馬齒莧葉片功能性狀密度效應(yīng)的研究

陳雨點(diǎn)， 查 彪， 李星辰， 王 軍， 王曉鵬

(安徽科技學(xué)院 生命與健康科學(xué)學(xué)院，安徽 鳳陽 233100)

馬齒莧(

Portulaca

oleracea

L.)隸屬于馬齒莧科馬齒莧屬。廣布全世界溫帶和熱帶地區(qū),中國南北各地均產(chǎn)。喜肥、耐旱澇,抗逆性強(qiáng),為田間常見雜草，具有清熱利濕、涼血、止血的功效,抗氧化、保肝、預(yù)防血管內(nèi)皮損傷等作用;另外,馬齒莧富含維生素B等營養(yǎng)元素,對(duì)人體有較高的營養(yǎng)價(jià)值,是目前廣受大眾歡迎的野菜之一。田間作物和其他雜草直接吸收馬齒莧局域環(huán)境的水肥光熱,從而影響到馬齒莧葉片功能性狀及品質(zhì),而選擇合適的種植密度是提高馬齒莧產(chǎn)量和質(zhì)量亟待解決的重要技術(shù)之一。調(diào)節(jié)與改善作物的種植密度,以增加產(chǎn)量或提升質(zhì)量,一直是植物學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn),目前國內(nèi)使用大豆、油菜、小麥等作物進(jìn)行了密度對(duì)植物生長影響的相關(guān)研究較多，有研究表明,種植密度對(duì)植物功能性狀的影響大于栽培措施,隨著種植密度的增加,植株間相互遮陰,葉片光合能力降低,合理密植是今后超高產(chǎn)栽培發(fā)展的趨勢(shì)。而葉片的功能性狀最能直觀地表現(xiàn)出植株的生長狀態(tài),且直接關(guān)系著植物的產(chǎn)量及質(zhì)量,它對(duì)外界環(huán)境敏感度強(qiáng),能直接反映出植物的生理特性。本研究以馬齒莧為研究材料,設(shè)置不同絕對(duì)密度和相對(duì)密度不同水平的梯度處理,對(duì)葉片幾種功能性狀進(jìn)行研究分析,研究馬齒莧葉片功能性狀對(duì)密度變化的響應(yīng),反映種植密度對(duì)馬齒莧生長的影響,以探究馬齒莧高產(chǎn)的最佳密度,為進(jìn)一步利用馬齒莧資源提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 馬齒莧種植與密度處理方案

供試材料:2019年7月初,用馬齒莧種子育苗。1周后,選擇大小一致、根系發(fā)達(dá)的幼苗,移栽于種植盆(長50 cm、寬20 cm、高15 cm)中;栽培基質(zhì)為營養(yǎng)土、沙土的比例為1∶3的混合土。密度處理分為絕對(duì)密度與相對(duì)密度兩種處理方案,設(shè)置8個(gè)絕對(duì)密度梯度處理組(A～H),分別為:A(10株/m), B(20株/m),C(30株/m),D(40株/m),E(50株/m),F(60株/m),G(70株/m),H(80株/m)。設(shè)置5個(gè)相對(duì)密度梯度處理組(A～E)將辣椒與馬齒莧混種,馬齒莧相對(duì)密度分別為a(100%),b(83.33%),c(71.43%),d(62.5%),e(55.5%)。

1.2 測量方法

馬齒莧生長80 d,測定葉片功能性狀。取葉位相同十片葉片,游標(biāo)卡尺測量葉長(LL),葉寬(LW),并用葉綠素儀(SPAD)測定葉綠素(Chla)含量;采用電子天平測量全株葉片的葉鮮重(LFW)、株鮮重(PFW)、葉干重(LDW)、株干重(PDW)(將樣品于 105 ℃殺青5 min后置 60 ℃烘箱中烘干24 h至恒重)。葉質(zhì)比(LWR)=葉干重(LDW)/全株干重(PDW);根冠比(RSR)=地下部分鮮重/地上部分鮮重。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用 SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素和方差分析,通過T檢驗(yàn),差異顯著水平為

P

<0.05，表示具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 絕對(duì)密度處理對(duì)馬齒莧葉功能性狀影響

如表1所示,不同密度處理對(duì)馬齒莧葉片葉形指數(shù)影響不顯著,而對(duì)葉長、葉寬、葉質(zhì)比、葉鮮重、葉綠素有顯著影響(

P

<0.05)。絕對(duì)密度的增加使得種內(nèi)競爭加劇,處理組A與C、D、E葉長有顯著性差異,A～C呈明顯下降趨勢(shì),C～D之間無顯著性差異,且D～E之間無顯著性差異,出現(xiàn)較好的適應(yīng)性,F～G無顯著變化,表明密度的增加對(duì)葉長影響較小;各處理組間葉寬無顯著性差異,但密度的增加,葉寬有增加的趨勢(shì);密度對(duì)葉形指數(shù)無顯著影響,表明馬齒莧葉形的穩(wěn)定性強(qiáng);處理組D與各組的葉質(zhì)比有顯著性差異,隨著密度的增加,表現(xiàn)出先下降、后上升的態(tài)勢(shì),除D組外,各組之間的葉質(zhì)比無顯著性差異,表明其對(duì)密度變化較好的適應(yīng)性;處理組A單株葉鮮重(25.499 g)顯著高于其他各處理組,隨著密度的增加,依次顯著下降,處理組C～G之間無顯著性差異,G處理組最小為4.732 g,表明密度顯著影響其單株葉鮮重,但是,高于C組的密度對(duì)其單株葉鮮重影響不大;除D組外,各處理間葉綠素?zé)o顯著性差異。株鮮重與根冠比E～H之間無顯著性差異,其余各組均有顯著性差異。

表1 絕對(duì)密度對(duì)馬齒莧葉功能性狀的影響

2.2 相對(duì)密度處理對(duì)馬齒莧葉功能性狀影響

如表2所示,不同相對(duì)密度處理下馬齒莧葉片葉形指數(shù)影響不顯著。而葉長、葉寬、葉質(zhì)比、葉鮮重、葉綠素出現(xiàn)顯著性差異(

P

<0.05)。隨著相對(duì)密度減小種間競爭加劇,葉長、葉寬顯著下降,其中,B、C、D間無顯著差異,呈現(xiàn)適應(yīng)性變化過程;而葉質(zhì)比表現(xiàn)出先顯著下降、后上升的趨勢(shì);各處理組葉鮮重顯著下降,其中處理組A最大,E最小;各處理組葉綠素呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì),相對(duì)密度減小初期,處理組B,C葉綠素顯著受到抑制,后期的D,E組略有回升,除A組外,其余各處理組無顯著性差異,表明葉綠素對(duì)相對(duì)密度的變化也具有較好的適應(yīng)性。株鮮重C～D之間無顯著性差異,且D～E之間無顯著性差異,其余各組均有顯著性差異。根冠比D與其余各組均有顯著性差異。

表2 不同相對(duì)密度對(duì)馬齒莧葉功能性狀的影響

3 結(jié)論與討論

種植密度對(duì)植物單株鮮重和產(chǎn)量均影響顯著，隨著種群密度增大，個(gè)體間競爭加劇，不利于植物個(gè)體生長和結(jié)實(shí)。本研究中，密度升高，馬齒莧種間競爭加劇，養(yǎng)分遞減，葉鮮重表現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)，葉長、葉寬雖總體呈下降趨勢(shì)，中間的處理組有增長的態(tài)勢(shì)，表明馬齒莧在應(yīng)對(duì)密度變化過程中，存在適應(yīng)性變化調(diào)整葉片形態(tài)與大小。程偉燕等、朱洪德等研究報(bào)道顯示，葉綠素含量隨著密度的增加而降低。而于洪久研究表明，隨著種植密度的增加，葉綠素含量上升。本研究結(jié)果均有所不同，盡管隨著密度的升高，葉綠素含量整體下降，與程偉燕等，朱洪德等研究一致，但同質(zhì)性很高，表明馬齒莧對(duì)密度變化的適應(yīng)性較強(qiáng)。

相對(duì)密度是指某空間內(nèi)某一種植物的個(gè)體數(shù)占全部植物物種個(gè)體數(shù)的百分比,可間接反映種間競爭情況。在混播中，一種植物擴(kuò)張了自己的種群，將會(huì)抑制其它種群的擴(kuò)展。馬齒莧隨著相對(duì)密度的減小，葉片功能性狀指標(biāo)下降，表明了馬齒莧的生長受到了伴生植物的抑制。

隨著相對(duì)密度減小，馬齒莧種間存在生物量分配，與羅永開等研究結(jié)果一致。相對(duì)密度減小初期，莖生長量上升，種間爭奪空間，導(dǎo)致馬齒莧葉質(zhì)比下降；相對(duì)密度減小后期，單株生物量下降，導(dǎo)致葉質(zhì)比上升，表明相對(duì)密度間接改變馬齒莧對(duì)養(yǎng)料和水分的利用，從而改變生物量分配。馬齒莧葉長、葉寬顯著響應(yīng)相對(duì)密度變化，出現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，而葉形指數(shù)無顯著性差異，表明馬齒莧葉片功能性狀有一定的生態(tài)可塑性，與宋金枝等研究結(jié)果一致。

混播物種生態(tài)對(duì)策通常對(duì)共用的資源在時(shí)間和空間上可協(xié)調(diào)分配。相對(duì)密度減小，種間競爭加劇，葉綠素含量先減小后增大，與謝開云等研究結(jié)果一致。

馬齒莧在鹽堿脅迫下SOD、POD、CAT抗氧化酶活性出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，葉片功能性狀與栽培條件對(duì)也有一定的相關(guān)性。本研究中，馬齒莧葉片功能性狀應(yīng)對(duì)絕對(duì)密度變化出現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，表明馬齒莧有可能啟動(dòng)了抗氧化酶的生理響應(yīng)，這將有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，葉形指數(shù)對(duì)密度變化無顯著性響應(yīng)，表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性；絕對(duì)密度、相對(duì)密度對(duì)馬齒莧各葉片功能性狀均有顯著影響，隨著種內(nèi)、種間競爭的加劇，葉長、葉寬、葉質(zhì)比均有適應(yīng)性變化，株鮮重、根冠比大幅顯著下降，葉鮮重顯著受到抑制，葉綠素含量有所下降；最適絕對(duì)密度為10株/m，最適相對(duì)密度為83.33%。