設(shè)施栽培下氮素水平對(duì)金釵石斛營養(yǎng)和品質(zhì)的影響

劉海林，李 杰，葉廣英，王再花

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所/廣東省園林花卉種質(zhì)創(chuàng)新綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640)

【研究意義】金釵石斛(Dendrobiumnobile)隸屬蘭科石斛蘭屬，是我國傳統(tǒng)名貴中藥材之一，富含多糖、生物堿等活性物質(zhì)，具有提高免疫力、抗腫瘤、降血糖等功效，藥用價(jià)值極高[1-3]。加之其花色艷麗，形態(tài)優(yōu)美，觀賞價(jià)值也非常高，市場(chǎng)前景廣闊[4-5]。但由于環(huán)境破壞、亂采濫挖等原因，金釵石斛野生資源日漸稀少，仿野生栽培又存在受環(huán)境因素影響大、產(chǎn)量低等問題，而設(shè)施栽培具有環(huán)境條件可控、產(chǎn)量高等優(yōu)勢(shì)，已成為金釵石斛人工栽培的主要形式。合理施肥是提高金釵石斛產(chǎn)量和品質(zhì)的有效手段，而氮素是植物生長發(fā)育的必需和主要營養(yǎng)元素之一[6]，其供應(yīng)不足或過量都會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)營養(yǎng)失衡，進(jìn)而影響品質(zhì)和產(chǎn)量[7]。掌握金釵石斛的營養(yǎng)需求規(guī)律、了解氮素水平對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響對(duì)其生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。【前人研究進(jìn)展】近年來，有關(guān)金釵石斛的研究報(bào)道主要為種植模式、栽培基質(zhì)、環(huán)境條件等對(duì)其生長發(fā)育和品質(zhì)的影響，而施肥研究方面的報(bào)道較少[8]。施肥種類是影響金釵石斛生長發(fā)育的主要影響因素之一[9]。漆小雪等[10]通過分析施用菜籽麩、花生麩、桐麩發(fā)酵液以及復(fù)合肥對(duì)金釵石斛生物學(xué)性狀和石斛堿含量等的影響，表明不同肥料在金釵石斛不同生長發(fā)育階段具有不同的特性，根據(jù)植株不同生長時(shí)期的營養(yǎng)需求，有選擇性地施用肥料有利于提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)。王再花等[11]比較了化學(xué)肥料“花多多”和有機(jī)肥料花生麩、蝦類發(fā)酵液對(duì)金釵石斛生長和品質(zhì)的影響，認(rèn)為在促進(jìn)植株?duì)I養(yǎng)生長方面，化學(xué)肥料的效果優(yōu)于有機(jī)肥料，而在提高石斛莖多糖含量方面，有機(jī)肥料則優(yōu)于化學(xué)肥料。另有研究報(bào)道表明，噴施葉面肥能促進(jìn)金釵石斛幼苗生長和提高多糖、石斛堿等藥用成分的含量，而不同葉面肥因營養(yǎng)成分及含量等差異，施用效果也不同[12]，但在總養(yǎng)分量相等的條件下，噴施有機(jī)葉面肥獲得的效果優(yōu)于噴施無機(jī)葉面肥[8]。薛敏等[13]報(bào)道了不同氮磷鉀配比施肥對(duì)金釵石斛幼苗產(chǎn)量和品質(zhì)提高的效果不同，同時(shí)也影響到幼苗對(duì)微量元素的吸收，提出氮肥、磷肥、鉀肥的最佳配比是尿素10.87 kg/667 m2+過磷酸鈣31.25 kg/667 m2+硫酸鉀10.00 kg/667 m2。史俊等[14]研究報(bào)道不同氮素水平對(duì)鐵皮石斛生長代謝、干物質(zhì)積累、多糖含量等具有明顯影響，低氮水平下植株體內(nèi)代謝被抑制，過高的氮素水平則對(duì)葉綠素的合成有抑制作用。施用平衡肥(20-20-20)和高氮肥(30-10-10)，同時(shí)適當(dāng)補(bǔ)充鉀肥(15-10-30)，能有效提高鐵皮石斛的生長指標(biāo)、葉綠素含量以及多糖的含量[15]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】不同氮素水平下金釵石斛生長、營養(yǎng)需求、活性物質(zhì)含量等變化規(guī)律以及氮素對(duì)其生長、開花、品質(zhì)的影響如何，目前未有相關(guān)研究報(bào)道，本研究以不同施氮處理下的金釵石斛小苗(出瓶8月齡，下同)和大苗(出瓶16月齡，下同)為材料，系統(tǒng)比較不同施氮處理對(duì)其生長和品質(zhì)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】解析不同施氮處理下金釵石斛生長發(fā)育過程中的形態(tài)指標(biāo)、營養(yǎng)元素(N、P、K、Ca、Mg)和多糖含量變化以及大苗開花情況，探明氮素水平對(duì)金釵石斛生長、營養(yǎng)及開花品質(zhì)的影響，為精準(zhǔn)施肥、品質(zhì)提升及采收期的確定等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為生長健康且長勢(shì)一致的金釵石斛小苗和大苗(圖1)。栽培基質(zhì)為m(松樹皮)：m(椰糠)=6∶4，用上口徑8 cm、下口徑5.4 cm、高8 cm的營養(yǎng)缽置于60 cm高的苗床上栽培。溫室設(shè)施內(nèi)年平均氣溫22.67 ℃，相對(duì)濕度79.67%。夏秋季遮蔭70%～80%，其他季節(jié)遮蔭50%～60%。試驗(yàn)場(chǎng)地在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所白云區(qū)鐘落潭基地內(nèi)(23°23′16″N, 113°26′23″E)，試驗(yàn)時(shí)間為2019年7月至次年3月。

1.2 試驗(yàn)方法及指標(biāo)測(cè)定

1.2.1 營養(yǎng)液配制及施用方法 根據(jù)試驗(yàn)要求，氮元素含量設(shè)置5個(gè)梯度：CK(對(duì)照，噴施清水)、1/3N、1/2N、1.0N、1.5N。營養(yǎng)液配制參考Hoagland’s(霍格蘭氏)營養(yǎng)液配方。

A：小苗；B：大苗A: 8-month-old seedings; B:16-month-old plants圖1 金釵石斛試驗(yàn)植株Fig.1 Materials of D. nobile

1/3N母液：稱取Ca(NO3)247.23 g，CaCl266.6 g，KNO320.22 g，KCl 59.6 g，NH4NO316 g，加水定容至1 L即為200倍1/3N母液。1/2N母液：稱取Ca(NO3)247.23 g，CaCl266.6 g，KNO3101.2 g，NH4NO34 g，加水定容至1 L即為200倍1/2N母液。1.0N母液：稱取Ca(NO3)2189 g，KNO3101.2 g，NH4NO316 g，加水定容至1 L即為200倍1.0N母液。1.5N母液：稱取Ca(NO3)2189 g，KNO3101.2 g，NH4NO376 g，加水定容至1 L即為200倍1.5N母液。KH2PO4母液：稱取KH2PO413.6 g，加水定容至1 L即為100倍母液。MgSO4·7H2O母液：稱取MgSO443.9 g，加水定容至1 L即為100倍母液。鐵鹽、微量元素參照Hoagland’s營養(yǎng)液配方，分別配制1000倍和5000倍母液。

施用方法：吸取相對(duì)應(yīng)的氮素梯度母液5 mL，KH2PO4母液1 mL，MgSO4·7H2O母液1 mL，鐵鹽母液1 mL，微量元素母液0.2 mL，加水定容至1 L，即為1 L營養(yǎng)液。采用灌根和葉面噴施結(jié)合，每周一次，均勻噴施，噴至杯底剛剛滴水為止。每次噴施各處理施用的營養(yǎng)液總量相等。

1.2.2 樣品處理與指標(biāo)測(cè)定 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定：在1.0 N處理的植株中，隨機(jī)選取30株苗，2019年7月30日至次年3月30日試驗(yàn)期間，每2個(gè)月測(cè)定其冠幅、假鱗莖高、假鱗莖粗、葉數(shù)、自頂部向下數(shù)第二片成熟葉的葉長和葉寬。

樣品采集與處理：從2019年7月30日至次年3月30日，每2個(gè)月采集一次不同苗齡、不同處理植株的假鱗莖和葉片，分別經(jīng)烘箱105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至恒重，粉碎后過60目篩，干燥箱保存?zhèn)溆?。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10株苗。

營養(yǎng)元素含量測(cè)定：稱取一定質(zhì)量的地上部(假鱗莖、葉片混合)樣品，N元素檢測(cè)依據(jù)LY/T1269—1999(3.2蒸餾法)；P元素檢測(cè)依據(jù)GB5009.87—2016；K元素檢測(cè)依據(jù)GB5009.91—2017；Ca元素檢測(cè)依據(jù)GB5009.92—2016；Mg元素檢測(cè)依據(jù)GB5009.241—2017。每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行3個(gè)重復(fù)測(cè)定。

石斛假鱗莖多糖含量測(cè)定：參照《中華人民共和國藥典》(2015版)苯酚—硫酸法。以相應(yīng)試劑作空白，利用UV-2550 分光光度計(jì)在486 nm波長下測(cè)定樣品的吸光度。以葡萄糖(分析純)為標(biāo)準(zhǔn)品，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：y= 8.5886x-0.0071，R2= 0.9992[y表示吸光度，x表示多糖濃度(μg/mL)，R2為相關(guān)系數(shù)]，每個(gè)樣品3個(gè)重復(fù)。

大苗開花品質(zhì)測(cè)定：每個(gè)處理隨機(jī)設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)30杯。各個(gè)處理自第一朵花開放時(shí)記錄始花期，并在花期(3月2日至4月29日)內(nèi)每隔7 d統(tǒng)計(jì)一次開花情況，計(jì)算最大開花率=(開花株數(shù)/總株數(shù))×100%、平均單株開花節(jié)數(shù)和平均單株花朵數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用 Excel 2010對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和圖表繪制，使用SPSS 23.0分別對(duì)小苗和大苗進(jìn)行雙因素(施肥處理和月份)多水平分析，并LSD(Least-Significant Difference)多重比較檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同苗齡植株形態(tài)指標(biāo)變化

對(duì)1.0N處理下的金釵石斛小苗和大苗形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果(圖2)顯示，小苗和大苗在不同時(shí)期冠幅、假鱗莖高、假鱗莖粗、第二片成熟葉葉長和葉寬雖有一定變化，但差異均不顯著。葉數(shù)僅7月數(shù)據(jù)與其他月份差異顯著，而其他月份間差異不顯著，表明植株在7月份以后生長減緩，到9月份休止葉形成后基本停止生長。

圖中不同小寫字母表示不同月份間0.05水平上的顯著性Different lowercase letters in the figure represent the significance at the 0.05 level in the different months圖2 小苗(A)和大苗(B)形態(tài)指標(biāo)的變化Fig.2 Changes of morphological indicators of 8-month-old (A) and 16-month-old (B) plants

2.2 不同施氮水平植株體內(nèi)營養(yǎng)元素含量變化

2.2.1 小苗地上部(莖和葉)營養(yǎng)元素含量變化 從表1可知，7月底至次年3月，金釵石斛小苗地上部分N元素含量呈現(xiàn)波動(dòng)變化，整體上7月底的氮元素含量要高于其他月份，1.5N處理的氮元素含量顯著高于其他處理。P、K元素含量變化均呈先降后升再降的趨勢(shì)，不同月份間差異顯著，且1月底的P和K含量顯著高于其他時(shí)期。同時(shí)，1.0N和1.5N處理的P含量差異不顯著，但顯著高于其他處理，而1/3N、1/2N、1.0N和1.5N處理的K含量差異不顯著，但均顯著高于對(duì)照。Ca元素含量變化趨勢(shì)與K元素相反， 9月底Ca含量最高，顯著高于其他月份，而在次年3月底又上升，1/2N處理的Ca元素含量顯著高于其他處理，1/3N和1.0N處理次之。Mg元素含量總體呈下降趨勢(shì)，11月底之后顯著降低，其中1/3N和1.0N處理含量顯著高于其它處理，且二者間差異不顯著。

表1 金釵石斛小苗地上部5種元素含量變化

續(xù)表1 Continued table 1

2.2.2 大苗地上部(莖、葉)營養(yǎng)元素含量變化 從表2可知，7月底至次年3月，金釵石斛大苗地上部分N元素含量同樣呈現(xiàn)波動(dòng)變化，7月底含量最高，1月底至次年呈顯著下降趨勢(shì)，而1.5N處理的氮元素含量顯著高于其他處理，而對(duì)照的氮元素含量最低。大苗的P、K元素含量呈先升后降的趨勢(shì)，9月底二者的含量顯著高于其他月份，1.0N和1.5N處理的P含量差異不顯著，但顯著高于其他處理，而1/3N處理的K含量顯著高于其他處理，1.5N處理次之。Ca元素含量在7—9月底含量顯著升高，隨后直到次年1月底顯著降低，且含量達(dá)最低(18.9 g/kg)，1月底至3月底含量又顯著升高；Mg元素含量在不同時(shí)期差異顯著，7月底至次年1月底含量持續(xù)下降，隨后至3月底含量顯著上升。Ca、Mg元素均表現(xiàn)1.0N處理含量顯著高于其他處理，而1/2N和1.5N處理次之，對(duì)照最低。

綜上所述，7月底至9月底在休止葉形成和假鱗莖停止生長前，金釵石斛地上部分N、P、K、Ca元素含量升高，說明植株由營養(yǎng)生長逐漸轉(zhuǎn)向生殖生長時(shí)需要一定的營養(yǎng)積累，10月底至次年1月底植株停止生長，并進(jìn)入休眠期，各元素含量均明顯下降，說明植株對(duì)營養(yǎng)元素的需求下降。1月底至3月底隨著氣溫回升，花期及萌蘗期的到來，植株體內(nèi)對(duì)N、Ca、Mg元素營養(yǎng)元素需求開始增加，而對(duì)P、K元素的需求不高。

表2 金釵石斛大苗地上部5種元素含量變化

續(xù)表2 Continued table 2

2.3 不同氮素水平下金釵石斛假鱗莖多糖含量變化

從表3～4可以看出，金釵石斛小苗、大苗在不同處理下的多糖含量變化規(guī)律一致，均呈先升后降趨勢(shì)，且在11月底達(dá)到最大值。11月底小苗的多糖含量依次為1.0N(13.83%)>1.5N(12.86%)>1/2N(11.45%)>1/3N(9.55%)> CK(6.88%)；大苗為1.0N(21.29%)>1/3N(20.15%)>1/2N(19.26%)>1.5N(17.97%)>CK(15.24%)。方差分析表明，無論是小苗還是大苗，金釵石斛莖多糖含量在不同月份間均呈差異顯著(P<0.05)，11月底顯著高于其他4個(gè)月份，而3月底顯著低于其他4個(gè)月份。在氮水平上，1.5N、1.0N和1/2N處理對(duì)小苗的莖多糖含量影響無顯著差異，但均顯著高于小苗對(duì)照；1/2N和1/3N處理有利于大苗的莖多糖含量的提高，且兩種施肥處理沒有顯著差異，其次為1.0N處理，且上述3個(gè)處理也顯著優(yōu)于對(duì)照。綜合來看，1/2N、1/3N和1.0N處理有利于金釵石斛莖多糖的積累。

表3 金釵石斛小苗多糖含量動(dòng)態(tài)變化

表4 金釵石斛大苗多糖含量動(dòng)態(tài)變化

2.4 不同處理開花品質(zhì)比較

由表5可知，隨著氮素水平的提高，金釵石斛的始花期逐漸推遲，其中1/3N處理的始花期最早(3月2日)，比對(duì)照早9 d，而1.5N處理始花期晚于對(duì)照。在開花率方面，不同氮素處理的開花率均高于對(duì)照，其中1.0N處理的開花率最高，其次是1/3N處理和1.5N處理。在單株開花節(jié)數(shù)方面，1/3N處理顯著高于1.0N處理。在平均單株花朵數(shù)方面，1.0N處理最高，其次是1/3N處理。綜上所述，金釵石斛在不同氮素水平下的開花品質(zhì)有所差異，1.0N處理開花品質(zhì)最佳，其次是1/3N處理。

3 討 論

3.1 不同苗齡金釵石斛生長特性和營養(yǎng)變化規(guī)律

春石斛假鱗莖生長主要集中在4—8月，適當(dāng)增施氮肥有利于生長，9月份以后由于生長減緩，頂部休止葉形成，假鱗莖發(fā)育成熟，此時(shí)期增施氮肥對(duì)植株長勢(shì)和生長量影響并不大[16-17]。本研究金釵石斛小苗和大苗顯示進(jìn)入緩慢生長期后(7月底至次年3月)，除葉片數(shù)外其他生長指標(biāo)變化不顯著，表現(xiàn)出持續(xù)增施氮肥對(duì)金釵石斛植株生長的影響并不大，與上述研究結(jié)論一致。

金釵石斛小苗在不同氮素水平處理下，地上部分營養(yǎng)元素含量變化趨勢(shì)基本一致，但相同時(shí)期，不同處理間的營養(yǎng)元素含量高低存在一定差異，大苗也表現(xiàn)出相似的結(jié)果，受氮素水平的影響較大。小苗和大苗相比較，二者M(jìn)g、Ca元素含量變化趨勢(shì)基本一致，而N、P、K元素含量的變化趨勢(shì)相反，特別是9月底至次年1月底，大苗N、P、K元素含量顯著下降而小苗含量升高，可能與不同苗齡植株自身發(fā)育對(duì)元素需求特性有關(guān)[18]，小苗處于持續(xù)發(fā)育狀態(tài)需要營養(yǎng)供給，而大苗則進(jìn)入發(fā)育成熟期，7月份之后大苗生長變緩慢，休止葉形成，并轉(zhuǎn)向生殖生長階段。9月底金釵石斛大苗地上部分P、K、Ca含量顯著高于其他時(shí)期，且9—11月底N含量維持更高水平，說明在假鱗莖成熟的關(guān)鍵時(shí)期對(duì)N、P、K、Ca的需求比較高，與王再花等[19]對(duì)春石斛假鱗莖成熟和營養(yǎng)積累期對(duì)元素需求規(guī)律一致。本試驗(yàn)通過形態(tài)觀察也發(fā)現(xiàn)，金釵石斛大苗假鱗莖自12月之后由微皺變得圓潤飽滿，可能與植株后期花芽誘導(dǎo)、花發(fā)育以及萌蘗儲(chǔ)備營養(yǎng)有關(guān)[20]。蔣雪嫣等[21]報(bào)道，2—4月鐵皮石斛新芽萌發(fā)并快速生長，對(duì)Mg、Ca、K肥需求增加，以促進(jìn)植株生長和多糖的合成與積累。本研究也得到相似結(jié)果，金釵石斛1月底后地上部分Ca、Mg含量顯著增加。3月底金釵石斛大苗和小苗的P、K元素含量比11月底顯著降低，而大苗的N、Ca、Mg元素含量比1月底顯著升高，說明N、Ca元素可能與金釵石斛花發(fā)育及新芽萌孽有關(guān)[20]。因此，生產(chǎn)上可依據(jù)營養(yǎng)元素的變化規(guī)律選擇性施肥和控制肥料施用量，7—9月金釵石斛小苗由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長可保持較高水平的N、P、K、Ca、Mg營養(yǎng)供給，至次年1月底，減少K肥供應(yīng)，3月份增施N、Ca、Mg肥，以提高開花品質(zhì)和新芽萌蘗，實(shí)現(xiàn)金釵石斛溫室設(shè)施栽培合理、精準(zhǔn)施肥。

表5 金釵石斛大苗不同氮素水平下開花情況

3.2 不同氮素水平對(duì)金釵石斛品質(zhì)的影響

石斛多糖是石斛主要的功能活性物質(zhì)，具有增強(qiáng)機(jī)體免疫力、降血壓和抗炎等功效。因此，多糖含量的高低是衡量金釵石斛品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)[22-23]。7月至次年3月，不同氮素水平處理的金釵石斛假鱗莖多糖含量變化趨勢(shì)一致，但在不同時(shí)期含量高低有所差異，7—11月底假鱗莖多糖含量持續(xù)升高，為后期的花芽分化、開花以及萌蘗儲(chǔ)備營養(yǎng)。金釵石斛在11底多糖含量最高，可作為適時(shí)采收期，此時(shí)的N元素含量也較高，說明施氮有利于石斛假鱗莖中多糖的積累和含量的提高[24]。本研究結(jié)果與顏壽等[25]對(duì)2年生金釵石斛檢測(cè)莖多糖含量在2月最高的結(jié)論有所不同，但結(jié)合產(chǎn)地氣候環(huán)境特點(diǎn)來看[26]，四川合江2月的金釵石斛生長狀況與廣州11月底金釵石斛生長狀況相近，可見，金釵石斛適宜采收的季節(jié)或時(shí)期因產(chǎn)地不同也會(huì)有所差異。此外，蔣雪嫣等[21]報(bào)道鐵皮石斛鈣含量與多糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，本研究也得出：1—3月底金釵石斛莖多糖含量顯著降低，而Ca元素含量顯著升高，此時(shí)的N元素含量也升高。而不同氮素水平下，大苗整體以1/3N處理下莖多糖含量較佳，且顯著高于1.0N、1.5N和對(duì)照，并且在11月份沒有與1.0N顯著差異，說明適當(dāng)減N對(duì)金釵石斛品質(zhì)提升有一定的作用。

在開花品質(zhì)方面，葉香娟等[27]報(bào)道高濃度氮肥會(huì)造成春石斛休止葉形成滯后，假鱗莖成熟明顯推遲，導(dǎo)致開花延遲。本研究也發(fā)現(xiàn)氮素水平越高，始花期越遲，1.0N和1.5N處理開花率達(dá)到最大值的時(shí)間要晚于低氮處理(1/3N和1/2N)。劉曉青等[28]報(bào)道春石斛植株的開花數(shù)量及花期的長短與生長季節(jié)后期增施磷鉀肥相關(guān)，進(jìn)入開花期的植株應(yīng)適當(dāng)減少氮素供應(yīng)。在單株平均花朵數(shù)上，1/3N處理與1.0N處理接近，且高于1.5N處理，說明低氮處理能提早花期并能獲得較高的開花量。因此，在生產(chǎn)上，大苗在9月至次年1月成熟期及休眠期后實(shí)施減氮既可節(jié)約肥料又能得到較好的開花品質(zhì)。

4 結(jié) 論

不同氮素水平對(duì)金釵石斛生長后期(7月份以后)形態(tài)指標(biāo)影響不大，但對(duì)營養(yǎng)生理和開花品質(zhì)有顯著影響，成熟期之后減氮(1/3N)施肥不僅節(jié)肥而且可提早花期，開花品質(zhì)也較好。綜合來看，盡管不同苗齡金釵石斛在不同氮素處理下的多糖含量差異不顯著，但大苗在1/2N、1/3N和1.0N處理利于金釵石斛莖多糖的積累，且11月下旬多糖含量最高，可作為適宜的藥材采收期。本研究結(jié)果為金釵石斛的設(shè)施栽培下精準(zhǔn)施肥、花期調(diào)控及品質(zhì)提升提供理論參考。