不同栽培基質(zhì)對(duì)3種苔蘚植物生長(zhǎng)的影響

黃 強(qiáng)，羅學(xué)剛，唐 微，趙繼武，梁朱明

（西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院/生物質(zhì)材料教育部工程研究中心，四川 綿陽(yáng) 621000）

【研究意義】 苔蘚植物（Bryophytes）是一類(lèi)由水生向陸生過(guò)渡的高等植物類(lèi)群，全世界約有2.4萬(wàn)種[1]，我國(guó)有 125科620屬約3 450種[2]。苔蘚植物個(gè)體微小，但用途廣泛[3-6]，涉及到環(huán)境指示、園藝造景、工業(yè)農(nóng)業(yè)、保持水土、生物結(jié)皮以及群落演替等，市場(chǎng)前景廣闊。但由于其生長(zhǎng)條件苛刻，目前被用于開(kāi)發(fā)利用的品種不多。在要開(kāi)發(fā)利用苔蘚植物前，首先要解決其栽培繁殖問(wèn)題[7]，而栽培基質(zhì)是首要考慮因素，因此，從栽培基質(zhì)入手，在近自然條件下研究篩選出使能令苔蘚植物良好生長(zhǎng)的基質(zhì)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】 栽培基質(zhì)在苔蘚植物生長(zhǎng)過(guò)程中起著重要作用。毛可紅等[8]選用5種不同基質(zhì)培養(yǎng)大灰蘚（Hypnum plumaeforme），研究不同基質(zhì)對(duì)大灰蘚生長(zhǎng)情況的影響，結(jié)果表明吸水毛氈更適合于大灰蘚的栽培；楊琳等[9]以圓葉匐燈蘚〔Plagiomnium vesicatum (Besch) T.Kop.〕為材料，研究其在沙子、園土、泥炭與珍珠巖混合3種不同基質(zhì)上的生長(zhǎng)情況，結(jié)果表明基質(zhì)pH對(duì)苔蘚植物的生長(zhǎng)存在一定影響；王鉞等[10]通過(guò)對(duì)檜葉白發(fā)蘚〔 Leucobryum juniperoideum（Brid.）Mull.Hall〕3種生境的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，較低土壤N、P、K水平，pH 5.1左右的酸性土壤和陰濕的環(huán)境條件是適合檜葉白發(fā)蘚生長(zhǎng)的典型生境特征，而土壤因子可能是限制檜葉白發(fā)蘚生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子；劉艷等[11]對(duì)重慶大巴山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)800～2 400 m海拔區(qū)間巖石和土壤兩種基質(zhì)的苔蘚植物進(jìn)行樣方調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大羽蘚、尖葉匍燈蘚和厚角絹蘚在巖石基質(zhì)上的生態(tài)寬度比其在土壤基質(zhì)更大，說(shuō)明生長(zhǎng)基質(zhì)會(huì)影響苔蘚植物利用資源的能力，這與郭磊等[12]研究結(jié)果一致。可見(jiàn)，盡管光照、濕度是苔蘚植物生長(zhǎng)的主要限制因子，但栽培基質(zhì)的選擇也會(huì)對(duì)苔蘚的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響。此外，衣艷君等[13]選用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液對(duì)中華縮葉蘚〔Ptychomitrium sinense (Mitt.)Jaeg.〕等5種蘚類(lèi)的孢子進(jìn)行培養(yǎng)觀察，結(jié)果表明生長(zhǎng)基質(zhì)及各種環(huán)境因子能直接影響孢子和原絲體的生長(zhǎng)；還有研究表明在大灰蘚、大羽蘚〔Thuidium cymbifolium（Doz.et Molk.）〕、金發(fā)蘚（Polytrichum commune）生長(zhǎng)的基質(zhì)中施以不同質(zhì)量濃度的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑2,4-D、NAA、KT、GA3，會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)造成影響，調(diào)節(jié)效果因苔蘚種類(lèi)而異，且適宜質(zhì)量濃度也不盡相同[14]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)苔蘚植物的研究主要集中在分類(lèi)學(xué)、生理生態(tài)、群落結(jié)構(gòu)等[15]方面，有關(guān)利用不同栽培基質(zhì)培育苔蘚植物的研究鮮有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】 本研究以3種苔蘚植物分別在10種不同栽培基質(zhì)中培養(yǎng)的方式，通過(guò)測(cè)定其生化及生理學(xué)指標(biāo)，觀察并分析栽培基質(zhì)對(duì)苔蘚植物生長(zhǎng)情況的影響，旨在篩選出對(duì)苔蘚植物生長(zhǎng)有較優(yōu)效果的栽培基質(zhì)，以期為苔蘚植物無(wú)性繁殖的基質(zhì)選擇與大面積人工繁殖提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的3種苔蘚植物分別是真蘚（Bryum argenteum）、鼠尾蘚（Myuroclada maximowiczii）、尖葉匍燈蘚〔Plagiomnium acutum (Lindb.) T.Kop.〕，采集于西南科技大學(xué)路旁樹(shù)蔭下、水渠邊及山坡上，采集面積均為1 m2。采回后將其用自來(lái)水洗凈烘干，選取多支生長(zhǎng)良好的單株苔蘚，再次清洗并消毒后，在組培室中通過(guò)組織培養(yǎng)獲得苔蘚種質(zhì)。

供試基質(zhì)共10種，包括河沙（S1）、硅藻土（S2）、赤玉土（S3）、麥飯石（S4）、火山石（S5）、河沙石（S6）、珍珠巖（S7）、鹿沼土（S8）、綠沸石（S9）、泥炭（S10），其中河沙顆粒直徑小于1 mm，其余基質(zhì)顆粒直徑為1～3 mm。

供試容器為悶養(yǎng)盆組合，其中育苗盤(pán)規(guī)格為28 cm×35.5 cm×7.8 cm，托盤(pán)規(guī)格為25 cm×35 cm×1 cm，帶孔透明蓋子規(guī)格為28 cm×35.5 cm×8 cm，花盆規(guī)格為8 cm×8 cm×8 cm。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年2月20日至5月20日在西南科技大學(xué)東九國(guó)家大學(xué)科技園人工氣候溫室大棚（無(wú)陽(yáng)光直射處進(jìn)行試驗(yàn)）進(jìn)行。光照為室內(nèi)自然光照，溫度為溫室內(nèi)自然溫度（5～25℃），濕度50%～95%。數(shù)據(jù)測(cè)定分別在植物組織操作室與微生物發(fā)酵室進(jìn)行。

采用單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置3個(gè)平行，以每種基質(zhì)中的苔蘚植物互相作對(duì)照。取組織培養(yǎng)后苔蘚長(zhǎng)勢(shì)一致的新鮮枝條，將每種苔蘚用超純水清洗并用吸水紙吸干表面水分，然后稱(chēng)取苔蘚植物2.0 g，采用斷莖法（即用剪刀將其剪為0.5～1 cm的小段）種植苔蘚植物，分別均勻平鋪于已裝好適量基質(zhì)的小花盆里面，并用力按實(shí)使其與基質(zhì)充分接觸，再將種有苔蘚植物的小花盆分別放入悶養(yǎng)盆的育苗盤(pán)中，蓋上帶孔透明蓋子，最后將裝有蓋子的育苗盤(pán)放到已注有一定量自來(lái)水的托盤(pán)上，置于大棚中培養(yǎng)。每天在苔蘚表面噴霧1次，使得基質(zhì)濕潤(rùn)但不積水（提前靜置1～2 d的自來(lái)水）。

栽培基質(zhì)的判定標(biāo)準(zhǔn)：將苔蘚植物各生理指標(biāo)位于中值〔（max+min)/2〕以上的栽培基質(zhì)，判定為較好的栽培基質(zhì)，再進(jìn)行分析比較。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 配子體長(zhǎng)度 每個(gè)處理選擇3根長(zhǎng)勢(shì)一致的配子體，用細(xì)線做好標(biāo)記，每次測(cè)量標(biāo)記處至生長(zhǎng)頂端的長(zhǎng)度，每隔30 d記錄1次，共記錄3次，最后取3次長(zhǎng)度加和的總長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[9]。

1.3.2 增重量 稱(chēng)取時(shí)，每個(gè)處理先抖落表面水分和根部培養(yǎng)基質(zhì)，然后用吸水紙包裹苔蘚吸取多余水分，再用分析天平稱(chēng)重，于第90天稱(chēng)取鮮重，并用鮮重減去初始接種量，計(jì)算增重量。

1.3.3 覆蓋度 利用1 cm2網(wǎng)格紙進(jìn)行面積估測(cè)，3次面積估測(cè)求平均值，記錄其覆蓋度數(shù)據(jù)（于第90天測(cè)定其覆蓋度）[16]。

1.3.4 葉綠素含量 第90天時(shí)取樣測(cè)定3種苔蘚植物的葉綠素含量。采用80%丙酮法提取葉綠素。具體步驟如下：取苔蘚樣0.1 g（經(jīng)過(guò)清洗且用吸水紙吸過(guò)水，不含土壤、泥沙等基質(zhì)）于研缽中研磨，然后用丙酮清洗研缽和缽棒，并將其植物殘?jiān)耙后w一并倒入10 mL離心管中，潤(rùn)洗研缽，倒入離心管中定容。放至避光處浸泡24 h后，用移液槍吸取上清液200 μL至酶標(biāo)板中，以80%丙酮作對(duì)照，使用酶標(biāo)儀測(cè)定其在波長(zhǎng)663、645、652 nm下的吸光度，測(cè)定OD值，根據(jù)下列公式計(jì)算葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量，注意計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮稀釋因子[17]：

葉綠素a：Ca（mg/L）=12.7A663- 2.69A645

葉綠素b：Cb（mg/L）=22.9A645- 4.68A663

總?cè)~綠素：CT（mg/L）=（A652×1000)/34.5

試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用DPS 7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析進(jìn)行差異顯著性測(cè)驗(yàn)，并用Origin 2017進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培基質(zhì)對(duì)真蘚生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

經(jīng)過(guò)90 d生長(zhǎng)，真蘚各生理指標(biāo)在不同基質(zhì)中差異較大（表1、圖1～圖3）。根據(jù)栽培基質(zhì)的判定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合表1可知，較利于真蘚生物量增加的基質(zhì)為S3和S4；由圖1～3可知，較利于真蘚植株伸長(zhǎng)的栽培基質(zhì)是S3、S4和S8；較利于真蘚覆蓋的栽培基質(zhì)是S1、S3、S4和S8；較利于真蘚各葉綠素合成的栽培基質(zhì)是S3、S4和S8。真蘚在基質(zhì)S3、S4中生長(zhǎng)情況較好、在基質(zhì)S2中最差，結(jié)合以上結(jié)果判定S3和S4是較適合真蘚發(fā)育和繁殖的栽培基質(zhì)，說(shuō)明不同種類(lèi)的栽培基質(zhì)對(duì)真蘚的生長(zhǎng)有一定影響。

2.2 不同栽培基質(zhì)對(duì)鼠尾蘚生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

經(jīng)過(guò)90 d的生長(zhǎng)，鼠尾蘚各生理指標(biāo)在不同基質(zhì)中差異較大（表2、圖4～圖6）。根據(jù)運(yùn)用栽培基質(zhì)的判定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合表2可知，較利于鼠尾蘚生物量增加的基質(zhì)為S3和S8；由圖4～圖6可知，較利于鼠尾蘚植株伸長(zhǎng)的栽培基質(zhì)是S2、S3和S8；較利于鼠尾蘚覆蓋率的栽培基質(zhì)是S1、S2、S3和S8；較利于鼠尾蘚各葉綠素合成的栽培基質(zhì)是S2、S3、S7和S8。鼠尾蘚在基質(zhì)S3和S8中的生長(zhǎng)情況較好、在基質(zhì)S9中最差，結(jié)合以上結(jié)果判定S3和S8是較適合鼠尾蘚發(fā)育和繁殖的栽培基質(zhì)，說(shuō)明不同種類(lèi)的栽培基質(zhì)對(duì)鼠尾蘚的生長(zhǎng)有一定的影響。

表1 不同栽培基質(zhì)對(duì)真蘚增重量的影響Table 1 Effects of different substrates on the weight gain of Bryum argenteum

圖1 不同栽培基質(zhì)對(duì)真蘚株高的影響Fig.1 Effect of different substrates on the plant height of Bryum argenteum

圖2 不同栽培基質(zhì)對(duì)真蘚覆蓋率的影響Fig.2 Effect of different substrates on the coverage of Bryum argenteum

圖3 不同栽培基質(zhì)對(duì)真蘚葉綠素含量的影響Fig.3 Effect of different substrates on the chlorophyll content of Bryum argenteum

2.3 不同栽培基質(zhì)對(duì)尖葉匍燈蘚生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

經(jīng)過(guò)90 d的生長(zhǎng)，尖葉匍燈蘚各生理指標(biāo)在不同基質(zhì)中差異較大（表3、圖7～圖9）。根據(jù)栽培基質(zhì)的判定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合表3可知，較利于尖葉匍燈蘚生物量增加的基質(zhì)為S1、S3、S4和S8；由圖7～圖9可知，較利于尖葉匍燈蘚植株伸長(zhǎng)的栽培基質(zhì)是S3、S4、S7和S8；較利于尖葉匍燈蘚覆蓋率的栽培基質(zhì)是S1、S3、S4、S7和S8；較利于尖葉匍燈蘚各葉綠素合成的栽培基質(zhì)是S3、S4、S7和S8。尖葉匍燈蘚在基質(zhì)S3、S4和S8中的生長(zhǎng)情況較好、在基質(zhì)S2中最差，結(jié)合以上結(jié)果判定S3、S4和S8是較適合尖葉匍燈蘚發(fā)育和繁殖的栽培基質(zhì)，說(shuō)明不同種類(lèi)的栽培基質(zhì)對(duì)尖葉匍燈蘚的生長(zhǎng)有一定影響。

表2 不同栽培基質(zhì)對(duì)鼠尾蘚增重量的影響Table 2 Effects of different substrates on the weight gain of Myuroclada maximowiczii

圖4 不同基質(zhì)對(duì)鼠尾蘚株高的影響Fig.4 Effect of different substrates on the plant height of Myuroclada maximowiczii

圖5 不同基質(zhì)對(duì)鼠尾蘚覆蓋率的影響Fig.5 Effect of different substrates on the coverage of Myuroclada maximowiczii

圖6 不同基質(zhì)對(duì)鼠尾蘚葉綠素含量的影響Fig.6 Effect of different substrates on the chlorophyll content of Myuroclada maximowiczii

表3 不同栽培基質(zhì)對(duì)尖葉匍燈蘚增重量的影響Table 3 Effects of different substrates on the weight gain of Plagiomnium acutum (Lindb.) T.Kop.

圖7 不同栽培基質(zhì)對(duì)尖葉匍燈蘚株高的影響Fig.7 Effect of different substrates on the plant height of Plagiomnium acutum (Lindb.) T.Kop.

圖8 不同栽培基質(zhì)對(duì)尖葉匍燈蘚覆蓋率的影響Fig.8 Effect of different substrates on the coverage of Plagiomnium acutum (Lindb.) T.Kop.

圖9 不同栽培基質(zhì)對(duì)尖葉匍燈蘚葉綠素含量的影響Fig.9 Effect of different substrates on the chlorophyll content of Plagiomnium acutum (Lindb.) T.Kop.

3 討論

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為栽培基質(zhì)對(duì)苔蘚植物的生長(zhǎng)發(fā)育影響較小，苔蘚植物的礦質(zhì)養(yǎng)分來(lái)源于大氣而非基質(zhì)[18]。而已有研究表明，栽培基質(zhì)在苔蘚植物生長(zhǎng)發(fā)育中起著重要作用，其中基質(zhì)的養(yǎng)分、通風(fēng)性、保水性及pH值等理化因素對(duì)苔蘚植物的生長(zhǎng)會(huì)起到一定的影響作用[19]。將3種苔蘚植物種植于10種不同栽培基質(zhì)90 d后，每種基質(zhì)中苔蘚植物的生長(zhǎng)情況相互作比照，生長(zhǎng)情況存在顯著差異，3種苔蘚植物均在赤玉土中的生長(zhǎng)情況最為良好：首先，株高（真蘚1.44 cm、鼠尾蘚3.76 cm、尖葉匍燈蘚5.09 cm）與鮮重增加量（真蘚3.8281 g、鼠尾蘚4.7746 g、尖葉匍燈蘚3.9970 g）相比其他栽培基質(zhì)表現(xiàn)出顯著差異，這主要是因?yàn)槌嘤裢林刑峁┑某渥沭B(yǎng)分能促進(jìn)3種苔蘚植物的生長(zhǎng)與伸長(zhǎng)，這與“高肥基質(zhì)能促進(jìn)苔蘚植物生長(zhǎng)，低養(yǎng)分或無(wú)養(yǎng)分基質(zhì)不宜植蘚”的研究結(jié)果[20]相一致；其次，覆蓋度（真蘚95.86%、鼠尾蘚92.50%、尖葉匍燈蘚90.71%）相比其他栽培基質(zhì)表現(xiàn)出顯著差異，這是因?yàn)槌嘤裢恋男螤钣欣谛钏ūＫ┖团潘ㄍL(fēng)），基質(zhì)的孔隙會(huì)增加苔蘚植物與基質(zhì)的接觸面積，這樣便于苔蘚植物附著在上面生長(zhǎng)，可增加其覆蓋度，這與“栽培基質(zhì)的物理性質(zhì)及通風(fēng)、保水性對(duì)苔蘚植物的覆蓋度有一定影響”的研究結(jié)果[21]相一致；第三，葉綠素含量（真蘚總?cè)~綠素含量207.13 mg/kg、鼠尾蘚89.21 mg/kg、尖葉匍燈蘚126.39 mg/kg）相比其他栽培基質(zhì)表現(xiàn)出顯著差異，這是因?yàn)槌嘤裢林兴V質(zhì)元素的種類(lèi)與濃度都較適合3種苔蘚植物進(jìn)行葉綠素合成，這與“稀土元素對(duì)苔蘚植物葉綠素合成的影響與其種類(lèi)有關(guān)，且不同濃度的稀土元素對(duì)苔蘚植物葉綠素合成的影響由低到高為先促進(jìn)后抑制”的研究結(jié)果[22]不盡相同。

赤玉土是一種弱酸性基質(zhì)，在本試驗(yàn)中可使3種苔蘚植物的各生理指標(biāo)達(dá)到最大，表現(xiàn)出差異顯著，說(shuō)明弱酸性土壤適合苔蘚植物的生長(zhǎng)，這與石磊等[23]研究結(jié)果“苔蘚植物都適合在微酸環(huán)境中生長(zhǎng)”不盡相同，且陳蓉蓉等[24]研究結(jié)果也表明苔蘚植物在中性或偏酸性的環(huán)境中能較好生長(zhǎng)，進(jìn)一步證實(shí)弱酸性栽培基質(zhì)適合苔蘚植物的生長(zhǎng)，且基質(zhì)pH會(huì)對(duì)苔蘚植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生一定影響。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)苔蘚植物栽培基質(zhì)的篩選研究甚少，考慮到生長(zhǎng)周期，本研究選擇斷莖法種植苔蘚植物，以成體為研究對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)，而未對(duì)其孢子及原絲體展開(kāi)相關(guān)研究，不同的栽培基質(zhì)對(duì)苔蘚植物孢子及原絲體生長(zhǎng)是否有類(lèi)似影響有待進(jìn)一步驗(yàn)證。本研究只選擇了栽培基質(zhì)作為單因素來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，而未對(duì)多種限制因素（光照、濕度等）進(jìn)行試驗(yàn)，有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)從栽培基質(zhì)出發(fā)，通過(guò)研究其對(duì)苔蘚植物生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：與其他9種栽培基質(zhì)相比，赤玉土對(duì)3種苔蘚植物的生長(zhǎng)（株高、鮮重增加量、覆蓋度、葉綠素含量）有明顯效果，可以作為3種苔蘚植物較優(yōu)的栽培基質(zhì)，且該栽培基質(zhì)應(yīng)該能適用于大多數(shù)苔蘚植物。這為今后苔蘚植物栽培基質(zhì)的選擇提供了理論依據(jù)，也為促進(jìn)苔蘚植物人工大面積繁殖栽培提供了參考。