气候，优选相同生长条件的树木选择将要生长的物种的种子。种子的分 选是基于密度、大小和/或重量。将种子置于生长培养基表面，使种子经受足够时间的 冷层积处理(cold stratification)以使其在接下来外移后的生长季(终霜的时间到初霜的时 间)最大化。把经冷层积处理过的种子移至温室内萌发大约30天，在大约三英寸的深 度使幼苗经受空气剪根。依据高度及卡尺对幼苗进行分选，并将幼苗移植到无底的条带(band)/罐(pot)中。在无底的条带中生长所述幼苗，期间在大约英寸深度进一步使幼苗经受空气剪根。锻炼(harden off)幼苗，并将幼苗移植以在外面进一步种植，尽可能 接近至生长季的开端以使其生长季和生长潜力最大化。
无具体细节描述以及本文权利要求的本发明的一般方法在Lovelace，The Root Production Method (RPM) System for Producing Container Trees，The International Plant Propagators' Society Combined Proceedings, Vol.48 (1998)中公开，援引加入本文。
附图简述
图1是说明按密度用Jesse抽吸机(Aspirator)进行种子分级的图。
图2是说明按重量和大小用Savage分选机Mizer)以及对较小的种子使用Oliver Gravity Table进行种子分选的图。
图3是显示出经分级的二色栎(Quercus bicolor)种子的图。沼泽白栎MwampWhite Oak)F2果树(Orchard)——大种子每磅76粒，中等种子每磅100粒，小种子每磅 142粒，沼泽白橡树F2果树(#6树种)每磅64粒。
图4是说明按本发明原理用于空气剪根的无底平盘(flat)的图。
图5是示于生长培养基表面准备进行冷层积处理的二色栎种子的图。
图6是显示于生长培养基表面准备进行冷层积处理的其它物种种子的图。
图7是准备进行冷层积处理的种子的平盘堆的图。
图8是显示出冷层积处理中的种子的平盘堆的图。
图9是显示出冷层积处理中的种子的平盘堆的图。
图10是显示出层积处理后的置于温室中无底平台上进行萌发的平盘的图。
图11是显示根基(root radical)开始穿越无底平台的图。
图12是近景显示根基开始穿越无底平台的图。
图13是显示正萌发的二色栎幼苗的图。
图14是显示用于第二次空气剪根步骤的分级和移植前正萌发的二色栎幼苗的 图。
图15是显示在按高度和卡尺对幼苗进行分级而得到具较大卡尺直径的较高个体 这一步骤期间正萌发的二色栎幼苗的图。
图16是显示出移植至平台中无底条带内进行第二次空气剪根步骤的幼苗的图。
图17是显示出二色栎30天后的根系，即移植进行第二次空气剪根步骤时的图。
图18是显示出第二次空气剪根步骤期间根基伸出穿过无底条带的底部的图。
图19是显示准备好用于第二次空气剪根步骤后幼苗移植的容器的图。
图20是示出了第二次空气剪根步骤后幼苗的移植的图。
图21是显示红槲栎(Quercus rubra)(北方红栎)幼苗，大约七英尺高，萌发后 210天的图。
图22是显示出图21所示幼苗的根系的图。
图23是显示出依据本发明原理生长的幼苗根部上的菌根的图。
图M是显示四年后栎树根系的发育的图。
图25是显示四年后栎树根系的发育的图。
图沈是显示依据本发明原理生长的二色栎早期结果(三年)的图。
图27是显示依据本发明原理生长的二色栎早期结果(三年)的图。
图28是显示依据本发明原理栽生长的黄橡树(Quercus muehlenbergii)早期结果 (三年)的图。
图四是显示在步骤1中用于空气剪根的具有3/8英寸开口的无底平盘的图。
图30是显示在步骤1中使用的无底罐3 9/16英寸X 3 9/16英寸X4 1/4英寸的 图。
图31是在左侧3英寸的深度进行空气剪根的美洲山核桃树(pecan)幼苗新系统 在选择和分级时长势较好的图。
图32是显示在2英寸(左)对比3英寸(右)进行空气剪根的区别的图。
图33是在空气剪根平盘里播种的美洲山核桃树的图。
图34是依据本发明原理种植生长160天的欧洲白蜡树根的图。
图35是用常规方法种植生长160天的欧洲白蜡树根的图。
图36是用常规方法生长的树龄二或三年的美洲山核桃树根系的图。
图37是依据本发明原理生长的两株经空气剪根的75天树龄美洲山核桃树的图。
发明详述
本发明的方法涉及种子选择的考虑，包括种子来源(原产地、密度和大小)。 其进一步涉及种子处理的考虑，包括层积处理、萌发时机以延长生长季、播种技术(深 度)。其进一步涉及到空气剪根，优选用两步使用空气作为剪根的手段以增强致密纤维根 群的发育。其进一步涉及为母株(Stock)的均勻性以及减少移植损失而进行的分级。最 后，该方法涉及生长培养基的选择，包括肥料，空气间隙的考虑，增湿剂以及组分。本 发明的方法加快生长速率，并诱导早期开花及结果。
种子选择在加快树木生长中是很重要的组成部分。应提供特别关注来确保种子 选自优越的个体亲代，显示出对于树的具体种或种类典型的突出表型。还应将关注集中 于起源地(origin)的气候带，包括在其天然地理区域范围中的海拔和位置，通常称为“原 产地”。在给定的原产地内，种子是基于最终地点的环境条件来选择的。理想的是选 择来自同样环境条件的同样物种的种子，比如洪泛平原或高地地点。种子在特定地域收 集。这些不同类型的种子被称为生态型。恰当的选择导致树木的改良，对栽培地点的优 越的适应性，这些增加了经济与美学价值。
种子的处理也是加快树木生长的重要组成部分。对收集的种子通过清除任何外 来材料而进行处理。随后经抽吸机处理来分离出最重的个体种子。在任何种子的萌发能 力和幼苗存活中最重要因素是密度。密度是储存的食物储备的量度。选出最重的种子 后，还要通过筛子将其按大小分级，如分成三或四种不同的大小。只有最大、最重的种 子被采用。因为这些因素(重量，大小和密度)在本质上是遗传性的，因此这些处理对 其后代的遗传改良有明确的作用。
种子的层积处理以及时机同样对加快树木生长很重要。为使种子萌发能开始 (例如2月1号)，层积处理所需的时间长短是预先决定的。因此，种子必需以此方式处 理从而在2月1号前满足所有层积处理的要求。因此例如需要90天的冷层积处理的种 子，必须自11月1号起就置于我们的冷藏中，从而能在2月1号萌发。如图5和6所示， 将种子优选预播在层积处理培养基中(其优选与生长培养基相同，具体描述见下文)，如 图7、8和9所示，将已播种的盘(tray)堆置于保持在温度为32下的冷藏室中。将种子置 于生长培养基表面。当萌发开始时，外层种皮开裂暴露出种子子叶。当暴露于阳光时所 述子叶从其正常的纯白色变成绿色，表明其正进行光合作用并产生另外的能量用于萌发 幼苗。本发明人的研究显示出种子的子叶所产生的大部分能量都用于植物根系的产生， 因而将其增加到产生和增强改良的根系发育的首要目标上。这与已建立起来的常规准则 相反，其认为种子栽培的深度应是该种子直径的两倍。一旦种子成熟的要求被满足，所 述32 °F温度可阻止种子的预萌发。此32 °F温度也与已建立的介于约37下到41下之间 的常规知识相反。另一个不同于常规方法之处是将种子置于生长培养基中。历史上将种 子进行单独的层积处理后，立即在其萌发前播种。
在所述方法中上述步骤的时机基于将幼苗通过终止处理，步骤I剪根、分级，以 及步骤II移植，从而使其准备好在无霜日期(在密苏里州大约是5月10号)栽培在室外。如此可给予幼苗在秋季初霜前有最长的生长期，大约210个生长日。时间序列可以是 2月1号开始在温室中萌发，温度介于68下到72下间，萌发大约30天，如
图10所示。 3月1号移植到方形无底深容器内，以对在种子平盘剪根中产生的侧根进行另外的空气剪 根。规格为2 3/4英寸X 2 3/4英寸X 3英寸容器可令人满意地用于本步骤，不过本发明 人已确定用3 9/16英寸X3 9/16英寸X4 1/4英寸的容器产生如图30所示的优越植物。 在步骤II末尾，幼苗介于12英寸到18英寸之间的高度，并准备好被栽培至外面位于苗圃 生产区域中最终的生长容器内。
如前所述，播种是通过将种子置于无底网状种子平盘(mesh seed flat)上进行 的。规格为18 1/2英寸X14 1/2英寸X2 1/2英寸深带有3/8英寸网状间隙的种子平盘可 令人满意地来使用，如图四所示，15 3/4英寸X 15 3/4英寸X5英寸深带有3/8英寸网 状间隙的种子平盘(图4)已发现为最适宜的。优选使用无土播种培养基及生长培养基。 所述播种培养基由40%复合稻壳，40%松树皮，20%沙组成，其导致所期望的35%的空 气间隙令人满意地使用，而35%复合稻壳，35%松树皮，20%沙以及10%粪肥的培养基 导致所期望的35%空气间隙被发现为最适宜的。向培养基中添加了完整的缓释肥料，微 量营养素及增湿剂。所述生长培养基中还接种了菌根孢子，其在树根上和内部以共生关 系萌发及生长(见图23)。研究证明此类真菌对树木起着至关重要的作用。它们为树木 提供免疫系统，阻止传染性疾病。它们形成如此紧密的块(densemass)，可使根部表面的 容量增强至1000倍，进而增强对水分，养分及空气的吸收，导致产生能经受较大应急状 况并仍然表现和生长，展现出异常活力的树木。
在人工(无土)生长培养基中的木本植物普遍具有对养分适当吸收的问题。对 于二色栎——沼泽白栎树，通过将培养基的分析与长在培养基中植物叶子的分析进行对 比，本发明人已确定在复合稻壳，松树皮和沙外加缓释化肥及微量营养素的生长培养基 中加入10%的复合粪肥改善了所述植物的营养水平，其中大多数养分由土壤培养基中的 低判读(interpretation)向植物体内所期望的水平移动，导致植物最大化生长和表现。
粪肥的添加可在生长培养基内促进生物氛围平衡的发展，促进众多有益生物体 的生长。这些生物体有助促进所期望的土壤动物区系的发展，其分解有机物质，释放必 需的副产物(酶类等)，其能够吸收培养基中已存在的迄今为止不能以植物可吸收的形式 被利用的养分而有益于植物。这造成减少了 50%比率的肥料，导致实质的成本节省。也 因较少的养分浸取和流失而对环境有较低的影响，却依旧能使植物达到最大生长。
本发明人还发现在每立方码的生长培养基中掺入的3/4磅Talstar内吸杀虫剂，在 整个植物体系内转运，帮助植物在该培养基中生长以抵御众多不期望的虫害包括但不限 于日本甲虫的攻击。
如
图10和11所示，在首次空气剪根的步骤中，将经播种的平盘置于悬空的温室 平台上，试验台下方有空气循环。当在上述无底平盘里的种子萌发开始发生时，则下列 序列发生。幼苗的根基(主根)向下穿过培养基，通过所述3/8英寸的网孔显露出来，接 触到悬空平台下方循环的空气(见
图12)。在3英寸的深度，根尖由空气杀死(干燥)。 将图37所示的常规生长的美洲山核桃树幼苗与图36所示的依据本发明原理生长的美洲山 核桃树幼苗进行对比。用本发明方法完成的浅层空气剪根，在高至根颈上(最期望之处) 诱导快速的侧根发育，在此处其对于树木福利的功效最佳。
此剪根优选在大约2 1/2到3英寸处。本发明人所进行的深入研究已经确认了首 次空气剪根(图31和32)的理想深度为约3英寸。
如图30所示，在第二次空气剪根步骤中，将经分级的幼苗移植至规格为3 9/16 X 3 9/16 X 4 1/4英寸的无底条带中。已发现此大小的条带产生改良的生长并改善根 系在生产容器中的分布。将所述步骤II移植了幼苗的无底条带置于悬空的无底平台上以 促进另外的空气剪根，其发生在次生侧根上进一步增强了具有大量根尖的浅层致密根群 的发育。需控制前两步的时机，使所述条带准备好在五月初被移植到室外至容器生产区 中以躲避晚霜，而控制时机以利用完整的生长季。时机的重要进一步是因为如果适当处 理，其可与树木长出临时顶芽同时发生。如果这种情况出现的话，光合产物从叶向下被 转运至根部。这促进非常活跃的根发育，因而在容器区域内迅速定居(establishment)，导 致加快的生长。
本发明人的研究也确定了用于步骤II的容器的最佳大小为规格是39/16英寸X 3 9/16英寸X4 1/4英寸深的无底树木条带(见图30)，其产生理想的根群与顶端(土壤之 上的所有植物)的比率。
权利要求
1.一种发育树木幼苗的方法，包括在生长培养基表面萌发种子以获得幼苗；以及 将所述幼苗根在3英寸深度进行空气剪根以达到改良的根群，其中所述生长培养基包含 35%复合稻壳、35%松树皮、20%沙子、10%粪肥以及35%的空气间隙。
2.权利要求1的方法，其中所述空气剪根步骤包含将所述幼苗在无底平盘中生长，所 述平盘位于地面上约30英寸到约36英寸之间的高度。
3.权利要求1的方法，其中所述生长培养基进一步包含微量营养素以及增湿剂。
4.权利要求1的方法，其中将所述生长培养基用菌根孢子接种。
5.权利要求1的方法，进一步包含在第一次空气剪根步骤后将所述幼苗移植至大约3 9/16英寸乘4 1/4英寸的容器中用于第二次根空气剪根步骤。
6.—种改良树木幼苗根部结构的方法，该方法包含将种子置于生长培养基表面，该 生长培养基包含35%复合稻壳、35%松树皮、20%沙子、10%粪肥以及35%的空气间 隙；将所述种子在所述生长培养基上萌发以获得幼苗；以及通过将所述幼苗在大约3英 寸深的无底容器内生长来使所述幼苗经受第一次空气剪根，及通过将所述幼苗在大约4 1/4英寸深的无底容器中生长来进行第二次空气剪根。
7.权利要求11的方法，其中使所述幼苗经受空气剪根，包含将所述容器支撑在地面 上大约30英寸到36英寸之间的高度。
8.权利要求1的方法，进一步包含将所述种子在生长培养基上于32°F进行层积处理。
9.权利要求6的方法，进一步包含将所述种子在生长培养基上于32°F进行层积处理。
10.一种发育树木幼苗的方法，包含步骤 基于种子重量选择种子；将35%复合稻壳、35%松树皮、20%沙子以及10%粪肥组合以获得具有35%空气间 隙的生长培养基；将所述生长培养基置于第一开底容器至3英寸的深度； 将种子置于所述生长培养基上； 将所述种子在生长培养基上于32下进行层积处理； 使所述经层积处理的种子在生长培养基上萌发以获得幼苗；使所述幼苗的根在3英寸深度以及地面上大约30到36英寸之间的高度进行第一次空 气剪根；将所述经空气剪根的幼苗移植到第二开底容器至4 1/4英寸的深度；以及 使所述幼苗在4 1/4英寸深度以及地面上大约30到36英寸之间的高度进行第二次空 气剪根；
11.权利要求10的方法，进一步包含将所述生长培养基用菌根孢子接种。
全文摘要
本发明涉及发育树木幼苗的方法，包括在生长培养基上萌发种子以及空气修剪所述幼苗根。
文档编号A01G3/06GK102026539SQ200780102321
公开日2011年4月20日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者B·萨德斯, H·斯蒂文森, W·洛夫赖斯 申请人:J·洛夫赖斯, W·洛夫赖斯