遮光對辣木幼苗生長及葉片礦質元素含量的影響

袁淑娜， 涂寒奇， 潘 劍， 黃堅雄， 鄭定華， 王 軍， 周立軍

(1.中國熱帶農業科學院橡膠研究所； 2.農業部儋州熱帶作物科學觀測試驗站；3.中國熱帶農業科學院林下資源綜合利用研究中心，海南 海口571101)

辣木(Moringa oteiferaLam.)為辣木科(Moringaceae)、辣木屬(Moringa Adans)多年生速生小喬木，耐旱、耐貧瘠，原產于印度、非洲等熱帶地區，在我國云南、海南、四川、福建等地也都進行了引種栽培[1-3].辣木作為全營養植物既可供人類食用，亦可作為動物飼料，應用前景廣闊.辣木全株幾乎都具有食用價值，其嫩葉富含多種維生素、礦物質和人體必需的氨基酸，既可做鮮食蔬菜，亦可制成干粉作為營養補充物使用[4，5].辣木莢果和種子含有的硫代氨基甲酸鹽和異硫氰酸鹽糖甙，具有降低心臟收縮率、降低血壓、抑制腫瘤生長的作用[6，7].辣木葉風干物質粗蛋白含量在25%以上，高于苜蓿，可作為優質動物飼料[8，9].光照是影響作物生長發育和品質形成的關鍵因素之一，光照條件的改變直接影響作物生育進程[10-13].不同作物對光照需求不一，而同一個作物根據其栽培目的的不同，對光照的需求也存在差異[14，15].研究表明[16]，50%遮光率處理的辣木幼苗健壯、葉色深綠，成活率最高.同時可根據氣候條件實現辣木的區域化種植，建立不同目的的辣木種植基地[17].為探討辣木在海南地區的適宜種植范圍，以及不同種植模式的建立提供基礎，本研究以辣木種子苗為材料，通過測定不同遮光率處理下辣木植株生長，生物量分配，葉片營養物質含量，分析辣木對不同遮光處理的生理響應，探討辣木適宜種植的光強范圍，從而為辣木的栽培提供依據.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇均勻一致的辣木種子苗為試驗材料，于2016 年12 月移栽入4 個遮陰棚和裸地對照，移栽初始苗高平均值為31.21 cm，莖粗為2.62 cm.

1.2 方法

試驗共設置5 個處理:全光照，30%、50%、70%、90%遮光率，于2016 年12 月—2017 年7 月在中國熱帶農業科學院橡膠研究所苗圃(19°32′55″N，109°28′30″E)進行.遮陰方式采用黑色遮陰網搭建成東西走向，長×寬×高為35 m×5 m×4 m 的遮陰棚，遮陰棚開口位于東面，遮陰棚之間間距為5 m.將辣木種子苗移栽入盆缽，分別置于裸地對照(0 遮光率)和4 個遮光率陰棚，每個處理60 株.于移栽后30、75、120 d 測定其株高、莖粗，于移栽后120 測定其植株生物量；于移栽后120 d 取辣木葉片測定礦質元素含量.

葉片選取標準:辣木植株主枝從頂部一葉一心的嫩梢部分計算，取第3、4 片葉為樣品.所取鮮樣去除葉柄后置于烘箱內80℃烘干、粉碎，用原子吸收分光光度法測定辣木葉片中鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅含量.辣木樣品由中國熱帶農業科學院橡膠研究所栽培學科重點實驗室完成測定.

1.3 數據統計

數據處理和統計分析采用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件， 在P＜0.05 和P＜0.01 統計水平上采用LSD法進行方差分析.

2 結果與分析

2.1 不同遮光率處理的辣木植株生長表現

于辣木苗移栽后30、75 和120 d 進行植株存活率統計(圖1).辣木植株在30%～70%遮光率處理下，移栽后30、75 和120 d 成活率均接近100%.90%遮光率處理的辣木植株存活率隨移栽后天數增加而逐步降低，移栽后30、75 和120 d 辣木植株存活率依次為60.00%、43.33%和5.00%.

圖1 不同遮光處理的辣木植株成活率Fig.1 Survival rates of M.oteifera under different shading treatments

如圖2 所示，移栽后30 和75 d，30%、50%和70%遮光率處理的辣木株高與對照無顯著差異.移栽后120 d，辣木株高隨遮光率的增大而升高(90%遮光率除外)，50%和70%遮光率處理的辣木株高比對照分別增加24.30%和35.87%，差異達極顯著水平(P＜0.01).30%遮光處理的辣木株高比對照增加18.91%，差異達顯著水平(P＜0.05).

圖2 不同遮光率處理對辣木植株株高的影響Fig.2 Plant heights of M.oteifera under different shading treatments

如圖3 所示，辣木植株莖粗隨遮光率增大而降低.移栽后30 d，30%遮光率處理的辣木植株莖粗比對照降低3.04%，差異不顯著(P＞0.05).移栽后75 和120 d，30%遮光率處理的辣木植株莖粗比對照分別降低14.88%和12.81%，差異達極顯著水平(P＜0.01).50%和70%遮光處理的辣木植株莖粗在移栽后30、75和120 d 均顯著低于對照(P＜0.05).90%遮光率處理的辣木生長發育嚴重受限，存活植株的株高和莖粗均顯著低于對照和其它處理，約為對照植株株高和莖粗的40%和30%.

圖3 不同遮光率處理對辣木植株莖粗的影響Fig.3 Diameters of M.oteifera stems under different shading treatments

2.2 不同遮光率處理對辣木植株生物量的影響

如表1 所示，辣木植株根生物量隨遮光率增大而降低，30%和50%遮光率處理的辣木植株根生物量與對照無顯著差異(P＞0.05).70%遮光處理的辣木植株根物量比對照降低44.39%，差異達顯著水平(P＜0.05).90%遮光率處理的辣木植株根物量比對照降低83.62%，差異達極顯著水平(P＜0.01).辣木植株莖生物量和葉生物量隨遮光率增大呈先升高后降低的趨勢.50%遮光率處理的辣木植株莖生物量達最大值，比對照增加4.32%，差異不顯著(P＞0.05).90%遮光率處理的辣木植株莖生物量最小，比對照降低71.90%，差異達極顯著水平(P＜0.01).30%遮光率處理的辣木植株葉生物量達最大值，比對照增加0.70%，差異不顯著(P＞0.05).90%遮光率處理的辣木植株葉生物量為0，葉片脫落.辣木植株總生物量隨遮光率增大而降低，30%、50%和70%遮光率處理的辣木植株總生物量與對照差異不顯著(P＞0.05)，90%遮光率處理的辣木植株總生物量比對照降低78.26%，差異達極顯著水平(P＜0.01).

表1 遮陰對單株辣木植株生物量的影響1)Table 1 Effects of shading rates on the biomass of M.oteifera

如表2 所示，辣木植株生物量根分配比隨遮光率增大呈先降低后升高的趨勢，70%遮光率處理最低，比對照降低26.83%，差異達顯著水平(P＜0.05)，30%遮光率處理的辣木植株根生物量分配比和與對照無顯著差異(P＞0.05).辣木植株生物量莖分配比隨遮光率增大而增加，90%遮光率處理時最高，比對照增加29.91%，差異達極顯著水平(P＜0.01).50%和70%遮光率處理的辣木植株莖生物量分配比較對照增加15.90%和17.05%，差異達顯著水平(P＜0.05).30%遮光率處理的辣木植株莖生物量分配比與對照無顯著差異(P＞0.05).辣木植株生物量葉分配比隨遮光率增大呈先增加后降低的趨勢，50%遮光率處理最高，比對照增加8.06%，差異不顯著(P＞0.05).30%和70%遮光率處理，辣木植株葉生物量分配比較對照增加5.42%和5.02%，差異不顯著(P＞0.05).90%遮光率處理，辣木植株葉片脫落，葉生物量為0.辣木植株根莖比隨遮光率的增大而降低，90%遮光率處理最低，比對照降低42.42%，差異達極顯著水平(P＜0.01).70%遮光率處理的辣木植株根莖比較對照降低37.88%，差異達極顯著水平(P＜0.01).30%和50%遮光率處理的辣木植株根莖比與對照無顯著差異(P＞0.05).

表2 遮光率對辣木植株生物量分配的影響1)Table 2 Effects of shading rates on the biomass allocation of M.oteifera

2.3 不同遮光率處理的辣木葉片礦質元素含量

遮光處理120 d 后辣木葉片中鈣含量以70%遮光率處理最高，各處理間差異不顯著(P＞0.05).Mg 含量以50%遮光率處理最高，比照相提高33.33%，達顯著水平(P＜0.05).30%和70%遮光率處理的辣木葉片Mg 含量與對照差異不顯著(P＞0.05).90%遮光率處理的辣木生長受限明顯，移栽后120 d 僅余3 株存活，且植株葉片基本全部脫落，因此，葉片礦質元素含量測定未包含90%遮光處理.

表3 遮陰對辣木葉片Ca 和Mg 含量的影響1)Table 3 Ca and Mg contents of M.oteifera leaves under different shading treatments

表4 遮陰對辣木葉片Fe、Mn、Cu 和Zn 含量的影響1)Table 4 Fe， Mn， Cu and Zn contents of M.oleifera leaves under different shading treatments

辣木葉片微量元素含量對遮陰的響應差異較大.辣木葉片Fe 含量隨遮光率增大呈先降低后增加的趨勢，30%遮光率處理的辣木葉片Fe 含量最低，較對照降低8.47%，差異不顯著(P＞0.05).70%遮光率處理的辣木葉片Fe 含量最高，較對照提高28.59%，差異達極顯著水平(P＜0.01).50%遮光率處理的辣木葉片Fe 含量較對照提高15.07%，差異達極顯著水平(P＜0.01).辣木葉片Mn 含量隨遮光率增大呈先增加后降低的趨勢，在50%遮光率時最高，較對照增加17.92%，差異達顯著水平(P＜0.05).30%和70%遮光率處理的辣木葉片Mn 含量與對照差異不顯著(P＞0.05).辣木葉片Cu 含量隨著遮光率的增大而降低，對照辣木植株葉片Cu 含量最高，30%遮光率處理的葉片Cu 含量較對照降低13.04%，差異達極顯著水平(P＜0.01)，50%遮光率處理的葉片Cu 含量較對照降低19.83%，差異達極顯著水平(P＜0.01)，70%遮光率處理的葉片Cu 含量較對照降低34.09%，差異達極顯著水平(P＜0.01).辣木葉片Zn 含量隨著遮光率的增大而增加，70%遮光率處理最高，較對照增加35.29%，差異達顯著水平(P＜0.05)，30%和50%遮光率處理的辣木葉片Zn 含量與對照差異不顯著(P＞0.05).

3 討論

遮陰后植株生物量優先分配至地上部分，主要表現為植株莖稈伸長，株高增加，葉面積增大等[18，19，20].有研究表明[21]，半遮陰條件下的辣木植株的苗高，地莖及成活率最高.本研究結果表明，辣木植株的株高和莖粗受遮光率和株齡的雙重影響.中低強度遮光率(30%～70%)處理下，辣木植株株高在生長前期(移栽后30 和75 d)不受影響，在生長后期(移栽后120 d)遮陰處理株高顯著高于對照(P＜0.05).高強度(90%)遮光率處理下的辣木植株生長緩慢，移栽后75 和120 d 株高顯著低于對照組.辣木植株莖粗受遮光率影響較株高更明顯，移栽后75 和120 d，各遮光率處理辣木植株莖粗均顯著低于對照(P＜0.05).表明持續的中低強度遮光處理下，辣木植株通過增加株高，減少莖粗等表型變化來適應環境從而保持正常生長能力，這與前人的研究結果一致[21，22].

已有研究表明，隨著光照強度的降低，植物光合作用減弱，生物量減少，生物量分配比改變[23].本研究結果顯示，遮陰處理使辣木總生物量降低，但除90%遮光率處理外，各處理間差異并不顯著(P＞0.05).遮陰雖使辣木植株總生物量降低，但其莖和葉生物量則呈現先增加后減少的趨勢.50%遮光率處理的辣木植株莖生物量達最大值，30%遮光率處理的辣木植株葉生物量達最大值，但與對照和其它處理(90%遮光率除外)相比均無顯著差異.遮陰對辣木植株影響最大的為生物量分配比，50%和70%遮光率處理的辣木植株莖生物量分配比顯著高于對照，而根生物量分配比顯著低于對照.有研究表明[24]，隨光照水平的減弱，植株根部的光合產物沉積變少，減少甚至放棄生殖分配，保證莖、葉獲得盡可能多的物質以促進光合作用或逃離陰蔽環境，這與本研究結果一致.說明辣木植株具有極強的環境適應能力，在50%～70%的遮陰下依然能保持旺盛的營養生長能力.但由于試驗時間限制，遮陰對辣木植株生殖生長的影響未做分析，需要進行后續研究，為辣木差異化生產種植基地的建立提供依據.

遮陰處理會改變植物體內礦質元素組成和含量[25-27].研究表明[28]，遮陰可使小麥的大多數礦質元素含量升高.煙草根莖葉中大多數礦質元素含量隨光照強度的降低而升高，但總的礦質養分含量降低[29].膠園林下弱光環境可以提高玫瑰茄花萼中N、P、K、Fe、Zn 含量[30].礦質元素含量是辣木葉片重要的品質指標，遮陰處理120 d 的辣木葉片中Ca、Mg、Fe、Mn 和Zn 含量都有所提高.這表明適度的遮陰有利于辣木葉片中礦質元素的富集.

綜上可知，適度的遮陰可以促進辣木植株莖葉的生長和辣木葉片中礦質元素的積累.因此，在生產中主要以生產辣木的根、莖、葉為主的生產種植基地，可采用30%～50%的遮陰處理以提高其產量.同時在生產中也可充分利用林下資源，將辣木種植于疏林地帶，降低種植成本，增加經濟效益.