不同配方營養(yǎng)液對(duì)水培紫薇扦插苗生長的影響

劉 丹， 牛賀雨， 彭夢(mèng)婕， 徐晴晴， 王 獻(xiàn)

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院， 河南 鄭州 450002)

紫薇(Lagerstroemiaindica)屬千屈菜科紫薇屬的落葉灌木或小喬木，樹形優(yōu)美，花色艷麗且花期長，頗具觀賞價(jià)值，其適應(yīng)能力強(qiáng)，具有極大的園林推廣價(jià)值[1]。近年來，水培花卉由于營養(yǎng)和水分供應(yīng)充足均衡、管理方便、植株生長速度快、觀賞品質(zhì)好等優(yōu)勢(shì)，逐漸受到消費(fèi)者歡迎。因此，對(duì)旱生花卉水生根系誘導(dǎo)的研究具有生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)意義。營養(yǎng)液配方的篩選是花卉水培的關(guān)鍵技術(shù)之一，水培生產(chǎn)的成功與否，很大程度上取決于營養(yǎng)液配方和濃度是否合適、營養(yǎng)液管理是否能滿足植物各個(gè)生長階段的需求[2]。已有研究表明，IBA能夠加快細(xì)胞的分裂和分化，適量濃度的IBA處理能加快春劍和紫薇嫩條生根，促進(jìn)枝條適應(yīng)水生環(huán)境和生長[2-4]。紫薇作為夏季觀賞花卉雖越來越受人們喜愛，但目前對(duì)于其水培體系的建立尚無報(bào)道。為此，筆者等在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上[3-5]，以紅火箭紫薇(LagerstroemiaindicaRed Rocket)一年生扦插苗為材料，通過研究不同配方營養(yǎng)液對(duì)其扦插苗生長的影響，篩選最適宜紫薇扦插苗生長的營養(yǎng)液配方，以期獲得生長健壯的優(yōu)良水培紫薇單株，為紫薇水培養(yǎng)護(hù)提供理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)，進(jìn)而為紫薇無土栽培體系研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)紫薇品種為紅火箭(LagerstroemiaindicaRed Rocket)1年生扦插苗，購于江蘇常州沃野園林。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 紫薇扦插苗的預(yù)處理 將扦插苗從營養(yǎng)缽中取出，去土，清洗根系，適當(dāng)剪除部分須根。為減少水分蒸發(fā)，將扦插苗原有葉片剪除，只留最上部分的2片葉。用0.5% KMnO4浸泡消毒30 min后用蒸餾水沖洗干凈。整株自然晾干后備用。

1.2.2 營養(yǎng)液的配制 選用改良霍格蘭配方(A)、日本園試配方(B)和Knop配方(C)3種營養(yǎng)液配方，3種營養(yǎng)液的基礎(chǔ)營養(yǎng)元素配比見表1。

表1 3種配方的營養(yǎng)元素組成Table 1 Nutrient element composition of three formulas mg/L

1.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)12個(gè)處理，即A(改良霍格蘭標(biāo)準(zhǔn)液)、B(日本園試標(biāo)準(zhǔn)液)、C(Knop標(biāo)準(zhǔn)液)分別設(shè)置1/20倍濃度、1/40倍濃度、1/80倍濃度、1/100倍濃度，并分別用A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4表示。每個(gè)處理10株，重復(fù)3次。以蒸餾水處理為對(duì)照(CK)。將扦插苗放入盛有蒸餾水的三角瓶中，置于光照培養(yǎng)箱進(jìn)行水生根系的誘導(dǎo)，每2 d更換1次蒸餾水。為促進(jìn)水生根系的誘導(dǎo)，三角瓶中下部進(jìn)行遮光處理。蒸餾水培養(yǎng)2周后，將蒸餾水換成營養(yǎng)液，并于每周統(tǒng)計(jì)1次葉片數(shù)、根長(新生根中最長的)以及根數(shù)(水生根)。每周更換1次營養(yǎng)液。營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)共進(jìn)行6周。

1.2.4 培養(yǎng)條件 光照培養(yǎng)箱的溫度為(23±2)℃，相對(duì)濕度保持50%～60%，光照強(qiáng)度為12 000 lx，光照時(shí)間為10 h。

1.3 生理生化指標(biāo)測(cè)定

試驗(yàn)結(jié)束后，每處理隨機(jī)選擇長勢(shì)較好的扦插苗進(jìn)行取樣，樣本取紫薇新鮮葉片，將樣品混合均勻、剪碎，保存在-80℃超低溫冰箱中，待用。超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法[6]，過氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚氧化法[6]，過氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定采用紫外吸收法[6]，丙二醛(MDA)含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[6]。測(cè)量儀器使用UV-1700( Shimadzu，Japan)型分光光度計(jì)，每個(gè)指標(biāo)3個(gè)重復(fù)取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進(jìn)行初步分析，并用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)液配方對(duì)紫薇扦插苗水培生根過程的影響

在紫薇扦插苗水生根誘導(dǎo)過程中，經(jīng)蒸餾水暗處理4 d后，部分植株長出不定根。7 d后，部分植株有新芽萌發(fā)。水培14 d后，幾乎所有扦插苗長出不定根和新芽。水培14 d后添加不同濃度的4種營養(yǎng)液對(duì)紫薇扦插苗進(jìn)行培養(yǎng)，營養(yǎng)液培養(yǎng)0～14 d，低濃度配方處理的植株葉片數(shù)和不定根數(shù)顯著增加，根長變化較少；營養(yǎng)液培養(yǎng)14～28 d，高濃度配方處理的植株根長增長速度加快，葉片數(shù)和不定根數(shù)增速變緩；營養(yǎng)液培養(yǎng)28～42 d，整體上各處理葉片數(shù)和不定根數(shù)趨于穩(wěn)定。

2.2 營養(yǎng)液配方對(duì)紫薇扦插苗生長發(fā)育指標(biāo)的影響

植株的生長發(fā)育狀況可通過葉片數(shù)、不定根數(shù)和根長等形態(tài)指標(biāo)直觀體現(xiàn)。在A配方4種濃度和C配方4種濃度的營養(yǎng)液處理下，紫薇扦插苗整體生長態(tài)勢(shì)較好。但在B配方4種濃度的營養(yǎng)液處理下，紫薇扦插苗第6周長勢(shì)差，僅少部分存活。因此，研究主要分析紫薇扦插苗在A配方和C配方4種濃度營養(yǎng)液處理下的形態(tài)指標(biāo)。

2.2.1 葉片數(shù) 從圖1看出，A配方的4個(gè)處理中，A3處理在培養(yǎng)2周至試驗(yàn)結(jié)束期間，其葉片數(shù)顯著增加，且增長速率最快；A2處理前2周葉片數(shù)增加，之后與對(duì)照差異較??；A4處理和對(duì)照差異較??；A1處理和葉片數(shù)均明顯低于對(duì)照。C配方的4個(gè)處理中，C4處理葉片數(shù)平穩(wěn)增加，C3處理與對(duì)照差異較??；C2處理第1周葉片數(shù)增加，之后至試驗(yàn)結(jié)束葉片數(shù)減少并低于對(duì)照；C1處理前2周葉片數(shù)增加，之后至試驗(yàn)結(jié)束葉片數(shù)減少并顯著低于對(duì)照。表明，A3處理和C4處理有利于紫薇扦插苗地上部分的生長。

圖 1 不同營養(yǎng)液處理紫薇的葉片數(shù)變化Fig.1 Leaf number of L. indica cutting seedlings treated with different nutrient solution

2.2.2 不定根數(shù) 由圖2可知，從添加營養(yǎng)液培養(yǎng)開始，A配方的4個(gè)處理中，A3處理隨培養(yǎng)時(shí)間延長不定根數(shù)先快速增加后變緩，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，該處理的不定根數(shù)最多；A4處理不定根數(shù)平緩增加，A2處理與對(duì)照差異較?。籄1處理低于對(duì)照。C配方的4個(gè)處理中，各處理不定根數(shù)差異較小，C4處理不定根數(shù)增速較快，至試驗(yàn)結(jié)束不定根數(shù)最多。表明，A3和C4處理有利于紫薇扦插苗不定根數(shù)的增加。

圖 2 不同營養(yǎng)液處理紫薇的不定根數(shù)變化Fig.2 Adventitious root number of L. indica cutting seedlings treated with different nutrient solution

2.2.3 根長 由圖3可知，從添加營養(yǎng)液培養(yǎng)開始，A配方的4個(gè)處理中，A1處理和A2處理均使根長平緩增加。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，以A2處理根長最長，A3處理和A4處理與對(duì)照差異不大。C配方的4個(gè)處理中，C1處理使根長平緩增加，至試驗(yàn)結(jié)束根長最長；C2處理和C3處理使紫薇根長平緩增加，但整體和對(duì)照差異不大；C4處理先使根長增加后減少。表明，A2和C1處理有利于紫薇扦插苗地下部分根系的增長。

圖3 不同營養(yǎng)液處理紫薇的根長變化Fig.3 Root length of L. indica cutting seedlings treated with different nutrient solution

2.3 營養(yǎng)液配方對(duì)紫薇扦插苗生理生化指標(biāo)的影響

從圖4看出，在不同營養(yǎng)液配方處理下，紫薇扦插苗葉片的POD、SOD、CAT活性和MDA含量不同。

2.3.1 POD活性 隨著A配方營養(yǎng)液濃度降低，紫薇葉片POD活性呈先升后降趨勢(shì)，各處理之間差異不顯著；隨著C配方營養(yǎng)液濃度降低，紫薇葉片POD活性逐漸增加，C4處理與其他處理之間達(dá)顯著水平(P<0.05)，C2處理和C3處理之間差異不顯著。其中，C4處理紫薇葉片POD活性最高，顯著優(yōu)于其他處理和對(duì)照。A配方的4個(gè)處理紫薇葉片POD活性均低，且低于對(duì)照。

2.3.2 SOD活性 各營養(yǎng)液處理紫薇葉片的SOD活性均高于對(duì)照。隨著A配方營養(yǎng)液濃度降低，紫薇葉片SOD活性呈先升后降趨勢(shì)，各處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；隨著C配方營養(yǎng)液濃度的降低，紫薇葉片SOD活性逐漸增加，各處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。其中，A3處理紫薇葉片SOD活性最高，顯著優(yōu)于其他處理和對(duì)照，A4和C1處理紫薇葉片SOD活性最低。

2.3.3 CAT活性 隨著A配方營養(yǎng)液濃度降低，紫薇葉片CAT活性呈先升后降趨勢(shì)，各處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。隨著C配方營養(yǎng)液濃度降低，紫薇葉片CAT活性逐漸增加，各處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。其中，A3處理紫薇葉片CAT活性最高，顯著優(yōu)于其他處理和對(duì)照，C1處理紫薇葉片CAT活性最低，且低于對(duì)照。

2.3.4 MDA含量 隨著A配方營養(yǎng)液濃度降低，紫薇葉片MDA含量逐漸降低，A1處理與其他處理差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；隨著C配方營養(yǎng)液濃度降低，紫薇MDA含量逐漸降低，C1處理與其他處理差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。其中，A1處理紫薇MDA含量最高，顯著高于其他處理和對(duì)照；A4處理紫薇MDA含量最低。

總體看，C4處理紫薇葉片POD活性最高，顯著優(yōu)于其他處理和對(duì)照；A3處理SOD活性和CAT活性最高，顯著優(yōu)于其他處理和對(duì)照；A1處理MDA含量最高，顯著高于其他處理和對(duì)照。綜上可得，A3處理下紫薇扦插苗抗氧化酶活性最高，MDA含量較低，抗逆性更強(qiáng)，更適宜紫薇扦插苗的生長。

注：不同小寫字母代表差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。Note：Different lowercase letters indicate significance of difference at P<0.05 level.

3 結(jié)論與討論

傳統(tǒng)土培植物改為水培，其根系需誘導(dǎo)出不定根，進(jìn)一步誘發(fā)通氣組織的形成，才能實(shí)現(xiàn)縱向輸氧，適應(yīng)靜止的水培環(huán)境。對(duì)改良霍格蘭配方(A)、日本園試配方(B)和Knop配方(C)3種營養(yǎng)液配方不同濃度處理紫薇扦插苗的生長發(fā)育及生理生化指標(biāo)的影響進(jìn)行研究表明，3種營養(yǎng)液低濃度下均促進(jìn)水培養(yǎng)條件下紫薇根的生長，但由于日本園試配方在營養(yǎng)液培養(yǎng)6周后紫薇苗長勢(shì)不好，僅少部分存活，故日本園試配方不適合作紫薇水培營養(yǎng)液。因此，主要分析紫薇扦插苗在改良霍格蘭配方和knop配方4種濃度營養(yǎng)液處理下的形態(tài)指標(biāo)。

在紫薇扦插苗水生根誘導(dǎo)結(jié)束后，營養(yǎng)液處理前2周，與對(duì)照(蒸餾水處理)相比，改良霍格蘭配方1/80倍濃度處理(A3)、改良霍格蘭配方1/100倍濃度處理(A4)、Knop標(biāo)準(zhǔn)液1/80倍濃度處理(C3)和Knop標(biāo)準(zhǔn)液1/100倍濃度處理(C4)4種低濃度營養(yǎng)液培養(yǎng)紫薇扦插苗不定根的數(shù)目顯著增加，A3和C42種低濃度營養(yǎng)液培養(yǎng)其根長增長速度較快，A2、A3及C43種低濃度營養(yǎng)液培養(yǎng)其葉片數(shù)和側(cè)枝數(shù)增加較快。營養(yǎng)液培養(yǎng)3～4周，改良霍格蘭配方1/20倍濃度(A1)和Knop標(biāo)準(zhǔn)液1/20倍濃度(C1)2種高濃度營養(yǎng)液培養(yǎng)紫薇扦插苗不定根的數(shù)目快速增加，根長增長速度加快，A1葉片數(shù)和側(cè)枝數(shù)增加較快。營養(yǎng)液培養(yǎng)4周后，整體上各處理不定根的數(shù)目、葉片數(shù)和側(cè)枝數(shù)增幅變慢，根長增長速度變緩。這是由于水培早期紫薇不需要較多營養(yǎng)，故低濃度營養(yǎng)液配方適合紫薇生長，中期高濃度配方對(duì)紫薇生長有明顯促進(jìn)作用，后期低濃度配方更適合紫薇平穩(wěn)生長，與李風(fēng)童等[7]對(duì)風(fēng)信子(Hyacinthusorientalis)水培現(xiàn)象一致。

由于物種的特異性，適宜不同科屬植物的營養(yǎng)液配方和濃度不盡相同。營養(yǎng)液濃度過高植物難以吸收，濃度過低不能滿足植物對(duì)各種營養(yǎng)元素的需求。水培營養(yǎng)液配方眾多，只有選擇最適的營養(yǎng)液配比，才能發(fā)揮其最佳培養(yǎng)效果。POD、SOD和CAT是植物細(xì)胞的保護(hù)性酶，可防御活性氧或其他過氧化物自由基對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，其活性可反映植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性[8]。MDA含量可反映植物在逆境條件下細(xì)胞受損傷的程度[9]。本研究結(jié)果表明，不同營養(yǎng)液處理下紫薇扦插苗生長發(fā)育指標(biāo)和生理生化指標(biāo)差異明顯，Knop標(biāo)準(zhǔn)液1/100倍濃度(C4)培養(yǎng)的紫薇葉片POD活性最高，改良霍格蘭配方1/80倍濃度(A3)培養(yǎng)的SOD活性和CAT活性最高，改良霍格蘭配方1/100倍濃度(A4)培養(yǎng)的MDA含量最低，但與A3處理之間差異不顯著。綜合分析認(rèn)為，A3處理(改良霍格蘭配方1/80倍濃度)下紫薇扦插苗抗逆性更強(qiáng)，營養(yǎng)液濃度更適宜紫薇扦插苗的生長。