幾種栽培基質(zhì)的理化特性分析及其對香蕉幼苗生長的影響

幾種栽培基質(zhì)的理化特性分析及其對香蕉幼苗生長的影響

鄺瑞彬1， 易干軍1， 羅 健2， 李春雨1， 羅 靜2，盛 鷗1， 魏岳榮1*

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所,農(nóng)業(yè)部南亞熱帶果樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室,廣東廣州 510640;2.華南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，廣東廣州 510640)

摘要[目的]了解不同栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)，及其對香蕉幼苗生長的影響，為培育健康優(yōu)質(zhì)香蕉種苗提供理論基礎(chǔ)。[方法]以椰糠、泥炭土及紅壤土為基質(zhì)原料，香蕉組培幼苗為植物材料，研究不同基質(zhì)理化性質(zhì)及其對幼苗生長的作用。[結(jié)果]椰糠和泥炭土都具有較小的容重，總孔隙度分別為82.6%和77.0%，持水孔隙度分別為59.2%和64.3%，使栽培介質(zhì)具有較強的通透性和保水能力；而紅壤土則有較大的容重，較差的通透性。椰糠有豐富有機質(zhì)和較高全磷和全鉀，而全氮則較低；紅壤土的有機質(zhì)和全氮含量遠低于椰糠和泥炭土。椰糠處理的香蕉幼苗在株高、葉數(shù)、葉面積、干物重等方面具有較強的生長優(yōu)勢，泥炭土次之，而紅壤土則表現(xiàn)最弱。根系形態(tài)參數(shù)表明，椰糠處理下植株根系較長、粗壯，根表面積較大，顯著優(yōu)于其他兩個處理。[結(jié)論]單純紅壤土或泥炭土作為基質(zhì)不能為香蕉幼苗提供最優(yōu)的生長條件；椰糠具有更適于香蕉幼苗生長的理化性質(zhì)，利于培育強壯健康無菌種苗，可作為重要的無土栽培介質(zhì)而廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞香蕉組培苗；基質(zhì)；椰糠；泥炭土；紅壤土

中圖分類號S668.1

基金項目國家863 計劃項目(2011AA10020603)；廣州市科信局民生科技研究項目(2014Y2-00519)；廣東省科技廳公益與能力建設(shè)項目(2014A030304047)；熱帶亞熱帶果樹種質(zhì)創(chuàng)新與新技術(shù)育種平臺建設(shè)項目(2014B070706018)。

作者簡介鄺瑞彬(1978- )，女，廣東廣州人，助理研究員，博士，從事果樹育種與栽培研究。*

收稿日期2015-06-04

Physical-chemical Properties of Substrate Media and Their Effects on Growth of Banana Tissue Culture Seedlings

KUANG Rui-bin1, YI Gan-jun1, LUO Jian2, WEI Yue-rong1*et al (1. Key Laboratory of South Subtropical Fruit Biology and Genetic Resource Utilization, Ministry of Agriculture, Institute of Fruit Tree Research, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou, Guangdong 510640; 2. School of Resource and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510640)

Abstract[Objective] The aim is to study the physical and chemical properties of three substrate media and their effects on banana tissue culture seedlings growth. [Method] Three culture media as coconut coir, peat soil and red loam were detected for their physical-chemical properties, and different effects on banana tissue culture seedlings growth were compared. [Result] The bulk density is significantly smaller in coconut coir and peat soil than that of red loam. Their total porosity is 82.6% and 77.0%, respectively, and water filled pores is 59.2% and 64.3%, respectively, which showed better permeability and water-retaining property than red loam. Coconut coir showed higher values of organic matter, total potassium and total phosphorus contents, though with lower total nitrogen content. Significantly lower values of organic matter and total nitrogen content were detected in red loam. With coconut coir treatment, larger leaf number, plant height, leaf area and dry matter were detected than other two treatments, which showed lowest values in red loam. For root morphological parameters, larger root surface area, root length and root diameter were observed in coconut coir treatment than other two treatments. [Conclusion] Coconut coir, with better and appropriate physical and chemical properties, is a better culture media for banana tissue culture seedlings growth than single use of red loam or peat soil. Promotion of coconut coir is beneficial for healthy banana seedling culture production.

Key words Banana tissue culture seeding; Substrate media; Coconut coir; Peat soil; Red loam

香蕉是重要的熱帶水果，也是僅次于水稻、小麥和玉米的第四大糧食作物。香蕉產(chǎn)區(qū)橫跨全球130多個國家和地區(qū)。我國是香蕉栽培起源地與生產(chǎn)大國，香蕉產(chǎn)業(yè)是我國南亞熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)支柱性產(chǎn)業(yè)。據(jù)全球糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，至2012年我國香蕉生產(chǎn)面積達41.3萬hm2，總產(chǎn)量為1 071萬t，已成為全球產(chǎn)量僅次于印度的第二大香蕉生產(chǎn)國。香蕉是多年生常綠大型草本單子葉植物，種苗繁殖目前應(yīng)用較廣泛的手段是利用吸芽球莖通過人工進行繁芽的組織培養(yǎng)技術(shù)。香蕉組培快繁研發(fā)始于20世紀80年代，極大推動了我國香蕉產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，大大促進了優(yōu)良品種的繁育及推廣，促進香蕉大規(guī)模生產(chǎn)[1-2]。但是香蕉組培苗苗期較嫩弱，抗性差，易感花葉心腐病及受其他病蟲危害，種植易傷苗或死苗，因此培育健康優(yōu)質(zhì)香蕉種苗的研究尤為重要[3]。

培育健康優(yōu)良香蕉二級苗是保障香蕉豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。栽培基質(zhì)種類也越來越多，但各種基質(zhì)性質(zhì)參差不齊。目前香蕉組培苗的假植多采用較為經(jīng)濟有效的土壤栽培, 但是土壤易導致病菌病毒及害蟲的傳播污染, 尤其容易造成香蕉枯萎病的異地傳播蔓延。另外大量挖取土壤, 使水土流失, 不利于產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。泥炭是目前國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的園藝育苗基質(zhì)。泥炭作為濕地特有的自然資源，又是不可再生資源， 其開發(fā)利用和保護一直受到廣泛的關(guān)注[5-6]。椰糠是組成椰果較厚的中果皮層的纖維部分，為加工廢棄物，利用椰糠種植蔬菜、花卉、果苗可極大地節(jié)約成本，具有良好的發(fā)展?jié)摿7-11]。因此，了解無土栽培優(yōu)良基質(zhì)的理化特性，并研究其對香蕉幼苗生長的影響，有利于培育健康優(yōu)良的香蕉種苗。 該研究以椰糠、泥炭土和紅壤土為研究材料，通過了解其物理和化學性質(zhì)，再以巴西香蕉為材料，研究不同栽培基質(zhì)處理的蕉苗的生長與營養(yǎng)狀況，以期篩選適合香蕉組培苗的最佳基質(zhì)，為培育健康優(yōu)質(zhì)香蕉種苗提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗材料 植物材料是巴西香蕉組培苗，由廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所組培中心提供。供試基質(zhì)為椰糠、泥炭土、紅壤土，紅壤土取自廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所香蕉苗圃園，椰糠和泥炭土是購自廣州花卉中心的進口育苗材料。

1.2試驗方法

1.2.1基質(zhì)處理及測定。椰糠經(jīng)干凈自來水沖洗分散，再風干；紅泥土風干，粉碎；3種基質(zhì)分別過0.5 cm篩，分裝，備用。參照Abad等[12]和郭世榮[13]的方法測定基質(zhì)的容重(Bulk density)、總孔隙度(Total porosity)、通氣孔隙度(Aerial pores)、持水孔隙度(Water filled pores)、飽和持水量(Satiety hold of water)等物理性狀；測定基質(zhì)pH (pH value, pH)和EC 值(Electric conductivity value, EC)。常規(guī)方法測定基質(zhì)中有機質(zhì)、全氮、全磷及全鉀含量。其中有機質(zhì)：高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法；全氮：加速劑催化消煮、蒸餾法測定；全磷：堿熔-鉬藍比色法；全鉀：堿熔-火焰光度法。以上試驗設(shè)3次重復，測定兩次。

1.2.2種苗栽培及測定。選取大小一致的健壯香蕉組培苗，種植于裝好基質(zhì)的黑色育苗袋中(10×10 cm)，每種基質(zhì)處理10株，3次重復。栽植好的香蕉幼苗放于溫室大棚內(nèi)進行常規(guī)培育管理，經(jīng)10 d緩苗后每周薄施液體復合肥。定植后第6周，每重復取3株蕉苗，統(tǒng)計植株株高、葉寬和葉片數(shù)等數(shù)據(jù)，每株由上至下取3片展開葉，用便攜式SPAD-502投射型活體葉綠素儀測定相對葉綠素含量(SPAD值)；并用Li-3000C便攜式葉面積儀測定葉面積。再采集各處理的植株地上部和根部，根部樣品收獲后洗凈根系，用計算機圖像分析儀(WinRHIZO，Regent Ins Inc，加拿大)掃描后利用軟件分析其總根長、根表面積、根直徑和根體積。植株地上部殺青烘干后用百分之一天平稱重，磨碎后用于氮、磷、鉀的測定；植株養(yǎng)分全氮、全磷、全鉀含量分別采用H2SO4-H2O2消煮-蒸餾法(FOSS 2300-III型自動定氮儀)、H2SO4-H2O2消煮-鉬銻抗比色法、H2SO4-H2O2消煮-火焰光度計法[14]測定。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析采用Excel 2007 軟件進行數(shù)據(jù)處理， SPSS 13.0 軟件統(tǒng)計-單因素(Oneway ANOVA)Duncan 方差分析方法進行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同基質(zhì)理化性狀分析不同基質(zhì)的物理性質(zhì)分析如表1所示。從表1可知，椰糠和泥炭土的容重顯著低于紅壤土，而兩者的總孔隙度和持水孔隙度都顯著高于紅壤土；椰糠的通氣孔隙度達23.4%，顯著高于泥炭土和紅壤土；泥炭土和椰糠飽和持水量分別為57.0%和49.8%，顯著高于紅壤土。

3種基質(zhì)的化學性質(zhì)如表2所示。表2結(jié)果顯示，椰糠和泥炭土的有機質(zhì)含量大大高于紅壤土；椰糠全氮含量為4.42 g/kg，顯著低于泥炭土全氮含量，但這兩者顯著高于紅壤土全氮含量；椰糠全鉀含量為11.9 g/kg，極顯著高于泥炭土和紅壤土；泥炭土的全磷含量和全鉀含量最低。椰糠和紅壤土pH分別為5.95和6.20，高于泥炭土，泥炭土偏酸性；椰糠的EC值較高，為576.5 μs/cm，而泥炭土的EC值為323.5 μs/cm，為三者最低值。

表1　不同基質(zhì)的物理性質(zhì)分析

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復的平均值±標準誤，經(jīng)Duncan 方差分析，同列數(shù)據(jù)具有不同字母表示差異達顯著水平(α=0.05)。

表2　不同基質(zhì)的化學性質(zhì)分析　g/kg

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復的平均值±標準誤，經(jīng)Duncan 方差分析，同列數(shù)據(jù)具有不同字母表示差異達顯著水平(α=0.05)。

2.2不同基質(zhì)對香蕉幼苗生長的影響不同基質(zhì)對香蕉幼苗生長各參數(shù)有不同的影響。移栽后第6周，采樣測取香蕉幼苗生長參數(shù)，結(jié)果如表3所示。椰糠處理的幼苗葉數(shù)、株高和葉面積均顯著高于泥炭土和紅壤土處理；泥炭土和紅壤土的這3個生長參數(shù)差異不顯著。椰糠處理的植株葉片相對葉綠素含量SPAD值顯著低于泥炭土和紅壤土處理，這可能與椰糠基質(zhì)中的全氮含量較低相關(guān)。在植株生物量方面，椰糠處理的植株根干重和地上部干重均顯著高于泥炭土和紅壤土處理；其中泥炭土處理的植株地上部干重顯著高于紅壤土處理，根干重則兩者差異不大。

植株根系形態(tài)參數(shù)影響根系對外界營養(yǎng)元素的吸收，對香蕉幼苗田間栽培的恢復及壯苗起最直接的作用。不同基質(zhì)處理對香蕉根系參數(shù)影響如表4所示。椰糠處理的根長、根表面積和根體積都顯著大于泥炭土和紅壤土處理，紅壤土的這3個參數(shù)為最小，泥炭土處理的居中。紅壤土的根直徑最小，根最細，而椰糠和泥炭土的根直徑差異不大，都顯著大于紅壤土處理。綜合根系形態(tài)參數(shù)，椰糠處理的根表面積大且根系粗壯，根系發(fā)育最好，最利于營養(yǎng)吸收。

植株中營養(yǎng)元素水平直接反應(yīng)植株的生長狀況。如圖1所示，香蕉植株氮濃度椰糠處理的顯著低于泥炭土處理，和紅壤土處理差異不大；植株磷濃度在椰糠和泥炭土中差異不大，都顯著高于紅壤土處理；而椰糠處理中植株鉀濃度則顯著高于泥炭土和紅壤土處理，后兩者差異不大。椰糠和泥炭土的全氮含量、全磷含量和全鉀含量顯著高于紅壤土處理；椰糠處理中植株的全氮含量與泥炭土的差異不顯著，而其全磷含量和全鉀含量顯著高于泥炭土處理。

表3　不同基質(zhì)的香蕉幼苗生長參數(shù)比較

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復的平均值±標準誤，經(jīng)Duncan 方差分析，同列數(shù)據(jù)具有不同字母表示差異達顯著水平(α=0.05)。

表4　不同基質(zhì)的香蕉幼苗根系形態(tài)參數(shù)比較

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復的平均值±標準誤，經(jīng)Duncan 方差分析，同列數(shù)據(jù)具有不同字母表示差異達顯著水平(α=0.05)。

3結(jié)論與討論

基質(zhì)研究對培育健康、優(yōu)質(zhì)、不帶病菌的香蕉種苗是重要的前提。栽培基質(zhì)作為香蕉組培苗育苗的載體，是外來水分、氧氣、養(yǎng)分的源頭，其理化性質(zhì)直接影響幼苗的成活、生長和質(zhì)量。目前香蕉組培苗的育苗主要采用土壤栽培、泥炭土、椰糠、珍珠巖等栽培基質(zhì)[11,15-16]。通過了解不同基質(zhì)理化特性，測定香蕉幼苗的各項生長指標對基質(zhì)進行篩選和評價，可為香蕉育苗生產(chǎn)提供理論支持。

在基質(zhì)的物理性質(zhì)中，容重是單位體積內(nèi)物體的重量，容重的大小直接與物體的質(zhì)地大小、通透性、含水量及所含雜質(zhì)等均有密切關(guān)系。容重與總孔隙度呈極顯著負相關(guān)，與通氣孔隙度間呈顯著負相關(guān)，基質(zhì)容重越小，其通透性也就越好?？偪紫抖仁潜ＷC基質(zhì)通透性和保水性的前提。園藝生產(chǎn)中適合的總孔隙度為50%以上[13,15]。該研究結(jié)果顯示，椰糠和泥炭土都具有較小的容重，良好的孔隙結(jié)構(gòu)(總孔隙度分別為82.6%和77.0%)， 較強的保水能力(持水孔隙度分別為59.2%和64.3%)，使栽培介質(zhì)具有較強的通透性和保水能力及營養(yǎng)供給，而紅壤土則有較大的容重，較差的通透性。在基質(zhì)化學性質(zhì)方面，椰糠有豐富有機質(zhì)和較高全磷和全鉀，而全氮則略低；紅壤土的有機質(zhì)和全氮含量遠低于椰糠和泥炭土。EC 值表示溶液中電解質(zhì)離子濃度，EC 和pH 之間具有相互促進作用，椰糠的pH接近中性，EC值較大，具有較強的緩沖能力，利于幼苗生長[17]。

基質(zhì)容重低，疏松通氣，較好地協(xié)調(diào)空氣和水分之間的關(guān)系；有機質(zhì)、氮、磷、鉀營養(yǎng)含量高，則有利于香蕉組培苗生長與根系發(fā)育。在基質(zhì)影響幼苗的生長參數(shù)中，株高和葉數(shù)都是衡量香蕉苗生長快慢和優(yōu)劣的重要指標；葉面積和葉綠素含量是作物種群結(jié)構(gòu)的標志參數(shù)，也是表征作物對光能吸收的重要的生物學指標；根系形態(tài)參數(shù)直接影響根系對外界營養(yǎng)元素的吸收和利用，根系越發(fā)達越利于植株的健康生長；而生物量和植株的營養(yǎng)狀況是形成作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)，也是作物長勢監(jiān)測以及產(chǎn)量估算中的關(guān)鍵指標[18]。該試驗中，椰糠處理的香蕉幼苗在株高、葉數(shù)、葉面積、干物重等方面具有較強的生長優(yōu)勢，泥炭土次之，而紅壤土則表現(xiàn)最弱。經(jīng)測定，根系形態(tài)參數(shù)表明，椰糠處理下植株根系較長、粗壯，根系表面積較大，顯著優(yōu)于其他兩個處理；因而體現(xiàn)在植株營養(yǎng)狀況方面，有較高的全鉀、全磷和全氮含量。

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專用方式的優(yōu)點是光纜的纖芯經(jīng)熔纖后由光纜終端箱直接接入保護設(shè)備的光收、發(fā)接口，沒有中間環(huán)節(jié)，不需附加其他設(shè)備，實現(xiàn)簡單、可靠性高，而且由于不涉及通信調(diào)度，管理也較方便。目前，專用方式主要應(yīng)用于距離較短的城網(wǎng)線路保護以及發(fā)電廠與電力系統(tǒng)之間重要線路的保護。其缺點是纖芯利用率低（與復用方式相比），光接頭插拔次數(shù)過多，就容易造成損壞。

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