不同栽培基質(zhì)對北美海棠生長及生理特性的影響

徐 晨, 盛思敏, 張遠兵*, 江文林, 張香楊

(1. 安徽科技學(xué)院 建筑學(xué)院，安徽 鳳陽 233100；2. 安徽綠泉生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，安徽 滁州 239000)

北美海棠(Malus‘American’)為薔薇科蘋果屬的落葉小喬木，在花色、葉色、果色等方面表現(xiàn)俱佳?；ㄆ跒?月上旬，花色有白色、粉色、紅色等顏色，5月長出的新葉色彩艷麗，7至8月為果期，宿存果的觀賞期可一直持續(xù)到翌年3至4月份，一年四季均有觀賞價值，是集觀花、觀葉、觀果為一體的觀賞樹種[1-2]。不同于中國傳統(tǒng)觀賞海棠，北美海棠主要來源于北美地區(qū)，因其適應(yīng)性強，目前中國各地均可引種栽培[3]。

在育苗容器、栽培管理措施相同的情況下，栽培基質(zhì)是影響苗木生長的關(guān)鍵，對北美海棠生長發(fā)育起著重要的作用。相關(guān)研究主要集中在抗性脅迫、物候觀測、播種育苗及栽培技術(shù)的研究等方面[4]，但是對北美海棠的栽培基質(zhì)研究的有限[5-6]。一些廢棄的城市污泥和廉價的禽畜糞便對植物的生長發(fā)育有促進作用，這些基質(zhì)的應(yīng)用可用來培育優(yōu)質(zhì)的苗木[7-9]。本文從各種基質(zhì)配比中篩選出最適合北美海棠生長的栽培基質(zhì)，為更好地培育北美海棠提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試北美海棠品種為“絢麗”(安徽綠泉生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司提供)。

1.2 供試基質(zhì)

供試的基質(zhì)有田園土、腐熟的豬糞、腐熟的牛糞、腐熟的雞糞、城市污泥、珍珠巖。其中田園土由安徽科技學(xué)院建筑學(xué)院提供；城市生活污泥購于合肥奧豐生物環(huán)?？萍紕?chuàng)新發(fā)展有限公司；豬糞、牛糞、雞糞、珍珠巖購于鳳陽縣市場。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2015年4～11月份在安徽科技學(xué)院種植園內(nèi)進行，試驗設(shè)5個處理(表1)：T1：田園土+豬糞+珍珠巖；T2：田園土+牛糞+珍珠巖；T3：田園土+雞糞+珍珠巖；T4：田園土+城市污泥+珍珠巖。以田園土+珍珠巖作為對照(CK),每個處理重復(fù)5次。將2年生嫁接苗用相同體積栽培基質(zhì)定植于栽培袋中。

表1 栽培基質(zhì)配比

1.4 測定指標

1.4.1 混配基質(zhì)理化性質(zhì)指標的測定 重鉻酸鉀容量法測定基質(zhì)的有機質(zhì)含量；電位法測定基質(zhì)的pH值；電導(dǎo)法測定基質(zhì)的EC(電導(dǎo)率)；堿解擴散法測定基質(zhì)的速效氮；0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定基質(zhì)的速效磷含量；NH4OAC浸提-火焰光度法測定基質(zhì)的速效鉀含量[10]。

1.4.2 北美海棠形態(tài)指標的測定 在2015年4月15日至2015年9月15日，每隔1個月測量北美海棠的株高、莖粗，共6次。每種處理取5棵北美海棠，分別用直尺測量株高、用游標卡尺測量莖寬，求平均值；2015年4月25日和2015年5月15日采用計數(shù)法對北美海棠的花朵數(shù)進行測定；采用透明方格法測量北美海棠的葉面積[11]。

1.4.3 北美海棠生理指標的測定 分光光度計法測定北美海棠葉片中含有的葉綠素含量；紫外吸收法測定北美海棠的過氧化氫酶(CAT)活性；愈創(chuàng)木酚法測定北美海棠的過氧化物酶(POD)活性；氮藍四唑法測定北美海棠的超氧化物歧化酶(SOD)活性；硫代巴比妥酸法測定北美海棠的丙二醛含量；用磺基水楊酸法測定測定北美海棠的脯氨酸含量[12]。

1.5 數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計分析

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，用SPSS 18.0進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)

有機質(zhì)含量是衡量土壤肥力的重要指標之一[13]。由表2可以看出，基質(zhì)T4(田園土∶城市污泥∶珍珠巖=7∶1∶2)中的有機質(zhì)含量高于其他幾組基質(zhì)，對照基質(zhì)CK中有機質(zhì)含量低于其他幾組基質(zhì)；pH值在這五組處理下幾乎無太大差別，其總體都穩(wěn)定在pH=7左右；N、P、K是植物重要的營養(yǎng)元素，而且是衡量土壤質(zhì)量的重要指標[14]?；|(zhì)T4中的速效氮、速效磷、速效鉀含量均高于其他幾組基質(zhì)，對照基質(zhì)CK中的速效氮、速效磷、速效鉀含量均低于其他幾組基質(zhì)。

表2 不同栽培基質(zhì)理化性質(zhì)

注:表內(nèi)小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著，下同。

2.2 不同栽培基質(zhì)對北美海棠形態(tài)指標的影響

株高、莖粗、花朵數(shù)、葉面積是衡量植株生長狀況和觀賞價值的重要指標。2015年9月15日測得株高、莖粗，2015年5月15日測得花朵數(shù)、葉面積。在基質(zhì)T4栽培下植株的部分形態(tài)指標均高于其他組。對照基質(zhì)CK栽培下植株的部分形態(tài)指標均低于其他組?？傮w來看，城市污泥基質(zhì)栽培下的北美海棠長勢更好。

表3 不同基質(zhì)栽培下北美海棠的部分形態(tài)指標

2.3 不同栽培基質(zhì)對北美海棠生理特性的影響

2.3.1 不同栽培基質(zhì)對北美海棠葉綠素含量的影響 葉綠素在植物體內(nèi)通過光合作用合成有機化合物，可為植物生長提供所需的能量。因此植物葉綠素含量是一個重要的衡量植物生長情況的指標[15]。由圖1a可以看出：不同培養(yǎng)基質(zhì)栽培下葉綠素的含量，T4>T3>T2>T1>CK，城市污泥比禽畜糞便更有利于北美海棠中葉綠素的生成。

2.3.2 不同栽培基質(zhì)對北美海棠過氧化氫酶活性的影響 過氧化氫酶(CAT)存在于紅細胞及某些組織內(nèi)的過氧化體中，作用主要是催化過氧化氫分解為水與氧氣[16]。由圖1b可以看出：不同培養(yǎng)基質(zhì)培養(yǎng)下的CAT活性，T4>T3>T1>T2>CK，城市污泥和禽畜糞便都有利于提高北美海棠的CAT酶活性，其中城市污泥栽培下的北美海棠CAT酶活性更高。

2.3.3 不同栽培基質(zhì)對北美海棠超氧化物凌化酶活性的影響 超氧化物歧化酶(SOD)能夠保護細胞免受氧化損傷，并有能預(yù)防治療由其引發(fā)的相關(guān)疾病的作用[17]。由圖1c可以看出：不同培養(yǎng)基質(zhì)栽培下的SOD活性，T4>T3>T2>T1>CK。城市污泥處理下北美海棠SOD活性最強，對照處理下北美海棠的SOD活性最弱。城市污泥和禽畜糞便都有利于提高北美海棠的SOD酶活性，其中城市污泥栽培下的北美海棠SOD酶活性更高。

2.3.4 不同栽培基質(zhì)對北美海棠過氧化物酶活性的影響 過氧化物酶(POD)是在植物中廣泛存在，與光合作用和呼吸作用、生長素的氧化等有關(guān)的高活性的酶[18]。由圖1d可以看出：不同培養(yǎng)基質(zhì)栽培下的POD活性，T4>T2>T1>CK>T3?？傮w來看，城市污泥處理下北美海棠POD活性最強，雞糞處理下北美海棠的POD活性最弱。城市污泥和禽畜糞便都有利于提高北美海棠的POD酶活性，其中城市污泥栽培下的北美海棠POD酶活性更高,更適宜作為北美海棠良好的栽培基質(zhì)。

2.3.5 不同栽培基質(zhì)對北美海棠丙二醛含量的影響 丙二醛(MDA)是在植物器官受損或者組織衰老等逆境條件下產(chǎn)生的，它的含量與植物衰老及逆境傷害有密切關(guān)系[19]。由圖1e可以看出：不同培養(yǎng)基質(zhì)栽培下的MDA含量，CK>T2>T3>T1>T4。城市污泥栽培下的北美海棠MDA含量最低，田園栽培下北美海棠的MDA含量最高，城市污泥更適宜作為北美海棠良好的栽培基質(zhì)。

2.3.6 不同栽培基質(zhì)對北美海棠脯氨酸含量的影響 脯氨酸(Pro)是植物蛋白質(zhì)的組分之一。在干旱等脅迫條件下，許多植物體內(nèi)的脯氨酸大量積累。脯氨酸除調(diào)節(jié)植物細胞滲透性、穩(wěn)定生物大分子的結(jié)構(gòu)等作用外，還可以通過增加植物體內(nèi)脯氨酸，提高植物的抗寒性[20]。由圖1f可以看出：不同培養(yǎng)基質(zhì)栽培下的脯氨酸含量，T4>T3>T2>T1>CK。城市污泥和禽畜糞便都有利于提高北美海棠脯氨酸含量，其中城市污泥栽培下北美海棠的脯氨酸含量更高，更適宜作為北美海棠良好的栽培基質(zhì)。

圖1 不同基質(zhì)栽培下北美海棠的生理生化指標的影響

3 結(jié)論與討論

試驗以田園土、珍珠巖、豬糞、牛糞、雞糞和城市污泥作為供試的基質(zhì)材料，測定不同混配基質(zhì)理化性質(zhì)，測量基質(zhì)栽培下北美海棠的株高、花朵數(shù)、莖粗等形態(tài)指標，測定葉綠素含量、SOD、POD、CAT、MDA和脯氨酸生理生化指標。分析不同混配基質(zhì)對北美海棠形態(tài)和生理指標的影響，得出結(jié)論：城市污泥和禽畜糞便都對北美海棠的成長有促進作用，基質(zhì)T4(田園土∶城市污泥∶珍珠巖=7∶1∶2)更有利于北美海棠的生長。

不同植物需求的最佳生長環(huán)境不同，不同的基質(zhì)所提供的養(yǎng)分也不同。研究表明，不同基質(zhì)條件對蘋果幼苗的生長、光合速率和蒸騰速率均有顯著影響[21]。利用不同基質(zhì)對木蝴蝶育苗進行研究發(fā)現(xiàn)，混合基質(zhì)中營養(yǎng)土含量對幼苗生長影響最大，蛭石含量其次，珍珠巖含量再次，說明幼苗對營養(yǎng)成分需求較大[22]。對杉木組培苗在不同基質(zhì)生長的研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)種類和配比方式對杉木組培苗保存率和苗木生長有較大影響，基質(zhì)中泥炭土所占的比例應(yīng)控制在20%左右[23]。研究發(fā)現(xiàn)基質(zhì)配方不同，觀賞向日葵苗期生長過程中的相關(guān)指標差異較大，說明觀賞向日葵的幼苗質(zhì)量與基質(zhì)配方密切相關(guān)[24]。通過對北美海棠生長的研究，可以發(fā)現(xiàn)城市污泥和禽畜糞便對北美海棠生長有促進的作用，進一步從生理水平上佐證園林廢棄物處置和資源化利用的可行性。農(nóng)業(yè)增長和污染的治理相結(jié)合為栽培優(yōu)質(zhì)園林苗木打開了新思路[25]。通過對廢棄物改良，變廢為寶，為園林植物提供更加合適和廉價的基質(zhì)，以培育出更多的優(yōu)質(zhì)苗木，豐富城市景觀。當(dāng)然本試驗還有很多不足之處，比如不同濃度的城市污泥對北美海棠可能有不同的影響、不同品種北美海棠在同種基質(zhì)中的長勢可能不同等，這些都有待進一步研究。