不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨生長(zhǎng)和葉片生理特性的影響

許澤康　武華周　朱國(guó)鵬　徐詩(shī)濤　金有亮　陳秋波

摘 要 設(shè)計(jì)7種不同的栽培基質(zhì)配方，通過(guò)測(cè)定鳥(niǎo)巢蕨葉片的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白、葉綠素及光合特性指標(biāo)，以篩選適宜鳥(niǎo)巢蕨生長(zhǎng)的配方。結(jié)果表明：不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨碳水化合物、可溶性蛋白、葉綠素含量及光合特性指標(biāo)存在顯著性差異；根據(jù)主成分分析結(jié)果顯示，以純椰糠作為基質(zhì)最適宜鳥(niǎo)巢蕨的生長(zhǎng)，該基質(zhì)適合在海南鳥(niǎo)巢蕨的大規(guī)模生產(chǎn)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 鳥(niǎo)巢蕨；基質(zhì)；生長(zhǎng)；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào) Q914.85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Effects of Different Media on the Growth and Leaf

Physiological Characteristics of Asplenium nidus

XU Zekang1，2，4， WU Huazhou1，5， ZHU Guopeng2，3，

XU Shitao4，5*， JIN Youliang4，5， CHEN Qiubo1

1 Institute of Tropical Crop Germplasm Resources， Chinese Academy of Tropical

Agricultural Science， Danzhou， Hainan 571737， China

2 Trpical Crop Germplasm Conservation and Utilization， Laboratory of Ministry of Education，

Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

3 College of Horticulture and Landscape Architecture， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

4 Applied Sci-tech College， Hainan University， Danzhou， Hainan 571737， China

5 Haikou Diwang Flora Company， Haikou， Hainan 570208， China

Abstract Asplenium nidus is an important foliage plant with high food value. Filtering appropriate culture medium is important for scale production. The determination of leaf soluble sugar， starch， soluble protein， chlorophyll and photosynthesis index was used to select the suitable culture medium for the growth of Asplenium nidus. It was found the effects of different culture medium on carbohydrates， soluble protein， chlorophyll content and photosynthetic characteristics were significantly different. Principal component analysis indicated that coconut chaff， peat soil and volcanic rock and were a more suitable culture medium. The optimization of the matrix formula could provide references for A. nidus in mass production in Hainan Province.

Key words Asplenium nidus；Culture medium；Growth；Physiological index

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.01.008

鳥(niǎo)巢蕨[Neottopteris nidus（L.）J. Sm.]又稱巢蕨、王冠蕨、山蘇，是鐵角蕨科巢蕨屬的多年生草本植物[1]，附生在巖石或陰濕的樹(shù)干上[2]，主要分布在熱帶、亞熱帶的熱帶雨林中，為大型附生植物，在海南、臺(tái)灣、云南和廣西等地均有分布[3]。鳥(niǎo)巢蕨不僅是優(yōu)良的園林景觀植物、室內(nèi)盆栽植物，還是主要的插花葉材，市場(chǎng)需求量較大[4]。已有研究結(jié)果表明，鳥(niǎo)巢蕨具有較高的藥用價(jià)值，可在跌打損傷、骨折、血瘀、頭痛、陽(yáng)痿等方面起作用[5]；并且在臺(tái)灣已從野菜佳肴逐步發(fā)展成規(guī)模化的栽培種植[6]，徐詩(shī)濤等[5]對(duì)海南島鳥(niǎo)巢蕨營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其具有較高的食用開(kāi)發(fā)價(jià)值。但因鳥(niǎo)巢蕨具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，海南島野生鳥(niǎo)巢蕨遭到一定程度的破壞，致使野生資源瀕臨滅絕。

人工種植成為解決這一問(wèn)題的主要途徑。鳥(niǎo)巢蕨既可利用孢子進(jìn)行繁殖[7]，也可進(jìn)行分株繁殖[8]，且組織培養(yǎng)技術(shù)也已成熟[9]。但關(guān)于鳥(niǎo)巢蕨栽培技術(shù)的研究較少，鳥(niǎo)巢蕨適宜生長(zhǎng)在疏松、富有有機(jī)質(zhì)的土壤中。開(kāi)發(fā)這一種優(yōu)質(zhì)的園藝和藥用植物的種植技術(shù)，對(duì)豐富園林配植素材、提高園林景觀的觀賞價(jià)值、拓展園林綠化的層次和空間、增加城市園林和城市林業(yè)的景觀多樣性和生物多樣性、創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益等具有十分重要的意義。本研究設(shè)計(jì)不同的種植基質(zhì)，經(jīng)過(guò)8個(gè)月的種植后，測(cè)定鳥(niǎo)巢蕨的生理和光合指標(biāo)，旨在解決以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）不同的基質(zhì)對(duì)其葉片生長(zhǎng)特性的影響；（2）不同基質(zhì)對(duì)其光合特性的影響；（3）哪種基質(zhì)更適合鳥(niǎo)巢蕨的生長(zhǎng)。

1 材料與方法

1.1 材料采集與馴化

植株均采自海南熱帶雨林霸王嶺海拔700 m左右的山坡樹(shù)干、巖石上。于2012年3月初挖取同一株型、大小一致的“停滯期”中型鳥(niǎo)巢蕨[10]，連帶其根部附帶土，帶回海南省海南大學(xué)儋州校區(qū)園藝園林學(xué)院基地，隔離靜置數(shù)天，以適應(yīng)馴化環(huán)境。馴化的遮陰棚溫度約為18～22 ℃，相對(duì)濕度約為60%～90%，光照強(qiáng)度為3 800～4 000 lx。

1.2 方法

1.2.1 基質(zhì)配比與材料處理 試驗(yàn)采用椰糠（海南博大蘭花科技有限公司）、火山石（海南火山口附近的碎石）、泥炭和海泥（海南博大蘭花科技有限公司）為基質(zhì)組成材料，按照表1所列的體積比進(jìn)行配比混合。用0.3%的高錳酸鉀溶液消毒，混合均勻并覆膜7 d，以保證基質(zhì)內(nèi)部充分發(fā)熱以殺死潛藏的蟲(chóng)卵和病菌。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用完全隨機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將火山石、椰糠、泥炭和海泥滅菌消毒后，分別按單一基質(zhì)或混合基質(zhì)配比（其理化特性見(jiàn)表2）種植鳥(niǎo)巢蕨，共7個(gè)配方處理，每處理10株為一組，重復(fù)3次，以普通園土種植作為對(duì)照（表1）。日常水肥、病蟲(chóng)害管理參照黃勇[11]關(guān)于鳥(niǎo)巢蕨的栽培方法。

1.2.3 基質(zhì)理化性質(zhì)測(cè)定 各基質(zhì)的理化性質(zhì)參照鮑士旦等[12]的方法測(cè)定化學(xué)性質(zhì)，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，總N采用凱氏法測(cè)定，總P采用鉬銨蘭比色法測(cè)定，總K采用氫氧化鈉熔融法測(cè)定，堿解N采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定，速效K采用1 mol/L醋酸銨浸提火焰光度法測(cè)定，pH值采用酸度計(jì)測(cè)定。

1.2.4 測(cè)定指標(biāo) 逐日觀察鳥(niǎo)巢蕨長(zhǎng)勢(shì)，栽培8個(gè)月后，取各基質(zhì)栽培的鳥(niǎo)巢蕨完全展開(kāi)的成熟葉片，參照黃勇[11]的測(cè)定方法測(cè)定可溶性糖、淀粉的含量，參照李合生[13]的試驗(yàn)方法測(cè)定葉片可溶性蛋白質(zhì)的含量。

采用分光光度法[11]測(cè)定葉綠素含量。取鳥(niǎo)巢蕨葉片0.2～0.3 g，加95%乙醇10 mL，提取直至無(wú)綠色為止。提取液在波長(zhǎng)663、645 mn下測(cè)定吸光度，95%乙醇為空白。

葉綠素（a、 b）總含量/（mg/g）=（7.90×OD663+17.95×OD645）V/1 000×W

采用美國(guó)LI.COR公司（笑國(guó)）生產(chǎn)旳LI-6400便攜式光合作用測(cè)定儀對(duì)鳥(niǎo)巢蕨完全展開(kāi)的成熟葉片進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)行凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci）的測(cè)定。于中午12：00～13：00時(shí)，對(duì)鳥(niǎo)巢蕨完全展開(kāi)的倒數(shù)成熟5片葉進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定時(shí)光強(qiáng)約為300 mmol/（m2·s），溫度為35 ℃，每株測(cè)3片葉[11]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進(jìn)行分析數(shù)據(jù)整理和圖表制作，在Spss13.0軟件上采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨生長(zhǎng)的影響

由圖1-Ⅰ可知，不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨的影響顯著，尤其是在新增葉片數(shù)量方面。其中，基質(zhì)A和基質(zhì)E最能促進(jìn)新葉的產(chǎn)生，在栽培8個(gè)月后可新增葉片4.7片，與對(duì)照差異達(dá)顯著水平（p<0.05）；基質(zhì)D和基質(zhì)F新增的葉片最少，但與對(duì)照差異不顯著。

由圖1-Ⅱ可知，各基質(zhì)栽培的鳥(niǎo)巢蕨成熟葉片的葉寬為11.27～16.07 cm，變化區(qū)間較小。其中基質(zhì)A、E種植的鳥(niǎo)巢蕨葉片較寬，分別可達(dá)16.06、15.97 cm，與其他基質(zhì)差異達(dá)顯著水平（p<0.05）。基質(zhì)對(duì)于葉長(zhǎng)的影響更加明顯，長(zhǎng)度為85.10～130.70 cm，基質(zhì)A、E的葉片最長(zhǎng)，與其他基質(zhì)差異達(dá)顯著水平（p<0.05）。

2.2 不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨葉片葉綠素含量的影響

由圖2可知，葉綠素含量高低直接影響植物的生長(zhǎng)狀況和光合速率，在一定程度上反映了植物光合作用的能力[14]。椰糠海泥組合基質(zhì)E（1 ∶ 1）的葉片中葉綠色含量最高，達(dá)到1.129 mg/g，與基質(zhì)B、C、D、F差異達(dá)顯著水平（p<0.05），其他基質(zhì)之間的葉綠素含量差異均不顯著。

2.3 不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨葉片可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量的影響

可溶性糖是干旱脅迫誘導(dǎo)的小分子溶質(zhì)之一，它們參與滲透調(diào)節(jié)，并在維持植物蛋白質(zhì)穩(wěn)定方面起到重要作用[13]。由圖3可知，不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨葉片內(nèi)可溶性糖含量的影響明顯，其中椰糠栽培的可溶性糖含量最高，達(dá)124.20 mg/g，與其他基質(zhì)差異均達(dá)顯著水平（p<0.05）。

由圖4可知，對(duì)于鳥(niǎo)巢蕨葉片的淀粉含量來(lái)說(shuō)，以F基質(zhì)栽培的淀粉含量最高，達(dá)0.23%，其次是基質(zhì)CK、G、B、C、D、E、A；對(duì)照的淀粉含量?jī)H與椰糠的差異顯著（p<0.05），其他基質(zhì)之間無(wú)顯著性差異。

可溶性蛋白是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，在植物抵御逆境時(shí)，可溶性蛋白起著重要的調(diào)節(jié)作用[11]。不同基質(zhì)栽培的鳥(niǎo)巢蕨葉片中可溶性蛋白含量不同，其中椰糠海泥組合基質(zhì)E的蛋白質(zhì)含量最高，達(dá)5.46 %，顯著高于園土、椰糠組合基質(zhì)B和海泥基質(zhì)D（p<0.05）（圖5）。

2.4 不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨葉片光合特性的影響

不同基質(zhì)栽培的鳥(niǎo)巢蕨的葉片光合參數(shù)存在顯著差異（p<0.05）（圖6）。其中Pn以基質(zhì)A和F的最大，分別為2.44、2.36 μmol/（m2·s），與對(duì)照差異達(dá)顯著水平（p<0.05），并顯著高于基質(zhì)C、D、E（p<0.05）（圖6-I）。不同基質(zhì)對(duì)葉片的Gs也存在明顯影響，以基質(zhì)G的最大，達(dá)0.04 mmol/（m2·s），之后依次為A>B=F>C>CK>D>E，其中基質(zhì)A和G與CK、C、D、E的差異達(dá)顯著水平（p<0.05）（圖6-Ⅱ）。不同基質(zhì)栽培的葉片Ci也存在差異，其中以基質(zhì)G的最大，達(dá)到330.02 μmol/mol，與CK、B、C、E均差異顯著（p<0.05），其他基質(zhì)之間差異不顯著（圖6-Ⅲ）。葉片的Tr則以基質(zhì)B的最大，達(dá)到0.29 mmol/（m2·s），與CK、D、E、F的差異均達(dá)顯著水平（p<0.05）（圖6-IV）。

2.5 不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨性狀指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)

本研究對(duì)不同基質(zhì)栽培的鳥(niǎo)巢蕨的葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、新增葉片數(shù)、可溶性糖含量、蛋白質(zhì)含量等11個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析。結(jié)果表明，前3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率依次為40.13%、30.26%和15.83%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了86.22%，即前3個(gè)主成分反映了11個(gè)性狀的絕大部分信息。選擇以上3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率作為權(quán)數(shù)，構(gòu)造綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為F=0.401 3×Z1+0.302 6×Z2+Z3×0.158 3。

從表3可以看出，不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨生長(zhǎng)的性狀指標(biāo)綜合得分依次為A>G>B>E>C>F>D>CK，基質(zhì)A得分值最高，基質(zhì)G次之，其它各基質(zhì)綜合得分均高于對(duì)照。綜合考慮各處理對(duì)鳥(niǎo)巢蕨生長(zhǎng)發(fā)育性狀指標(biāo)的影響，以椰糠為栽培基質(zhì)時(shí)，鳥(niǎo)巢蕨生長(zhǎng)的效果最好。

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明，不同基質(zhì)對(duì)鳥(niǎo)巢蕨的生長(zhǎng)影響顯著，根據(jù)綜合評(píng)分依次是椰糠>火山石 ∶ 泥炭（1 ∶ 1）>火山巖：椰糠（1 ∶ 1）>海泥：椰糠（1 ∶ 1）>泥炭>泥炭：海泥（1 ∶ 1）>海泥>園土。可能由于不同栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)存在差異，尤其是pH值，影響了鳥(niǎo)巢蕨的生理、葉綠色含量和光合作用，使得其生長(zhǎng)情況存在差異。

可溶性糖和可溶性蛋白的含量與植物的抗性有關(guān)，其含量越高抗性越強(qiáng)，特別是抗旱性[11]。鳥(niǎo)巢蕨的馴化栽培使其生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生改變，鳥(niǎo)巢蕨自身需要一個(gè)適應(yīng)的階段，抗性越高的植株生長(zhǎng)越快。本研究結(jié)果表明，椰糠栽培的鳥(niǎo)巢蕨葉片可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)的含量最高，與其他基質(zhì)差異達(dá)顯著水平（p<0.05），其抗性和生長(zhǎng)明顯高于其他基質(zhì)。

蕨類植物屬于陰生植物，葉綠素含量的高低決定了蕨類植物對(duì)光的利用效率，反映了植株光合性能的強(qiáng)弱[15]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同基質(zhì)栽培的鳥(niǎo)巢蕨葉片中葉綠素含量有差別。其中以基質(zhì)E最高，說(shuō)明椰糠和海泥的組合可顯著地促進(jìn)鳥(niǎo)巢蕨葉綠素的產(chǎn)生；而基質(zhì)B、C、D、F則可以明顯的抑制葉綠素的產(chǎn)生，這表明栽培基質(zhì)影響鳥(niǎo)巢蕨的光合作用，進(jìn)而影響植物的營(yíng)養(yǎng)積累和影響植株的生長(zhǎng)速度。

引起Pn下降的原因主要分為2類，一類是氣孔因素，主要受氣孔的數(shù)量孔徑和開(kāi)度等的影響[16-17]伴隨著氣孔度的降低，基質(zhì)C、E栽培的鳥(niǎo)巢蕨的Ci也顯著低于基質(zhì)G栽培的鳥(niǎo)巢蕨，說(shuō)明由于氣孔因素的限制，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的CO2濃度減少而抑制了其光合作用。因此氣孔因素是導(dǎo)致基質(zhì)C和E鳥(niǎo)巢蕨Pn降低的一個(gè)重要原因。與此不同的是，基質(zhì)D栽培的鳥(niǎo)巢蕨隨著氣孔度的降低，Ci不降反升，因?yàn)镃O2利用的減少會(huì)引起CO2的大量積累，導(dǎo)致CO2濃度升高，說(shuō)明氣孔因素不是造成基質(zhì)D鳥(niǎo)巢蕨的凈光和速率降低的原因。基質(zhì)D的葉綠素含量低于對(duì)照，因此導(dǎo)致基質(zhì)D的Pn降低的原因可能與其葉綠素含量相關(guān)。另一類為非氣孔因素，主要受光合色素含量光合機(jī)構(gòu)活性和光合酶活性等多種因素控制[18]，包括多種復(fù)雜的因子，這里不能排除光合關(guān)鍵酶（Rubisco和Rubisco活化酶）活性降低等其他因素在基質(zhì)C、D、E鳥(niǎo)巢蕨的Pn降低中可能起作用。

本研究通過(guò)8種栽培基質(zhì)馴化鳥(niǎo)巢蕨，從馴化8個(gè)月后鳥(niǎo)巢蕨生理生化和光合生理來(lái)看，基質(zhì)C、D、E和園土直接地栽效果較差，其光合作用受到明顯的限制；基質(zhì)C、E均受氣孔限制引起光合速率下降，而對(duì)于基質(zhì)D，氣孔限制不是其鳥(niǎo)巢蕨生產(chǎn)較差的光合速率降低的主要原因。與此相反，基質(zhì)A、B、F、G種植的鳥(niǎo)巢蕨明顯優(yōu)于其他基質(zhì)。

本研究結(jié)果表明，基質(zhì)A和E可明顯的促進(jìn)鳥(niǎo)巢蕨新葉的產(chǎn)生、葉片的生長(zhǎng)、葉綠素含量的增長(zhǎng)及可溶性蛋白的增加，而基質(zhì)A、B、F、G可明顯促進(jìn)鳥(niǎo)巢蕨光合速率的增大。綜合來(lái)看，本研究推薦使用基質(zhì)A（即椰糠）作為鳥(niǎo)巢蕨的人工栽培基質(zhì)。

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