遮光對(duì)辣木幼苗生長(zhǎng)及葉片礦質(zhì)元素含量的影響

袁淑娜， 涂寒奇， 潘 劍， 黃堅(jiān)雄， 鄭定華， 王 軍， 周立軍

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所； 2.農(nóng)業(yè)部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站；3.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院林下資源綜合利用研究中心，海南 ?？?71101)

辣木(Moringa oteiferaLam.)為辣木科(Moringaceae)、辣木屬(Moringa Adans)多年生速生小喬木，耐旱、耐貧瘠，原產(chǎn)于印度、非洲等熱帶地區(qū)，在我國(guó)云南、海南、四川、福建等地也都進(jìn)行了引種栽培[1-3].辣木作為全營(yíng)養(yǎng)植物既可供人類食用，亦可作為動(dòng)物飼料，應(yīng)用前景廣闊.辣木全株幾乎都具有食用價(jià)值，其嫩葉富含多種維生素、礦物質(zhì)和人體必需的氨基酸，既可做鮮食蔬菜，亦可制成干粉作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物使用[4，5].辣木莢果和種子含有的硫代氨基甲酸鹽和異硫氰酸鹽糖甙，具有降低心臟收縮率、降低血壓、抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用[6，7].辣木葉風(fēng)干物質(zhì)粗蛋白含量在25%以上，高于苜蓿，可作為優(yōu)質(zhì)動(dòng)物飼料[8，9].光照是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)形成的關(guān)鍵因素之一，光照條件的改變直接影響作物生育進(jìn)程[10-13].不同作物對(duì)光照需求不一，而同一個(gè)作物根據(jù)其栽培目的的不同，對(duì)光照的需求也存在差異[14，15].研究表明[16]，50%遮光率處理的辣木幼苗健壯、葉色深綠，成活率最高.同時(shí)可根據(jù)氣候條件實(shí)現(xiàn)辣木的區(qū)域化種植，建立不同目的的辣木種植基地[17].為探討辣木在海南地區(qū)的適宜種植范圍，以及不同種植模式的建立提供基礎(chǔ)，本研究以辣木種子苗為材料，通過測(cè)定不同遮光率處理下辣木植株生長(zhǎng)，生物量分配，葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，分析辣木對(duì)不同遮光處理的生理響應(yīng)，探討辣木適宜種植的光強(qiáng)范圍，從而為辣木的栽培提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇均勻一致的辣木種子苗為試驗(yàn)材料，于2016 年12 月移栽入4 個(gè)遮陰棚和裸地對(duì)照，移栽初始苗高平均值為31.21 cm，莖粗為2.62 cm.

1.2 方法

試驗(yàn)共設(shè)置5 個(gè)處理:全光照，30%、50%、70%、90%遮光率，于2016 年12 月—2017 年7 月在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所苗圃(19°32′55″N，109°28′30″E)進(jìn)行.遮陰方式采用黑色遮陰網(wǎng)搭建成東西走向，長(zhǎng)×寬×高為35 m×5 m×4 m 的遮陰棚，遮陰棚開口位于東面，遮陰棚之間間距為5 m.將辣木種子苗移栽入盆缽，分別置于裸地對(duì)照(0 遮光率)和4 個(gè)遮光率陰棚，每個(gè)處理60 株.于移栽后30、75、120 d 測(cè)定其株高、莖粗，于移栽后120 測(cè)定其植株生物量；于移栽后120 d 取辣木葉片測(cè)定礦質(zhì)元素含量.

葉片選取標(biāo)準(zhǔn):辣木植株主枝從頂部一葉一心的嫩梢部分計(jì)算，取第3、4 片葉為樣品.所取鮮樣去除葉柄后置于烘箱內(nèi)80℃烘干、粉碎，用原子吸收分光光度法測(cè)定辣木葉片中鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅含量.辣木樣品由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所栽培學(xué)科重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成測(cè)定.

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件， 在P＜0.05 和P＜0.01 統(tǒng)計(jì)水平上采用LSD法進(jìn)行方差分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同遮光率處理的辣木植株生長(zhǎng)表現(xiàn)

于辣木苗移栽后30、75 和120 d 進(jìn)行植株存活率統(tǒng)計(jì)(圖1).辣木植株在30%～70%遮光率處理下，移栽后30、75 和120 d 成活率均接近100%.90%遮光率處理的辣木植株存活率隨移栽后天數(shù)增加而逐步降低，移栽后30、75 和120 d 辣木植株存活率依次為60.00%、43.33%和5.00%.

圖1 不同遮光處理的辣木植株成活率Fig.1 Survival rates of M.oteifera under different shading treatments

如圖2 所示，移栽后30 和75 d，30%、50%和70%遮光率處理的辣木株高與對(duì)照無顯著差異.移栽后120 d，辣木株高隨遮光率的增大而升高(90%遮光率除外)，50%和70%遮光率處理的辣木株高比對(duì)照分別增加24.30%和35.87%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).30%遮光處理的辣木株高比對(duì)照增加18.91%，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05).

圖2 不同遮光率處理對(duì)辣木植株株高的影響Fig.2 Plant heights of M.oteifera under different shading treatments

如圖3 所示，辣木植株莖粗隨遮光率增大而降低.移栽后30 d，30%遮光率處理的辣木植株莖粗比對(duì)照降低3.04%，差異不顯著(P＞0.05).移栽后75 和120 d，30%遮光率處理的辣木植株莖粗比對(duì)照分別降低14.88%和12.81%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).50%和70%遮光處理的辣木植株莖粗在移栽后30、75和120 d 均顯著低于對(duì)照(P＜0.05).90%遮光率處理的辣木生長(zhǎng)發(fā)育嚴(yán)重受限，存活植株的株高和莖粗均顯著低于對(duì)照和其它處理，約為對(duì)照植株株高和莖粗的40%和30%.

圖3 不同遮光率處理對(duì)辣木植株莖粗的影響Fig.3 Diameters of M.oteifera stems under different shading treatments

2.2 不同遮光率處理對(duì)辣木植株生物量的影響

如表1 所示，辣木植株根生物量隨遮光率增大而降低，30%和50%遮光率處理的辣木植株根生物量與對(duì)照無顯著差異(P＞0.05).70%遮光處理的辣木植株根物量比對(duì)照降低44.39%，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05).90%遮光率處理的辣木植株根物量比對(duì)照降低83.62%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).辣木植株莖生物量和葉生物量隨遮光率增大呈先升高后降低的趨勢(shì).50%遮光率處理的辣木植株莖生物量達(dá)最大值，比對(duì)照增加4.32%，差異不顯著(P＞0.05).90%遮光率處理的辣木植株莖生物量最小，比對(duì)照降低71.90%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).30%遮光率處理的辣木植株葉生物量達(dá)最大值，比對(duì)照增加0.70%，差異不顯著(P＞0.05).90%遮光率處理的辣木植株葉生物量為0，葉片脫落.辣木植株總生物量隨遮光率增大而降低，30%、50%和70%遮光率處理的辣木植株總生物量與對(duì)照差異不顯著(P＞0.05)，90%遮光率處理的辣木植株總生物量比對(duì)照降低78.26%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).

表1 遮陰對(duì)單株辣木植株生物量的影響1)Table 1 Effects of shading rates on the biomass of M.oteifera

如表2 所示，辣木植株生物量根分配比隨遮光率增大呈先降低后升高的趨勢(shì)，70%遮光率處理最低，比對(duì)照降低26.83%，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)，30%遮光率處理的辣木植株根生物量分配比和與對(duì)照無顯著差異(P＞0.05).辣木植株生物量莖分配比隨遮光率增大而增加，90%遮光率處理時(shí)最高，比對(duì)照增加29.91%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).50%和70%遮光率處理的辣木植株莖生物量分配比較對(duì)照增加15.90%和17.05%，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05).30%遮光率處理的辣木植株莖生物量分配比與對(duì)照無顯著差異(P＞0.05).辣木植株生物量葉分配比隨遮光率增大呈先增加后降低的趨勢(shì)，50%遮光率處理最高，比對(duì)照增加8.06%，差異不顯著(P＞0.05).30%和70%遮光率處理，辣木植株葉生物量分配比較對(duì)照增加5.42%和5.02%，差異不顯著(P＞0.05).90%遮光率處理，辣木植株葉片脫落，葉生物量為0.辣木植株根莖比隨遮光率的增大而降低，90%遮光率處理最低，比對(duì)照降低42.42%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).70%遮光率處理的辣木植株根莖比較對(duì)照降低37.88%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).30%和50%遮光率處理的辣木植株根莖比與對(duì)照無顯著差異(P＞0.05).

表2 遮光率對(duì)辣木植株生物量分配的影響1)Table 2 Effects of shading rates on the biomass allocation of M.oteifera

2.3 不同遮光率處理的辣木葉片礦質(zhì)元素含量

遮光處理120 d 后辣木葉片中鈣含量以70%遮光率處理最高，各處理間差異不顯著(P＞0.05).Mg 含量以50%遮光率處理最高，比照相提高33.33%，達(dá)顯著水平(P＜0.05).30%和70%遮光率處理的辣木葉片Mg 含量與對(duì)照差異不顯著(P＞0.05).90%遮光率處理的辣木生長(zhǎng)受限明顯，移栽后120 d 僅余3 株存活，且植株葉片基本全部脫落，因此，葉片礦質(zhì)元素含量測(cè)定未包含90%遮光處理.

表3 遮陰對(duì)辣木葉片Ca 和Mg 含量的影響1)Table 3 Ca and Mg contents of M.oteifera leaves under different shading treatments

表4 遮陰對(duì)辣木葉片F(xiàn)e、Mn、Cu 和Zn 含量的影響1)Table 4 Fe， Mn， Cu and Zn contents of M.oleifera leaves under different shading treatments

辣木葉片微量元素含量對(duì)遮陰的響應(yīng)差異較大.辣木葉片F(xiàn)e 含量隨遮光率增大呈先降低后增加的趨勢(shì)，30%遮光率處理的辣木葉片F(xiàn)e 含量最低，較對(duì)照降低8.47%，差異不顯著(P＞0.05).70%遮光率處理的辣木葉片F(xiàn)e 含量最高，較對(duì)照提高28.59%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).50%遮光率處理的辣木葉片F(xiàn)e 含量較對(duì)照提高15.07%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).辣木葉片Mn 含量隨遮光率增大呈先增加后降低的趨勢(shì)，在50%遮光率時(shí)最高，較對(duì)照增加17.92%，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05).30%和70%遮光率處理的辣木葉片Mn 含量與對(duì)照差異不顯著(P＞0.05).辣木葉片Cu 含量隨著遮光率的增大而降低，對(duì)照辣木植株葉片Cu 含量最高，30%遮光率處理的葉片Cu 含量較對(duì)照降低13.04%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01)，50%遮光率處理的葉片Cu 含量較對(duì)照降低19.83%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01)，70%遮光率處理的葉片Cu 含量較對(duì)照降低34.09%，差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01).辣木葉片Zn 含量隨著遮光率的增大而增加，70%遮光率處理最高，較對(duì)照增加35.29%，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)，30%和50%遮光率處理的辣木葉片Zn 含量與對(duì)照差異不顯著(P＞0.05).

3 討論

遮陰后植株生物量?jī)?yōu)先分配至地上部分，主要表現(xiàn)為植株莖稈伸長(zhǎng)，株高增加，葉面積增大等[18，19，20].有研究表明[21]，半遮陰條件下的辣木植株的苗高，地莖及成活率最高.本研究結(jié)果表明，辣木植株的株高和莖粗受遮光率和株齡的雙重影響.中低強(qiáng)度遮光率(30%～70%)處理下，辣木植株株高在生長(zhǎng)前期(移栽后30 和75 d)不受影響，在生長(zhǎng)后期(移栽后120 d)遮陰處理株高顯著高于對(duì)照(P＜0.05).高強(qiáng)度(90%)遮光率處理下的辣木植株生長(zhǎng)緩慢，移栽后75 和120 d 株高顯著低于對(duì)照組.辣木植株莖粗受遮光率影響較株高更明顯，移栽后75 和120 d，各遮光率處理辣木植株莖粗均顯著低于對(duì)照(P＜0.05).表明持續(xù)的中低強(qiáng)度遮光處理下，辣木植株通過增加株高，減少莖粗等表型變化來適應(yīng)環(huán)境從而保持正常生長(zhǎng)能力，這與前人的研究結(jié)果一致[21，22].

已有研究表明，隨著光照強(qiáng)度的降低，植物光合作用減弱，生物量減少，生物量分配比改變[23].本研究結(jié)果顯示，遮陰處理使辣木總生物量降低，但除90%遮光率處理外，各處理間差異并不顯著(P＞0.05).遮陰雖使辣木植株總生物量降低，但其莖和葉生物量則呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì).50%遮光率處理的辣木植株莖生物量達(dá)最大值，30%遮光率處理的辣木植株葉生物量達(dá)最大值，但與對(duì)照和其它處理(90%遮光率除外)相比均無顯著差異.遮陰對(duì)辣木植株影響最大的為生物量分配比，50%和70%遮光率處理的辣木植株莖生物量分配比顯著高于對(duì)照，而根生物量分配比顯著低于對(duì)照.有研究表明[24]，隨光照水平的減弱，植株根部的光合產(chǎn)物沉積變少，減少甚至放棄生殖分配，保證莖、葉獲得盡可能多的物質(zhì)以促進(jìn)光合作用或逃離陰蔽環(huán)境，這與本研究結(jié)果一致.說明辣木植株具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，在50%～70%的遮陰下依然能保持旺盛的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)能力.但由于試驗(yàn)時(shí)間限制，遮陰對(duì)辣木植株生殖生長(zhǎng)的影響未做分析，需要進(jìn)行后續(xù)研究，為辣木差異化生產(chǎn)種植基地的建立提供依據(jù).

遮陰處理會(huì)改變植物體內(nèi)礦質(zhì)元素組成和含量[25-27].研究表明[28]，遮陰可使小麥的大多數(shù)礦質(zhì)元素含量升高.煙草根莖葉中大多數(shù)礦質(zhì)元素含量隨光照強(qiáng)度的降低而升高，但總的礦質(zhì)養(yǎng)分含量降低[29].膠園林下弱光環(huán)境可以提高玫瑰茄花萼中N、P、K、Fe、Zn 含量[30].礦質(zhì)元素含量是辣木葉片重要的品質(zhì)指標(biāo)，遮陰處理120 d 的辣木葉片中Ca、Mg、Fe、Mn 和Zn 含量都有所提高.這表明適度的遮陰有利于辣木葉片中礦質(zhì)元素的富集.

綜上可知，適度的遮陰可以促進(jìn)辣木植株莖葉的生長(zhǎng)和辣木葉片中礦質(zhì)元素的積累.因此，在生產(chǎn)中主要以生產(chǎn)辣木的根、莖、葉為主的生產(chǎn)種植基地，可采用30%～50%的遮陰處理以提高其產(chǎn)量.同時(shí)在生產(chǎn)中也可充分利用林下資源，將辣木種植于疏林地帶，降低種植成本，增加經(jīng)濟(jì)效益.