不同基質對鳥巢蕨生長和葉片生理特性的影響

許澤康　武華周　朱國鵬　徐詩濤　金有亮　陳秋波

摘 要 設計7種不同的栽培基質配方，通過測定鳥巢蕨葉片的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白、葉綠素及光合特性指標，以篩選適宜鳥巢蕨生長的配方。結果表明：不同基質對鳥巢蕨碳水化合物、可溶性蛋白、葉綠素含量及光合特性指標存在顯著性差異；根據(jù)主成分分析結果顯示，以純椰糠作為基質最適宜鳥巢蕨的生長，該基質適合在海南鳥巢蕨的大規(guī)模生產(chǎn)中進行推廣應用。

關鍵詞 鳥巢蕨；基質；生長；生理指標

中圖分類號 Q914.85 文獻標識碼 A

Effects of Different Media on the Growth and Leaf

Physiological Characteristics of Asplenium nidus

XU Zekang1，2，4， WU Huazhou1，5， ZHU Guopeng2，3，

XU Shitao4，5*， JIN Youliang4，5， CHEN Qiubo1

1 Institute of Tropical Crop Germplasm Resources， Chinese Academy of Tropical

Agricultural Science， Danzhou， Hainan 571737， China

2 Trpical Crop Germplasm Conservation and Utilization， Laboratory of Ministry of Education，

Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

3 College of Horticulture and Landscape Architecture， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

4 Applied Sci-tech College， Hainan University， Danzhou， Hainan 571737， China

5 Haikou Diwang Flora Company， Haikou， Hainan 570208， China

Abstract Asplenium nidus is an important foliage plant with high food value. Filtering appropriate culture medium is important for scale production. The determination of leaf soluble sugar， starch， soluble protein， chlorophyll and photosynthesis index was used to select the suitable culture medium for the growth of Asplenium nidus. It was found the effects of different culture medium on carbohydrates， soluble protein， chlorophyll content and photosynthetic characteristics were significantly different. Principal component analysis indicated that coconut chaff， peat soil and volcanic rock and were a more suitable culture medium. The optimization of the matrix formula could provide references for A. nidus in mass production in Hainan Province.

Key words Asplenium nidus；Culture medium；Growth；Physiological index

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.01.008

鳥巢蕨[Neottopteris nidus（L.）J. Sm.]又稱巢蕨、王冠蕨、山蘇，是鐵角蕨科巢蕨屬的多年生草本植物[1]，附生在巖石或陰濕的樹干上[2]，主要分布在熱帶、亞熱帶的熱帶雨林中，為大型附生植物，在海南、臺灣、云南和廣西等地均有分布[3]。鳥巢蕨不僅是優(yōu)良的園林景觀植物、室內盆栽植物，還是主要的插花葉材，市場需求量較大[4]。已有研究結果表明，鳥巢蕨具有較高的藥用價值，可在跌打損傷、骨折、血瘀、頭痛、陽痿等方面起作用[5]；并且在臺灣已從野菜佳肴逐步發(fā)展成規(guī)?；脑耘喾N植[6]，徐詩濤等[5]對海南島鳥巢蕨營養(yǎng)成分進行分析，結果發(fā)現(xiàn)其具有較高的食用開發(fā)價值。但因鳥巢蕨具有較高的經(jīng)濟價值，海南島野生鳥巢蕨遭到一定程度的破壞，致使野生資源瀕臨滅絕。

人工種植成為解決這一問題的主要途徑。鳥巢蕨既可利用孢子進行繁殖[7]，也可進行分株繁殖[8]，且組織培養(yǎng)技術也已成熟[9]。但關于鳥巢蕨栽培技術的研究較少，鳥巢蕨適宜生長在疏松、富有有機質的土壤中。開發(fā)這一種優(yōu)質的園藝和藥用植物的種植技術，對豐富園林配植素材、提高園林景觀的觀賞價值、拓展園林綠化的層次和空間、增加城市園林和城市林業(yè)的景觀多樣性和生物多樣性、創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益等具有十分重要的意義。本研究設計不同的種植基質，經(jīng)過8個月的種植后，測定鳥巢蕨的生理和光合指標，旨在解決以下幾個問題：（1）不同的基質對其葉片生長特性的影響；（2）不同基質對其光合特性的影響；（3）哪種基質更適合鳥巢蕨的生長。

1 材料與方法

1.1 材料采集與馴化

植株均采自海南熱帶雨林霸王嶺海拔700 m左右的山坡樹干、巖石上。于2012年3月初挖取同一株型、大小一致的“停滯期”中型鳥巢蕨[10]，連帶其根部附帶土，帶回海南省海南大學儋州校區(qū)園藝園林學院基地，隔離靜置數(shù)天，以適應馴化環(huán)境。馴化的遮陰棚溫度約為18～22 ℃，相對濕度約為60%～90%，光照強度為3 800～4 000 lx。

1.2 方法

1.2.1 基質配比與材料處理 試驗采用椰糠（海南博大蘭花科技有限公司）、火山石（海南火山口附近的碎石）、泥炭和海泥（海南博大蘭花科技有限公司）為基質組成材料，按照表1所列的體積比進行配比混合。用0.3%的高錳酸鉀溶液消毒，混合均勻并覆膜7 d，以保證基質內部充分發(fā)熱以殺死潛藏的蟲卵和病菌。

1.2.2 實驗設計 采用完全隨機實驗設計，將火山石、椰糠、泥炭和海泥滅菌消毒后，分別按單一基質或混合基質配比（其理化特性見表2）種植鳥巢蕨，共7個配方處理，每處理10株為一組，重復3次，以普通園土種植作為對照（表1）。日常水肥、病蟲害管理參照黃勇[11]關于鳥巢蕨的栽培方法。

1.2.3 基質理化性質測定 各基質的理化性質參照鮑士旦等[12]的方法測定化學性質，有機質采用重鉻酸鉀容量法測定，總N采用凱氏法測定，總P采用鉬銨蘭比色法測定，總K采用氫氧化鈉熔融法測定，堿解N采用堿解擴散法測定，速效磷采用鉬藍比色法測定，速效K采用1 mol/L醋酸銨浸提火焰光度法測定，pH值采用酸度計測定。

1.2.4 測定指標 逐日觀察鳥巢蕨長勢，栽培8個月后，取各基質栽培的鳥巢蕨完全展開的成熟葉片，參照黃勇[11]的測定方法測定可溶性糖、淀粉的含量，參照李合生[13]的試驗方法測定葉片可溶性蛋白質的含量。

采用分光光度法[11]測定葉綠素含量。取鳥巢蕨葉片0.2～0.3 g，加95%乙醇10 mL，提取直至無綠色為止。提取液在波長663、645 mn下測定吸光度，95%乙醇為空白。

葉綠素（a、 b）總含量/（mg/g）=（7.90×OD663+17.95×OD645）V/1 000×W

采用美國LI.COR公司（笑國）生產(chǎn)旳LI-6400便攜式光合作用測定儀對鳥巢蕨完全展開的成熟葉片進行測定，進行凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci）的測定。于中午12：00～13：00時，對鳥巢蕨完全展開的倒數(shù)成熟5片葉進行測定，測定時光強約為300 mmol/（m2·s），溫度為35 ℃，每株測3片葉[11]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進行分析數(shù)據(jù)整理和圖表制作，在Spss13.0軟件上采用Duncan法進行差異顯著性檢驗及主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質對鳥巢蕨生長的影響

由圖1-Ⅰ可知，不同基質對鳥巢蕨的影響顯著，尤其是在新增葉片數(shù)量方面。其中，基質A和基質E最能促進新葉的產(chǎn)生，在栽培8個月后可新增葉片4.7片，與對照差異達顯著水平（p<0.05）；基質D和基質F新增的葉片最少，但與對照差異不顯著。

由圖1-Ⅱ可知，各基質栽培的鳥巢蕨成熟葉片的葉寬為11.27～16.07 cm，變化區(qū)間較小。其中基質A、E種植的鳥巢蕨葉片較寬，分別可達16.06、15.97 cm，與其他基質差異達顯著水平（p<0.05）?；|對于葉長的影響更加明顯，長度為85.10～130.70 cm，基質A、E的葉片最長，與其他基質差異達顯著水平（p<0.05）。

2.2 不同基質對鳥巢蕨葉片葉綠素含量的影響

由圖2可知，葉綠素含量高低直接影響植物的生長狀況和光合速率，在一定程度上反映了植物光合作用的能力[14]。椰糠海泥組合基質E（1 ∶ 1）的葉片中葉綠色含量最高，達到1.129 mg/g，與基質B、C、D、F差異達顯著水平（p<0.05），其他基質之間的葉綠素含量差異均不顯著。

2.3 不同基質對鳥巢蕨葉片可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量的影響

可溶性糖是干旱脅迫誘導的小分子溶質之一，它們參與滲透調節(jié)，并在維持植物蛋白質穩(wěn)定方面起到重要作用[13]。由圖3可知，不同基質對鳥巢蕨葉片內可溶性糖含量的影響明顯，其中椰糠栽培的可溶性糖含量最高，達124.20 mg/g，與其他基質差異均達顯著水平（p<0.05）。

由圖4可知，對于鳥巢蕨葉片的淀粉含量來說，以F基質栽培的淀粉含量最高，達0.23%，其次是基質CK、G、B、C、D、E、A；對照的淀粉含量僅與椰糠的差異顯著（p<0.05），其他基質之間無顯著性差異。

可溶性蛋白是細胞結構的重要組成成分，在植物抵御逆境時，可溶性蛋白起著重要的調節(jié)作用[11]。不同基質栽培的鳥巢蕨葉片中可溶性蛋白含量不同，其中椰糠海泥組合基質E的蛋白質含量最高，達5.46 %，顯著高于園土、椰糠組合基質B和海泥基質D（p<0.05）（圖5）。

2.4 不同基質對鳥巢蕨葉片光合特性的影響

不同基質栽培的鳥巢蕨的葉片光合參數(shù)存在顯著差異（p<0.05）（圖6）。其中Pn以基質A和F的最大，分別為2.44、2.36 μmol/（m2·s），與對照差異達顯著水平（p<0.05），并顯著高于基質C、D、E（p<0.05）（圖6-I）。不同基質對葉片的Gs也存在明顯影響，以基質G的最大，達0.04 mmol/（m2·s），之后依次為A>B=F>C>CK>D>E，其中基質A和G與CK、C、D、E的差異達顯著水平（p<0.05）（圖6-Ⅱ）。不同基質栽培的葉片Ci也存在差異，其中以基質G的最大，達到330.02 μmol/mol，與CK、B、C、E均差異顯著（p<0.05），其他基質之間差異不顯著（圖6-Ⅲ）。葉片的Tr則以基質B的最大，達到0.29 mmol/（m2·s），與CK、D、E、F的差異均達顯著水平（p<0.05）（圖6-IV）。

2.5 不同基質對鳥巢蕨性狀指標的綜合評價

本研究對不同基質栽培的鳥巢蕨的葉片長度、葉片寬度、新增葉片數(shù)、可溶性糖含量、蛋白質含量等11個指標進行了主成分分析。結果表明，前3個主成分的貢獻率依次為40.13%、30.26%和15.83%，累積貢獻率達到了86.22%，即前3個主成分反映了11個性狀的絕大部分信息。選擇以上3個主成分的貢獻率作為權數(shù)，構造綜合評價函數(shù)為F=0.401 3×Z1+0.302 6×Z2+Z3×0.158 3。

從表3可以看出，不同基質對鳥巢蕨生長的性狀指標綜合得分依次為A>G>B>E>C>F>D>CK，基質A得分值最高，基質G次之，其它各基質綜合得分均高于對照。綜合考慮各處理對鳥巢蕨生長發(fā)育性狀指標的影響，以椰糠為栽培基質時，鳥巢蕨生長的效果最好。

3 討論與結論

本研究結果表明，不同基質對鳥巢蕨的生長影響顯著，根據(jù)綜合評分依次是椰糠>火山石 ∶ 泥炭（1 ∶ 1）>火山巖：椰糠（1 ∶ 1）>海泥：椰糠（1 ∶ 1）>泥炭>泥炭：海泥（1 ∶ 1）>海泥>園土。可能由于不同栽培基質的理化性質存在差異，尤其是pH值，影響了鳥巢蕨的生理、葉綠色含量和光合作用，使得其生長情況存在差異。

可溶性糖和可溶性蛋白的含量與植物的抗性有關，其含量越高抗性越強，特別是抗旱性[11]。鳥巢蕨的馴化栽培使其生長環(huán)境發(fā)生改變，鳥巢蕨自身需要一個適應的階段，抗性越高的植株生長越快。本研究結果表明，椰糠栽培的鳥巢蕨葉片可溶性糖和可溶性蛋白質的含量最高，與其他基質差異達顯著水平（p<0.05），其抗性和生長明顯高于其他基質。

蕨類植物屬于陰生植物，葉綠素含量的高低決定了蕨類植物對光的利用效率，反映了植株光合性能的強弱[15]。本研究結果發(fā)現(xiàn)，不同基質栽培的鳥巢蕨葉片中葉綠素含量有差別。其中以基質E最高，說明椰糠和海泥的組合可顯著地促進鳥巢蕨葉綠素的產(chǎn)生；而基質B、C、D、F則可以明顯的抑制葉綠素的產(chǎn)生，這表明栽培基質影響鳥巢蕨的光合作用，進而影響植物的營養(yǎng)積累和影響植株的生長速度。

引起Pn下降的原因主要分為2類，一類是氣孔因素，主要受氣孔的數(shù)量孔徑和開度等的影響[16-17]伴隨著氣孔度的降低，基質C、E栽培的鳥巢蕨的Ci也顯著低于基質G栽培的鳥巢蕨，說明由于氣孔因素的限制，進入細胞內部的CO2濃度減少而抑制了其光合作用。因此氣孔因素是導致基質C和E鳥巢蕨Pn降低的一個重要原因。與此不同的是，基質D栽培的鳥巢蕨隨著氣孔度的降低，Ci不降反升，因為CO2利用的減少會引起CO2的大量積累，導致CO2濃度升高，說明氣孔因素不是造成基質D鳥巢蕨的凈光和速率降低的原因。基質D的葉綠素含量低于對照，因此導致基質D的Pn降低的原因可能與其葉綠素含量相關。另一類為非氣孔因素，主要受光合色素含量光合機構活性和光合酶活性等多種因素控制[18]，包括多種復雜的因子，這里不能排除光合關鍵酶（Rubisco和Rubisco活化酶）活性降低等其他因素在基質C、D、E鳥巢蕨的Pn降低中可能起作用。

本研究通過8種栽培基質馴化鳥巢蕨，從馴化8個月后鳥巢蕨生理生化和光合生理來看，基質C、D、E和園土直接地栽效果較差，其光合作用受到明顯的限制；基質C、E均受氣孔限制引起光合速率下降，而對于基質D，氣孔限制不是其鳥巢蕨生產(chǎn)較差的光合速率降低的主要原因。與此相反，基質A、B、F、G種植的鳥巢蕨明顯優(yōu)于其他基質。

本研究結果表明，基質A和E可明顯的促進鳥巢蕨新葉的產(chǎn)生、葉片的生長、葉綠素含量的增長及可溶性蛋白的增加，而基質A、B、F、G可明顯促進鳥巢蕨光合速率的增大。綜合來看，本研究推薦使用基質A（即椰糠）作為鳥巢蕨的人工栽培基質。

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