純羊糞對6種宿根花卉形態指標及生理指標的影響

孫麗清，賀學勤，矯嬌嬌，郝軍

（1.呼和浩特市新城區園林綠化服務中心，內蒙古 呼和浩特 010051；2.內蒙古農業大學 園藝與植物保護學院，內蒙古 呼和浩特 010018）

宿根花卉指個體壽命超過2 a，多次開花結果，地下根系正常的草本花卉。宿根花卉品種繁多，形態豐富，可以通過片植、叢植等形式表現出很強的群體效果。宿根花卉種植一次，可以多年利用，大多數具有較強的適應性和抗性，越來越受到園林工作者的重視和關注[1]。內蒙古呼和浩特市地處寒旱區，大部分地塊肥力水平較低，限制了綠化中可用花卉的種類，制約了宿根花卉的觀賞價值和園林應用效果。在園林生產中，肥料對花卉生長具有十分重要的作用，但是過度使用肥料，不但增加成本，也會造成土壤板結、地下水污染、資源浪費等一系列問題[2]。開發、利用、引進耐貧瘠品種，可以立足當地經濟發展，有利于生態文明建設，因此，篩選耐貧瘠宿根花卉具有十分重要的意義。耬斗菜等6種宿根花卉是呼和浩特市引種栽培生長狀況和適應性表現良好的品種，前人關于這幾種花卉的研究主要集中在引種栽培、觀賞性評價及抗旱性研究等方面[1,3-10]，但關于耐貧瘠性的研究不多。有研究表明，大多數植物在受到水分脅迫、肥料脅迫、溫度脅迫等不良環境因子造成的逆境脅迫時其生理機制、形態會發生明顯的變化[11-12]。逆境脅迫下植物體內活性氧代謝失調，細胞膜結構被破壞，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）作為植物體內的保護酶，通過清除活性氧自由基，保護膜系統的正常運轉，維持植物正常生理功能。研究表明，適量的施肥有利于提高SOD、POD、CAT等酶活性[13-16]。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化作用的產物，其含量高低反映了植物細胞膜脂過氧化程度。在低溫、低肥、干旱等逆境脅迫下[17-19]，植物MDA含量上升。在植物生長過程中，不使用肥料容易導致植株生長勢弱、出苗期長、出苗率低、花期縮短、越冬成活率低等問題[20]。羊糞含有豐富的氮、磷、鉀和有機質，以及少量的微量元素，適用于堿性土地、貧瘠土地的土壤改善[21-22]。

本試驗通過分析6種宿根花卉在施用純羊糞和未施肥下的形態和花期變化及葉片內部生理指標的變化，比較引種宿根花卉的耐貧瘠性，為進一步豐富呼和浩特市耐貧瘠花卉品種及宿根花卉在呼和浩特市園林綠化中的種植應用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試6種宿根花卉分別為少女石竹（Dianthus deltoidesL.）、瞿麥（Dianthus superbusL.）、歐石竹（Dianthus carthusianorumL.）、中國石竹栽培種鉆石猩紅（Dianthus chinensiscv. Diamond scarlet Imp.）、耬斗菜（Aguilegia viridifloraPall.）和鼠尾草（Salvia japonicaThunb.）。

1.2 試驗地概況

本試驗在內蒙古自治區呼和浩特市新城區鴻盛基地進行。該基地位于呼和浩特市區東北部，北緯40.88°，東經111.81°?；貓@土的pH值為7.75，有機質為4.06 g/kg，有機碳為2.35 g/kg，堿解氮為23.94 mg/kg，速效磷為4.08 mg/kg，速效鉀為19.10 mg/kg。

1.3 試驗方法

將6種宿根花卉播種于品氏基質中，待幼苗長至4～6葉時，定植于15 cm×17 cm花盆中。盆土設置為施肥和不施肥2個處理，施肥處理為3份過篩園土加1份發酵純羊糞，不施肥處理僅裝入基地過篩園土，質量均為1.50 kg/盆。混入羊糞的盆土理化性質分別為：pH值7.65，有機質34.22 g/kg，有機碳19.85 g/kg，堿解氮47.11 mg/kg，速效磷13.55 mg/kg，速效鉀81.10 mg/kg。試驗采用隨機區組法將花盆放置于智能溫室內（晝溫20～25 ℃/夜溫10～15 ℃，光照10 000～40 000 lx，空氣相對濕度50%左右），所有供試材料管理相同。每處理3次重復，每重復60盆。待2個處理下植株株高或株幅間差異為1.3～1.4倍時，此時記為0 d，開始測量及收集樣品。隨后每隔20 d測量并取樣，一共測量3次。測量及采樣時間均為9：00—10：00，收集的樣品放入-20 ℃冰箱保存。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 株高及株幅測量 采用直尺測量株高（從植株莖基部到植株最高處距離），并計算相對生長速率。

式中，Q為定植時株高，ΔQ為測量時株高與Q的差值，T為定植到測量的天數。

采用直尺對株幅進行十字交叉測量，取平均值，并計算相對生長速率。由于少女石竹和鼠尾草叢生狀生長，株高差異不明顯，故測量株幅的變化。

式中，P為定植時株幅，ΔP為測量時株幅與P的差值。

1.4.2 觀賞指標記錄 用游標卡尺和直尺進行花橫徑和花序橫、縱徑測量。單花植物，在花完全展開后測量其直徑；具有花序的植株，測量花序橫、縱徑，花序橫徑指花序最粗處直徑，花序縱徑指花序底端至花序頂端的高度。并記錄現蕾期（定植到植物現蕾的時間）和始花期（定植到單花植物第1朵花或第1支花序下部小花開放的時間）。

1.4.3 生理指標測定 從上至下選取植株完全展開的第4～5片健壯葉片，按照試劑盒（南京建成生物工程研究所）要求，進行POD、SOD和CAT活性及MDA含量測定。

1.5 隸屬函數法評價品種的耐貧瘠性

抗逆性評價采用模糊數學中的隸屬函數法[23]，依據POD、SOD、CAT活性及MDA含量進行耐貧瘠性綜合評價。

式中，xi為測定指標，xmin和xmax為所有相關材料的某一種指標的最小值和最大值；若為負相關，則用反隸屬函數公式計算。

1.6 數據分析

試驗數據采用 SPSS 18.0與 Microsoft Excel 2007軟件進行處理及分析。

2 結果與分析

2.1 純羊糞對6種宿根花卉生長速率的影響

歐石竹和少女石竹在定植后的第47天、瞿麥在定植后的第54天、中國石竹栽培種鉆石猩紅在定植后的第27天、耬斗菜在定植后的第51天、鼠尾草在定植后的第39天時，施肥處理的株高（或株幅）為未施肥處理的1.3～1.4倍，此時開始測量，記為0 d。在同一測量時間，除耬斗菜40 d外，施用純羊糞下的6種宿根花卉的株高和株幅相對生長速率均顯著高于不施用肥料（表1），表明施肥可促進植株的生長速度。

表1 不同處理下6種宿根花卉株高（或株幅）的相對生長速率比較Tab.1 Comparison of relative growth rate of plant height（or plant width） of six perennial flowers under different treatments %/d

未施肥下，歐石竹生長速度平緩，施肥后表現為早期生長速度快，隨后減緩的趨勢；瞿麥在未施肥下與歐石竹相似，施肥后呈快速生長的狀態；中國石竹栽培種鉆石猩紅未施肥下呈前期生長較慢、后期加快的趨勢，施肥后前期生長速度明顯加快、后期減緩；耬斗菜未施肥下前期生長緩慢、后期生長加快，施肥后生長的狀態未改變；鼠尾草未施肥下的生長趨勢與耬斗菜一致，施肥后則表現為前期生長加快、后期變緩的趨勢；少女石竹未施肥下的生長趨勢與鼠尾草相似，施肥后生長速度顯著加快且平穩生長。

2.2 純羊糞對6種宿根花卉觀賞價值的影響

施肥與否對6種宿根花卉的花橫徑或花序橫徑、花序縱徑均無顯著影響（表2）。與未施肥相比，除耬斗菜外，施用純羊糞均可顯著提早現蕾期和始花期，分別提早3～23、5～28 d（表3）。

表2 施肥處理對6種宿根花卉花橫徑、花序橫徑和縱徑的影響Tab.2 Effects of fertilization treatments on flower transverse diameter， inflorescence transverse diameter and longitudinal diameter of 6 perennial flowers

表3 施肥處理對6種宿根花卉花期的影響Tab.3 Effects of fertilization treatments on the flowering period of 6 perennial flowers d

2.3 純羊糞對6種宿根花卉POD、SOD和CAT活性的影響

未施肥下，除瞿麥外，其余花卉的POD活性均表現為低—高—低的變化趨勢；施肥下，除瞿麥和少女石竹外，其余花卉的POD活性變化趨勢均未改變。同一測量時期，除中國石竹栽培種鉆石猩紅0 d外，均表現為施肥處理的POD活性顯著高于未施肥處理（表4）。

表4 施肥處理對6種宿根花卉POD活性的影響Tab.4 Effects of fertilization treatments on POD activity of 6 perennial flowers U/g

續表4 施肥處理對6種宿根花卉POD活性的影響Tab.4（Continued） Effects of fertilization treatments on POD activity of 6 perennial flowers U/g

未施肥下，6種花卉的SOD活性均表現為低—高—低的變化趨勢；施肥下，除少女石竹和瞿麥外，其余花卉SOD活性未改變。同一測量時期，除瞿麥0 d外，均表現為施肥SOD活性顯著高于未施肥（表5）。

表5 施肥處理對6種宿根花卉SOD活性的影響Tab.5 Effects of fertilization treatments on SOD activity of 6 perennial flowers U/g

未施肥下，除少女石竹和瞿麥外，其余的CAT活性表現為低—高—低；施肥下未影響其變化趨勢。同一測量時期，除瞿麥未顯著增加外，其余均表現為施純羊糞的CAT活性高于未施肥（表6）。

表6 施肥處理對6種宿根花卉CAT活性的影響Tab.6 Effects of fertilization treatments on CAT activity of 6 perennial flowers U/mg

2.4 純羊糞對6種宿根花卉MDA含量的影響

未施肥下，MDA含量均表現為逐漸升高的變化趨勢，施肥處理未改變MDA含量在6種花卉中的變化趨勢。同一測量時期，均表現為施肥處理下的MDA含量顯著低于未施肥處理（表7）。

表7 施肥處理對6種宿根花卉MDA含量的影響Tab.7 Effects of fertilization treatments on MDA content of 6 perennial flowers nmol/mg

2.5 6種宿根花卉耐貧瘠性綜合評定

分別以葉片中POD、SOD、CAT活性及MDA含量為指標，計算各指標隸屬函數值，從最終數值看，耐貧瘠綜合評價為：耬斗菜最高，鼠尾草和歐石竹耐貧瘠能力相當，位于第2位，瞿麥和中國石竹栽培種鉆石猩紅分別為第3、4位，少女石竹最弱（表8）。

表8 6種宿根花卉耐貧瘠性綜合評價結果Tab.8 Results of comprehensive evaluation of barren tolerance of six perennial flowers

3 結論與討論

有機肥含有植物所必需的多種營養元素，能為植物生長提供良好的土壤環境和充足的營養物質，從而促進植物的生長發育，增強植物的抗逆性[24-26]。羊糞為熱性微堿性有機肥，養分速效釋放，施用后很快看到效果[27]，一直以來都被廣泛應用。

在土壤貧瘠的情況下，植物的生長受到不同程度的抑制，植物會通過多種性狀表現出來。本研究中，與未施肥相比，施羊糞的6種宿根花卉株高（或株幅）的生長速率提高，花卉現蕾期、始花期提前，表明純羊糞能有效促進植物生長發育，并能促進提早開花。根據施肥與不施肥下植株生長速率的變化趨勢及花卉觀賞指標的變化，可判斷花卉的喜肥程度。本研究中，施肥下，耬斗菜、瞿麥后期的生長速率加快，而中國石竹栽培種鉆石猩紅和鼠尾草在早期生長加快，后期生長平緩，歐石竹和少女石竹呈平穩快速生長的趨勢。因此，生產中可根據花卉對肥料的反應合理進行施用。施肥處理下耬斗菜后期生長速率增加不顯著，現蕾期、始花期提前均不顯著，表明肥料對耬斗菜影響不顯著，耐貧瘠性較強；少女石竹施肥下生長速率快速提高，現蕾期和始花期提前最長，分別為23、28 d，表明肥料對少女石竹影響較大。因此，從羊糞對這6種宿根花卉生長及開花的影響看，耬斗菜對肥料的依賴性最小，少女石竹最大。也就是說，耬斗菜耐貧瘠性最強，少女石竹最弱。

植物的耐逆性是植物在逆境條件下，通過自身結構或代謝的反應來阻止、降低或修復逆境造成的傷害，來維持其正常生命活動的能力[28]。在正常情況下，植物體內活性氧的產生和防御系統的清除處于動態平衡，逆境脅迫下SOD、POD、CAT等膜保護系統的主要酶類，通過清除自由基維持膜系統的完整性，從而減輕不良環境對植物的傷害[29]。逆境脅迫下，SOD、POD、CAT活性越高，清除能力越強，植物的抗逆性就越強[30]。植物在逆境脅迫下其膜脂系統會受到不同程度的破壞從而導致膜脂過氧化作用產生，使細胞膜透性增大[31]。MDA是膜脂過氧化作用的主要產物之一，具有很強的細胞毒性，對膜和細胞中的許多生物功能分子如蛋白質、核酸和酶等均有很強的破壞作用，并參與破壞生物膜的結構與功能。MDA含量高低和細胞質膜透性變化是反映細胞膜脂過氧化作用強弱和質膜破壞程度的重要指標，且MDA含量與植物抗逆性呈負相關[32]。本試驗施肥處理下，3種保護酶活性均有所提高，MDA含量均顯著下降，這與前人的研究結果[26，33-36]一致。植物在貧瘠環境中生長或生存的能力，是受多種因素影響的，并通過多個途徑來實現，目前尚未有一個合適、統一的評價方法。本研究中6種宿根花卉幾個生理指標的變化趨勢較為一致，如果僅用單一分析方法評價植物的耐貧瘠性，存在一定的局限性。隸屬函數分析為一種多指標測定基礎上對材料的特性進行綜合評價的方法，可在一定程度上提高鑒定的準確性[37-40]。因此，本研究綜合了6種花卉的各項生理指標，并利用隸屬函數法綜合評價其耐貧瘠性。結果表明，耬斗菜耐貧瘠性最高，鼠尾草和歐石竹耐貧瘠能力相當，位于第2位，瞿麥和中國石竹栽培種鉆石猩紅分別為第3、4位，少女石竹第5位。這一結果與形態指標和觀賞指標獲得的耐貧瘠結果一致。李艷等[30]對4種地被植物的抗旱性強弱進行研究，利用隸屬函數對生理指標進行綜合分析的結果與形態表現一致。因此，可采用生理指標在早期預測花卉的耐貧瘠程度。植物耐貧瘠能力的判定是一個綜合過程，本試驗是在溫室盆栽環境下進行的，與自然環境有一定差異。在今后的研究中，還需結合自然環境條件、葉片解剖構造、光合器官等結構、分子生物學等方面進行研究、探討，為宿根花卉的耐貧瘠研究及園林應用提供更加全面的參考。

本研究結果表明，純羊糞能促進6種宿根花卉的生長發育，提高花卉葉片中SOD、POD、CAT活性，降低MDA含量，從而增強植株的抗逆性；6種宿根花卉耐貧瘠性強弱依次為：耬斗菜＞歐石竹和鼠尾草＞瞿麥＞中國石竹栽培種鉆石猩紅＞少女石竹。