微量元素銅錳配施對密花豆生長、光合和生物量的影響

李泓池 張潔 蔡傳濤

微量元素銅錳配施對密花豆生長、光合和生物量的影響

李泓池1,2張潔1,2蔡傳濤2,3

（1. 中國科學院西雙版納熱帶植物園/熱帶植物資源可持續利用重點實驗室 云南昆明 650223；2. 中國科學院大學生命科學學院 北京 100049；3. 中國科學院核心植物園 云南勐臘 666303）

為探討銅、錳2種微量元素肥料配施對密花豆生長、光合和生物量的影響，優化微肥配施用量，為密花豆高效栽培提供依據。采用完全隨機設計10個配施水平進行盆栽試驗，研究各配施水平對密花豆生長指標、光合參數和干重的影響。結果發現，Cu、Mn配施各水平下的密花豆生長指標、光合參數和干重普遍增加，其中E處理（3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O）和I處理（5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O）相對于其他處理能促進密花豆各光合參數的提高，E處理下的密花豆的株高、基徑、攀附率、地上干重和地下干重達到最高，而I處理下的各生長指標顯著（<0.05）低于對照組。相對于對照，E處理能顯著（<0.05）提高密花豆生長、光合和生物量。通過研究銅、錳微量元素肥料配合施用，優化了銅、錳微肥配施方案，為密花豆合理施肥、高效栽培提供理論與應用依據。

密花豆；微肥；銅；錳；盆栽試驗

雞血藤為常用中藥，是豆科（Fabaceae）植物密花豆Dunn 的干燥藤莖，味苦、甘，性溫，歸肝、腎經；具有活血補血、調經止痛、舒筋活絡的功能[1]。以雞血藤為原料生產的中成藥可達50余種，以雞血藤為原料組成的重要復方制劑獲得的專利超過150項。密花豆人工種植較少，多數是野生資源，近年來隨著用藥方式增多，用藥量增大，其產量已經不足[2]。在實際生產中，提高雞血藤基源植物密花豆的產量已成為雞血藤藥材面臨的首要問題。

合理施肥是提高藥用植物生長、光合和生物量的重要措施之一。相對于常量元素而言，植物對微量元素的需要量很少，但其卻是植物生長發育必不可少的營養元素，對藥用植物的產量和品質均產生較大的影響[3-5]，也是植物體內酶或輔酶的組成成分，能有效促進葉綠素和蛋白質等的合成，可增強植物光合作用[6-9]。竇明明等[10]研究發現，在合理施用N、P、K的基礎上分別施用Zn肥和B肥可以有效促進川澤瀉各項生長指標，提高產量效果顯著（<0.01）。而Balafrej等[11]提出高濃度的Zn會抑制植物的生長。

密花豆的生產實踐中多施用氮磷鉀肥，忽視一些有關微量元素肥的配用，有關微肥的研究還比較少，Zn肥、B肥的配施有了相關研究，效果顯著（<0.01）[12-13]，Cu和Mn對于藥用植物的生長效果好。徐建中等[14]在研究過量濃度微量元素對益母草生長發育的影響時發現，過量銅肥、錳肥、鋅肥和鉬肥都能不同程度地促進益母草植株的生長。余史丹等[15]研究發現，施用Cu2+、Mn2+和Zn2+對麥冬光合特性有一定程度的影響；其中，每盆0.25 mg Cu2+、5 mg Mn2+和1 mg Zn2+處理對麥冬光合色素含量及光合速率提高顯著（<0.05）。但是Cu、Mn在密花豆上的研究相對較少，配施也沒有相關的研究，Cu為植物生長發育所必需的微量營養元素，同時也對葉綠素起穩定作用，但當其濃度達到一定程度時，會對植物產生毒害作用[16]。Mn能促進氮素代謝，調節植物體內氧化還原，是形成葉綠素和維持葉綠素正常結構的必需元素[15]。有關Cu、Mn配施水平的研究對密花豆的生長和光合具有重要意義。

本研究通過銅錳微量元素肥料配合施用，探究其對密花豆生長、光合、生物量的影響，優化銅錳配施方案，為密花豆合理施肥、高效栽培、安全用藥提供理論與應用依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣地概況 試驗地位于云南省西雙版納勐臘縣西雙版納熱帶植物園密花豆試驗研究基地（101°16′E、21°55′N），該區海拔570 m，地處東南亞熱帶北緣，屬北熱帶季風氣候區，年平均氣溫21.5℃，年降水量1 557 mm。土壤為典型紅壤，表層土壤全氮1.50 g/kg，全磷3.08 g/kg，全鉀13.07 g/kg，水解氮91 mg/kg、速效磷691 mg/kg，速效鉀74 mg/kg，有機質23.84 g/kg，全銅21.7 mg/kg，全錳330 mg/kg。室內測定實驗在中國科學院西雙版納熱帶植物園熱帶植物資源可持續利用重點實驗室進行。

1.1.2 試材 試材為長勢一致的密花豆實生苗，培育時間為半年，由西雙版納熱帶植物園密花豆試驗研究基地提供。

1.2 方法

1.2.1 實驗設計 密花豆種植采用盆栽方式，于2021年3月中旬至12月中旬在基地進行。本試驗采用完全隨機設計，二個因素、三個水平[以0水平不施肥為對照組（CK），噴施等量的水；2水平是麥冬的最適水平[15]；1水平為2水平的0.5倍；3水平為2水平的1.5倍，詳見表1、2]共10個處理的施肥方案。每個處理3個重復，每個重復6盆，共180盆，隨機排列。試樣采用葉面噴施方法進行處理，共噴施3次，噴施時間為移苗后第20~25天、移苗后第40~45天和移苗后的60~ 65天，在12月進行各項指標的測定。試驗期間保持正常的田間管理。

1.2.2 樣品的采集和指標測定 2021年12月15日在密花豆收獲期取樣，對試驗地內180盆密花豆株高、基徑、攀附率進行觀測和記錄。同時，每個處理隨機抽取3盆密花豆共30盆密花豆，測定植株的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）等光合參數的，同時洗凈烘干后稱量其地上干重和地下干重。

表1 各水平處理施肥量單位：mg

表2 盆栽實驗施肥方案

1.2.3 數據分析 數據使用 Excel 2019整理，用SPSS 25.0軟件進行數據分析，利用Origin和R進行作圖。

2 結果與分析

2.1 微肥配施處理對密花豆生物學性狀的影響

從表3可見，不同施肥水平對密花豆的株高影響程度不同。方差分析表明，E、F、G都顯著（<0.05）高于CK，其中E處理Cu-2Mn-2最為顯著（<0.001），平均株高為225.89 cm，比CK提高了108.71%，表明施用3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 30.73 mg/盆MnSO4·H2O對密花豆的株高有促進作用。I處理Cu-3Mn-3顯著（<0.05）低于對照組CK，平均株高比CK降低了47.54%，表明5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O對密花豆的株高有抑制作用。

不同施肥水平處理密花豆的基徑存在差異（表3）。方差分析表明，E、F與CK的基徑差異顯著（<0.05），其中E處理Cu-2Mn-2最為顯著（<0.01），平均基徑達到了6.61 mm，比CK提高了29.42%，因此施用3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 30.73 mg/盆MnSO4·H2O對密花豆的基徑有促進作用。其次為F處理，3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 46.09 mg/盆MnSO4·H2O，但E和F處理間的差異不顯著（>0.05），I處理Cu-3Mn-3顯著（<0.05）低于對照組CK，平均基徑比CK降低了6.80%，表明5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O對密花豆的基徑有抑制作用。

表3 Cu、Mn配施對密花豆生長指標的影響

圖1-a可見密花豆幼苗的攀附率，CK的攀附率為38.9%，低于E的88.9%，I的幼苗攀附率為零。其他處理的攀附率都在CK上下。由圖1-b看出，在3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O處理水平附近，攀附率可達到較高的水平，而5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O處理下的攀附率接近零。

圖1 Cu、Mn配施對密花豆生長指標的影響

密花豆不同Cu、Mn配施下的株高、基徑和攀附率相關分析。結果表明，密花豆中株高、基徑和攀附率之間顯著(<0.01)正相關性（表4），可見，Cu、Mn配施對密花豆的株高、基徑、攀附率有一致的促進和抑制性。

表4 Cu、Mn配施對密花豆生長指標相關性的影響

注：**. 在 0.01 級別（雙尾），相關性顯著。

2.2 微肥配施處理對密花豆光合指標的影響

光合指標強弱直接對密花豆的生長產生影響。試驗結果如表5所示，在同一水平的Cu下，光合指標的差異小于同一水平Mn的差異。在Cu為1水平的情況下，Mn的三種水平都使凈光合速率略高于CK。而微肥Cu施用量為2水平和3水平時，密花豆的凈光合速率顯著(<0.05)高于CK。結果顯示，CuSO4·5H2O濃度在3.91mg/盆CuSO4·5H2O 5.87 mg/盆CuSO4·5H2O，凈光合速率都會保持在一個較高的水平(圖2)，而與MnSO4·H2O濃度的相關性不明顯。

表5 Cu、Mn配施對密花豆光合指標的影響

圖2 Cu、Mn配施對密花豆光合參數的影響

與CK相比，B、C、D、E、F、G、I的水平下凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)都有顯著提高，而Cu為2水平和3水平時，配施處理之間凈光合速率沒有顯著性差異(>0.05)，其中E、H、I的水平下的凈光合速率達到最大。

2.3 微肥配施處理對密花豆生物量的影響

如表6所示，CK的地上干重為4.49 g，地下干重為1.49 g。與CK相比，E、F都能顯著（<0.05）增加密花豆的地上干重和地下干重，分別增加了9.24和2.1 g、7.15和1.88 g，而株高、基徑和攀附率最小的I在密花豆地上干重和地下干重都高于對照組。總體來講，各施肥處理均能促進密花豆干物質的合成（圖3）。

表6 Cu、Mn配施對密花豆生物量的影響 單位：g

圖3 Cu、Mn配施對密花豆干重的影響

3 討論與結論

合理施肥可提高植物體內養分的利用率，提高植物的產量，促進植物的生長[17-18]。密花豆作為藥用植物，栽培管理措施對其生長代謝影響很大，在施肥尤其是施微肥對密花豆生長的研究少見報道。目前，我國多地土壤都存在微量元素缺乏的問題，土壤中微量元素缺乏會限制大量元素營養功效的發揮，造成資源浪費，影響環境健康[19]。微肥的合理施用能促進藥用植物營養成分、有效成分的合成和積累，過量的微量元素則會抑制植物的生長[20]，因此探究合理的微肥施肥配比對藥用植物的生長具有重要的意義，從而擴大密花豆的種植規模，提高雞血藤藥材的經濟效益。

本研究在正常施用氮磷鉀的基礎上，根據麥冬Cu、Mn微肥配施的最適用量，開展了Cu、Mn配施對密花豆生長指標、光合指標和生物量的效應評價。研究發現，E、F處理都能顯著地（< 0.05）提高密花豆的株高、基徑，尤其是E處理比對照組株高提高了108.71%，基徑提高了29.42%，而I處理顯著地（<0.05）降低了株高、基徑，其他幾個處理對密花豆的影響都與對照相當。通過統計密花豆的攀附率后發現E處理的密花豆攀附率達到了88.9%，對照組的攀附率只有38.9%，而I處理的密花豆，沒有一個攀附成功。說明了E處理的密花豆，能夠最好地促進密花豆的攀附，能使密花豆的株高和基徑得到顯著性提升，相反I處理由于過量的微肥配施處理，使得密花豆的生長緩慢，沒有攀附現象。收獲期對密花豆的生物量進行測定發現，E、F處理的總干重、地上干重、地下干重都顯著（<0.05）高于對照組和其他幾個處理，說明了E、F處理，尤其是E處理，顯著（<0.05）提高了密花豆生物量，施肥水平雖與麥冬的研究相似[15]，但由于密花豆有攀附現象，導致這種影響的差異更加明顯。總的來說，3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O（E處理）能顯著（<0.05）提高密花豆生長指標、生物量，效果最好。這為密花豆的高效生產提供了依據。

I處理中株高、基徑最小，而且攀附率為零，但是在對密花豆生物量的稱量中發現，無論是地上干重和地下干重都達到了較高的水平，而且顯著（<0.05）高于對照，這也和光合指標吻合；I和E處理的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO２濃度（Ci）明顯高于對照，所以導致I處理的單位體積干物質比較豐富。由于是幼苗剛移植的原因，故沒有對總黃酮等品質指標進行檢測，需要在接下來幾年繼續觀測并檢測其總黃酮等指標來解釋I處理（5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O）下單位體積干物質較豐富的原因。

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Effects of Combined Application of Cu and Mn on Growth, Photosynthesis and Biomass ofDunn

LI Hongchi1,2ZHANG Jie1,2CAI Chuantao2,3

(1. CAS Key Laboratory of Tropical Plant Resources Sciences and Sustainable Use, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Yunnan 650233, China; 2. College of Life Sciences,University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China;3. Core Botanical Gardens, Chinese Academy of Sciences, Mengla, Yunnan 666303, China)

The effects of combined application of Cu and Mn combined application on the growth, photosynthesis and biomass ofDunn were studied, and the proportion of microelement fertilizer was optimized to provide basis for efficient cultivation of. The pot experiment was carried out in a completely random design with ten treatment. The effects of different application levels on growth indexes, photosynthetic characteristics and dry weight ofwere established. The results showed that the growth indexes, photosynthetic characteristics and dry weight ofwere generally increased under Cu and Mn combined treatment, among them, E treatment (3.91mg·pot–1CuSO4·5H2O)+30.73 mg/pot MnSO4·H2O and I treatment (5.87mg·pot–1CuSO4·5H2O+46.09 mg·pot–1MnSO4·H2O) increased the photosynthetic parameters ofcompared with other treatments.and E treatment had the greatest effect on plant height, basal diameter, clinging rate, dry weight above ground and dry weight below ground. However, I treatment inhibited the growth indexes of, which was lower (<0.05) than that of control group. In general, Combined application of E treatment can significantly (<0.05) improved the growth, photosynthesis and biomass of. In this study, the combined application of Cu and Mn microelement fertilizer was studied to optimize the combined application of Cu and Mn microelement fertilizer, provided theoretical and application basis for rational fertilization and efficient cultivation of.

suberectus Dunn; micronutrient fertilizer; Cu; Mn; pot experiment

S533

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2022.06.004

2022-01-19；

2022-02-17

院-企合作項目（No.2020-KQY-0534）；中國科學院“一三五”項目（No.2017XTBG-F05）。

李泓池（1995—），男，碩士研究生，研究方向為藥用植物，E-mail：lihongchi@xtbg.ac.cn。

蔡傳濤（1964—），研究員，博士研究生導師，研究方向藥用植物，E-mail：caict@xtbg.ac.cn。

（責任編輯 龍婭麗）