不同基質(zhì)對(duì)盆栽閉鞘姜光合特性和生長的影響

劉曉榮，歐成宇，李冬梅，劉小飛

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所，廣東 廣州 510640；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院，廣東 廣州 510225）

閉鞘姜（Costus speciosus）為姜科閉鞘姜屬多年生草本植物，別名廣商陸、水焦花、老媽媽拐棍［1］，廣布于東南亞、南亞熱帶地區(qū)，主要分布在廣東、廣西、云南等省區(qū)。喜溫暖、濕潤環(huán)境下生長，生長適溫為20～30℃，在華南地區(qū)春、夏、秋三季均可生長，冬季呈半休眠狀態(tài)。除藥用、食用外，還可作鮮切花、干花和庭院綠化，叢植于庭院小區(qū)、公園、花壇等，紅色革質(zhì)狀的穗狀花序形狀獨(dú)特極為雅致，是極具開發(fā)前景的一類野生花卉資源。目前對(duì)其研究主要集中于藥用價(jià)值，觀賞性方面的研究甚少。建立溫室下盆栽技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)多功能植物閉鞘姜在觀賞方面的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，其意義重大。我國和東南亞、非洲一些國家對(duì)閉鞘姜的藥用性方面開展了相關(guān)研究［2-4］，栽培技術(shù)方面國內(nèi)僅見曾凌云、趙國祥等［5-6］介紹。光合作用是植物生長的生理基礎(chǔ)，可作為判斷植物長勢(shì)的指標(biāo)［7］，但目前有關(guān)閉鞘姜盆栽栽培技術(shù)方面的研究未見有報(bào)道。本研究以盆栽閉鞘姜為研究對(duì)象，分析不同基質(zhì)栽培條件對(duì)其光合生長特性和生長發(fā)育的影響，為篩選閉鞘姜盆栽種植基質(zhì)材料提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為閉鞘姜一年生地下根莖，以1～2個(gè)芽點(diǎn)切斷橫走根莖若干塊，每塊大小約5 cm×5 cm，種植于盆內(nèi)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所白云基地溫室內(nèi)進(jìn)行，基質(zhì)有紅土、泥炭、椰糠、珍珠巖，按照不同比例混合而成，分別為S1：紅土+珍珠巖（3∶1）、S2：泥炭∶松樹皮∶珍珠巖 （3∶2∶1）、S3：泥炭∶椰糠∶珍珠巖（1∶1∶1）、S4：泥炭∶椰糠∶珍珠巖（1∶2∶2）、S5：泥炭∶椰糠∶珍珠巖（2∶1∶2）、S6：泥炭∶椰糠∶珍珠巖 （2∶2∶1）共6個(gè)處理。

選擇處于生長期、生長狀態(tài)良好植株，每個(gè)基質(zhì)分選5株，選擇葉位相近的成熟飽滿的葉片，掛牌標(biāo)記。2016年8月，選擇3個(gè)連續(xù)晴天，在大棚里用Yaxin-1102便攜式光合蒸騰儀測(cè)定不同基質(zhì)凈光合速率、蒸騰速率及環(huán)境因子的日變化，開放氣路測(cè)定。從8：30 ～16：30，每隔2 h測(cè)定1次，共測(cè)3 d，每個(gè)處理測(cè)定5株，3次重復(fù)。測(cè)定指標(biāo)包括凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci） 和葉片溫度，同時(shí)測(cè)定大氣溫度和相對(duì)濕度（R H），以3 d測(cè)定的平均值進(jìn)行相關(guān)分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用 SAS 8.1軟件［8］和 Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合有效輻射（PAR）和大氣CO2摩爾分?jǐn)?shù)日變化

圖1顯示，PAR日變化呈單峰型曲線，在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，初始直線性地升高，在12：30時(shí)達(dá)到最高（391.29 μmol/m2·s），之后快速下降；大氣CO2摩爾分?jǐn)?shù)日變化呈折線變化，先緩慢性地下降，12：30時(shí)降到366.06 μmol/mol，后又上升，在14：30出現(xiàn)峰值，隨后又下降。

圖1 光合有效輻射與大氣CO2摩爾分?jǐn)?shù)日變化

2.2 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）的日變化

由圖2A可知，不同基質(zhì)下閉鞘姜葉片的Gs日變化呈單峰曲線，其中S4、S5、S6在10：30達(dá)到峰值，而S1、S2、S3處理下的盆栽閉鞘姜Gs峰值出現(xiàn)在14：30。圖2B顯示，不同基質(zhì)處理的盆栽閉鞘姜葉片的Ci日變化呈單峰變化，基質(zhì)S4、S5和S6處理下的盆栽閉鞘姜Ci在10：30出現(xiàn)峰值，基質(zhì)S2、S3處理下的Ci峰值在14：30出現(xiàn)，而基質(zhì)S1處理下的Ci在12：30達(dá)到最高點(diǎn)。

2.3 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片凈光合速率（Pn）的日變化

基質(zhì)S1處理下的盆栽閉鞘姜葉片Pn的日變化呈雙峰曲線（圖3），在10：30時(shí)形成第1次峰值、達(dá)11.48 μmol/m2·s，之后下降，第2次峰值13.35 μmol/m2·s出現(xiàn)在14：30；其他5個(gè)基質(zhì)處理下的盆栽閉鞘姜葉片Pn日變化規(guī)律相似，均呈單峰型，在12：30達(dá)到峰值。6個(gè)不同基質(zhì)處理下盆栽閉鞘姜葉片的Pn日均值分別為7.77、8.50、9.43、12.16、9.71、9.00 μmol/m2·s。

圖2 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度的日變化

圖3 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片凈光合速率的日變化

圖4 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片蒸騰速率的日變化

2.4 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片蒸騰速率（Tr）的日變化

從圖4可以看出，不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜Tr日變化均呈單峰曲線，但出現(xiàn)峰值時(shí)間不同，其中S1在12：30出現(xiàn)峰值，S2、S3和S4在14：30達(dá)到最大，S5、S6在10：30出現(xiàn)峰值?；|(zhì)S6的Tr最大（8.17 mmol/m2·s），基質(zhì)S4的Tr最?。?.22 mmol/m2·s）。不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜Tr日均值分別為3.53、3.28、3.72、2.99、3.50 和 3.70 mmol/m2·s。

2.5 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片凈光合速率、蒸騰速率與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

對(duì)凈光合速率與環(huán)境因子相關(guān)分析結(jié)果（表1）表明，栽培在基質(zhì)S1、S2、S4的閉鞘姜葉片Pn與光合有效輻射分別呈顯著正相關(guān)和極顯著正相關(guān)；此外，基質(zhì)S1處理的盆栽閉鞘姜葉片的Pn與相對(duì)濕度呈極顯著正相關(guān)。

表1 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片凈光合速率與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)

從蒸騰速率與環(huán)境因子相關(guān)分析結(jié)果（表2）可以看出，栽培在基質(zhì)S4和S5的閉鞘姜葉片蒸騰速率與光合有效輻射PAR呈極顯著正相關(guān)；栽培在S5的盆栽閉鞘姜葉片蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度分別呈顯著正相關(guān)。

表2 不同基質(zhì)下盆栽閉鞘姜葉片蒸騰速率與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)

2.6 不同基質(zhì)對(duì)盆栽閉鞘姜生長發(fā)育的影響

從表3可以看出，6種基質(zhì)中閉鞘姜的株高存在顯著性差異，其中S4處理的盆栽閉鞘姜株高顯著高于其他基質(zhì)，基質(zhì)S3的株高次之；S4和S3處理的盆栽閉鞘姜莖基部粗顯著高于其他基質(zhì)；鮮重以及干重存在顯著差異，S4的鮮重以及干重顯著大于其他基質(zhì)，S4的塊莖鮮重比S1高58.9%，S4塊莖干重比S6高115.2%。可見，S4較其他基質(zhì)更適合閉鞘姜盆栽，該結(jié)果可為生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

表3 不同基質(zhì)對(duì)盆栽閉鞘姜生長發(fā)育的影響

3 結(jié)論與討論

植物的光合特性與其生長環(huán)境密不可分，在生長過程中，植物逐漸形成了適應(yīng)自身生長環(huán)境的光合特性，以保證其正常生長、發(fā)育、繁衍［9］。栽培基質(zhì)是盆栽植物生長的介質(zhì)，不同基質(zhì)對(duì)花卉生長影響不同［10-11］。盆栽植物基質(zhì)的物理性質(zhì)容重、孔隙度影響植物根系的發(fā)育，進(jìn)而影響其對(duì)營養(yǎng)元素（如N、P）的吸收［12］，而N、P對(duì)光合作用影響顯著。

在溫度和光照輻射相同的天氣及自然條件下，不同基質(zhì)下植物的凈光合特性日變化差異較大，植物光合作用的日變化曲線通常呈雙峰型或單峰型［13］，閉鞘姜6種不同基質(zhì)盆栽光合特性研究結(jié)果顯示：基質(zhì)S1處理下的閉鞘姜的凈光合速率日變化呈雙峰型，其余5個(gè)基質(zhì)呈單峰型曲線，這與張文斌等［14-15］研究結(jié)果相似。蒸騰作用是植物對(duì)水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?，陳兆波等?6］指出，香紫蘇葉片的蒸騰速率變化是先升高后降低。本研究中，不同基質(zhì)栽培的閉鞘姜葉片蒸騰速率變化的總體趨勢(shì)可分為兩大類：（1）基質(zhì)S1、S3呈下降-上升-下降趨勢(shì)；（2）基質(zhì)S2、S4、S5和S6則呈上升-下降趨勢(shì)。

在供試的6種基質(zhì)中，盆栽閉鞘姜的凈光合速率日均值分別為7.77、8.50、9.43、12.16、9.71和9.00 μmol/m2·s；蒸騰速率日均值分別為 3.53、3.28、3.72、2.99、3.50和 3.70 mmol/m2·s，可見不同基質(zhì)對(duì)閉鞘姜的凈光合速率和蒸騰速率影響不同，這與在其他作物［17-20］上的研究結(jié)果一致，其中S4處理下閉鞘姜的凈光合速率與蒸騰速率日均值較其他基質(zhì)高，這與盆栽基質(zhì)的孔隙度和持水性有關(guān)，直接影響植物的生長發(fā)育與光合作用。環(huán)境因子PAR、相對(duì)濕度、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度對(duì)不同基質(zhì)中閉鞘姜葉片的凈光合速率、蒸騰速率影響顯著不同?；|(zhì)S4種植出的植株在鮮重、干重、葉片數(shù)、莖基部粗細(xì)度、株高方面都優(yōu)于其他基質(zhì)栽培的植株。下一步我們將就不同基質(zhì)的理化性質(zhì)與葉片光合特性的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行深入研究。

本研究結(jié)果表明，基質(zhì)S4（泥炭∶椰糠∶珍珠巖=1∶2∶2）有利于提高盆栽閉鞘姜植株的凈光合速率，增加單株株高和根狀莖基部粗度，提高蒸騰作用和光合能力，從而有利于干物質(zhì)累積，可應(yīng)用于生產(chǎn)中。

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