不同配方營養液對水培紫薇扦插苗生長的影響

劉 丹， 牛賀雨， 彭夢婕， 徐晴晴， 王 獻

(河南農業大學 林學院， 河南 鄭州 450002)

紫薇(Lagerstroemiaindica)屬千屈菜科紫薇屬的落葉灌木或小喬木，樹形優美，花色艷麗且花期長，頗具觀賞價值，其適應能力強，具有極大的園林推廣價值[1]。近年來，水培花卉由于營養和水分供應充足均衡、管理方便、植株生長速度快、觀賞品質好等優勢，逐漸受到消費者歡迎。因此，對旱生花卉水生根系誘導的研究具有生產實踐指導意義。營養液配方的篩選是花卉水培的關鍵技術之一，水培生產的成功與否，很大程度上取決于營養液配方和濃度是否合適、營養液管理是否能滿足植物各個生長階段的需求[2]。已有研究表明，IBA能夠加快細胞的分裂和分化，適量濃度的IBA處理能加快春劍和紫薇嫩條生根，促進枝條適應水生環境和生長[2-4]。紫薇作為夏季觀賞花卉雖越來越受人們喜愛，但目前對于其水培體系的建立尚無報道。為此，筆者等在借鑒前人研究的基礎上[3-5]，以紅火箭紫薇(LagerstroemiaindicaRed Rocket)一年生扦插苗為材料，通過研究不同配方營養液對其扦插苗生長的影響，篩選最適宜紫薇扦插苗生長的營養液配方，以期獲得生長健壯的優良水培紫薇單株，為紫薇水培養護提供理論依據和科學指導，進而為紫薇無土栽培體系研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗紫薇品種為紅火箭(LagerstroemiaindicaRed Rocket)1年生扦插苗，購于江蘇常州沃野園林。

1.2 試驗方法

1.2.1 紫薇扦插苗的預處理 將扦插苗從營養缽中取出，去土，清洗根系，適當剪除部分須根。為減少水分蒸發，將扦插苗原有葉片剪除，只留最上部分的2片葉。用0.5% KMnO4浸泡消毒30 min后用蒸餾水沖洗干凈。整株自然晾干后備用。

1.2.2 營養液的配制 選用改良霍格蘭配方(A)、日本園試配方(B)和Knop配方(C)3種營養液配方，3種營養液的基礎營養元素配比見表1。

表1 3種配方的營養元素組成Table 1 Nutrient element composition of three formulas mg/L

1.2.3 試驗設計 試驗共設12個處理，即A(改良霍格蘭標準液)、B(日本園試標準液)、C(Knop標準液)分別設置1/20倍濃度、1/40倍濃度、1/80倍濃度、1/100倍濃度，并分別用A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4表示。每個處理10株，重復3次。以蒸餾水處理為對照(CK)。將扦插苗放入盛有蒸餾水的三角瓶中，置于光照培養箱進行水生根系的誘導，每2 d更換1次蒸餾水。為促進水生根系的誘導，三角瓶中下部進行遮光處理。蒸餾水培養2周后，將蒸餾水換成營養液，并于每周統計1次葉片數、根長(新生根中最長的)以及根數(水生根)。每周更換1次營養液。營養液培養試驗共進行6周。

1.2.4 培養條件 光照培養箱的溫度為(23±2)℃，相對濕度保持50%～60%，光照強度為12 000 lx，光照時間為10 h。

1.3 生理生化指標測定

試驗結束后，每處理隨機選擇長勢較好的扦插苗進行取樣，樣本取紫薇新鮮葉片，將樣品混合均勻、剪碎，保存在-80℃超低溫冰箱中，待用。超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用氮藍四唑法[6]，過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創木酚氧化法[6]，過氧化氫酶(CAT)活性測定采用紫外吸收法[6]，丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸法[6]。測量儀器使用UV-1700( Shimadzu，Japan)型分光光度計，每個指標3個重復取其平均值。

1.4 數據處理

數據采用Excel 2007軟件進行初步分析，并用SPSS 19.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 營養液配方對紫薇扦插苗水培生根過程的影響

在紫薇扦插苗水生根誘導過程中，經蒸餾水暗處理4 d后，部分植株長出不定根。7 d后，部分植株有新芽萌發。水培14 d后，幾乎所有扦插苗長出不定根和新芽。水培14 d后添加不同濃度的4種營養液對紫薇扦插苗進行培養，營養液培養0～14 d，低濃度配方處理的植株葉片數和不定根數顯著增加，根長變化較少；營養液培養14～28 d，高濃度配方處理的植株根長增長速度加快，葉片數和不定根數增速變緩；營養液培養28～42 d，整體上各處理葉片數和不定根數趨于穩定。

2.2 營養液配方對紫薇扦插苗生長發育指標的影響

植株的生長發育狀況可通過葉片數、不定根數和根長等形態指標直觀體現。在A配方4種濃度和C配方4種濃度的營養液處理下，紫薇扦插苗整體生長態勢較好。但在B配方4種濃度的營養液處理下，紫薇扦插苗第6周長勢差，僅少部分存活。因此，研究主要分析紫薇扦插苗在A配方和C配方4種濃度營養液處理下的形態指標。

2.2.1 葉片數 從圖1看出，A配方的4個處理中，A3處理在培養2周至試驗結束期間，其葉片數顯著增加，且增長速率最快；A2處理前2周葉片數增加，之后與對照差異較小；A4處理和對照差異較小；A1處理和葉片數均明顯低于對照。C配方的4個處理中，C4處理葉片數平穩增加，C3處理與對照差異較小；C2處理第1周葉片數增加，之后至試驗結束葉片數減少并低于對照；C1處理前2周葉片數增加，之后至試驗結束葉片數減少并顯著低于對照。表明，A3處理和C4處理有利于紫薇扦插苗地上部分的生長。

圖 1 不同營養液處理紫薇的葉片數變化Fig.1 Leaf number of L. indica cutting seedlings treated with different nutrient solution

2.2.2 不定根數 由圖2可知，從添加營養液培養開始，A配方的4個處理中，A3處理隨培養時間延長不定根數先快速增加后變緩，至試驗結束時，該處理的不定根數最多；A4處理不定根數平緩增加，A2處理與對照差異較小；A1處理低于對照。C配方的4個處理中，各處理不定根數差異較小，C4處理不定根數增速較快，至試驗結束不定根數最多。表明，A3和C4處理有利于紫薇扦插苗不定根數的增加。

圖 2 不同營養液處理紫薇的不定根數變化Fig.2 Adventitious root number of L. indica cutting seedlings treated with different nutrient solution

2.2.3 根長 由圖3可知，從添加營養液培養開始，A配方的4個處理中，A1處理和A2處理均使根長平緩增加。試驗結束時，以A2處理根長最長，A3處理和A4處理與對照差異不大。C配方的4個處理中，C1處理使根長平緩增加，至試驗結束根長最長；C2處理和C3處理使紫薇根長平緩增加，但整體和對照差異不大；C4處理先使根長增加后減少。表明，A2和C1處理有利于紫薇扦插苗地下部分根系的增長。

圖3 不同營養液處理紫薇的根長變化Fig.3 Root length of L. indica cutting seedlings treated with different nutrient solution

2.3 營養液配方對紫薇扦插苗生理生化指標的影響

從圖4看出，在不同營養液配方處理下，紫薇扦插苗葉片的POD、SOD、CAT活性和MDA含量不同。

2.3.1 POD活性 隨著A配方營養液濃度降低，紫薇葉片POD活性呈先升后降趨勢，各處理之間差異不顯著；隨著C配方營養液濃度降低，紫薇葉片POD活性逐漸增加，C4處理與其他處理之間達顯著水平(P<0.05)，C2處理和C3處理之間差異不顯著。其中，C4處理紫薇葉片POD活性最高，顯著優于其他處理和對照。A配方的4個處理紫薇葉片POD活性均低，且低于對照。

2.3.2 SOD活性 各營養液處理紫薇葉片的SOD活性均高于對照。隨著A配方營養液濃度降低，紫薇葉片SOD活性呈先升后降趨勢，各處理間差異達顯著水平(P<0.05)；隨著C配方營養液濃度的降低，紫薇葉片SOD活性逐漸增加，各處理間差異達顯著水平(P<0.05)。其中，A3處理紫薇葉片SOD活性最高，顯著優于其他處理和對照，A4和C1處理紫薇葉片SOD活性最低。

2.3.3 CAT活性 隨著A配方營養液濃度降低，紫薇葉片CAT活性呈先升后降趨勢，各處理間差異達顯著水平(P<0.05)。隨著C配方營養液濃度降低，紫薇葉片CAT活性逐漸增加，各處理間差異達顯著水平(P<0.05)。其中，A3處理紫薇葉片CAT活性最高，顯著優于其他處理和對照，C1處理紫薇葉片CAT活性最低，且低于對照。

2.3.4 MDA含量 隨著A配方營養液濃度降低，紫薇葉片MDA含量逐漸降低，A1處理與其他處理差異達顯著水平(P<0.05)；隨著C配方營養液濃度降低，紫薇MDA含量逐漸降低，C1處理與其他處理差異達顯著水平(P<0.05)。其中，A1處理紫薇MDA含量最高，顯著高于其他處理和對照；A4處理紫薇MDA含量最低。

總體看，C4處理紫薇葉片POD活性最高，顯著優于其他處理和對照；A3處理SOD活性和CAT活性最高，顯著優于其他處理和對照；A1處理MDA含量最高，顯著高于其他處理和對照。綜上可得，A3處理下紫薇扦插苗抗氧化酶活性最高，MDA含量較低，抗逆性更強，更適宜紫薇扦插苗的生長。

注：不同小寫字母代表差異達顯著水平(P<0.05)。Note：Different lowercase letters indicate significance of difference at P<0.05 level.

3 結論與討論

傳統土培植物改為水培，其根系需誘導出不定根，進一步誘發通氣組織的形成，才能實現縱向輸氧，適應靜止的水培環境。對改良霍格蘭配方(A)、日本園試配方(B)和Knop配方(C)3種營養液配方不同濃度處理紫薇扦插苗的生長發育及生理生化指標的影響進行研究表明，3種營養液低濃度下均促進水培養條件下紫薇根的生長，但由于日本園試配方在營養液培養6周后紫薇苗長勢不好，僅少部分存活，故日本園試配方不適合作紫薇水培營養液。因此，主要分析紫薇扦插苗在改良霍格蘭配方和knop配方4種濃度營養液處理下的形態指標。

在紫薇扦插苗水生根誘導結束后，營養液處理前2周，與對照(蒸餾水處理)相比，改良霍格蘭配方1/80倍濃度處理(A3)、改良霍格蘭配方1/100倍濃度處理(A4)、Knop標準液1/80倍濃度處理(C3)和Knop標準液1/100倍濃度處理(C4)4種低濃度營養液培養紫薇扦插苗不定根的數目顯著增加，A3和C42種低濃度營養液培養其根長增長速度較快，A2、A3及C43種低濃度營養液培養其葉片數和側枝數增加較快。營養液培養3～4周，改良霍格蘭配方1/20倍濃度(A1)和Knop標準液1/20倍濃度(C1)2種高濃度營養液培養紫薇扦插苗不定根的數目快速增加，根長增長速度加快，A1葉片數和側枝數增加較快。營養液培養4周后，整體上各處理不定根的數目、葉片數和側枝數增幅變慢，根長增長速度變緩。這是由于水培早期紫薇不需要較多營養，故低濃度營養液配方適合紫薇生長，中期高濃度配方對紫薇生長有明顯促進作用，后期低濃度配方更適合紫薇平穩生長，與李風童等[7]對風信子(Hyacinthusorientalis)水培現象一致。

由于物種的特異性，適宜不同科屬植物的營養液配方和濃度不盡相同。營養液濃度過高植物難以吸收，濃度過低不能滿足植物對各種營養元素的需求。水培營養液配方眾多，只有選擇最適的營養液配比，才能發揮其最佳培養效果。POD、SOD和CAT是植物細胞的保護性酶，可防御活性氧或其他過氧化物自由基對細胞膜系統的傷害，其活性可反映植物對環境的適應性[8]。MDA含量可反映植物在逆境條件下細胞受損傷的程度[9]。本研究結果表明，不同營養液處理下紫薇扦插苗生長發育指標和生理生化指標差異明顯，Knop標準液1/100倍濃度(C4)培養的紫薇葉片POD活性最高，改良霍格蘭配方1/80倍濃度(A3)培養的SOD活性和CAT活性最高，改良霍格蘭配方1/100倍濃度(A4)培養的MDA含量最低，但與A3處理之間差異不顯著。綜合分析認為，A3處理(改良霍格蘭配方1/80倍濃度)下紫薇扦插苗抗逆性更強，營養液濃度更適宜紫薇扦插苗的生長。