幾種可循環(huán)利用基質(zhì)對(duì)水蕨栽培的改良作用.pdf

謝東升 曾浩光 陶 杰 等 幾種可循環(huán)利用基質(zhì)對(duì)水蕨栽培的改良作用 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021 49 2 97 103 doi 10 15889 j issn 1002 1302 2021 02 018 幾 種 可 循 環(huán) 利 用 基 質(zhì) 對(duì) 水 蕨 栽 培 的 改 良 作 用 謝 東 升 1 2 曾 浩 光 3 陶 杰 3 余 小 玲 1 2 徐 蕾 1 4 陳 紅 峰 1 王 發(fā) 國 1 1 中國科學(xué)院華南植物園 廣東省應(yīng)用植物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東廣州510650 2 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院 廣東廣州510225 3 廣東麻涌華陽湖國家濕地公園管理中心 廣東東莞523000 4 中國科學(xué)院大學(xué) 北京100049 摘要 為研究幾種可循環(huán)利用基質(zhì)對(duì)植物生長的改良效果 以水蕨實(shí)生苗為材料 選用菇渣 水稻秸稈 赤玉土 泥 炭土 河泥等幾種基質(zhì)混合對(duì)水蕨進(jìn)行單獨(dú)處理和混合栽培 并統(tǒng)計(jì)各基質(zhì)處理下的水蕨生物學(xué)和生理指標(biāo) 結(jié)果表 明 氮 磷 鉀對(duì)水蕨的生長均有不同程度的影響 磷素直接影響水蕨的生長發(fā)育速度 鉀有效促進(jìn)水蕨對(duì)氮的代謝和 葉綠素的合成 單一栽培基質(zhì)泥炭土和菇渣能為水蕨提供充足的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)鹽類 對(duì)水蕨的改良效果最好 混合 基質(zhì)對(duì)水蕨的改良效果普遍優(yōu)于與其對(duì)應(yīng)的單一基質(zhì) 其中菇渣 泥炭土 赤玉土 泥炭土和赤玉土 菇渣的混合基 質(zhì)對(duì)水蕨株高 基徑 葉數(shù)有更明顯的促進(jìn)作用 關(guān)鍵詞 水蕨 可循環(huán)基質(zhì) 基質(zhì)改良 菇渣 水稻秸稈 赤玉土 泥炭土 中圖分類號(hào) S682 320 4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1002 1302 2021 02 0097 07 收稿日期 2020 04 26 基金項(xiàng)目 廣東省自然科學(xué)基金 編號(hào) 2015A030308015 廣東省東 莞市麻涌鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心委托項(xiàng)目 編號(hào) Y841051001 作者簡介 謝東升 1994 男 山東青島人 碩士研究生 主要從事 園林植物與觀賞園藝研究 E mail 1160651768 通信作者 王發(fā)國 博士 副研究員 碩士生導(dǎo)師 主要從事植物分類 與資源保育研究 E mail wangfg 隨著設(shè)施園藝的迅速發(fā)展 無土栽培技術(shù)作為 花卉 蔬菜及其種苗生產(chǎn)的重要基礎(chǔ) 被越來越多 地應(yīng)用到大面積工廠化生產(chǎn)中 成為發(fā)展高效農(nóng)業(yè) 的重要途徑 1 然而我國設(shè)施園藝發(fā)展起步較晚 大部分園藝栽培基質(zhì)依賴進(jìn)口 且配方單一 本土 基質(zhì)的利用不足 進(jìn)口基質(zhì)大大提高了生產(chǎn)成本 致使我國的園藝栽培基質(zhì)開發(fā)一直處于緩慢發(fā)展 的狀態(tài) 2 泥炭以其理化性狀優(yōu)良 使用效果良好 等特點(diǎn) 一直作為我國園藝栽培的傳統(tǒng)基質(zhì) 推進(jìn) 著南北地區(qū)設(shè)施園藝的發(fā)展 但泥炭是有限的天然 資源 過量開采會(huì)破壞沼澤地的生態(tài)環(huán)境 且我國 泥炭資源主要分布在北方地區(qū) 南北方的物料運(yùn)輸 帶來巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi) 3 因此 發(fā)掘新的可循環(huán)利 用栽培基質(zhì) 實(shí)現(xiàn)工農(nóng)業(yè)廢棄資源的再次利用 以 期逐步替代泥炭土 成為解決栽培基質(zhì)資源不足的 問題 堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢 近些年來 新型基質(zhì)材料不斷被挖掘 在市場 上流通開來 赤玉土是一種由火山灰堆積而成的 暗紅色圓粒狀的高通透性火山泥 因其無有害細(xì) 菌 蓄水和排水能力強(qiáng)等特點(diǎn)常被人們用于沉水植 物的栽培 4 作物秸稈是農(nóng)事生產(chǎn)產(chǎn)生的天然有 機(jī)基質(zhì) 取材容易 價(jià)格低 養(yǎng)分含量高 5 發(fā)酵后 秸稈的木質(zhì)素 纖維素等充分降解 理化性狀表現(xiàn) 良好 6 經(jīng)過生物腐熟 堆漚后還田 同時(shí)補(bǔ)施一定 量氮肥 可以很好地保留大田肥力 促進(jìn)農(nóng)田增收 增產(chǎn) 菇渣是食用菌生產(chǎn)后的廢棄培養(yǎng)物 含有豐 富的有機(jī)物 微量元素和食用菌菌體蛋白 7 已經(jīng) 腐熟的菇渣的全氮量和有機(jī)質(zhì)含量高 是一種能夠 取代泥炭的寶貴農(nóng)業(yè)資源 8 水蕨 Ceratopteristhalictroides 隸屬于水蕨科水 蕨屬 Ceratopteris 是一年生水生或濕生的同型孢 子蕨類 漂浮或生于淤泥中 在我國主要分布于長 江以南的各省區(qū) 被列為國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植 物 水蕨的繁殖方式主要有孢子有性繁殖和利用 株芽無性繁殖2種 在生活史中具有明顯的世代交 替現(xiàn)象 在遺傳學(xué) 分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)的研 究中起著重要的作用 是研究環(huán)境或者化學(xué)污染反 應(yīng) 器官分化 發(fā)育 性別決定 基因定位的良好材 料 同時(shí) 水蕨具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 既可以培養(yǎng) 成供食用的水蕨菜 也可藥用 有明目 清涼 活血 解毒的功效 可治痞積 痢疾 胎毒和跌打損傷等病 癥 作為一種非靶標(biāo)水生植物 水蕨對(duì)監(jiān)測農(nóng)田水 生環(huán)境等具有明顯的作用 9 11 但是近年來 該種 的分布范圍和數(shù)量不斷減少 而環(huán)境因子和基質(zhì)的 營養(yǎng)水平是影響其分布的主要限制因子 本研究 7 9 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年第49卷第2期 以水蕨為試驗(yàn)材料 選擇用傳統(tǒng)栽培基質(zhì)泥炭土和 以上幾種新型園藝基質(zhì)單一栽植或混合搭配栽植 探討幾種新型基質(zhì)對(duì)水蕨生長的改良效果 以期得 到逐步取代泥炭土的可能性 從而更好地?cái)U(kuò)繁和保 育這一寶貴的珍稀蕨類 1 材料與方法 1 1 試 驗(yàn) 材 料 水蕨是水蕨科水蕨屬植物 植株幼嫩時(shí)呈綠 色 多汁柔軟 由于水濕條件不同 形態(tài)差異較大 高可達(dá)70cm 根狀莖短而直立 以一簇粗根著生 于淤泥 圖1和圖2 葉簇生 二型 孢子囊沿能 育葉的裂片主脈兩側(cè)的網(wǎng)眼著生 稀疏 棕色 幼時(shí) 為連續(xù)不斷的反卷葉緣所覆蓋 成熟后張開 露出 孢子囊 水蕨是國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物 廣泛 分布于亞洲的熱帶亞熱帶地區(qū) 生長環(huán)境特殊 對(duì) 干旱條件 除草劑 殺菌劑 重金屬都較為敏感 生 長發(fā)育對(duì)環(huán)境中的氮 N 磷 P 元素反映明顯 對(duì) 檢驗(yàn)本次試驗(yàn)基質(zhì)的栽培效果具有一定的代表性 試驗(yàn)用苗選擇3 4張新葉的水蕨幼苗 采自華南植 物園科研區(qū)溝渠邊 植株健康且長勢基本相同 1 2 試 驗(yàn) 地 概 況 試驗(yàn)場地選擇華南植物園科研區(qū)試驗(yàn)大棚 棚 內(nèi)搭建遮陽網(wǎng) 水分條件和光照度適宜 7 9月最 高氣溫為33 最低氣溫為24 平均氣溫為 27 月平均降水量為216mm 具有氣溫高 降水 多 日照多 風(fēng)速小等特點(diǎn) 1 3 試 驗(yàn) 方 法 基質(zhì)選擇近幾年市場上較流行的幾種栽培土 壤 包括水稻秸稈 菇渣 赤玉土和泥炭土等 并選 擇珍珠巖作為輔助基質(zhì) 改良土壤孔隙度 配制表1 中的10種單一或混合基質(zhì) 用標(biāo)簽對(duì)各組做好標(biāo) 記 試驗(yàn)以在水蕨原生境采集的河泥作為對(duì)照組 其他9種栽培基質(zhì)為試驗(yàn)組 每組9次重復(fù) 表1 10種栽培基質(zhì)的組成 處理 栽培基質(zhì)組成 體積比 T1 河泥 3 0 T2 泥炭土 珍珠巖 2 1 T3 水稻秸稈 珍珠巖 2 1 T4 赤玉土 珍珠巖 2 1 T5 菇渣 珍珠巖 2 1 T6 水稻秸稈 泥炭土 珍珠巖 1 1 1 T7 赤玉土 泥炭土 珍珠巖 1 1 1 T8 菇渣 泥炭土 珍珠巖 1 1 1 T9 赤玉土 菇渣 珍珠巖 1 1 1 T10 赤玉土 水稻秸稈 珍珠巖 1 1 1 1 4 測 定 方 法 1 4 1 基質(zhì)物理性質(zhì)的檢測 試驗(yàn)開始 分別采集 各處理組100mL土樣 測定其物理指標(biāo) 容重 總 孔隙度 非毛管孔隙度 毛管孔隙度 氣水比等指標(biāo) 的測定采用荊延德等的栽培基質(zhì)常用理化性質(zhì) 一 條龍 測定法 12 基質(zhì)干容重采用環(huán)刀法測定 1 4 2 基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的檢測 試驗(yàn)開始和結(jié)束分 別采集100g土樣 測定其pH值 電導(dǎo)率 有機(jī)質(zhì)含 量 堿解氮含量 有效磷含量 速效鉀含量 用pH 計(jì) PHS 25型 測定基質(zhì)的pH值 用電導(dǎo)率儀 DDB 303A 測定電導(dǎo)率 用重鉻酸鉀外加熱法測 定土壤有機(jī)質(zhì)含量 用堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮含 量 用NaHCO 3 浸提 紫外分光光度法測定土壤有效 磷含量 用乙酸銨浸提 火焰光度法測定土壤速效鉀 含量 13 1 4 3 植物生物學(xué)指標(biāo)的測定 自2018年7月2 日起 2周為1周期 觀測并記錄植物的株高 基徑 葉 片數(shù) 葉色等生物學(xué)指標(biāo) 總共觀測4次 試驗(yàn)中期 摘取生長良好的中上部成熟羽片 用萃取液 純丙 酮 無水乙醇 蒸餾水體積比為4 5 4 5 1 共 8 9 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年第49卷第2期 10mL 浸提葉綠素 分光光度計(jì)上分別測定645nm 和663nm處的吸光度 D 計(jì)算葉綠素a含量 葉綠 素b含量和葉綠素總量 14 葉綠素a含量 12 7D 663nm 2 69D 645nm V 1000m 1 葉綠素b含量 22 9D 645nm 4 68D 663nm V 1000m 2 葉綠素總量 20 2D 645nm 8 02D 663nm V 1000m 3 式中 V為浸提液的最終體積 mL m為葉片鮮質(zhì) 量 g 1 5 數(shù) 據(jù) 處 理 與 分 析 數(shù)據(jù)分析采用SPSS22和Excel2016軟件進(jìn)行 分析處理 2 結(jié)果與分析 2 1 各 基 質(zhì) 物 理 性 質(zhì) 指 標(biāo) 分 析 由表2可知 不同基質(zhì)的容重表現(xiàn)不同 試驗(yàn)中 各基質(zhì)的容重表現(xiàn)為T1 T4 T9 T5 T8 T10 T7 T2 T3 T6 其中對(duì)照組河泥的容重高 達(dá)0 9765g cm 3 遠(yuǎn)高于其他各處理 水稻秸稈和 泥炭土混合基質(zhì)的容重最小 為0 0767g cm 3 相 比于對(duì)照組 不同基質(zhì)的土壤孔隙度各有差別 但 均高于河泥的土壤總孔隙度 各基質(zhì)的土壤總孔隙 度表現(xiàn)為T6 T3 T2 T7 T4 T8 T10 T5 T9 T1 其中水稻秸稈和泥炭土地混合基質(zhì)的總孔 隙度最高 達(dá)88 5 河泥的總孔隙度最低 為 53 0 在本次試驗(yàn)中 各基質(zhì)的氣水比表現(xiàn)為 T4 T10 T6 T9 T8 T7 T3 T5 T2 T1 其 中赤玉土基質(zhì)的氣水比最高 達(dá)0 22 遠(yuǎn)高于河泥 的氣水比 各基質(zhì)的水蕨均能保持良好生長 表2 各處理基質(zhì)的物理性質(zhì) 處理 容重 g cm 3 總孔隙度 非毛管孔 隙度 毛管孔隙度 氣水比 T1 0 9765 53 0 0 0 53 0 0 00 T2 0 0964 82 0 2 7 79 3 0 03 T3 0 0802 85 0 7 2 77 8 0 09 T4 0 6032 70 0 12 5 57 5 0 22 T5 0 3795 64 6 5 5 59 1 0 09 T6 0 0767 88 5 10 7 77 8 0 14 T7 0 2239 75 0 7 0 68 0 0 10 T8 0 3691 70 0 7 5 62 5 0 12 T9 0 4814 63 0 7 3 55 7 0 13 T10 0 3109 69 0 9 0 60 0 0 15 2 2 各 基 質(zhì) 化 學(xué) 性 質(zhì) 指 標(biāo) 分 析 由表3可知 不同植物對(duì)基質(zhì)的pH值要求各 不相同 試驗(yàn)中水蕨生長環(huán)境的pH值一般維持在 6 24 8 33 各基質(zhì)的pH值具體表現(xiàn)為T3 T5 T4 T7 T10 T9 T6 T8 T2 T1 且各單一基 質(zhì)和混合基質(zhì)的pH值均高于河泥 電導(dǎo)率反映基 質(zhì)的養(yǎng)分供應(yīng)潛力 也能反映植物受離子脅迫的程 度 各基質(zhì)的電導(dǎo)率也表現(xiàn)出差異 具體表現(xiàn)為 T3 T5 T6 T8 T1 T10 T9 T7 T4 T2 其 中水稻秸稈基質(zhì)和菇渣基質(zhì)的電導(dǎo)率較高 分別為 3 21 2 13mS cm 泥炭土基質(zhì)的電導(dǎo)率最低 為 0 04mS cm 有機(jī)質(zhì)成分較復(fù)雜 其主要成分為碳和氮的有 機(jī)化合物 15 各處理的有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為T3 T6 T2 T8 T5 T10 T7 T9 T4 T1 其他處 理均高于有機(jī)質(zhì)含量為22 14g kg的河泥 其中 水稻秸稈 珍珠巖基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量最高 達(dá) 644 92mg kg 遠(yuǎn)高于其他基質(zhì) 各基質(zhì)的堿解氮 含量表現(xiàn)為T5 T8 T10 T6 T3 T2 T7 T9 T4 T1 各處理組均明顯高于對(duì)照組 尤其是菇渣 珍珠巖處理的堿解氮含量高達(dá)1609 75mg kg 各 基質(zhì)的有效磷含量表現(xiàn)為T8 T5 T3 T6 T10 T2 T9 T7 T1 T4 除T4處理外 各基質(zhì)的有效 磷含量均高于對(duì)照組 其中 菇渣 泥炭土 珍珠 巖混合基質(zhì)的有效磷含量最高 為1532mg kg 且 高于其對(duì)應(yīng)的單一基質(zhì)T2和T5處理 T4處理的有 效磷含量最低 3 0mg kg 僅為河泥的21 43 各處理基質(zhì)的速效鉀含量表現(xiàn)為T3 T6 T2 T8 T9 T5 T10 T7 T4 T1 在各基質(zhì)中 水稻 秸稈基質(zhì)的速效鉀含量最高 為6756 87mg kg 遠(yuǎn) 高于其他單一基質(zhì) 而原生境河泥 T1 處理的速效 鉀含量最低 僅為23 56mg kg 2 3 水 蕨 葉 綠 素 含 量 變 化 各基質(zhì)栽培水蕨的總?cè)~綠素含量表現(xiàn)為T10 T7 T6 T8 T3 T9 T1 T2 T4 T5 表4 各 基質(zhì)的葉綠素a含量和葉綠素b含量均與總?cè)~綠素 含量表現(xiàn)一致 各單一基質(zhì)中 除水稻秸稈基質(zhì) 外 其他基質(zhì)培養(yǎng)的水蕨葉綠素含量普遍較低 而 混合基質(zhì)處理的葉綠素含量除T9處理外均顯著高 于河泥處理 P 0 05 2 4 水 蕨 生 長 指 標(biāo) 的 變 化 由表5可知 各處理對(duì)水蕨的株高 基徑 葉數(shù) 均有明顯的影響 單一基質(zhì)中 只有T2處理的株 9 9 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年第49卷第2期 表3 各處理基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 處理 pH值 電導(dǎo)率 mS cm 有機(jī)質(zhì)含量 mg kg 堿解氮含量 mg kg 有效磷含量 mg kg 速效鉀含量 mg kg T1 6 24 0 99 22 14 62 14 14 0 23 56 T2 6 63 0 04 433 92 605 84 290 4 1685 07 T3 8 33 3 21 644 92 613 61 841 6 6756 87 T4 7 36 0 08 27 60 203 89 3 0 94 21 T5 7 40 2 13 384 01 1609 75 1170 0 884 60 T6 6 90 2 00 611 14 699 05 709 6 6651 71 T7 7 13 0 21 96 54 271 85 20 0 354 51 T8 6 84 1 18 426 39 1491 30 1532 0 1285 94 T9 7 08 0 55 70 27 246 61 41 4 1229 75 T10 7 13 0 73 125 32 687 40 341 4 367 80 表4 水蕨葉片葉綠素含量 處理 葉綠素a含量 mg g 葉綠素b含量 mg g 總?cè)~綠素含量 mg g T1 0 89 0 15d 0 35 0 06c 1 24 0 21d T2 0 88 0 05d 0 32 0 03cd 1 20 0 07d T3 1 16 0 05c 0 42 0 03bc 1 58 0 07c T4 0 79 0 01de 0 31 0 02cd 1 10 0 01df T5 0 60 0 08e 0 24 0 03d 0 84 0 10f T6 1 33 0 03bc 0 50 0 03b 1 82 0 06bc T7 1 41 0 05b 0 52 0 02ab 1 93 0 06b T8 1 29 0 07bc 0 45 0 03bc 1 74 0 09bc T9 1 02 0 01cd 0 40 0 01c 1 42 0 02cd T10 1 61 0 05a 0 60 0 03a 2 202 0 08a 注 同列不同小寫字母表示差異顯著 P 0 05 表5同 表5 不同基質(zhì)對(duì)水蕨生長的影響 處理 株高 cm 基徑 mm 葉數(shù) 張 T1 13 17 1 48b 1 84 0 17c 5 56 1 13bc T2 21 48 1 43a 2 48 0 15b 8 11 1 65a T3 5 92 0 80c 1 78 0 13c 7 44 1 13ab T4 15 71 1 53b 1 20 0 06d 5 11 1 36c T5 14 07 2 12b 2 41 0 23b 6 78 1 39b T6 15 91 0 69b 1 89 0 09c 6 33 1 00b T7 22 00 1 38a 2 85 0 22ab 8 00 0 71ab T8 21 13 1 70a 2 43 0 15b 6 56 0 73b T9 18 40 2 40ab 3 04 0 22a 6 78 2 22b T10 15 81 1 75b 1 94 0 12c 7 67 1 41ab 高 基徑和葉數(shù)均顯著高于對(duì)照 對(duì)水蕨的生長有 明顯的增益 T5處理在葉數(shù)和株高方面 對(duì)水蕨生 長效應(yīng)的提高并不顯著 但能有效提高水蕨莖徑的 增長 而混合基質(zhì)對(duì)水蕨各生長指標(biāo)的改善普遍 優(yōu)于單一基質(zhì)的效應(yīng) 株高 基徑和葉數(shù)都有增長 其中T7 T8 T9處理的水蕨植株株高較高 T7 T9處 理的水蕨基徑的增長相較于其他各處理有明顯提 高 T7和T10處理對(duì)水蕨葉數(shù)積累有明顯促進(jìn)作用 2 4 1 水蕨基徑指標(biāo)變化 由圖3可知 除第1次 統(tǒng)計(jì) 7月2日 外 各處理的水蕨基徑在其余時(shí)間 段內(nèi)都表現(xiàn)出明顯差異 并在8月3日 各處理的水 蕨基徑明顯高于T6處理 部分存在極顯著差異 P 0 01 差異顯著性分析未列出 下同 除赤玉 土 珍珠巖外 各處理的水蕨基徑都能達(dá)到或高于 河泥栽培的水平 單一基質(zhì)中 T1和T2處理的水蕨 最先長至成熟 并明顯優(yōu)于T3和T4處理的水蕨 T5處理的水蕨起初表現(xiàn)一般 但之后快速生長 基 徑增長至2 41 mm T4處理表現(xiàn)最弱 在初期小幅 增長后 水蕨的基徑緩慢下降 混合基質(zhì)較處理組 表現(xiàn)也各有不同 T7和T9處理的水蕨生長得最快 最好 在 60 d 內(nèi) 水蕨基徑分別達(dá)到 2 85 3 04mm T10混合基質(zhì)的水蕨基徑增長緩慢 但在 試驗(yàn)?zāi)┢谝材苓_(dá)到對(duì)照組的水平 2 4 2 水蕨株高指標(biāo)變化 由圖4可知 各處理的 0 0 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年第49卷第2期 水蕨株高增長明顯 試驗(yàn)后期 不同處理的水蕨因 不同程度的莖倒伏 彎折和植物本身進(jìn)入發(fā)育期 株高的增長速度變慢 這可能與基質(zhì)中氮素含量偏 高有著密切關(guān)系 單一基質(zhì)對(duì)水蕨株高的影響各 不相同 整體表現(xiàn)為T2 T4 T5 T1 T3 泥炭土 對(duì)水蕨株高的改良效果最為明顯 60d內(nèi)株高可達(dá) 21 48cm 水稻秸稈基質(zhì)表現(xiàn)最弱 在第4次監(jiān)測時(shí) 達(dá)到9 94cm 隨后彎折 倒伏 進(jìn)入枯萎期 這與水 稻基質(zhì)中速效鉀含量過高有著密切的關(guān)系 混合 基質(zhì)對(duì)水蕨株高的改善效果均優(yōu)于對(duì)照組 T7 T8 處理對(duì)株高改善最為明顯 兩者株高均能達(dá)到20cm 2 4 3 水蕨葉數(shù)變化 由圖5可知 不同基質(zhì)間水 蕨葉數(shù)在試驗(yàn)中期具有明顯差異 在試驗(yàn)?zāi)┢诟魈?理組葉數(shù)趨于一致 單一基質(zhì)中 T1 T2 T4處理的 水蕨葉數(shù)最先累積到7張左右 而T3 T5處理的水 蕨葉數(shù)積累較慢 T7 T8 T9 T10混合基質(zhì)較單一基 質(zhì)能更快地促進(jìn)不育葉等營養(yǎng)組織的建成 但隨著 后期不育葉的枯萎 能育葉的長成 葉數(shù)會(huì)有減少 趨勢 并穩(wěn)定在7張左右 3 結(jié)論 試驗(yàn)嚴(yán)格控制光照 水分 而在滿足水分供應(yīng) 充足的前提下 光照對(duì)水蕨的生長沒有明顯的限制 作用 因此影響各基質(zhì)水蕨長勢不同的主要因素集 中在各基質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)上 3 1 不 同 基 質(zhì) 物 理 性 質(zhì) 對(duì) 水 蕨 生 理 指 標(biāo) 的 影 響 土壤容重反映土壤結(jié)構(gòu) 透氣性 透水性能及保 水能力的高低 適宜的土壤容重能為根系的呼吸和伸 展提供有利條件 16 而植株在0 1 0 8g cm 3 的范 圍內(nèi)可以良好生長 17 土壤孔隙是容納水分和空氣 的空間 也是植物根系伸展和土壤動(dòng)物及微生物活 動(dòng)的地方 適量的孔隙可以滿足作物對(duì)水分和空氣 等的需求 有利于根系的伸展和活動(dòng) 16 理想基質(zhì) 的總孔隙度應(yīng)該處于70 90 之間 氣水比常用 1kPa時(shí)氣體和液體部分的比率來表示 二者比例 在1 1 5 1 4 0時(shí)作物均能良好生長 18 而試 驗(yàn)中水蕨實(shí)際生長的土壤容重 總孔隙度 氣水比 范圍均超過大部分植物理想土壤物理性的下限和 上限 進(jìn)一步說明土壤容重 總孔隙度和氣水比對(duì)水 蕨的生長沒有明顯的抑制作用 土壤容重較高和孔隙 度較低的河泥和土壤孔隙度較高的菇渣也能滿足水蕨 的生長 這可能與水蕨本身適應(yīng)濕潤的環(huán)境 且能將根 系伸展到地表以上維持正常呼吸作用有關(guān) 3 2 不 同 基 質(zhì) 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 對(duì) 水 蕨 的 生 理 指 標(biāo) 影 響 3 2 1 各基質(zhì)的pH值 電導(dǎo)率對(duì)水蕨生理指標(biāo)的 影響 王玉芳對(duì)水蕨原生環(huán)境的pH值進(jìn)行研究發(fā) 現(xiàn) 水蕨生長環(huán)境的pH值一般維持在5 5 7 0之 間 9 試驗(yàn)中 水蕨在pH值為6 24 7 40范圍內(nèi) 生長良好 但T3處理的pH值高達(dá)8 33 明顯高于 其他各組基質(zhì) T3處理水蕨的基徑 葉數(shù) 葉綠素含 量與對(duì)照組相當(dāng) 但在株高上受到嚴(yán)重抑制 表明 水蕨適宜生長在中性偏酸性的環(huán)境 電導(dǎo)率反映基質(zhì)的養(yǎng)分供應(yīng)潛力 較高的電導(dǎo) 率有時(shí)反映基質(zhì)含有較多的有效養(yǎng)分 但有些作物 對(duì)鹽分較為敏感 過高會(huì)引起植物的離子脅迫 影 響植物生長 17 大多數(shù)植物在0 2mS cm的環(huán)境 下是不受影響的 而在2 4mS cm的環(huán)境下部分 鹽敏感植物可能會(huì)受到影響 19 各基質(zhì)中 電導(dǎo)率 與水蕨的株高呈負(fù)相關(guān) P 0 09 水蕨株高會(huì)隨 著電導(dǎo)率的增高而呈現(xiàn)降低的趨勢 水稻秸稈基質(zhì) 的電導(dǎo)率高達(dá)3 21 mS cm 明顯高于其他各組處 理 推測T3處理的含鹽量較高 已經(jīng)對(duì)水蕨構(gòu)成離 子脅迫 引起水蕨長勢不良 3 2 2 各基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響 有機(jī)質(zhì)成分復(fù)雜 土壤中的一部分有機(jī)質(zhì)可以呈水 溶態(tài)直接被高等植物吸收 20 另一部分則是在分解 1 0 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年第49卷第2期 過程中釋放維生素 氨基酸 激素等物質(zhì)供應(yīng)給植 物和土壤微生物 21 有機(jī)質(zhì)可以增加土壤有機(jī)碳 的含量和CO 2 釋放量 為微生物的生長和植物的光 合作用提供豐富的碳源 此外 土壤有機(jī)質(zhì)中含有 豐富的大量元素 土壤中20 70 的磷以及95 的氮和硫都來源于有機(jī)質(zhì) 22 23 各處理的有機(jī)質(zhì) 含量均高于對(duì)照組 且各基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量與基質(zhì) 中的堿解氮含量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系 與有效磷含量呈 現(xiàn)顯著正相關(guān)性 P 0 05 與速效鉀含量呈現(xiàn)極 顯著正相關(guān)性 P 0 01 在本次試驗(yàn)中 對(duì)照組 的有機(jī)質(zhì)含量為22 14mg kg 氮磷鉀含量也都維 持在較低的水平 說明水蕨能在比較貧瘠的土壤或 水生環(huán)境下正常生長 而基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量的提高 會(huì)不同程度促進(jìn)植物的生長 提高水蕨植株長勢 3 2 3 各基質(zhì)的氮素對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響 氮 素是植物生長發(fā)育的必需元素 它的豐缺直接影響 植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的建成 物質(zhì)能量代謝 光合呼吸等 生命活動(dòng)的進(jìn)行 植物體內(nèi)的氮素缺失 會(huì)引起植 物弱小 葉片發(fā)黃 分枝減少 產(chǎn)量降低等 氮素過 多 會(huì)引起植株顏色較深 貪青晚熟 枝葉徒長 易 倒伏 24 單一基質(zhì)中 T2和T5處理相比于其他單 一基質(zhì) T3處理除外 氮素的含量明顯較高 能促 進(jìn)水蕨株高快速增加 基徑增粗 最先進(jìn)入生殖期 氮素對(duì)各單一基質(zhì)水蕨的葉綠素積累沒有表現(xiàn)出 明顯規(guī)律 只是T5處理的葉綠素a 葉綠素b 總?cè)~ 綠素的含量低于對(duì)照組和其他各處理組 但T5處 理的堿解氮含量明顯高于其他各單一基質(zhì) 根據(jù)水 蕨的實(shí)際長勢情況推測可能由于T5處理的水蕨提 高了葉片面積 卻降低了群體的透光率 氣孔導(dǎo)度 和胞間二氧化碳濃度 而過量的氮素會(huì)抑制植物對(duì) 其他元素的吸收 抑制葉綠素含量的提高 這也與劉 佳等的試驗(yàn)結(jié)果 25 27 一致 T3處理的各化學(xué)指標(biāo)表 現(xiàn)較好 但長勢最差 可能是由于基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量達(dá) 到644 92mg kg 堿解氮含量為613 61mg kg 碳氮 比大 使得基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)分解快 土壤性質(zhì)不穩(wěn)定 微生物群落強(qiáng)烈變化而不利于植物根系對(duì)N P 鉀 K 的吸收 18 混合基質(zhì)會(huì)平衡單一基質(zhì)中虧缺 或富余的氮素 都對(duì)植物的生長有一定的促進(jìn)作 用 而T8處理的氮素明顯高于其他混合基質(zhì) 對(duì)水 蕨的株高表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用 但對(duì)基徑和葉數(shù) 提升不明顯 3 2 4 各基質(zhì)的磷素對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響 磷 是核酸 核蛋白 磷脂和許多輔酶的重要組成成分 能參與糖類 脂肪及蛋白質(zhì)代謝 并促進(jìn)糖類運(yùn)輸 對(duì)細(xì)胞滲透勢的維持有一定作用 磷參與能量的代 謝 參與細(xì)胞分裂和分生組織的發(fā)育 28 缺磷時(shí)植 株瘦小 分蘗或分枝減少 葉色呈暗綠色或紫紅色 開 花期和成熟期均延遲 加重其他環(huán)境因子的脅迫效 應(yīng) 磷肥過多會(huì)引起葉片產(chǎn)生小焦斑 阻礙植株對(duì) 硅的吸收 造成對(duì)其他元素的缺素癥 29 T4處理 的各化學(xué)元素都較低 而有效磷的含量遠(yuǎn)低于河泥 該組水蕨一直呈現(xiàn)葉片發(fā)黃 植株不高的生長狀態(tài) 生長緩慢 直至試驗(yàn)?zāi)┢诔霈F(xiàn)孢子葉才有所改善 T5 處理的有效磷含量高達(dá)1170 0mg kg 遠(yuǎn)高于其他 各單一基質(zhì)處理組 該組水蕨葉片的葉綠素含量顯 著低于其他各組 推測磷元素的超量會(huì)影響葉綠素 的合成 這與楊柳等的試驗(yàn)結(jié)果 17 一致 混合基質(zhì) 對(duì)水蕨的改良作用都優(yōu)于其對(duì)應(yīng)的單一基質(zhì) T8處 理中的有效磷含量與T5處理相當(dāng) 但經(jīng)過有機(jī)質(zhì) 氮 素 鉀素的調(diào)節(jié) T8處理的各項(xiàng)指標(biāo)都有明顯改善 3 2 5 各基質(zhì)的鉀素對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響 鉀 能夠維持葉細(xì)胞的滲透勢 使葉綠素不受破壞 同 時(shí)鉀作為60多種酶的活化劑參與葉綠素的合成過 程 保證植物光合作用的進(jìn)行 30 31 鉀肥的適量添 加能夠提高植物葉綠素含量 鉀肥過量也會(huì)顯著降 低植物的株高 莖粗 使葉片光合作用受到抑制 產(chǎn) 量降低 缺鉀時(shí) 植物抗旱 抗寒性降低 植物莖稈 柔弱 易倒伏 葉色變黃 葉緣焦枯 生長緩慢 24 過量或過低的鉀元素都會(huì)抑制植物對(duì)氮素的吸收 和利用 T3處理的速效鉀含量達(dá)6756 87mg kg 水蕨葉片葉綠素含量相比于其他單一基質(zhì)處理顯 著提高 這可能是由于鉀元素促進(jìn)光合作用產(chǎn)物向 貯藏器官中運(yùn)輸 增加 庫 的貯存 但同時(shí)過量的鉀 元素抑制了水蕨的光合作用 不利于水蕨株高 基徑 等指標(biāo)的提高 這與何志剛等的研究結(jié)果 32 一致 原 生境河泥T1處理的鉀元素含量為23 56mg kg 并未 對(duì)水蕨的生長產(chǎn)生明顯的抑制作用 可見少量的鉀 元素即可滿足水蕨的正常生長 混合基質(zhì)對(duì)水蕨 的改良作用都優(yōu)于其對(duì)應(yīng)的單一基質(zhì) T6處理中的 速效鉀含量與T3處理相當(dāng) 但經(jīng)過有機(jī)質(zhì) 氮素 磷素的調(diào)節(jié) T8處理的各項(xiàng)指標(biāo)均有些許改善 4 討論 水蕨作為熱帶亞熱帶廣布蕨類植物 葉型多 樣 形態(tài)奇特 顏色翠綠 具有很高的觀賞價(jià)值 此 外全株可供藥用 莖葉入藥可治胎毒 消痰積 嫩葉 2 0 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年第49卷第2期 可作蔬菜 但水蕨對(duì)生長環(huán)境具有特殊的要求 豐 富的氮 磷 鉀能促進(jìn)水蕨的生長 但重金屬和污染 會(huì)強(qiáng)烈影響水蕨的生長 本次研究利用新的可替 代栽培基質(zhì) 探索水蕨應(yīng)用于園林觀賞的可能性 結(jié)果發(fā)現(xiàn) 磷作為限制水蕨生長的主要環(huán)境因子 強(qiáng)烈影響其生長發(fā)育速度 光合和呼吸作用以及氮 素的代謝 有效磷含量在3mg kg左右就表現(xiàn)出明 顯的抑制作用 土壤中的氮元素和鉀元素能有效 改善水蕨的營養(yǎng)環(huán)境 促進(jìn)植物的光合作用和個(gè)體 的快速建成 但氮素過量會(huì)引起水蕨徒長 易倒伏 鉀素過量會(huì)影響水蕨的光合作用 菇渣作為水蕨的栽培基質(zhì)具有很大潛力 不僅 為水蕨提供豐富的氮磷鉀 還能起到保水和抗板結(jié) 作用 能有效促進(jìn)水蕨的快速生長和孢子形成 混合基質(zhì)會(huì)有效平衡基質(zhì)中各元素的含量 彌 補(bǔ)單一基質(zhì)某種元素含量過高或過低的缺點(diǎn) 赤玉 土和水稻秸稈雖然作為單一基質(zhì)沒有傳統(tǒng)泥炭土 的效果好 但經(jīng)摻加泥炭土和菇渣進(jìn)行改良 也能使 水蕨生長旺盛 因此減少對(duì)泥炭土的開發(fā)和浪費(fèi) 采 用混合基質(zhì)的折中辦法 在穩(wěn)定和提高水蕨產(chǎn)量和景 觀效果的同時(shí) 用可循環(huán)利用的植物性基質(zhì)和天然無 機(jī)材料逐步替代泥炭土 保護(hù)不可再生資源 參考文獻(xiàn) 1 王拉花 楊秋生 新型園藝栽培基質(zhì)研究進(jìn)展 J 河南農(nóng)業(yè)科 學(xué) 2015 44 3 9 13 2 羅愛玲 新型園藝栽培基質(zhì)研究進(jìn)展 J 農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備 2017 23 8 39 3 郭世榮 固體栽培基質(zhì)研究 開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 J 農(nóng)業(yè)工 程學(xué)報(bào) 2005 21 增刊1 1 4 4 徐 強(qiáng) 張沛東 涂 忠 植物基質(zhì)栽培的研究進(jìn)展 J 山東農(nóng) 業(yè)科學(xué) 2015 47 3 131 137 5 BelalEB El MahroukME Solid statefermentationofricestraw 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