不同培養(yǎng)條件下卡州滿江紅N、P含量的季節(jié)變化

余濤 鄭向麗 徐國忠 王俊宏 黃毅斌

摘要：卡州滿江紅是良好的肥料、飼料、餌料植物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用。采用網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)和溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)2種培養(yǎng)方式，研究卡州滿江紅3個品系的產(chǎn)量以及N、P含量的季節(jié)變化。結(jié)果表明：卡州滿江紅3個品系在網(wǎng)室培養(yǎng)條件下春、夏、秋三季的生物量均高于溫室培養(yǎng)，冬季則低于溫室培養(yǎng)；春、夏兩季溫室培養(yǎng)條件下卡州滿江紅的N含量均高于網(wǎng)室培養(yǎng)，而秋、冬兩季則相反；溫室培養(yǎng)條件下卡州滿江紅3個品系的P含量均高于網(wǎng)室培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：卡州滿江紅；培養(yǎng)條件；氮；磷；季節(jié)變化

DOI： 1013651/jcnkifjnykj201808014

Seasonal Variation of the Contents of N and P in Azolla caroliniana under Different Culture Conditions

YU Tao1， ZHENG Xiangli2， XU Guozhong2， WANG Junhong2， HUANG Yibin1， 2， 3*

（1. College of Resouces and Environment， Fujian Agricultural and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002；

2. Institute of Agricultural Ecology， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou， Fujian 350013；

3. Institute of Soil and Fertilizer， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou， Fujian 350013）

Abstract： A. caroliniana is a good green manure， feed and bait plant， which plays an important role in agricultural production. The seasonal variations of yield and contents of N， P of three strains of A. caroliniana were studied by watersoil culture in net room and nutrient solution culture in greenhouse. The results showed that the biomass of three strains was all higher than that of greenhouse culture in spring， summer and autumn， but lower than that of greenhouse culture in winter； and the content of N in greenhouse was higher than that of incubation in net room during spring and summer， but opposite in autumn and winter. And the content of P of 3 strains in greenhouse was higher than that of in net room.

Key words： A. caroliniana； culture conditions； nitrogen； phosphorus； seasonal variation

紅萍Azolla caroliniana Willd，又名滿江紅，是蕨類和魚腥藻的共生體，具有生物固氮和富鉀等特性。作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要植物，紅萍在稻-萍、稻-萍-魚、稻-萍-鴨等生態(tài)農(nóng)業(yè)模式中發(fā)揮重要作用[1-2]。紅萍具有很強的生物固氮作用，其年生物固氮量可達243～402 kg·hm-2[3]。磷是紅萍的重要影響因子之一，缺磷會抑制紅萍的生長，同時會影響其蛋白質(zhì)和核酸的合成[4]。因此，N、P營養(yǎng)元素對紅萍具有重要的意義。

卡州滿江紅Azolla caroliniana Willd，原產(chǎn)美洲，其葉片能固定空氣中游離的氮素，具有生長迅速、抗逆性強、氮素含量高等優(yōu)點，是良好的肥料、飼料、餌料植物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用[5-6]。目前，紅萍種質(zhì)資源的保存主要有莖尖保存、網(wǎng)室培養(yǎng)、溫室培養(yǎng)3種方式。本研究采用網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)和溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)2種培養(yǎng)方式，研究卡州滿江紅的產(chǎn)量以及N、P含量的季節(jié)變化，旨在為卡州滿江紅的保存、利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

11供試材料

選用國家紅萍種質(zhì)圃（福州）中保存的卡州滿江紅品系（表1）。

12試驗方法

選擇生長健壯的卡州滿江紅3個品系于春季（5月）、夏季（8月）、秋季（11月）、冬季（2月）進行網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)和溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)，每個處理3次重復(fù)，每重復(fù)放萍量為20 g。網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)，紅萍置于盆中土培培養(yǎng)，水層保持覆蓋土面4～6 cm，土壤選用經(jīng)高壓消毒的微酸性壤土，土壤pH值為54，有機質(zhì)297 g·kg-1、全氮151 g·kg-1、全磷247 g·kg-1、全鉀2160 g·kg-1、堿解氮881 mg·kg-1、有效磷3497 mg·kg-1、速效鉀5320 mg·kg-1。網(wǎng)室噴灌條件良好，試驗期間早晚噴水1次，營養(yǎng)液配方見表2。培養(yǎng)條件：溫室為空調(diào)玻璃房，室內(nèi)溫度20～25℃，相對濕度85%～90%。晴天利用自然光照，

13指標(biāo)測定

余濤等：不同培養(yǎng)條件下卡州滿江紅N、P含量的季節(jié)變化2018年第8期2018年第8期余濤等：不同培養(yǎng)條件下卡州滿江紅N、P含量的季節(jié)變化培養(yǎng)30 d測定紅萍的產(chǎn)量并取樣，樣品帶回實驗室先105℃殺青30 min，后70℃烘至恒量，粉碎，過40目篩，裝袋儲于真空干燥器中，備測。全氮采用凱氏定氮法測定，全磷采用硝酸高氯酸消煮鉬銻抗分光光度法測定，全鉀采用火焰光度計測定。

14數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2003與Origin 8軟件進行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 210中的oneway ANOVA進行單因素方差檢驗。

2結(jié)果與分析

21不同培養(yǎng)條件下卡州滿江紅生物量季節(jié)動態(tài)

由表3可見，網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅3個品系的生物量（濕重）最大值均出現(xiàn)在夏季（8月）?？ㄖ轁M江紅3001的生物量變化范圍為12570～33547 g，3006為8706～34554 g，3501為11015～35161 g。春季（5月），3001的生物量最高，為29929 g，顯著高于3501（25870 g）；夏季（8月）3501的生物量最高，為35161 g，與3001和3006差異不顯著；秋季（11月）3001的生物量最高，為16809 g，顯著高于3501（12403 g）；冬季（2月）3001的生物量最高，為12570 g，但與3006和3501差異不顯著。

溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅3個品系的生物量最大值均出現(xiàn)在春季（5月）?？ㄖ轁M江紅3001的生物量變化范圍為10200～18199 g，3006為10845～18621 g，3501為9652～20205 g。春季（5月）3501的生物量最高，為20205 g，但與3001和3006差異不顯著性；夏季（8月）3006的生物量最高，為10845，與3001和3006差異不顯著；秋季（11月）3001的生物量最高，為11167 g，極顯著高于3501（9652 g）；冬季（2月）3001的生物量最高，為14675 g，與3006和3501差異不顯著性。

對比網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)和溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)2種培養(yǎng)方式，卡州滿江紅3個品系在網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)條件下春、夏、秋三季的生物量均高于溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)，冬季則低于溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)。水溫對滿江紅生物量的影響較大[7]，冬季網(wǎng)室水溫較低可能是導(dǎo)致滿江紅生物量低的主要原因。

從圖1可知，網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)條件下卡州滿江3個品系3001、3006、3501的N含量最大值均出現(xiàn)在夏季，最小值均出現(xiàn)冬季。不同季節(jié)3001的N含量變化范圍為317%～429%，3006為314%～407%，3501為278%～413%。網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)條件下，3001的N含量在夏、秋、冬均為3個品系中最大，春季3501的N含量最高，但與3001差異不顯著。網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅的N含量在春、夏、秋3個季節(jié)的動態(tài)變化較為穩(wěn)定，但冬季明顯降低。從圖2可知，溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅3001和3006的N含量最大值出現(xiàn)在秋季（11月），而3501的N含量最大值出現(xiàn)在冬季（2月）。不同季節(jié)3001的N含量變化范圍為331%～381%，3006為353%～393%，3501則為330%～368%。溫室條件下，3006的N含量在春、夏、秋、冬均為3個品系中的最大值?？傮w上，卡州滿江紅在溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下N含量的季節(jié)動態(tài)變化不大。通過比較兩種培養(yǎng)方式可以發(fā)現(xiàn)，春、夏兩季溫室培養(yǎng)條件下卡州滿江紅的N含量均高于網(wǎng)室培養(yǎng)，而秋、冬兩季則相反。

23不同培養(yǎng)條件下卡州滿江紅P含量季節(jié)動態(tài)

由圖3可知，在網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅3個品系均在夏季出現(xiàn)P含量最高值?？ㄖ轁M江紅3001的P含量的變化范圍為028%～072%，3006為029%～076%，3501為026%～054%?？傮w上看，春、夏兩季的P含量較高，秋、冬兩季的P含量較低。由圖4可知，溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅品系3001與3006均在春季出現(xiàn)P含量最高值，3501則為秋季，3個品系均在夏季出現(xiàn)最低值?？ㄖ轁M江紅3001的P含量變化范圍為088%～180%，3006為136%～191%，3501則為082%～172%?？傮w上看，春、秋、冬三季的P含量相差不大，夏季的P含量較低。溫室培養(yǎng)條件下卡州滿江紅3個品系的P含量均高于網(wǎng)室培養(yǎng)。網(wǎng)室培養(yǎng)條件下，P含量整體呈先增加后減少再增加的趨勢；而溫室培養(yǎng)條件下的磷含量呈先減少后增加再減少的趨勢。

3結(jié)論與討論

根據(jù)植物生長規(guī)律，春、夏兩季植物生長迅速，秋、冬則因為受到溫度、光照等原因?qū)е律L受到抑制。因此，網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)條件下，春、夏兩季卡州滿江紅的生物量較高，而秋、冬兩季明顯下降。相比之下，溫室條件避免了惡劣天氣及害蟲等危害，但不可避免受到雜藻的影響[9]。本研究結(jié)果表明，卡州滿江紅的生長受到一些雜藻的影響，但整體上生物量的季節(jié)動態(tài)變化較為穩(wěn)定。

在植物生長過程中，N、P是關(guān)鍵的營養(yǎng)元素，N、P含量會促進植物量的增加[10]。網(wǎng)室培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅在春、夏、秋、三季N含量較高且穩(wěn)定，而冬季明顯下降，其生物量變化與N含量變化趨勢基本一致。根據(jù)動態(tài)平衡理論（Homeostasis），有機體具有保持自身元素相對穩(wěn)定的能力[11]。溫室培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅的生長環(huán)境較為穩(wěn)定，因而其N含量季節(jié)動態(tài)變化不大。Aerts等[12]認(rèn)為植物的P含量與土壤P含量密切相關(guān)，本研究網(wǎng)室土壤所采用土壤的全磷含量247 g·kg-1、有效磷3497 mg·kg-1，磷含量不高。因此，卡州滿江紅在網(wǎng)室土壤培養(yǎng)條件下的磷含量均低于溫室。

本研究結(jié)果表明，卡州滿江紅3個品系在網(wǎng)室土壤水培養(yǎng)條件下春季、夏季、秋季三季的生物量均高于溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)，冬季則低于溫室營養(yǎng)液培養(yǎng)。網(wǎng)室培養(yǎng)條件下，3001生物量最大；溫室培養(yǎng)條件下，3個品系生物量差異不大。春、夏兩季溫室培養(yǎng)條件下卡州滿江紅的N含量均高于網(wǎng)室培養(yǎng)，而秋、冬兩季則相反。網(wǎng)室培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅的N含量在春、夏、秋3個季節(jié)的動態(tài)變化較為穩(wěn)定，但冬季明顯降低，3001的N含量較高；溫室培養(yǎng)條件下，卡州滿江紅的N含量較為穩(wěn)定，3006的N含量較高。溫室培養(yǎng)條件下卡州滿江紅3個品系的P含量均高于網(wǎng)室培養(yǎng)。網(wǎng)室培養(yǎng)條件下，P含量整體呈先增加后減少再增加的趨勢，3個品系的P含量差異未達顯著水平；而溫室培養(yǎng)條件下的P含量呈先減少后增加再減少的趨勢，3006的P含量較高。

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（責(zé)任編輯：林玲娜）2018年第8期