266-江南牡丹地方品种设施栽培与开花促成关键技术研究

266-江南牡丹地方品种设施栽培与开花促成关键技术研究 “江南牡丹地方品种设施栽培与开花促成关键技术研究 及产业化示范”项目可行性 一、立项背景和意义 牡丹(paeonia suffruticosa Andr.)是芍药科、芍药属的落叶灌木，它“雍容华贵”、“艳丽多姿”，历来被视作富贵、平安、吉祥和喜庆的象征。但是，牡丹花期短且过于集中，自然花期较短(约10天)且集中于 4、5 月份，“养花一年，赏花十日”，远远不能满足人们赏花的愿望。加之牡丹美好的象征寓意，与我国春节的节日气氛极为融洽，因此自距今1200多年的唐代起我国劳动人民已开始逐步开展牡丹春节促成栽培技术的探索，之后，随着催花生产实践的不断扩大发展，特别是改革开放后催花生产的迅猛发展，已逐步发展形成了一套传统的牡丹春节催花技术，目前牡丹催花生产年创产值一亿元左右，春节观赏牡丹已成为一种高雅的时尚。 虽然我国牡丹产业在河南洛阳、山东菏泽等地发展十分迅速，牡丹生产正朝着优质化、周年化、规模化方向发展。但江浙沪等经济发达地区由于受牡丹品种资源的限制，牡丹产业却发展十分缓慢。历史上，江南地区的越州(今浙江绍兴地区)、滁州(今安徽滁县地区)、和州(今安徽和县地区)有广泛的野生牡丹分布。浙皖牡丹作为江南牡丹的主要组成部分，其品种栽培始于唐代，栽培历史悠久，浙江杭州在南宋时一度成为全国的观赏牡丹栽培中心。古牡丹长期来适应江南的环境，表现出极强的适生性，在上海、杭州、盐城等地有百年以上古 牡丹的分布。而目前我省只有宁波、慈溪等地有少量的以江南牡丹品种为主的栽培。 近几年来，随着社会经济的发展，尤其在苏浙沪等经济发达的地区，越来越多的人喜爱牡丹，牡丹的栽培和家庭应用日益广泛。但由于浙皖牡丹资源有限，大多从河南、山东等地引进，这就带来了诸如气候、土壤因素等一系列适应性问题。针对江南牡丹品种特色和资源现状，开展江南牡丹地方品种设施栽培与开花促成关键技术研究及产业化推广，通过本项目的实施，寻求一套适合我省实际情况且行之有效的江南牡丹花期调控技术，打造以江南牡丹年宵花为特色的花卉产业，对于促进我省传统江南牡丹产业的发展具有重要的经济利益和社会意义。 二、国内外研究现状和发展趋势 根据栽培地区和野生原种的不同，中国牡丹园艺品种可分为4个牡丹品种群:中原牡丹品种群，西北牡丹品种群，江南牡丹品种群，西南牡丹品种群。江南牡丹种植历史悠久，但由于牡丹资源的数量和品种有限，每年都要从河南洛阳、山东菏泽等地大量引进栽培。经调查，浙皖一带引进栽培的牡丹品种涵盖的九大色系，基本能够开花的品种约有40个。从引种情况看，日本牡丹品种相对较适宜中国江南地区栽培，花色也较鲜艳，引种至浙江宁波北仑的日本牡丹‘海黄“金阁’部分植株出现“二次开花”现象，分别在10月和翌年4月开花。相对而言，从河南洛阳和山东菏泽等地的引种牡丹品种较多，其适应性差异十分明显。从高纬度往低纬度地区引种，一是不适应高温高湿 气候，易染病害，早期落叶，然后又引起秋发;二是冬季不能满足牡丹休眠期花芽对低温的要求。 江南牡丹品种群观赏牡丹植株高大，枝繁叶茂，根系短浅，平展分布于土壤表层30厘米处，对于长江以南的高温多湿地下水位高的自然条件具有良好的适应能力，耐高温、高湿，属“高温多湿生态型”。通过十几年的江南牡丹栽培观察，普遍认为江南牡丹在长江以南栽培时间越长，生长越旺，开花越繁，花色越艳。而且，江南牡丹在洛阳、荷泽栽培都表现较强的适应能力，具有广泛适应性，在全国大部分地区都能栽培，可见江南牡丹有它独特的习性优越性。 目前，我国以中原牡丹为主的栽培规模和面积为世界第一。相比之下，分布在安徽、浙江、上海、江苏等地的江南牡丹栽培基本上还是沿用原始的生产办法，科研水平低,生产技术落后,产品科技含量低，效益不高。新型的无土栽培、组织培养、反季节人工催花、杂交育种等现代生产技术都没有运用到牡丹的生产实践中去。 目前，我国牡丹春节催花主要有北方的温室催花，把牡丹栽在花盆内置于温室中，利用温室内的温暖条件使其生长、发育，于春节期间开花出售。现在，北方各大中城市在春节期间都能看到盛开的牡丹鲜花，以北京、济南、天津、哈尔滨等地最多。另一类型就是南方室外催花，把北方的牡丹植株运到南方，栽在花盆内置于室外，利用南方冬季温暖的气侯露天催花，至春节期间开花出售。南方室外催花起始与集中在广州，近年来逐渐在珠海、深圳、海南、福州、香港、澳门、新加坡等东南亚国家等地开展，统称南方室外催花。 虽然牡丹春节催花的技术与原理近年来得到了长足的发展，但现在国内外春节催花一直沿用传统的催花方法，催花质量不高，商品价值低，表现在花小、叶小、花期短，有的有花无叶;催花的成功率不高，个别年份造成催花失败，损失惨重。主要原因是传统催花栽培技术的不科学性造成的，其主要缺点在于:(1)没有搞清楚牡丹生长发育规律，打破休眠不彻底，花芽或叶片在催花的过程中仍然处于半休眠状态，因而生长发育不好，成花质量不高。(2)该技术的主要原理是应用牡丹枝条和硕大的根系中储藏的养分，促使牡丹花开放，没有形成牡丹的自我生长发育体系，牡丹植株的营养不足。因此研究低温解除牡丹休眠的需冷量、揭示牡丹春节催花过程中营养物质、激素物质、呼吸强度等生理生化的变化规律是今后研究的主要方向。不仅可以填补国内外关于牡丹反季节成花基础研究方面的空白，还将为牡丹的春节促成栽培提供理论依据和栽培技术，有着重要的理论与实践意义。 三、项目的主要研究开发内容、技术关键及主要创新点 (一)研究内容 1、江南牡丹地方品种中适宜春节催花品种的选择研究。在现有的20 个江南牡丹品种中，在设施栽培条件下，根据花色、花形、花径、植株大小、观赏性、抗逆性等特点，有目的地选择出适合春节催花的品种与组合。 2、江南牡丹地方名品需冷量与休眠解除生理机制和方法的研究。 采用相应的需冷量试验模式对入选的江南牡丹品种进行观察和计算， 揭示其解除休眠的低温量具体值;同时研究低温解除江南牡丹休眠过程中及移入温室后相关生理生化指标的变化。 3、江南牡丹地方名品春节促成栽培技术体系与栽培模式研究。通 过前期研究，对选出的品种进行春节促成栽培技术的系统研究，包括:上盆、基质、施肥、整形、除虫、温度、湿度、光照等栽培和管理方面的技术;在此基础上，建立由采穗、砧木、嫁接、低温处理、日光温室培育等步骤的栽培模式。 (二)技术关键 (1)品种筛选技术 江南牡丹品种很多，常见品种约5O种，在我省现有的20余个江南牡丹品种中也并非所有品种都适合于春节促成栽培，根据不同的促成栽培反应，可分为成花能力强和成花能力弱二种基本类型。在成花能力强的品种里，又可分成花早、中、晚三种情况，而且从室内观赏和春节特点来讲，对花色、花型、植株大小、耐荫性等要求比较高，因此，筛选出适合春节催花促成栽培的品种是本项目的技术关键之一。 (2)牡丹花期调控技术 催花促成栽培是以牡丹生长习性和发育规律为基础的，因此植株必须满足完全花芽分化和解除花芽体休眠两个基本条件。牡丹在入冬休眠前，已经完成了花芽分化，因此关键问题是如何解除花芽休眠，使其萌发生长，提前到元旦和春节左右开花。温度、湿度(水)、光照等环境因子对促成栽培牡丹生长影响是相当复杂的，如何按照牡丹生长规律，努力调控种种因素，创造牡丹生长、开花的适宜环境，构成了促成栽培管理技术的基本内容。因此，寻求 一套适合江南温室条件下，行之有效的牡丹花期调控技术是本项目亟需解决的最关键技术。 (3)种苗培育技术 盆栽牡丹促成的关键是要有高质量的种苗，品种的选择只是一个方面，种苗的质量往往决定了促成盆花品质的优劣，运用先进的栽培管理技术，通过采穗圃、砧木圃、栽植圃及嫁接技术的建立。重点在建立高品质的采穗圃和完善的嫁接技术，是解决培育优质牡丹种苗大规模生产的技术关键。 (三)主要创新点 设施条件下的江南牡丹名品盆栽促成催花技术与优质种苗规模化、商品化开发研究，尚属首例。筛选出适宜江南气候条件下用于盆花促成栽培的牡丹品种以及完整栽培技术的形成是江南商品花卉资源新领域的开拓，是江南牡丹花卉产业发展的一个创新。其研究成果是中国牡丹栽培技术体系的补充与创新。 传统的催花方法采用晾根、涂抹激素等方法打破花芽的休眠,这种利用外部损伤、逆境和部分低温相结合打破花芽休眠的方法,其缺点是:花芽在外界环境中感受低温天数不足,没能彻底解除花芽的休眠而导致花小、有花无叶、有叶无花甚至催花失败的情况时有发生。因此本项目确定牡丹解除休眠的具体的低温需求量是目前国内急待研究的课题，本项目的研究成果将填补国内该项研究的空白。 目前，国内对催花过程中许多栽培技术环节已总结出了许多经验,但对于催花过程中生理生化变化,尤其是低温与催花植株内源激素、可溶性蛋白与游离氨基酸、可溶性糖及淀粉含量等营养类物质的相互 关系还未见报道。本项目对江南牡丹主要品种的具体的需冷量、低温解除牡丹休眠过程中及移入温室后上述生理生化的变化开展研究,将首次揭示江南牡丹解除休眠的低温量的具体值,从生理生化变化的角度说明适量低温对牡丹解除休眠及温室内催花过程的重要作用,从而为牡丹催花过程的技术措施从理论水平上提供了依据。该项研究属国内首创。 四、项目预期(主要技术经济指标、社会效益、技术应用和产业化前景，以及获取自主知识产权情况) (一)主要技术经济指标 (1)江南牡丹地方名品资源收集保存圃1个; 2(2)2000m的日光温室; (3)符合促成催花要求的品种5,6个; (4)盆栽商品年宵花25000盆; (5)繁育实生苗10万株，嫁接苗5万株; (6)生产性采穗圃15亩，品种10个以上; (二)社会效益、技术应用与产业化前景 通过建立江南牡丹地方品种种质资源保护地栽培，拯救濒临灭绝的江南牡丹老品种，引种驯化、挖掘一批适宜江南气候条件生长的新型种质资源，充实江南牡丹品种群，丰富栽培生产过程中品种的选优，满足不同育种目标所需要的多样化基因，是保证牡丹产业可持续发展的物质基础，具有显著地生态和社会效益。 以种苗为主，地栽和盆花为辅的三种商品牡丹形式已经形成。牡 丹产业化的核心目标和内容是生产高品质的产品，关键和基础是生产栽培技术改进和提高，牡丹生产栽培技术是一个由优质种苗生产为目的的栽培技术，以地栽和盆花生产为主的促成栽培技术。本项目针对江南牡丹优质种苗培育、盆花促成栽培技术的研究，为江南牡丹商品化、设施化、规模化生产提供坚实的技术支撑，具有十分广阔的技术应用前景。 牡丹已成为花卉业这个朝阳产业中发展最快的花卉之一，北京、上海、广州、浙江等经济发达地区，对牡丹花卉的需求量越来越大，成为牡丹年宵花主要生产消费区。本项目的实施，改变了传统的牡丹栽培方式和消费方式，提高了产品的科技含量和质量，扩大了经济效益，通过实行企业加农户的经营模式，在带动当地农民致富的同时，推动了当地经济、文化的发展，具有较大的社会效益和经济效益，具备良好的产业化前景和市场价值。 (三)获得知识产权情况 (1)江南牡丹设施栽培促成催花技术体系和模式1项; (2)申请专利1,2项; (3)国内核心期刊发表论文2篇; 五、项目实施、技术路线、组织方式与课题分解 (一)项目实施方案 1、适宜春节催花品种的选择研究。我省现有21个江南牡丹品种有:凤尾、西施浣纱、粉莲、红芙蓉、呼红、昌红、羽红、玫红、雀好、轻罗、云芳、白玉、玉楼子、黑楼紫、凤丹白、凤丹红、凤丹粉、凤丹蓝、 花港红星、十月春、凤丹紫等。根据花色、花形、花径、植株大小、观赏性、抗逆性等特点，重点把大红、粉红、紫红色系的品种黑楼紫、红芙蓉、呼红、昌红、羽红、玫红、雀好、花港红星、十月春等品种，同时引进首案红、四旋、紫云芳等品种作为候选目标，有目的地选择出适合春节催花的品种与组合。 2、低温解除江南牡丹休眠的需冷量研究。采用目前常用的三种需冷量统计模式:7.2?模式、犹他模式(UM)、0,7.2?模式，分别对12个江南牡丹名品进行观察和计算，揭示其解除休眠的低温量具体值;需冷量的观察、记录和计算方法，参照有关文献进行。观察点设在午潮山生态定位观察站内，由自动温度记录仪连续检测试验网室内的气温动态变化，每小时测定、记录一次温度数据。 3、低温解除江南牡丹休眠过程中及移入温室后相关生理生化指标的变化研究。(1)不同品种江南牡丹花芽内及根系内的可溶性蛋白及游离氨基酸含量研究。自 10月份牡丹落叶进入休眠起，每隔一周取栽植牡丹健壮枝条上一定的花芽和及生长健壮的根系进行可溶性蛋白与游离氨基酸含量、可溶性糖与淀粉含量、呼吸强度的测定，至12月底牡丹进入温室为止，共取 7,8次。可溶性蛋白测定用考马斯亮蓝比色法，游离氨基酸测定用茚三铜比色法;可溶性糖及淀粉含量测定用蒽酮比色法;呼吸速率用 TPS-1 便携式光合仪测定。(2)内源激素含量研究。自每年11月起，每隔7天取栽植江南牡丹健壮枝条上的一定标准的花芽至12月中旬江南牡丹进入温室为止，共取 7 次。迅速放与液氮中速冻15分钟，然后置于-20?冰箱中保存备用。 样品冰浴研磨过C18柱纯化后，在45?水浴中氮气吹干，稀释液定容，摇均后用于 ELISA 酶联免疫测定。 3(种苗生产是牡丹商品化生产和产业化发展的基础，种苗的质量是促成牡丹盆花品质优劣的关键。通常一亩地能产牡丹小苗1万株，2,3年后分栽可达5,6万株，完全能满足设施栽培条件的规模生产。建立采穗圃，砧木圃及嫁接技术，改变现有种苗栽培模式，进行穴盆育苗、容器栽培、施肥管理、秋发现象控制等技术的研究，克服目前在牡丹种苗生产中依靠分株繁殖而生产的繁殖系数小、品种退化的问题。 4、在完成品种选择与种苗繁殖技术研究的基础上，将完成低温 休眠的牡丹植株从裸地栽培移植到温室进行盆栽催花，通过上盆、基质、水肥、整形、除虫、温度、湿度、光照等一整套栽培管理措施的制定与实施，建立起完整的春节催花促成栽培技术体系;在此基础上，总结和建立包括采穗、砧木、嫁接、低温处理、日光温室培育等步骤在内的栽培模式。 (二)技术路线 本地江南牡丹品种 收集 品种调研保护地种植资源保存圃 其他江南牡丹品种 引进 设施盆栽促成栽培品种筛选江南牡丹品种 采穗圃 促成栽培实生苗嫁接移植圃盆栽 植株选择补充试验 牡丹休眠期花芽形低温数态的观察休眠据过程收中的集低温解除休眠需冷与休眠期需冷量的测定量及整生理理生化分变化析生理生化指标的研测定究 数 据花芽形态的观收察江南集温室内催牡丹与花栽培催花整原理相关生理生化理及相指标测定分关技析术措 施的 研究 (三)组织方式与课题分解 本项目由主持单位与合作单位成立项目协作组，根据项目研究内容签订合作。根据各自的专业和特长，按照进度安排，共同开展研究。由项目负责人主持全局工作，项目组成员分工协作，实行项目目标考核和管理，确保项目的正常开展。 (1)项目主持单位主要负责:种源收集、品种筛选、栽培、嫁接、催花等方面的技术管理以及资源圃、移植圃、采穗圃的建设与管理。 (2)项目合作单位主要负责:协助品种筛选，生理生化测定、促成栽培技术方面的研究。 六、计划进度安排 本项目计划计划三年时间完成，具体安排如下: 2012.07,2012.12 牡丹品种引种;温室大棚建设; 2013.01- 2013.06保护地栽培与资源保存圃;品种筛选;建立采穗圃; 2013.07,2013.12 催花促成栽培技术研究;生理生化测定; 2014.01,2014.04 进行中期检查，提交检查报告; 2014.05- 2014.09生理生化测定;嫁接与移植圃建设; 2014.10- 2015.02 牡丹规模化设施催花技术研究; 2015.03- 2015.06 项目总结，组织验收 七、现有工作基础和条件 本项目技术力量的投入比较雄厚，项目组科研力量配备强，具有经验丰富，年富力强的中、高级研究人员9人，包括遗传育种、植物生理、森林培育等不同专业，专业组成和项目分工十分合理，能保证项目的顺利实施和取得预期的目的。项目承担单位是一家从事花卉苗木新品种研发和生产的农业科技型企业。几年来，共投入资金500多万元，已建立了面积达200多亩的南方牡丹引种扩繁基地，建有温室 催花大棚10亩，已引种驯化了30多个牡丹品种，并培育出了能适应南方各地栽培生长的江南牡丹新品种，年产牡丹商品化盆栽年宵花6000余盆，产值达180多万。目前已初具规模，成为南方规模最大的江南牡丹繁育基地，能为本项目提供研究和产业化示范基地。 项目合作单位在十一五期间共承担各类研究项目120余项，其中主持国家级项目20项，省重大项目10项，省重点项目11项。建有林木遗传育种创新团队。长期以来，项目合作单位承担了浙江省科技项目“观赏植物陶粒基无土栽培系列化技术研究”，获得了省科技进步三等奖，同时在产业化推广方面，建立了150亩的生产基地，4000平方米现代化温室，培育出无土系列花卉品种180余种，在无土花卉栽培领域取得了显著地成就。近年来，又先后承担了浙江特色经济林种质资源收集、保存与创新利用研究项目，木本花卉种质资源收集和良种选育与开发研究项目，浙江杜鹃花属植物优良种质筛选及创新利用研究等相关项目的研究，为本项目的顺利开展打下了良好的基础。 八、经费概算 (一)省级科技计划项目经费概算表 项目名称:江南牡丹地方品种设施栽培与开花促成关键技术研究及产业化示范 金额单位: 万元 省财政拨款 概算科目名称 合计 自筹经费 经费 (1) (2) (3) (4) 122 一、经费支出(合计) 222 100 (一)直接费用 214 92 122 0 1、设备费 0 0 0 (1)购置设备费 0 0 0 (2)试制设备费 0 0 0 (3)设备租赁费 0 0 108 2、材料费 138 30 2.5 3、测试化验加工费 12.5 10 1.5 4、燃料动力费 10.5 9 0 5、差旅费 4 4 0 6、会议费 4 4 0 7、合作协作研究与交流费 20 20 0 8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费 5 5 10 9、劳务费 20 10 0 10、专家咨询费 0 0 0 11、其他 0 0 其他费用详细说明 8 8 0 ,二,间接费用 0 12、管理费 8 8 0 13、激励费 0 0 150 二、经费来源(合计) 1、申请省财政经费 100 2、自筹经费 50 (1)单位自有货币资金 50 (2)地方、部门配套拨款 (3)其他资金 注:支出概算按照经费开支范围确定的支出科目和不同经费来源编列，同一支出科目一般不同时在财政拨 款经费和自筹经费中概算。 (二)经费概算说明 1、试验材料费:138万元 (1)品种收集和引进:共收集本地品种25个，每个品种5株，每株平均600元，计7.5万元;引进外地品种15个，每个品种10株，每株约100元，计1.5万元，共计9万元。 22(2)设施栽培建设:新建日光温室2000m，每m造价400元，计80 22万元;栽培基地喷灌设施建设，共10000 m，每m造价10元，计10万元，共计90万元。 (3)促成栽培盆:共需30cm×30cm规格盆2.5万个，每个5元，共计12.5万元。 (4)有机肥、农药:共需有机肥500吨，每吨500元，计25万元;农药200公斤，每公斤约75元，计1.5万元，合计26.5万元。 2、测试化验加工费:12.5万元 (1)可溶性蛋白:需检测50个样品，每个样品150元，共需7500元。 (2)游离氨基酸:需检测50个样品，每个样品150元，共需7500元。 (3)光合作用:需检测50株样本，每株样本72小时，每个样本200元，共需10000元。 (4)内源激素:需检测50个样品，每个样品需检测GA3、IAA、ABA、ZR四种激素，每种激素500元，每个样品2000元，50个样品共需10万元。 3、燃料动力费10.5万元 (1)水、电费:项目预计用水每年需1000吨，每吨2元，三年共需6000元;预计每年用电5万度，每度0.5元，三年共需7.5元，合计8.1万元; (2)燃油:项目预计用柴油每年1吨，每吨8000元，三年共需2.4万元。 4、差旅费4万元 用于项目考察、采样、合作加工、工作联系等，平均每年1.3万元，三年合计:约4万元 5、会议费4万元 (1)用于项目论证、中期考核与项目验收费，每次约1万元，共计3万元。 (2)用于项目组成员参加相关学术会议，共4人次，每人次2500元，共计1万元。 6、合作协作交流费20万元 合作单位研究所需经费，共计20万元。 7、出版文献、知识产权费5万元 (1)资料复印、打印、装订等，每年约3300元，三年合计约10000元。 (2)文章发表2篇，每篇5000元，合计10000元。 (3)专利申请2项，每项10000元，合计20000元。 8、人员劳务费20万元 (1)试验室辅助人员1名，每月2000元，每年合计用工量5个月，三年合计3万元。 (2)项目基地临时用工，每月1800元，，每年约需10人， 3个月工作量，三年合计16.2万元。 (3)学生实习补贴，共10人，每年1个月，每人每月400元，2年计8000元。 9、管理费8万元 项目管理费按8%计，共8万元。