不同基质对酸浆苗期生长发育的影响

来源:用户上传      作者:冯小娇 王宁 李树和 刘馨怡

　　摘    要：选择 F1 代杂交的“大黄姑娘”酸浆为试材，采用7种混合栽培基质处理（T1：草炭+蛭石;T2：草炭+椰糠;T3：草炭+珍珠岩;T4：草炭+蛭石+椰糠;T5：草炭+蛭石+珍珠岩;T6：草炭+珍珠岩+椰糠;T7：草炭+珍珠岩+蛭石+椰糠），每种处理按照等体积比例混合，以园土作为对照CK（有机质）。采用随机区组设计，研究不同基质对酸浆苗期的生长生理变化的影响。试验结果表明，酸浆幼苗株高，根系、叶片的长势，可溶性糖含量，可溶性蛋白、叶绿素等指标中均为处理T4表现最好，其次是T5。光合指标中，蒸腾速率和气孔导度以处理T4最高，净光合速率以T1最高，其次是T4，说明处理T4的酸浆苗期叶片光合作用最强。在酶活性表现上，T4处理SOD、POD、CAT活性均较高。综合来看，T4处理（草炭∶珍珠岩=1∶1）更适合酸浆苗期生长。
　　关键词：酸浆;基质;生长发育;生理指标
　　中图分类号：S641.4        文献标识码：A        DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.10.008
　　Effects of Different Substrates on the Growth and Development of Sour Pulp at Seedling Stage
　　FENG Xiaojiao， WANG Ning ， LI Shuhe， LIU Xinyi
　　（College of Horticulture and Landscape， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384，China）
　　Abstract： Choose the "Rhubarb Girl" of F1 Generation Hybridization as test material. Using 7 mixed cultivation substrates（T1： peat + vermiculite; T2： peat + coconut bran; T3： peat + perlite; T4： peat+vermiculite+coconut bran; T5： peat： Vermiculite+perlite; T6： peat + perlite + coconut bran; T7： peat + perlite + vermiculite + coconut bran），each mixture matrix is mixed at the same volume ratio ， with garden soil as the check （CK）， to study the change effects of different matrixs on the growth and physiology of Physali alkekengi L. seedling. The results showed that T4 performed best in terms of plant height， root and leaf growth， soluble sugar content， soluble protein and chlorophyll， followed by T5. Among the photosynthetic indexes， the transpiration rate and stomatal conductance were the highest in T4 treatment， and the net photosynthetic rate was the highest in T1， followed by T4， indicating that the photosynthesis of leaves of T4 Physali alkekengi L. seedling was the strongest. In terms of enzyme activity， SOD， POD and CAT activities were all higher in T4. In general， T4 （peat∶perlite =1∶1） is more suitable for the growth of Physali alkekengi L. seedling.
　　Key words： Physali alkekengi L.; matrix; growth and development; physiological indexes
　　酸漿（Physalis pubescens L.）又名红姑娘、挂金灯、灯笼草等，茄科酸浆属，一年生草本植物，多数生长于东北、华北地区，酸浆口味特别，营养丰富，并具有一定的药用、食用价值。酸浆在我国古代医学典籍中常被提及。其茎叶、果实及根部均可入药，具有利咽化痰，治疗肝炎、咽喉肿痛、肺热咳嗽等功效[1]。酸浆产业在未来将会有很大的发展潜力。有望成为大众喜爱的水果，目前学者对酸浆在各个领域的研究十分不均匀，大多数更侧重于药用价值、化学成分以及加工技艺的研究。
　　无土栽培是一种舍弃自然环境中的土壤，选用营养液或者固体基质与营养液结合共同作用，栽培作物的技术[2]。20世纪90年代开始中国便有了对于酸浆人工栽培的研究，但研究较少且浅显。基质是无土栽培的核心，是植物生长的基础及媒介[3]。基质育苗是我国茄果类蔬菜无土育苗的主要方式。进入21 世纪后，我国经济以及科学技术高速发展，学术领域的研究也随之得到显著进展。2007 年以来，酸浆方面文献达到23篇，其中更多是关于酸浆属种质资源评价的方面。其中徐保利等[4]通过对辽宁省酸浆种质资源的调查，在叶片形态生长、植株生物学特性、理化性质、多糖含量等方面进行了综合比较与鉴定。酸浆的特点在于口味特别，营养丰富，较耐储藏，人们对于酸浆喜爱程度日趋增强，尤其是其食用价值得到肯定。由于目前市场需求量的增大，野生资源数量和质量又极其不稳定，人工栽培必定是酸浆发展的大方向。目前，将无土栽培应用于酸浆种植的研究还鲜有报导，无土栽培相较于传统栽培无论是在产量上、还是质量上都有很大提高。本试验运用无土栽培学，以草炭、蛭石、珍珠岩、椰糠为材料，按照不同比例混合，栽培酸浆。采用7种混合栽培基质处理，以园土作为对照CK，对酸浆的幼苗生长发育进行了研究探索。为今后培育优质酸浆的种植及无土育苗和无土栽培的推广应用提供理论依据和实用技术。 　　1 材料和方法
　　1.1 试验材料
　　供试的酸浆品种为T61代杂交的酸浆种子，购于寿光欣欣然园艺有限公司。
　　1.2 试验设计
　　2019年6月位于天津农学院西校区温室种植，育苗基质的名称代号见表1，其中基质间按照等比例体积混合。试验分为8个处理，以园土CK（有机质）为对照。
　　首先将酸浆种子进行浸种、催芽处理。栽培基质按照表1设计等体积比例进行混配，消毒后分别装入50穴育苗盘内。待种子出芽后，选择饱满、健壮、出芽长度一致的种子，播种到相应的育苗盘中。每种处理5盆，每盆1棵，3次重复。苗期生长过程，每7 d用日本园试营养液通用配方浇灌，每株每次用量100 mL，每周浇灌蒸馏水1次，见干见湿。待幼苗在3叶1心之前，进行生长指标测量，选取各处理植株相同部位的新鲜叶片，于实验室进行生理指标测定。
　　1.3 测定项目及方法
　　生长指标：用刻度尺测量株高，用游标卡尺测茎粗。
　　用电子天平及烘箱测定叶片含水量。
　　用电子天平测定地上部和地下部干、鲜物质含量。
　　用SPT1T4-502 叶绿素仪进行测定叶色指数。
　　叶绿素含量测量采用分光光度法[5]。
　　以上试验均重复3次，取平均值。
　　生理指标：叶片可溶性蛋白含量。
　　采用考马斯亮蓝法测定叶片可溶性蛋白含量。
　　采用蒽酮法测定叶片可溶性糖含量。
　　采用愈创木酚法[6]。测定过氧化物酶活性。
　　采用氮蓝四唑光还原法测定超氧化物歧化酶活性。
　　采用ZHANG等[6]方法测定过氧化氢酶活性。
　　以上试验均重复3次。
　　1.4 数据分析
　　采用Excel 2007和SPSS 22.0进行数据整理和处理分析。运用单因素方差分析（ANOVA）方法进行差异显著性检验。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同配方基质营养液对酸浆苗期地上部分的影响
　　由表2可知，不同配方基质对酸浆幼苗地上部分的影响不同。株高、茎粗等是反映植株生长程度最直观的生长指标。酸浆幼苗株高的变化范围在7.335～9.908 cm，處理T1的株高最大为9.908±0.72 cm，T4、CK、T6 处理次之，与 T1 处理相比差异显著。处理T3、T5、T7最小，分别为7.335±0.031、7.491±0.043、7.405±0.033 cm。茎粗部分，处理T7的茎粗最大为4.071±0.037 mm，极显著高于其他处理，T4次之为3.733±0.087 mm;处理 T1、T2、T5、T6 之间无显著差异，但4组数值都极显著高于 T3 和CK;CK 的茎粗最低，为 2.653±0.061 mm。
　　 不同配方基质处理对酸浆幼苗叶面积的影响不大。处理T3的叶面积最大为30.389±1.02 cm2，对照CK与处理T2的叶面积最小，其他各处理间差异不显著。叶片含水量方面，处理T4的含水量最高为97.071%，CK的含水量最低为65.994%，其他各组处理差异显著均显著高于对照。
　　SPAD是植物叶色的一种测定途径，它在一定程度上能够反应植物叶片中叶绿素的含量。SPAD值与叶绿素含量呈正相关。在T4和T5处理下，酸浆幼苗的SPAD值显著高于其他处理组;T1和T6间无明显差异，处理T2和T3的SPAD值最低。
　　2.2 不同配方基质对酸浆苗期根系生长的影响
　　如表3所示，根系长度范围在15.371～27.637 cm，处理T4的长度最长为27.639 ±0.772 cm，极显著高于其他处理，处理T7次之为24.152±0.173 cm，T1极显著高于T3与T6，对照CK的长度最小为15.371±0.261 cm。各处理间的根冠比未达到极显著差异，处理T6的根冠比最大为0.494±0.14，处理T1的最小为0.258±0.005。根系活力方面，各处理间无显著差异。
　　2.3 基质对酸浆苗期可溶性蛋白和可溶性糖的影响
　　如表4所示，酸浆幼苗可溶性糖含量在T5处理下达到最高值，为2.216±0.039 mg·g-1，T4、T5极显著高于其他处理;处理T1、T2之间无显著差异，对照CK的可溶性糖含量值最低为0.301±0.030 mg·g-1，极显著低于其他各处理;T4、T5、T7处理组的酸浆幼苗可溶性蛋白含量最高且无显著差异;对照组CK的可溶性蛋白含量积累量最少为0.099 ±0.004 mg·g-1，极显著低于其他各处理;处理T1、T6之间呈极显著差异。
　　2.4 不同配方基质对酸浆苗期光合色素含量的影响
　　如表5所示，处理T4叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量、类胡萝卜素一致最高，最大值分别为0.602±0.008 mg·g-1，0.213±0.003 mg·g-1，0.815±0.011 mg·g-1，0.14±0.001 mg·g-1，均极显著高出其他处理25.42%～76.58%，22.07%～60.56%，19.90%～58.90%和24.46～82.01%;CK均为最低值，最小值分别为0.141±0.001 mg·g-1，0.084±0.001 mg·g-1，0.226±0.002 mg·g-1和0.025±0.001 mg·g-1，且极显著低于其他各处理。
　　2.5 不同配方基质对酸浆苗期光合指标的影响
　　光合作用是植物体内进行的一种重要的化学反应，植物通过光合作用产生能量和有机物质[7]。如图1所示，酸浆幼苗的蒸腾速率和气孔导度均对照CK最低，分别为0.82和35.67 mmol·m-2·s-1;处理T4均极显著高于其他处理，为2.37和95.89 mmol·m-2·s-1;较对照分别高出189.02%和168.83%。净光合速率为对照CK最低，为2.60 μmol·m-2·s-1;处理T1极显著高于其他处理，为5.78 μmol·m-2·s -1，较对照高出122.31%;其次是T4。胞间CO2浓度依然为对照CK最低，为137.34 μmol CO2·mol-1;处理T5显著高于其他各处理，为216.44 μmol CO2·mol-1，高于对照57.59%;其次是T7。水分利用效率以处理T1最高，为34.14 μmol·m-2·s-1，其次是T5。 　　2.6 不同配方基质对酸浆苗期酶活性的影响
　　2.6.1不同配方基质对酸浆苗期POD活性的影响  POD是植物体内一种重要的氧化还原酶。它可以将植物体内产生的过氧化产物分解，维持植株的正常生长[8]。从图2可以看出，酸浆苗期POD酶的活性在不同配方基质的处理下存在显著差异。在T5处理下的POD酶活性最高达到65.391 U·g-1·min-1，显著高于其他处理;处理T3和T4次之，分别为60.355 U·g-1·min-1和59.069 U·g-1·min-1，相比处理T5降低了7.70%和9.67%。对照组CK的POD酶活性最低仅为38.150 U·g-1·min-1，较处理T5相比，降低了41.66%。
　　2.6.2 不同配方基质对酸浆苗期SOD活性的影响  超氧化物歧化酶（SOD）能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质[9]。如图3可以看出，不同配方基质处理下的酸浆苗期的SOD酶活性差异显著。T4处理下的SOD酶活性最高达到36.912 U·g-1，显著高于其他各组;其次是处理T6和T3，分别为34.592 U·g-1和32.399 U·g-1，较处理T4活性降低6.29%和12.23%，二者间无显著差异。对照组CK的SOD酶活性显著低于各处理，仅为21.758 U·g-1，较处理T4活性降低40.98%。
　　2.6.3 不同配方基质对酸浆苗期CAT活性的影响  如图4所示，除T1和T5外，不同配方基质处理下的酸浆苗期CAT酶活性差异显著。在T7处理下的CAT酶活性显著高于其他各处理，为4.286 U·g-1·min-1;其次是处理T6，活性为3.711 U·g-1·min-1，相比T7降低13.42%;T1和T5间的差异不显著;T3处理下的CAT酶活性最低，为2.681 U·g-1·min-1，较处理T7降低75.73%。
　　3 结论与讨论
　　3.1 不同配方基质对酸浆苗期生长指标的影响
　　植物的株高、茎粗、叶面积等是反映植物生长最直观的指标。叶片含水量体现植物体内水分的积累能力。根系活力则是植物吸收养分能力的直接体现。许多研究表明，使用不同基质培养植物会使其本身的生长发育产生不同差别的影响，基质是无土栽培的核心，基质的选择决定着植物生长环境和营养需求。植物苗期的生长极大程度上影响着未来的生长，因此选择优质的育苗基质是植物能否健壮生长的关键之一。多数试验证明，基质栽培效果优于土壤栽培。唐忠建等[10]在进行草莓无土栽培基质筛选试验中证明在基质为草炭∶棉花秸秆=1∶1和草炭∶蛭石=2∶1时有利于草莓苗的生长，并且混合基质栽培的草莓苗长势要优于无机基质栽培。张晶等[11]研究表明玉米秸秆∶草炭∶蛭石=1∶1∶2时草莓的种植效果更佳。本试验中也得到证明，从酸浆苗期生长分析结果来看，土壤栽培酸浆，在茎粗、叶面积、叶片含水量、根系生长上都明显低于基质栽培。T4的叶面积、叶片含水量、根长、根系活力，总体来看生长最好，其次为T5。由于外界光照、温度等不可控因素的干扰，造成幼苗有徒长现象，株高、莖粗变化有误差。
　　3.2 不同配方基质对酸浆苗期生理光合指标的影响
　　光合速率的大小意味着植物对光能的利用程度的多少，在一定程度上可以反映植物对干物质积累的程度[12]。叶绿素是植物进行光合作用的中心色素，其含量的多少会在一定程度上反映植株生长状况的好坏以及叶片光合能力的强弱，而且叶绿素含量与植株含氮量相关[13-14]。在一定程度上可以反映植株的含氮量程度。叶绿素在光合作用发挥重要作用，光合作用的过程通过光能吸收、传递、转化和二氧化碳同化一系列反应，最终产生糖存于植物体内[15]。适合的基质配比可改善大叶女贞苗的叶绿素含量和净光合速率[16]。本试验中，不同配方基质的叶绿素含量差异明显，T4处理的叶绿素a、b和类葫芦卜素含量均最高，但是净光合速率和水分利用率却以T1处理最高，其次是T4;蒸腾速率和气孔导度T4处理最高。说明处理T4的酸浆苗期叶片光合作用最强。与魏爱丽等[17]研究指出较高的光合色素含量有利于植物捕获光能的能力增加，进而叶片净光合速率增加的结果不一致。可能是由于光照及光合指标测量时间变化造成的误差。可溶性蛋白是植物体内产生酶的重要物质，它还可以对植物多种理化代谢进行调控，与植物的抗性和生长状况有一定关联[18-19]，可溶性糖和可溶性蛋白仍然是T4处理的数值较大，其次是T5。
　　在逆境胁迫时，植物会释放大量的有害活性氧物质，例如超氧自由基、羟自由基、过氧化氢等有害物质。这些物质留在植物体内由于没有得到及时的清除就会造成氧化胁迫，进而破坏细胞的结构和功能，严重时甚至会导致植株死亡。因此，当植物在遭受逆境胁迫时，会自动启动体内的防御系统，降低或消除活性氧对膜脂的攻击力。启动防御的重要物质是保护酶。基质中保护酶活性越大，表明该基质下的酸浆抗性越强。本试验中，在酶活性表现上，各处理无特定规律，T4的SOD活性最高;T5的POD活性最高，其次是T4，CAT的活性以T7最高。但综合来看，T4处理SOD、POD、CAT活性均较高。
　　综合上述，酸浆苗期生长、生理及光合指标来看T4处理可显著提高酸浆苗期生长发育。
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　　收稿日期：2020-08-04
　　基金项目：滨海地区设施蔬菜优质高效栽培新技术的应用研究（17ZXBFNC00300）;不同栽培基质及营养液调控对酸浆果实品质的影响研究（19JCTPJC59400）
　　作者简介：冯小娇（1995—），女，天津人，在读硕士生，主要从事设施园艺栽培技术方面研究。
　　通讯作者简介：李树和（1962—），男，天津人，教授，硕士生导师，硕士，主要从事蔬菜学教学与科研方面研究。
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