不同種植密度對濟(jì)菊生理特性和光合特性的影響

高秋美，韓加坤，任麗華，董秋穎，米真如，劉洪沖，孟慶峰

(濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)寧 272031)

濟(jì)菊又稱嘉菊，主要分布在山東省濟(jì)寧市嘉祥縣南部山區(qū)和丘陵地帶[1-2]，為菊科多年生草本植物，其頭狀花序既可入藥又可制成茶飲，是一種傳統(tǒng)的大宗藥食同源中藥材。據(jù)考證濟(jì)菊是清代時(shí)期從安徽亳州引進(jìn)，嘉祥南部獨(dú)特的土質(zhì)和氣候特別適合該菊花生長，花朵異常潔白，在臨床應(yīng)用上與安徽亳州所產(chǎn)白菊不分上下，通過大運(yùn)河銷往全國各地，形成濟(jì)寧特有的傳統(tǒng)道地藥材，曾是我國五大藥菊之一[3-4]。近年來，由于栽培技術(shù)的落后及全球氣候變化的影響，濟(jì)菊種植面積驟減，種質(zhì)資源流失嚴(yán)重，逐漸成為瀕危稀缺藥用菊花品種，其藥材影響力逐漸消失殆盡，目前處于搶救性保種狀態(tài)。當(dāng)前對于杭菊、亳菊、貢菊、滁菊等藥用菊花在栽培技術(shù)、種質(zhì)資源、花期的調(diào)控及生理生化變化、抗性生理等方面多有研究[5]，但是對于濟(jì)菊的研究相對較少。本試驗(yàn)以濟(jì)菊為試驗(yàn)材料，研究不同種植密度對濟(jì)菊生理特性和光合特性的影響，探尋濟(jì)菊適宜的栽培密度[6]，為濟(jì)菊栽培模式的建立和推廣提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)地點(diǎn)為濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院中草藥試驗(yàn)基地，土壤為中壤土，靠近水源，四周有排水溝渠，便于排灌，陽光充足，適宜栽培種植菊花。

試驗(yàn)材料為濟(jì)菊一年生扦插苗，5月下旬按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)移栽至提前整好的試驗(yàn)地，定植后各處理采用一致的田間管理措施進(jìn)行常規(guī)管理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置5個密度處理，編號分別為M1、M2、M3、M4、M5，分別代表每667 m2800、1 000、1 200、1 500、2 000株，每個處理重復(fù)3次，共15個小區(qū)。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 主要農(nóng)藝性狀的測定

10月下旬，對每個處理隨機(jī)抽取10株濟(jì)菊作為樣本，用米尺和游標(biāo)卡尺對其株高、地徑、冠幅進(jìn)行測量，記錄一級分枝數(shù)、二級分枝數(shù)、單株花蕾數(shù)，用電子天平稱取百?；ɡ脔r重，用于計(jì)算單株產(chǎn)量，根據(jù)種植密度計(jì)算出667 m2產(chǎn)量，計(jì)算出的單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量均為鮮重，每個處理重復(fù)3次。

1.3.2 光合參數(shù)、葉綠素含量的測定

選擇晴朗天氣，進(jìn)行光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間CO2濃度、水分利用率的測定，采用3051 D便攜式光合作用測定儀，在10：00—12：00進(jìn)行。每個處理隨機(jī)選取3株植株生長健壯且長勢差異不大的濟(jì)菊作為樣本，每株在距離頂部1/3處的地方，選取3片長勢一致的葉片進(jìn)行標(biāo)記測定，并由儀器自動記錄數(shù)據(jù)。

利用手持式葉綠素儀測定濟(jì)菊葉片葉綠素含量的SPAD值，測定時(shí)每個處理選取3個長勢一致的植株，每株在距離頂部1/3處選擇3片葉進(jìn)行測定，選擇葉片時(shí)應(yīng)注意選取充分舒展的葉片，測定時(shí)應(yīng)避開葉脈。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

測試數(shù)據(jù)采用DPS 7.55軟件和Excel 2007軟件進(jìn)行分析、整理、繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度對濟(jì)菊農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，種植密度對濟(jì)菊的農(nóng)藝性狀有顯著影響。隨著種植密度的增加株高呈上升趨勢，其中最高的是M5，比M1高出21.67%，M2與M3差異不顯著。地徑、冠幅均隨著種植密度的增加呈下降趨勢，M1與M2地徑差異不大，M5地徑最小，比M1降低了20.80%，M1冠幅最大為87.8 cm，M5冠幅最小，比M1下降了24.72%。種植密度對一級分枝數(shù)的影響不顯著，對二級分枝數(shù)的影響顯著，隨著種植密度的增加二級分枝數(shù)逐漸下降，M1、M2之間差異不顯著，M5二級分枝數(shù)比M1下降了27.49%。種植密度對單株花蕾數(shù)影響顯著，與M1相比，M2～M5處理單株花蕾數(shù)分別下降了4.35%、13.59%、27.92%、38.34%，降幅逐步加大，其中隨著密度的增加單株花蕾數(shù)下降幅度最大的是M5。

表1 不同種植密度對濟(jì)菊農(nóng)藝性狀的影響

2.2 不同種植密度對濟(jì)菊產(chǎn)量的影響

如圖1所示，單株產(chǎn)量隨種植密度的增加呈遞減趨勢，與M1相比，M2～M5處理單株產(chǎn)量分別下降了8.69%、24.07%、43.45%和59.35%，降幅逐步加大，其中M5單株產(chǎn)量最小，為384.42 g。667 m2產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先增后降態(tài)勢，667 m2產(chǎn)量最大為M2處理863.5 kg，M2與M3差異不顯著，與M1相比，M2～M5處理667 m2產(chǎn)量分別增加了14.14%、13.90%、6.04%、1.62%，漲幅逐步縮小。整體來看M2、M3 667 m2產(chǎn)量較其他處理具有明顯優(yōu)勢。

柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2～4同。

2.3 不同種植密度對濟(jì)菊葉片光合參數(shù)和葉綠素含量的影響

2.3.1 光合速率和蒸騰速率

由圖2可知，光合速率隨著種植密度的增大呈逐漸遞減趨勢[7]，M1光合速率最大，為24.59 μmol·m-2·s-1，M2與M3之間降幅最大，為31.72%，M5光合速率最小。在種植密度增加的情況下，蒸騰速率呈先升后降再升再降的趨勢，其中M2蒸騰速率最大，為4.57 mmol·m-2·s-1，M4較M3有小幅提升，M5與M4之間蒸騰速率降幅最大，下降了41.07%，M5蒸騰速率最小。

圖2 不同種植密度對濟(jì)菊葉片光合速率和蒸騰速率的影響

2.3.2 氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度

由圖3可以看出，隨著種植密度的增加，氣孔導(dǎo)度呈先緩后急的下降趨勢，M1氣孔導(dǎo)度最大為0.18 mol·m-2·s-1，M1與M2差異不顯著，M2與M3之間氣孔導(dǎo)度降幅最大為36.36%，M3與M4差異不顯著，與M4相比M5氣孔導(dǎo)度下降了22.73%。隨著種植密度的增加，細(xì)胞間 CO2濃度先升后降，其中M4細(xì)胞間 CO2濃度最大為249.58 μL·L-1，比M1上升了54.92%，M2與M5差異不顯著，M5較M4細(xì)胞間 CO2濃度下降了20.04%，M1細(xì)胞間 CO2濃度最小。

圖3 不同種植密度對濟(jì)菊葉片氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度的影響

2.3.3 水分利用率和葉綠素含量

由圖4可知，隨著種植密度的增加，水分利用率先大幅下降后緩慢上升，其中M1水分利用率最大為8.22 mg·g-1，M1與M2之間的水分利用率下降幅度最大為41.97%，M4水分利用率最小，與M4相比M5提升了13.89%。葉綠素含量(SPAD)隨著種植密度的增加呈下降趨勢，M1的SPAD值最大為57.6，M5的SPAD值最小，與M1相比M5下降了19.06%。

圖4 不同種植密度對濟(jì)菊葉片水分利用率和葉綠素含量的影響

3 結(jié)論與討論

本次研究共設(shè)置了5個不同的種植密度，對濟(jì)菊農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、光合特性、葉綠素含量等參數(shù)的影響進(jìn)行了對比研究。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著種植密度的增大，葉綠素含量逐漸減少，光合速率和蒸騰速率總體呈下降趨勢，從而導(dǎo)致葉片部分氣孔關(guān)閉，氣孔導(dǎo)度下降，呼吸作用產(chǎn)生的CO2不能從氣孔及時(shí)排出，細(xì)胞間CO2濃度逐漸升高，光合作用減弱[8]，營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化及輸送效率大大降低，不能保證植株生長發(fā)育所需營養(yǎng)，造成植株長勢弱，單株減產(chǎn)，單株單產(chǎn)不高的現(xiàn)象。種植密度太小，濟(jì)菊單株光合作用強(qiáng)，植株長勢健壯，單株豐產(chǎn)率高，但單位面積產(chǎn)量較低，造成了環(huán)境和土地資源的浪費(fèi)。合理的種植密度對作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著的影響，是植物營養(yǎng)生長和生殖生長均衡協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)果[9]。綜合濟(jì)菊生長發(fā)育、光合作用、葉綠素含量、產(chǎn)量等多方面因素，兼顧個體和群體利益，本試驗(yàn)初步得出每667 m21 000～1 200株是適宜濟(jì)菊栽培的種植密度。

光合參數(shù)是一組反映植物光合能力大小的重要指標(biāo)，是植物生長和有機(jī)物積累的體現(xiàn)，葉綠素是植物光合色素，葉綠素含量的多少直接反映了植物衰老狀況和光合作用生理狀況，反映了植物將光能轉(zhuǎn)化為自身營養(yǎng)物質(zhì)能力的大小，光合參數(shù)和葉綠素含量受種植環(huán)境的影響比較顯著[10]。種植密度是單位面積上種植作物的數(shù)量，是協(xié)調(diào)個體和群體生長的重要因素，當(dāng)單位面積作物數(shù)量變化時(shí)，勢必會出現(xiàn)相鄰個體間的互相影響，這種影響會反映在生理特性、農(nóng)藝性狀、生物量、有效成分含量[11-12]等特性的變化上。研究資料顯示，合理的種植密度可提高植株有效利用通風(fēng)、光照、營養(yǎng)物質(zhì)和土地等資源，促進(jìn)植物營養(yǎng)生長與生殖生長均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，使植物生長健壯、抗性強(qiáng)，從而保證作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[13]。