不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗生長及生理指標的影響

劉金玉 林聲威 潘景玉 張 芹*

（1. 河北農(nóng)業(yè)大學園林與旅游學院，保定 071000；2. 圍場滿族蒙古族自治縣林業(yè)局，圍場 068450）

金蓮花（Trollius chinensisBunge.）為毛茛科（Ranunculaceae）金蓮花屬（Trollius）多年生草本植物，分布于華北和東北地區(qū)海拔1 000～2 200 m 山地，其花朵為金黃色，可作茶飲或入藥，具有良好的抗菌消炎及抗病毒作用，是我國重要的傳統(tǒng)藥用植物［1～2］。因其市場需求量大，近年來金蓮花野生資源遭到嚴重破壞，處于瀕危狀態(tài)。因此開展金蓮花的人工繁殖栽培，對滿足市場需求及保護野生金蓮花資源具有重要意義。傳統(tǒng)的金蓮花育苗栽培常采用普通園土，但存在幼苗生長緩慢、成苗率低的現(xiàn)象，有關金蓮花育苗栽培基質(zhì)的研究鮮有報道，本研究采用不同的土壤改良基質(zhì)，分析添加不同基質(zhì)對土壤理化性質(zhì)的影響，并通過栽培試驗研究不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗生長、生理指標、根系活力、礦質(zhì)吸收、葉綠素含量和光合特性的影響，篩選出適宜金蓮花生長的基質(zhì)改良配方，為金蓮花人工栽培產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016 年4 月～10 月在河北農(nóng)業(yè)大學實驗基地進行，以當年生的金蓮花幼苗為供試材料，土壤為苗圃地園土，改良基質(zhì)為草炭、蛭石和珍珠巖，將園土和3種改良基質(zhì)按照不同的體積比分別配成7種混合基質(zhì)，以園土為對照（見表1）。

表1 土壤改良方式Table 1 Soil improvement method

2016 年5 月選擇具有3～4 片真葉，生長一致、健壯無病蟲的金蓮花幼苗，移栽入含有不同改良基質(zhì)的花盆（140 mm×125 mm）內(nèi)，30 d 為試驗起點，試驗采取隨機區(qū)組設計，每個處理金蓮花幼苗20株，3次重復。育苗期間所有處理保持相對一致的環(huán)境條件。

1.2 試驗方法

1.2.1 土壤理化性質(zhì)測定

基質(zhì)的物理性質(zhì)測定均參考連兆煌［3］飽和浸提法；EC 值用電導率儀測定（DDS-312 型）；pH 值參考中國土壤協(xié)會農(nóng)業(yè)化學委員會的浸提法；堿解氮采用堿解擴散法；速效磷采用NaHCO3法；速效鉀采用火焰光度計法［4］。

1.2.2 生長指標測定

上盆30 d 后作為試驗起點，每隔15 d 對金蓮花幼苗的株高、冠幅、葉面積、葉片數(shù)量等形態(tài)指標進行測量，共計測量5次。

1.2.3 生理指標測定

超氧化物岐化酶活性（SOD）的測定釆用NBT比色法，過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，MDA 測定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法［5］，于上盆90 d后取樣測定。

1.2.4 根系活力及礦質(zhì)吸收含量測定

根系活力的測定采用氯化三苯基四氮唑（TTC法）［5］；礦質(zhì)吸收含量的測定方法參考土壤農(nóng)化分析樣品處理方法，全氮含量測定采用半微量凱氏定氮法；全磷的測定采用鉬銻抗比色法；全鉀的測定采用火焰光度法［4］。

1.2.5 葉綠素含量及光合指標測定

葉綠素含量用T22 分光光度計進行測定；光合指標在2016 年10 月測定，選擇晴朗無云的天氣，使用美國Li-6400 便攜式光合儀從8：00～18：00，每隔2 h 對各處理下金蓮花幼苗凈光合速率（Pn）日變化進行測定，測定時注意保持葉片自然著生角度和方向不變。

1.3 數(shù)據(jù)處理分析

采用Microsoft Excel 軟件制圖，SPSS 軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)理化性質(zhì)分析

2.1.1 基質(zhì)物理性質(zhì)分析

如表2所示，不同處理之間的基質(zhì)物理性質(zhì)存在不同的差異。CK 組的容重顯著高于其他處理（P＜0.05），總孔隙度、通氣孔隙和大小孔隙比較低，園土透氣性較差，不利于根系延伸生長。草炭改良組中，處理T1、T4和T5與CK相比通氣孔隙和大小孔隙比顯著提高（P＜0.05），容重顯著減?。≒＜0.05），總孔隙度與CK差異不顯著，處理T7與CK 相比總孔隙度、通氣孔隙和大小孔隙比顯著提高（P＜0.05），分別比對照提高15.25%、135.03%、173.08%，容重顯著減?。≒＜0.05），較對照少了54.74%；處理T5、T7 的通氣孔隙和大小孔隙比顯著高于處理T1 和T4（P＜0.05），且兩者差異不顯著。不含草炭的蛭石珍珠巖改良組中，處理T2、T6比對照的通氣孔隙和大小孔隙比顯著提高（P＜0.05），容重顯著減?。≒＜0.05）。

表2 不同土壤改良基質(zhì)的物理性質(zhì)Table 2 Physical properties of different soil improved substrates

2.1.2 基質(zhì)化學性質(zhì)分析

由表3 可知，草炭改良組T1、T4、T5 和T7 比CK 和不含草炭的改良組的堿解N、速效P、速效K和EC 值均顯著提高（P＜0.05），處理T1、T4、T5 和T7之間堿解N、速效K無顯著差異；EC值均差異顯著（P＜0.05），其中處理T7 顯著高于其他處理（P＜0.05）；處理T5 的速效P 顯著高于處理T1 和T4（P＜0.05），與T7 無顯著差異；不同處理之間的pH 值無顯著差異。蛭石珍珠巖改良組中，處理T2、T3 的堿解N 顯著低于CK（P＜0.05），T6 與CK無顯著差異；3 個處理的速效P 均與CK 無顯著差異，EC 值均低于CK 且差異顯著（P＜0.05）；處理T2 和T6 的速效K 與CK 相比顯著提高（P＜0.05），T3與CK無顯著差異。

2.2 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗生長指標的影響

2.2.1 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗株高的影響

不同土壤改良處理下，金蓮花的株高生長變化如圖1 所示，隨著處理時間的延長，金蓮花株高總體呈現(xiàn)上升的趨勢。處理30～90 d 后，草炭改良組中的處理T7 株高均為最高，分別比對照高了19.89%、20.22%、22.44%、27.66%、32.08%，并且與對照有顯著差異（P＜0.05），處理T1、T4、T5 與CK無顯著差異。蛭石珍珠巖改良組中的處理T2、T3和T6均與CK差異不顯著。

2.2.2 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗冠幅的影響

不同基質(zhì)處理下，金蓮花冠幅的生長變化如圖2 所示，CK 組、蛭石珍珠巖組和草炭組處理T1、T5 的冠幅呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢，草炭組中處理T7的冠幅呈上升的趨勢且漲幅較高，T4 的冠幅則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。處理30～90 d 后，草炭組的處理T7 冠幅均為最大，并且與對照有顯著差異（P＜0.05），處理90 d 后，比對照增加了26.62%。處理90 d后，T4、T5、T3和T6組冠幅與對照差異不顯著；T2組冠幅顯著低于對照（P＜0.05）。

2.2.3 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗葉面積的影響

如圖3所示，不同處理下金蓮花幼苗葉面積均有較明顯的變化。處理30 d后，草炭組的處理T4、T7 的葉面積與對照達到差異顯著水平（P＜0.05），T7 處理的葉面積最大，比對照提高44.00%，蛭石珍珠巖組的處理T2 葉面積顯著低于對照，其余處理均與對照沒有顯著差異；處理45～90 d 后，草炭組中處理T4、T5和T7的葉面積高于對照且差異顯著（P＜0.05），其中T7 葉面積均為最大，分別比對照提高51.86%、46.20%、50.56%、56.22%，處理T1與CK 無顯著差異。蛭石珍珠巖組的處理T6 葉面積大于對照且差異顯著（P＜0.05），分別比對照提高5.0%、12.50%、16.96%、18.92%，處理T2 和T3 與對照差異不顯著。

2.2.4 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗葉片數(shù)的影響

如圖4所示，不同處理下金蓮花幼苗的葉片數(shù)均呈現(xiàn)增長的趨勢。處理90 d 后，草炭組的處理T7 葉片數(shù)最多，顯著高于對照及其他處理（P＜0.05），比對照高64.41%。處理30～45 d 后，T1、T4和T5與對照差異不顯著，處理60 d后，T1和T4顯著高于對照（P＜0.05），T5 無顯著差異，處理75～90 d后T1、T4和T5處理的葉片數(shù)高于對照且差異都達到顯著水平（P＜0.05）。蛭石珍珠巖組T2 在處理30～90 d后葉片數(shù)最少且顯著低于對照（P＜0.05）。

2.3 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花葉片SOD 及POD活性的影響

SOD、POD 是植物體內(nèi)主要的保護酶，當植物生長受到脅迫時，能幫助減輕外部環(huán)境對植物的傷害。如圖5所示，草炭組和蛭石珍珠巖組各處理的SOD 活性均顯著高于CK（P＜0.05），草炭組處理T1、T4、T5 和T7 與CK 相 比 較，分 別 提 高17.49%、30.58%、28.92%、39.43%，蛭石珍珠巖組處 理T2、T3、T6 比CK 提 高30.17%、3.64%、22.75%，草炭組處理T7 的SOD 活性最高，顯著高于其余處理（P＜0.05）。

如圖6 所示，草炭組處理T1、T4、T5 和T7 的金蓮花葉片POD 活性均顯著高于CK（P＜0.05），分別比CK 提高5.73%、24.75%、22.54%、33.78%。蛭石珍珠巖組的處理T2、T6顯著高于CK（P＜0.05），比CK 提高6.80%、8.85%，T3處理下的POD 活性最低，與CK 差異達顯著水平（P＜0.05）。草炭組T7處理的POD 活性最高，均與其他處理差異達到顯著水平（P＜0.05）。

2.4 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花葉片丙二醛（MDA）含量的影響

植物在不利條件下生長往往發(fā)生膜脂過氧化作用，產(chǎn)生丙二醛（MDA），植物體內(nèi)的MDA 含量的多少能夠反映膜脂過氧化及膜傷害的程度［6］。從圖7 中可以得知，草炭組處理T1、T4、T5 和T7 的MDA 含量均顯著低于對照（P＜0.05），分別比對照降低5.33%、26.05%、27.58%、39.23%。蛭石珍珠巖組的T2和T6處理MDA 含量顯著低于對照（P＜0.05），比CK 降低20.99%、8.61%，T3 處理的MDA含量則顯著高于對照及其他處理（P＜0.05）。草炭組中處理T7的MDA含量最低，與其他處理差異均達到顯著水平（P＜0.05）。

2.5 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗根系活力的影響

不同基質(zhì)處理下金蓮花幼苗根系活力如圖8所示，草炭組處理T7 的根系活力顯著高于CK 和其他處理（P＜0.05），比CK 提高49.57%，處理T1、T4 和T5 與CK 無顯著差異。蛭石珍珠巖組中處理T2、T3和T6的根系活力均與CK差異不顯著。

2.6 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗礦質(zhì)吸收的影響

基質(zhì)不僅影響植物根系的生長，同時也影響著根系對礦質(zhì)元素的吸收與利用。如圖9所示，草炭組處理T4、T5 和T7 的N、P、K 含量均顯著高于CK（P＜0.05），處理T1 的N 含量與CK 差異不顯著，P、K 含量顯著高于CK（P＜0.05），其中處理T7的N、P、K含量最高并與其他處理達到差異顯著水平（P＜0.05），分別比CK 提高71.22%，184.39%、56.73%。蛭石珍珠巖組中，處理T2、T3 的N、K 含量均與CK無顯著差異，P含量與CK相比顯著減?。≒＜0.05），處理T6的N含量與CK 差異不顯著，P、K含量顯著高于CK（P＜0.05）。

2.7 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花葉片葉綠素含量的影響

不同處理下金蓮花葉綠素含量如表4所示，在草炭改良組中，處理T1、T4 和T7 的葉綠素a 含量與CK 相比顯著提高（P＜0.05），分別提高了46.62%、59.40%、75.18%，處理T1、T4、T5 和T7 的葉綠素總量均顯著高于CK（P＜0.05），分別提高43.20%、43.20%、28.62%、65.58%，其中處理T7 顯著高于其他處理（P＜0.05）。蛭石珍珠巖組中處理T2 的葉綠素a 含量顯著高于CK（P＜0.05），比CK 提高49.37%、處理T3、T6 與CK 相比未達到差異顯著水平，處理T2、T3 的葉綠素總量顯著高于CK（P＜0.05），分別提高42.84%、18.26%，T6 與CK差異不顯著。不同處理的葉綠素b 含量均與CK無顯著差異。

表4 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗葉綠素含量的影響Table 4 Effects of different soil improved substrates on chlorophyll content of T. chinensis Bunge. seedlings

2.8 不同土壤改良基質(zhì)對金蓮花幼苗凈光合速率（Pn）日變化的影響

從圖10 中能看出，在不同處理下金蓮花葉片的凈光合速率（Pn）表現(xiàn)出大致相同的趨勢，曲線呈現(xiàn)出典型的降低型雙峰曲線，具體變化規(guī)律為從早上8：00 開始，葉片的Pn逐漸增大，其日變化最高峰出現(xiàn)在早上10：00，中午12：00 為凈光合速率的低谷，下午14：00 左右出現(xiàn)次高峰，峰值低于首峰Pn值，各處理都表現(xiàn)出明顯的光合“午休”現(xiàn)象。在早上10：00時，葉片凈光合速率（Pn）達到最高峰，不同處理之間的葉片Pn差異顯著。草炭組的 處 理T1、T4、T5 和T7 與CK 相 比 均 顯 著 增 加（P＜0.05），分 別 比CK 提 高19.84%、37.43%、35.77%、57.73%，其中處理T7 最高且顯著高于其他處理（P＜0.05），T4 和T5 顯著高于處理T1（P＜0.05），兩者無顯著差異。蛭石珍珠巖組的處理T2、T6 顯著高于CK（P＜0.05），分別比對照提高13.22%、26.86%，處理T3 則顯著低于CK（P＜0.05），比CK低了6.74%。

2.9 不同土壤改良基質(zhì)下金蓮花幼苗各指標的相關性分析

由表5可知，容重與通氣孔隙、大小孔隙比、速效磷和株高顯著負相關（P＜0.05）?？偪紫抖?、速效磷、EC 值和株高與氮、磷、鉀含量極顯著正相關（P＜0.01）。MDA 與總孔隙度、速效磷、速效鉀、葉面積、葉片數(shù)和葉綠素總量顯著負相關（P＜0.05），與通氣孔隙、大小孔隙比、SOD、POD 和凈光合速率極顯著負相關（P＜0.01）。凈光合速率和POD 與大小孔隙比、速效鉀、EC 值、株高和葉片數(shù)顯著正相關（P＜0.05），與總孔隙度和葉面積極顯著正相關（P＜0.01）。凈光合速率與葉綠素總量和速效磷顯著正相關（P＜0.05），凈光合速率、通氣孔隙、SOD和POD 之間極顯著正相關（P＜0.01）。堿解氮與氮、磷、鉀含量顯著正相關（P＜0.05）。速效磷與POD 極顯著正相關（P＜0.01）。速效鉀與SOD、氮、磷含量和葉綠素總量顯著正相關（P＜0.05），與鉀含量極顯著正相關（P＜0.01）。EC 值與株高、葉面積和葉綠素總量顯著正相關（P＜0.05），與葉片數(shù)極顯著正相關（P＜0.01）。根系活力與株高和葉面積顯著正相關（P＜0.05）。葉面積與磷含量極顯著正相關（P＜0.01），與氮和鉀含量顯著正相關（P＜0.05）。葉片數(shù)與氮含量顯著正相關（P＜0.05），與磷、鉀含量極顯著正相關（P＜0.01）。

表5 不同土壤改良基質(zhì)下各指標相關系數(shù)Table 5 Correlation coefficient of indexes under different soil improved substrates

3 討論

3.1 適于金蓮花生長的基質(zhì)配方篩選的探討

基質(zhì)的容重、總孔隙度、通氣孔隙和大小孔隙比等物理性質(zhì)是影響植物生長的重要指標?；|(zhì)中的N、P、K 含量、pH 值以及EC 值等化學性質(zhì)則直接影響植物營養(yǎng)生長［7］。本研究發(fā)現(xiàn)，3 種基質(zhì)對園土改良有不同的效果，草炭組的處理T4、T5、T7顯著降低土壤容重，添加適宜的珍珠巖、蛭石能夠增加總孔隙度、通氣孔隙和大小孔隙比，本研究中相關性分析表明，容重與株高顯著負相關，總孔隙度與株高和冠幅顯著正相關，與葉面積和葉片數(shù)極顯著正相關，通氣孔隙也與株高和葉片數(shù)顯著正相關，說明添加草炭、珍珠巖和蛭石能夠改善

園土物理性質(zhì)，有利于金蓮花的生長。草炭土中營養(yǎng)物質(zhì)豐富，添加后對化學性質(zhì)改變明顯，能顯著提高基質(zhì)的堿解N、速效P、速效K 含量和EC值，本研究也發(fā)現(xiàn)堿解N、速效P 和速效K 與葉片中的N、P、K含量呈正相關，且相關性達到顯著、極顯著水平。EC 值和N、P、K 含量也與株高、葉面積和葉片數(shù)正相關，達到顯著或極顯著水平。由此可知，添加草炭能夠提高土壤化學性質(zhì)，增加土壤肥力，從而增加金蓮花葉片中的N、P、K含量，促進金蓮花生長發(fā)育，其中處理T7 的改良效果最佳，這與張芹［8］、何宛晟等［9］和劉芳等［10］的研究結(jié)果相似。根系活力對植物地上部的生長狀態(tài)有直接的影響［11］，本研究表明，根系活力與株高和葉面積顯著正相關，處理T7 的根系活力最高，而且處理T7下金蓮花幼苗的生長指標均高于其他處理，也說明處理T7 的改良配方有利于金蓮花的生長。綜上，在調(diào)配適宜栽培金蓮花的土壤配方時，宜選擇能夠提高土壤肥力，改善土壤通氣性與透水性的土壤改良基質(zhì)。在生產(chǎn)中可根據(jù)栽培地區(qū)的具體情況選擇滿足條件的土壤改良基質(zhì)。

3.2 栽培基質(zhì)影響金蓮花生長發(fā)育的機制分析

超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）等是植物細胞抵御活性氧傷害的重要酶保護系統(tǒng)，能夠清除活性氧、減緩膜質(zhì)過氧化，減少MDA積累［12］。本試驗結(jié)果表明，總孔隙度、通氣孔隙、大小孔隙比、速效磷、速效鉀和EC 值與SOD 和POD 正相關，與MDA 負相關，且達到顯著或極顯著水平，而POD 也與株高、葉面積和葉片數(shù)顯著或極顯著正相關，MDA 與葉面積和葉片數(shù)顯著負相關，金蓮花在T7 處理下SOD 和POD 活性最高，MDA 含量最低，繆淼［13］等對馬藺和田俠等［14］對青稞的研究也有類似的結(jié)果。

葉綠素是葉片捕獲光量子進行光合碳同化的主要物質(zhì)，葉綠素含量能夠反映植株光合作用的能力，而膜脂過氧化會抑制葉綠素合成并加速其降解，破壞光合器官的結(jié)構(gòu)與功能，降低植株的光合能力［15～17］。從本試驗中可以看出，葉綠素總量與SOD 顯著正相關，與MDA 顯著負相關，凈光合速率與SOD 和POD 極顯著正相關，與MDA 極顯著負相關。葉綠素總量和凈光合速率與一些基質(zhì)理化性質(zhì)指標呈正相關，相關性達到顯著或極顯著。凈光合速率也與株高和葉片數(shù)顯著正相關，與葉面積極顯著正相關，且T7 改良處理下，金蓮花葉片的葉綠素a 含量、葉綠素b 含量和葉綠素總量均最高，凈光合速率也為最高，這與程朝霞等［18］、唐雪東等［19］、張運紅等［20］和喬維范等［21］的研究結(jié)果相似。說明T7 處理的改良配方通過改善園土的物理性質(zhì)，增加土壤肥力，從而提高金蓮花幼苗的抗氧化酶活性，清除活性氧，減少膜質(zhì)過氧化對葉綠素合成的抑制作用及光合器官的傷害，增強植株抵抗外界逆境的能力，提高金蓮花幼苗的葉綠素含量和光合作用能力，促進其生長發(fā)育?？梢姡琓7 處理（草炭∶珍珠巖∶蛭石∶園土=1∶1∶1∶1）可作為栽培金蓮花的土壤改良配方。