土壤pH值對康定木蘭幼苗生長的影響

伍 杰，劉燕云，蘭常軍，余海清，彭克忠

(甘孜藏族自治州林業(yè)科學(xué)研究所，四川 康定 626001)

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土壤pH值對康定木蘭幼苗生長的影響

伍 杰，劉燕云，蘭常軍，余海清，彭克忠

(甘孜藏族自治州林業(yè)科學(xué)研究所，四川 康定 626001)

本文研究了不同土壤pH值處理對康定木蘭幼苗生長的影響，以pH值為7.5的土壤作為對照，不同pH值處理分別為4.5、5.5、6.5、8.5和9.5，通過對幼苗在不同土壤pH處理下表現(xiàn)情況和生長指標(biāo)的測定發(fā)現(xiàn)：pH為5.5～7.5時，康定木蘭幼苗的形態(tài)特性、株高生長量、地徑生長量、葉面積都明顯優(yōu)于其他處理。其中pH為6.5時，康定木蘭幼苗的各項所測指標(biāo)都達到了最大值。pH<5.5或PH>7.5時康定木蘭幼苗生長受到明顯抑制。

康定木蘭；土壤pH值；生長

康定木蘭(Magnoliadawsoniana)為木蘭科木蘭屬落葉喬木，又名光葉木蘭，先開花后生葉，大且芳香，花內(nèi)面白色，外面紫紅或粉紅色，是我國川西山區(qū)特有的一種原始古老孑遺樹種，現(xiàn)存數(shù)量少，處于瀕臨滅絕邊緣，屬國家保護珍稀樹種[1]?？刀咎m主要分布于川西瀘定縣海螺溝、燕子溝、雨灑坪、石棉縣田灣河以及九龍縣洪壩等海拔2 000 m～2 500 m的濕潤溝谷地帶[2]。近年來生境惡化造成康定木蘭生存空間遭到極大的壓縮，種群數(shù)量逐漸減少，該樹種種子遭受蟲害危害嚴重，發(fā)芽率極低，群落內(nèi)幼樹極為少見，自然更新困難。因此對康定木蘭開展引種保護，對于該物種的種質(zhì)資源保護以及開發(fā)利用具有重要的意義。

土壤酸堿性是土壤的重要性質(zhì)，與植物的生長發(fā)育密切相關(guān)。酸性或堿性物質(zhì)的輸入會導(dǎo)致土壤物理的、化學(xué)的及生物學(xué)的過程發(fā)生改變，且與土壤養(yǎng)分的有效性及有害物質(zhì)的產(chǎn)生有關(guān)，進而影響土壤肥力，對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生間接影響[3]。土壤pH值過高或過低，都會使植物所需養(yǎng)分元素的生物有效性發(fā)生變化，從而導(dǎo)致植株某些元素營養(yǎng)失調(diào)[4,5]。目前關(guān)于土壤pH值對康定木蘭生長發(fā)育的影響幾乎沒有報道。因此，研究不同酸堿度土壤下，康定木蘭幼苗的生長發(fā)育狀況對于康定木蘭種質(zhì)資源保護與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。本研究選取不同pH值處理種植土的方式，對康定木蘭幼苗在酸堿脅迫下的生長和生理反應(yīng)進行了初步探討，以期為康定木蘭的引種栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地進行，基地位于崇州市榿泉鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)103°07′～103°49′，北緯30°30′～30°53′。平均氣溫15.9℃，最熱月平均氣溫為25℃，最冷月平均氣溫為5.4℃。年平均降雨量1 012.4 mm，雨日和雨量均為夏多冬少。平均霜日19 d，平均無霜期為285 d。

1.2 試驗材料

2013年8月底，在甘孜州瀘定縣新興鄉(xiāng)采集康定木蘭將要開裂的蓇葖果，帶回實驗室陰涼室內(nèi)待果實開裂，收集種子進行水洗處理，去掉紅色外種皮，陰干后沙藏，2014年3月初室外播種，幼苗3～4片真葉期移栽，株行距30 m×50 cm。2015年3月，選用株形和地徑基本相同的康定木蘭1 a生實生幼苗作為試驗材料，平均株高30 cm，平均地徑0.6 cm。

1.3 試驗方法

1.3.1 預(yù)處理方法

為保證栽培土壤的pH值，連續(xù)10 d每天使用pH值分別為4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5的自來水澆灌種植土，每次都澆透。10 d以后測定土壤的pH值，等土壤pH值滿足基本要求后移栽康定木蘭實生幼苗。試驗中自來水pH值使用氫氧化鉀和氫氧化鈉進行調(diào)節(jié)，康定木蘭幼苗放置于大棚內(nèi)，上面蓋上遮陽網(wǎng)，透光率控制為60%[6]。

1.3.2 試驗處理方法

以澆灌pH值為7.5的自來水作為對照，用于澆灌土壤的自來水的pH值分別為4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5。土壤的酸堿性一般分為以下幾級：pH<4.5為強酸性土壤；pH4.5～5.5為酸性土壤；pH5.5～6.5為弱酸性土壤；pH6.5～7.5為中性土壤；pH7.5～8.5為弱堿性土壤；pH8.5～9.5為堿性土壤pH9.5為強堿性土壤[7]。所以試驗中酸脅迫的pH值為4.5、5.5，堿脅迫的pH值為8.5、9.5。每隔4 d 1次，用相應(yīng)pH值自來水澆灌，每盆30 ml，用于保持土壤pH值基本穩(wěn)定，共處理14次[6]。

1.3.3 指標(biāo)測定方法

(1) 康定木蘭幼苗表現(xiàn)狀況調(diào)查

對處理后的康定木蘭幼苗植株和葉片的表現(xiàn)情況進行記錄。根據(jù)葉片表觀變化將脅迫危害程度劃分為以下5個等級：

0級：無危害癥狀；

1級：有極少部分葉尖、葉緣變黃；

2級：有部分葉尖、葉緣變黃；

3級：約1/2葉片葉尖、葉緣焦枯；

4級：大部分葉片焦枯，葉片質(zhì)薄卷曲，植株萎蔫；

5級：整株葉片幾乎全部枯萎、葉落、植株瀕臨死亡[8]。

以20株個體平均值作為該處理的受害等級，從處理開始的第15 d，幼苗葉片完全展開時，開始觀測、記錄葉片表現(xiàn)情況，每隔15 d觀測1次，共觀測4次。

(2) 生長指標(biāo)測定

于實驗開始后的第60 d測定康定木蘭幼苗株高地徑生長量。

株高生長量：指康定木蘭幼苗從移栽開始到試驗結(jié)束所測得的株高結(jié)果之差，用卷尺測量，精確到0.1 cm。

地徑生長量：指康定木蘭幼苗從移栽開始到試驗結(jié)束所測得的地徑結(jié)果之差，用游標(biāo)卡尺測量，精確到0.1 mm。

葉面積：選擇葉形紙稱重法[9]進行測定，即剪去1 cm2的硫酸紙，用分析天平稱重并計算出紙重面積系數(shù)a值(cm2·g-1)，將待測葉形準(zhǔn)確描于硫酸紙上，剪去葉形紙稱重 W(g)，計算葉面積 S(cm2)=a×W，精確到0.1 cm2[8]。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析處理

利用Excel軟件進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，DPS與SPSS軟件進行試驗數(shù)據(jù)的分析，采用方差分析與最小顯著差數(shù)法(LSD法)來進行不同處理間各指標(biāo)的差異比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤pH值對康定木蘭幼苗葉片表現(xiàn)情況的影響

逆境脅迫下，植株最直觀、最明顯的表現(xiàn)是形態(tài)特征的變化，尤其是葉片的表觀形態(tài)最為明顯。所以康定木蘭幼苗的抗性鑒定和篩選可以將形態(tài)指標(biāo)作為一個依據(jù)。

由表1可以看出，康定木蘭幼苗葉片生長明顯受到土壤pH值的影響，pH為4.5、8.5、9.5時，實驗第15天第一次觀測就可以看到幼苗葉片的危害表現(xiàn)，隨著處理時間的延長，葉片受危害程度進一步加大，受害最為嚴重的為pH值9.5的處理，于處理的第30天，葉片受害表現(xiàn)就非常明顯，在第60天時，整個植株受害嚴重，完全喪失了生理機能，處于瀕死狀態(tài)。pH值8.5處理條件下，幼苗受危害程度略輕，比pH值4.5處理出現(xiàn)危害的時間略早，二者受害情況均明顯高于pH值5.5、6.5和7.5(對照)的處理。土壤pH為6.5時，康定木蘭幼苗的生長狀況最好，沒有葉尖、葉緣變黃的現(xiàn)象產(chǎn)生。其次pH值為5.5、7.5(對照)時康定木蘭幼苗生長狀況良好，只有極少部分葉尖與葉緣發(fā)黃，二者受害等級表現(xiàn)基本相同。因此可以看出，康定木蘭幼苗適生的土壤pH值介于5.5～7.5之間，屬于中性略偏弱酸性土壤。

表1 不同土壤pH下康定木蘭幼苗的受害等級

Tab.1 Effects of different soil pH values on the injured grade ofM.dawsoniana

處理葉片受危害等級15d30d45d60dpH4.51123pH5.50011pH7.5(CK)0000pH6.50001pH8.51224pH9.51235

2.2 不同土壤pH值處理對康定木蘭幼苗株高生長量的影響

土壤pH值對康定木蘭幼苗的高生長有非常明顯的影響(圖1)。土壤pH值6.5處理下康定木蘭幼苗株高生長量顯著高于土壤pH值為7.5的對照，較對照增加9.88%；當(dāng)土壤pH值為5.5時，康定木蘭幼苗株高生長量與對照無顯著性差異；而pH值4.5、8.5、9.5處理下的株高生長量均顯著低于對照，其株高生長量分別較對照下降了19.75%、20.98%和34.57%。由上圖還可以看出，pH為8.5和9.5的堿性土壤環(huán)境中株高生長量較對照下降幅度較為明顯，而pH為4.5和5.5的酸性土壤環(huán)境中株高生長量較對照下降幅度略低于前者，說明堿性土壤環(huán)境對康定木蘭幼苗高度生長的脅迫強度大于酸性土壤環(huán)境，表明康定木蘭幼苗對酸性土壤環(huán)境更為適應(yīng)，并適宜在中性及弱酸性土壤環(huán)境下生長。

圖1 不同土壤pH值處理下的株高生長量Fig.1 Effects of different soil pH values on height increments of M.dawsoniana注：CK：對照.不同小寫字母表示不同土壤pH處理下的觀測值與ck呈顯著性差異(P<0.05).Note:CK:control.Different lowercase letters represent prominent differences compared with CK at 0.05 level(P<0.05).

2.3 不同土壤pH值處理對康定木蘭幼苗地徑生長量的影響

由圖2可以看出，不同土壤pH值處理下，康定木蘭幼苗的地徑生長也出現(xiàn)明顯的脅迫反應(yīng)。土壤pH值為4.5、8.5和9.5時，康定木蘭幼苗地徑生長量與對照之間呈現(xiàn)顯著差異(P<0.05)，均明顯低于對照處理下的地徑生長量，分別較對照下降14.63%、19.51%和24.39%。而pH值為5.5與6.5的土壤處理與對照之間的差異不顯著，pH值為6.5的土壤處理下康定木蘭幼苗的地徑生長量略高于對照，pH值為5.5的土壤處理下康定木蘭幼苗的地徑生長量略低于對照。綜上表明，堿脅迫對康定木蘭幼苗地徑生長的抑制依然大于酸脅迫。pH值為4.5的酸性脅迫與pH值為9.5的堿性脅迫相比，堿性脅迫對地徑生長的影響更為明顯。

2.4 不同土壤pH值處理對康定木蘭幼苗葉面積的影響

圖3給出了不同土壤pH值處理下康定木蘭幼苗葉片面積的數(shù)據(jù)，除pH值6.5的土壤處理外，土壤pH處理為4.5、5.5、8.5、9.5的康定木蘭幼苗葉面積與對照相比，均受到顯著影響，差異達到顯著水平(P<0.05)，葉面積分別較對照下降22.66%、9.09%、31.61%、47.41%。比較葉面積堿脅迫與酸脅迫相對于對照的下降幅度發(fā)現(xiàn)，隨著pH值的升高，康定木蘭幼苗葉片面積減少嚴重，在pH9.5時，有大部分葉片出現(xiàn)干枯、萎蔫現(xiàn)象，可以看出堿脅迫對康定木蘭幼苗葉面積的影響大于酸脅迫，酸堿脅迫程度越深，對葉面積的抑制越明顯。而當(dāng)pH為6.5時，康定木蘭幼苗的葉面積最大且大于對照，但與對照之間差異不顯著。

圖3 不同土壤pH值處理下的葉面積Fig.3 Effects of different soil pH values on leaf area of M.dawsoniana注：ck：對照.不同小寫字母表示不同土壤pH處理下的觀測值與ck呈顯著性差異(P<0.05).Note:CK:control.Different lowercase letters represent prominent differences compared with CK at 0.05 level(P<0.05).

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

土壤pH值對康定木蘭幼苗的生長有極顯著的影響。(1)土壤pH值為6.5時幼苗無危害癥狀，其次pH值為5.5與CK處理時幼苗會有極少部分葉尖、葉緣變黃，而隨著土壤酸堿程度的加深，幼苗的受害程度也越嚴重，且時間越長受害越明顯。(2)土壤pH值為6.5處理康定木蘭幼苗株高生長量明顯大于其它處理，酸堿脅迫均會明顯影響康定木蘭幼苗的高省長，且堿脅迫條件下受到的生長抑制較大。(3)土壤pH值為5.5與6.5的土壤處理對康定木蘭幼苗加粗生長的影響與對照之間的差異不顯著，但依然明顯優(yōu)于其它處理，pH值為6.5時的地徑生長量最大。(4)從土壤pH值對康定木蘭幼苗葉面積的影響來看，pH值為6.5和CK處理下幼苗的葉面積明顯大于其他處理，pH值為6.5時，葉面積達到最大值。

綜上所述，堿脅迫對康定木蘭幼苗形態(tài)特性及生長的影響抑制大于酸脅迫，pH值為5.5 ～7.5時，康定木蘭幼苗的形態(tài)特性、株高生長量、地徑生長量、葉面積都明顯優(yōu)于其他處理。其中pH值為6.5時，康定木蘭幼苗的各項所測指標(biāo)都達到了最大值。所以康定木蘭幼苗正常生長pH值范圍在5.5到7.5之間，土壤pH值為6.5時最為適宜康定木蘭幼苗的生長。

3.2 討論

土壤pH對植物的生長發(fā)育影響顯著，主要表現(xiàn)在直接影響和間接影響兩個方面，間接影響主要是通過對土壤物理、化學(xué)及生物學(xué)特性的影響而影響植物生長，直接影響主要表現(xiàn)在對植物外觀形態(tài)、物質(zhì)代謝、生長發(fā)育以及品質(zhì)和產(chǎn)量等方面[10]。作為植物最直觀、最普遍的外在表現(xiàn)型指標(biāo)，形態(tài)學(xué)指標(biāo)與植物自身的遺傳特性、外界環(huán)境等因素的綜合調(diào)控密切相關(guān)。逆境脅迫對于植物的影響能直觀的表現(xiàn)在植株的高度、莖葉、根冠比等形態(tài)學(xué)指標(biāo)上[8]。有研究表明在不同脅迫下，所有植物的生長都受到一定程度的抑制[11,12]。

本試驗的研究結(jié)果說明康定木蘭幼苗的生長受不同土壤pH值的影響顯著。堿脅迫及酸脅迫下康定木蘭幼苗的株高、地徑、和葉面積均受到不同程度的抑制，且酸堿脅迫的程度越深，抑制越明顯。這是因為土壤pH<5.6時，鈣、鎂、鉬、磷等營養(yǎng)元素會因過于活化而易于被雨水淋溶沖刷而丟失，造成絕對含量過低,導(dǎo)致植株矮小、根系短少及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)差。土壤pH > 8.5時，會使許多微量元素形成難溶性化合物而被固定，導(dǎo)致微量元素缺乏，影響植物正常生長[13]。土壤酸化嚴重時，光合產(chǎn)物向下運輸緩慢，滯留在地上部較多，就會改變地上部碳水化合物與含氮物質(zhì)間的比例，加大碳氮比，抑制地上部的營養(yǎng)生長[14]。當(dāng)土壤pH呈6.5左右的弱酸性至中性時，最適宜康定木蘭幼苗的生長，各項指標(biāo)均明顯優(yōu)于其它pH值處理?？刀咎m幼苗的株高、地徑和葉面積均在pH值為6.5的處理下達到最大值，其余各處理均表現(xiàn)出同一規(guī)律，即堿脅迫下各生長指標(biāo)的降幅明顯大于酸脅迫，說明康定木蘭幼苗對堿脅迫更加敏感。

其次，本研究中不同土壤pH下康定木蘭幼苗的形態(tài)特性也反映出了其適應(yīng)土壤酸堿的能力。當(dāng)土壤pH值為6.5時植株沒有表現(xiàn)出受害癥狀，而當(dāng)酸堿程度遞增時相應(yīng)的受害癥狀伴隨著時間也逐漸加深加重，pH值為9.5時植株受脅迫危害程度最大，葉片焦枯、質(zhì)薄、卷曲，植株萎蔫。可見康定木蘭幼苗適應(yīng)堿性土壤的能力較弱，不適合生長在堿性土壤之中，否則會嚴重影響到其生長狀況與觀賞價值。不同植物的生長發(fā)育對其所生長的土壤pH值要求是不同的，康定木蘭幼苗對弱酸性至中性土壤的要求是由其自身遺傳特征和對環(huán)境的適應(yīng)性決定的。適宜的土壤pH值環(huán)境能夠使植物的生理機能達到最佳狀態(tài)，同時周圍的環(huán)境使得植物的生長發(fā)育得到促進。土壤pH值過高或者過低都會對植物的生長和發(fā)育造成嚴重阻礙，甚至導(dǎo)致植物的死亡。

目前，針對康定木蘭的研究報道較少，本文也僅是針對不同土壤pH值對康定木蘭幼苗的形態(tài)特性和生長的影響展開研究，而土壤pH值對康定木蘭幼苗生理特性的影響還亟待進行更深層次的探討研究。

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Influences of pH Values in Soil onMagnoliadawsonianaSeedling Growth

WU Jie LIU Yan-yun LAN Chang-jun YU Hai-qing PENG Ke-zhong

(Ganzi Prefecture Forest Research Institute,Kangding 626001，Sichuan)

In this paper,studies were made of the effect of different soil pH treatment on the growth ofM.dawsonianaseedlings.With pH value of 7.5 as the control,the treatments were conducted by using different pH values of 4.5,5.5,6.5,8.5 and 9.5,respectively.The experimental results displayed the damage and growth parameters of seedlings under different soil pH treatments.When pH value was between 5.5 to 7.5，the morphological characteristics，plant height growth,basal diameter and leaf area of the seedlings were remarkably higher than other treatments.Among them，all indicators of seedlings reached the maximum when pH value was 6.5.Besides，when pH value was lower or higher than 5.5，the growth of seedlings was significantly inhibited.

Magnoliadawsoniana,pH value in soil,Growth

2016-12-13

四川省科學(xué)技術(shù)廳科技支撐計劃項目(計劃編號2015NZ0049)。

伍杰(1975-)，男，本科，高級工程師，主要研究方向為林木培育。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.02.019

S723.1

A

1003-5508(2017)03-0088-05