不同栽培基質對北美海棠生長及生理特性的影響

徐 晨, 盛思敏, 張遠兵*, 江文林, 張香楊

(1. 安徽科技學院 建筑學院，安徽 鳳陽 233100；2. 安徽綠泉生態農業有限公司，安徽 滁州 239000)

北美海棠(Malus‘American’)為薔薇科蘋果屬的落葉小喬木，在花色、葉色、果色等方面表現俱佳。花期為4月上旬，花色有白色、粉色、紅色等顏色，5月長出的新葉色彩艷麗，7至8月為果期，宿存果的觀賞期可一直持續到翌年3至4月份，一年四季均有觀賞價值，是集觀花、觀葉、觀果為一體的觀賞樹種[1-2]。不同于中國傳統觀賞海棠，北美海棠主要來源于北美地區，因其適應性強，目前中國各地均可引種栽培[3]。

在育苗容器、栽培管理措施相同的情況下，栽培基質是影響苗木生長的關鍵，對北美海棠生長發育起著重要的作用。相關研究主要集中在抗性脅迫、物候觀測、播種育苗及栽培技術的研究等方面[4]，但是對北美海棠的栽培基質研究的有限[5-6]。一些廢棄的城市污泥和廉價的禽畜糞便對植物的生長發育有促進作用，這些基質的應用可用來培育優質的苗木[7-9]。本文從各種基質配比中篩選出最適合北美海棠生長的栽培基質，為更好地培育北美海棠提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試北美海棠品種為“絢麗”(安徽綠泉生態農業有限公司提供)。

1.2 供試基質

供試的基質有田園土、腐熟的豬糞、腐熟的牛糞、腐熟的雞糞、城市污泥、珍珠巖。其中田園土由安徽科技學院建筑學院提供；城市生活污泥購于合肥奧豐生物環保科技創新發展有限公司；豬糞、牛糞、雞糞、珍珠巖購于鳳陽縣市場。

1.3 試驗設計

試驗于2015年4～11月份在安徽科技學院種植園內進行，試驗設5個處理(表1)：T1：田園土+豬糞+珍珠巖；T2：田園土+牛糞+珍珠巖；T3：田園土+雞糞+珍珠巖；T4：田園土+城市污泥+珍珠巖。以田園土+珍珠巖作為對照(CK),每個處理重復5次。將2年生嫁接苗用相同體積栽培基質定植于栽培袋中。

表1 栽培基質配比

1.4 測定指標

1.4.1 混配基質理化性質指標的測定 重鉻酸鉀容量法測定基質的有機質含量；電位法測定基質的pH值；電導法測定基質的EC(電導率)；堿解擴散法測定基質的速效氮；0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定基質的速效磷含量；NH4OAC浸提-火焰光度法測定基質的速效鉀含量[10]。

1.4.2 北美海棠形態指標的測定 在2015年4月15日至2015年9月15日，每隔1個月測量北美海棠的株高、莖粗，共6次。每種處理取5棵北美海棠，分別用直尺測量株高、用游標卡尺測量莖寬，求平均值；2015年4月25日和2015年5月15日采用計數法對北美海棠的花朵數進行測定；采用透明方格法測量北美海棠的葉面積[11]。

1.4.3 北美海棠生理指標的測定 分光光度計法測定北美海棠葉片中含有的葉綠素含量；紫外吸收法測定北美海棠的過氧化氫酶(CAT)活性；愈創木酚法測定北美海棠的過氧化物酶(POD)活性；氮藍四唑法測定北美海棠的超氧化物歧化酶(SOD)活性；硫代巴比妥酸法測定北美海棠的丙二醛含量；用磺基水楊酸法測定測定北美海棠的脯氨酸含量[12]。

1.5 數據整理與統計分析

采用Excel 2016進行數據處理和繪圖，用SPSS 18.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同栽培基質的理化性質

有機質含量是衡量土壤肥力的重要指標之一[13]。由表2可以看出，基質T4(田園土∶城市污泥∶珍珠巖=7∶1∶2)中的有機質含量高于其他幾組基質，對照基質CK中有機質含量低于其他幾組基質；pH值在這五組處理下幾乎無太大差別，其總體都穩定在pH=7左右；N、P、K是植物重要的營養元素，而且是衡量土壤質量的重要指標[14]。基質T4中的速效氮、速效磷、速效鉀含量均高于其他幾組基質，對照基質CK中的速效氮、速效磷、速效鉀含量均低于其他幾組基質。

表2 不同栽培基質理化性質

注:表內小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著，下同。

2.2 不同栽培基質對北美海棠形態指標的影響

株高、莖粗、花朵數、葉面積是衡量植株生長狀況和觀賞價值的重要指標。2015年9月15日測得株高、莖粗，2015年5月15日測得花朵數、葉面積。在基質T4栽培下植株的部分形態指標均高于其他組。對照基質CK栽培下植株的部分形態指標均低于其他組。總體來看，城市污泥基質栽培下的北美海棠長勢更好。

表3 不同基質栽培下北美海棠的部分形態指標

2.3 不同栽培基質對北美海棠生理特性的影響

2.3.1 不同栽培基質對北美海棠葉綠素含量的影響 葉綠素在植物體內通過光合作用合成有機化合物，可為植物生長提供所需的能量。因此植物葉綠素含量是一個重要的衡量植物生長情況的指標[15]。由圖1a可以看出：不同培養基質栽培下葉綠素的含量，T4>T3>T2>T1>CK，城市污泥比禽畜糞便更有利于北美海棠中葉綠素的生成。

2.3.2 不同栽培基質對北美海棠過氧化氫酶活性的影響 過氧化氫酶(CAT)存在于紅細胞及某些組織內的過氧化體中，作用主要是催化過氧化氫分解為水與氧氣[16]。由圖1b可以看出：不同培養基質培養下的CAT活性，T4>T3>T1>T2>CK，城市污泥和禽畜糞便都有利于提高北美海棠的CAT酶活性，其中城市污泥栽培下的北美海棠CAT酶活性更高。

2.3.3 不同栽培基質對北美海棠超氧化物凌化酶活性的影響 超氧化物歧化酶(SOD)能夠保護細胞免受氧化損傷，并有能預防治療由其引發的相關疾病的作用[17]。由圖1c可以看出：不同培養基質栽培下的SOD活性，T4>T3>T2>T1>CK。城市污泥處理下北美海棠SOD活性最強，對照處理下北美海棠的SOD活性最弱。城市污泥和禽畜糞便都有利于提高北美海棠的SOD酶活性，其中城市污泥栽培下的北美海棠SOD酶活性更高。

2.3.4 不同栽培基質對北美海棠過氧化物酶活性的影響 過氧化物酶(POD)是在植物中廣泛存在，與光合作用和呼吸作用、生長素的氧化等有關的高活性的酶[18]。由圖1d可以看出：不同培養基質栽培下的POD活性，T4>T2>T1>CK>T3。總體來看，城市污泥處理下北美海棠POD活性最強，雞糞處理下北美海棠的POD活性最弱。城市污泥和禽畜糞便都有利于提高北美海棠的POD酶活性，其中城市污泥栽培下的北美海棠POD酶活性更高,更適宜作為北美海棠良好的栽培基質。

2.3.5 不同栽培基質對北美海棠丙二醛含量的影響 丙二醛(MDA)是在植物器官受損或者組織衰老等逆境條件下產生的，它的含量與植物衰老及逆境傷害有密切關系[19]。由圖1e可以看出：不同培養基質栽培下的MDA含量，CK>T2>T3>T1>T4。城市污泥栽培下的北美海棠MDA含量最低，田園栽培下北美海棠的MDA含量最高，城市污泥更適宜作為北美海棠良好的栽培基質。

2.3.6 不同栽培基質對北美海棠脯氨酸含量的影響 脯氨酸(Pro)是植物蛋白質的組分之一。在干旱等脅迫條件下，許多植物體內的脯氨酸大量積累。脯氨酸除調節植物細胞滲透性、穩定生物大分子的結構等作用外，還可以通過增加植物體內脯氨酸，提高植物的抗寒性[20]。由圖1f可以看出：不同培養基質栽培下的脯氨酸含量，T4>T3>T2>T1>CK。城市污泥和禽畜糞便都有利于提高北美海棠脯氨酸含量，其中城市污泥栽培下北美海棠的脯氨酸含量更高，更適宜作為北美海棠良好的栽培基質。

圖1 不同基質栽培下北美海棠的生理生化指標的影響

3 結論與討論

試驗以田園土、珍珠巖、豬糞、牛糞、雞糞和城市污泥作為供試的基質材料，測定不同混配基質理化性質，測量基質栽培下北美海棠的株高、花朵數、莖粗等形態指標，測定葉綠素含量、SOD、POD、CAT、MDA和脯氨酸生理生化指標。分析不同混配基質對北美海棠形態和生理指標的影響，得出結論：城市污泥和禽畜糞便都對北美海棠的成長有促進作用，基質T4(田園土∶城市污泥∶珍珠巖=7∶1∶2)更有利于北美海棠的生長。

不同植物需求的最佳生長環境不同，不同的基質所提供的養分也不同。研究表明，不同基質條件對蘋果幼苗的生長、光合速率和蒸騰速率均有顯著影響[21]。利用不同基質對木蝴蝶育苗進行研究發現，混合基質中營養土含量對幼苗生長影響最大，蛭石含量其次，珍珠巖含量再次，說明幼苗對營養成分需求較大[22]。對杉木組培苗在不同基質生長的研究發現，基質種類和配比方式對杉木組培苗保存率和苗木生長有較大影響，基質中泥炭土所占的比例應控制在20%左右[23]。研究發現基質配方不同，觀賞向日葵苗期生長過程中的相關指標差異較大，說明觀賞向日葵的幼苗質量與基質配方密切相關[24]。通過對北美海棠生長的研究，可以發現城市污泥和禽畜糞便對北美海棠生長有促進的作用，進一步從生理水平上佐證園林廢棄物處置和資源化利用的可行性。農業增長和污染的治理相結合為栽培優質園林苗木打開了新思路[25]。通過對廢棄物改良，變廢為寶，為園林植物提供更加合適和廉價的基質，以培育出更多的優質苗木，豐富城市景觀。當然本試驗還有很多不足之處，比如不同濃度的城市污泥對北美海棠可能有不同的影響、不同品種北美海棠在同種基質中的長勢可能不同等，這些都有待進一步研究。