土壤pH对蓝莓扦插苗和嫁接苗生长、光合作用及矿质元素含量的影响

徐呈祥，郭 峰，马艳萍

（1.肇庆学院生命科学学院，广东 肇庆 526061；2.溧阳市天目湖龙潭生态谷有限公司，江苏 溧阳 213300）

土壤pH对蓝莓扦插苗和嫁接苗生长、光合作用及矿质元素含量的影响

徐呈祥1，郭 峰2，马艳萍1

（1.肇庆学院生命科学学院，广东 肇庆 526061；2.溧阳市天目湖龙潭生态谷有限公司，江苏 溧阳 213300）

为探究嫁接繁育提高蓝莓对较高pH土壤生境适应性的效应和机制，以中国南方特产、与蓝莓同科属的经济灌木乌饭树为砧木，以南高丛蓝莓品种夏普兰为接穗，以乌饭树扦插苗、蓝莓扦插苗、乌饭树砧蓝莓嫁接苗为试材，以石英砂为栽培基质，以pH 4.6、5.8、7.0的3种溶液分别浇灌栽培，对植株生长状况、叶片光合参数及矿质元素含量等基础生理进行测试分析。结果表明，在较高pH基质上栽培，与蓝莓扦插苗相比，以乌饭树嫁接促进蓝莓植株生长和干物质积累，提高叶片叶绿素含量、叶绿素a/b比值、叶绿素荧光化学效率和光合效能，改善叶片矿质元素含量状况，尤其是提高叶片Mg和Fe元素含量，蓝莓对较高pH土壤生境的适应性显著改善。

蓝莓；乌饭树；嫁接；pH胁迫；适应性

蓝莓（Vaccinium spp.）果实富含花色素苷（anthocyanin）、天然视紫质（rhodopsin）、尼克酸（nicotinic acid）等生物活性成分，具有抗癌、增强人体免疫力等多种保健功效，是联合国粮农组织列出的人类五大健康食品之一［1-2］，也是近年在不少国家迅速发展的果树树种之一。然而，蓝莓植株根系纤细，主根不明显，根毛稀少，非常不发达，在土壤中分布浅、伸展范围很小，土壤理化性质对其生长发育的影响远大于其他果树［3-4］。尤其是蓝莓喜好酸性、强酸性土壤，适宜的土壤pH值为3.8～5.0，世界各国在pH5.0以上的土壤上栽培蓝莓均使用硫磺粉等物质调酸土壤［5-7］。这些生理生态特性极大地限制了蓝莓的适生范围和发展区域，也显著增大了蓝莓生产成本。因此，探索蓝莓苗木更好的培育方法，提高蓝莓果树对土壤环境的适应性，在蓝莓栽培实践中具有重要意义。

嫁接是一项古老而有无穷生命力的世界性植物技术，在农林业的诸多方面均有不可替代的价值［8-10］。中国是世界上公认的最早发明嫁接技术的国家。目前关于蓝莓嫁接繁育和栽培的研究不多［11-13］，尚未见通过嫁接提高植物对土壤pH生境适应性的文献报道。乌饭树是与蓝莓同科同属的经济灌木，特产中国南方各地，是江苏无锡著名特色旅游食品“乌米饭”的色素来源植物［14］，在中国南方很早即应用于园林绿化［15］，对土壤理化生境的适应性较强。本试验以乌饭树为砧木嫁接繁育南高丛蓝莓品种夏普兰（Sharpblue），探究蓝莓嫁接苗对较高pH土壤生境的适应性及可能机制，揭示在不同pH营养液浇灌栽培下，嫁接形成的新植物体——乌饭树砧蓝莓植株的生长和干物质积累情况，叶片叶绿素含量与组成、叶绿素荧光化学效率和光合效能，以及叶片中主要矿质元素含量状况的差异。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以中国南方特产、与蓝莓同科属的经济灌木乌饭树为砧木，以南高丛蓝莓品种夏普兰为接穗，以乌饭树扦插苗、蓝莓扦插苗、乌饭树砧蓝莓嫁接苗为试材。

1.2 试验方法

1.2.1 苗木培育 蓝莓生长季的6月上旬，从采穗圃中培养的乌饭树和夏普兰蓝莓植株上，剪取生长健壮的半木质化枝条，剪成长10～12 cm的茎段作插穗，置于300 mg/L的吲哚乙酸（IBA）溶液中处理60 min后，扦插于高20 cm、上口直径15 cm、中下部打6个孔的塑料薄膜袋中。育苗基质（V/V）为泥炭∶珍珠岩∶河砂（1 mm≤粒径≤2 mm）=3∶1.5∶0.5。扦插前2周，每袋施硫磺粉2.5 g，将基质pH值调整到（5.0±0.2）。

扦插苗在塑料温室中培育，插后第1个月棚上方覆盖遮阳网，重视温度和喷雾管理，保持室内气温（白天/夜间）28（±1.0）℃/20（± 1.0）℃、相对湿度85（±2.0）%以上。之后，常规水肥管理。当年10月底，乌饭树、蓝莓平均生根率分别为88.5%、82.0%，平均苗高分别为21.5、14.8 cm。继续培育1年。

扦插第3年的2月下旬，在距地面5～10 cm处剪断2种扦插苗，选择地径6 mm以上的部分乌饭树扦插苗嫁接蓝莓，接穗和接芽从南高丛蓝莓品种夏普兰饱满、健壮的秋梢上剪取。嫁接方法为单芽切接（枝接），接穗“单芽”是切下来的带有一段枝的芽体，芽眼下方的削面不带木质部、恰到形成层，切口、接芽和接穗用塑料薄膜带包严。嫁接或剪断后继续培育1年，方法同常规育苗。翌年2月中旬，选择大小匀称、发育良好的嫁接苗及2种扦插苗进行砂培实验。

1.2.2 砂培试验 将乌饭树扦插苗、蓝莓扦插苗和乌饭树砧蓝莓嫁接苗（苗龄均为根3年生、枝1年生）于2月中旬定植于PVC塑料盆中，每盆1 株。塑料盆下部具孔，盆高22 cm，上口直径25 cm，下口直径18 cm，石英砂基质，盆底置托盘。塑料温室中避雨栽培，自然光照。以1/2 Hoagland 溶液（用 0.05 mol/L H2SO4或0.5 mol/L KOH溶液调整pH值至5.0）浇灌栽培至5月中旬生长完全正常时，进一步选择大小均匀、发育良好的植株进行较高pH生境的处理。浇灌液的配方为完全Hoagland 溶液，设pH4.6（模拟强酸性土壤，CK）、pH5.8（模拟中等酸性土壤）和pH7.0（模拟中性土壤）3种pH值处理，3种苗木每个处理3次重复，每个重复6株。视天气情况，每隔1～2 d浇灌处理液1次，每次每盆浇300 mL，每浇灌2 次用自来水冲洗石英砂1次。

1.3 测定项目及方法方法

处理（栽培）90 d（8月中旬，生长明显减缓）时，测量各处理苗木的株高、地径和冠幅，取样分析叶片中N、P、K、Ca、Mg、Fe元素的含量，分别测定根、茎、叶3种器官的鲜生物量。在植株从盆中取出前1周时间，选择晴朗天气，测试各处理苗木叶片叶绿素含量及荧光参数：初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fo）以及气体交换参数—光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和光合水分利用效率（WUE）。

利用鼓风干燥箱对不同处理植株的根、茎、叶样品进行烘干，合计3种器官的恒干重得全株干生物量。

叶片叶绿素含量测定参照Arnon的方法［16］，叶片叶绿素荧光参数用植物效率分析仪（Plant Efficiency Analyzer）测定；叶片气体交换参数的值用LI—6400X型便携式光合测定系统测定。

叶片矿质元素（含氮元素）含量测定：选取植株发育枝第4～6片生长成熟的叶片，每处理每株苗按方位各取5片叶，用0.1%中性洗涤剂清洗后，清水冲洗，再用无离子水冲洗3次后，吸干表面水分，置于105℃烘箱中杀青15 min，80℃烘烘至恒量，磨细、过筛。叶片全氮量测定用H2SO4-H2O2消煮-全自动凯氏定氮法［17］；全磷量测定采用H2SO4-H2O2消煮，钼锑抗比色法［18］；K、Ca、Mg、Fe 含量使用电感耦合等离子体—原子发射光谱法（inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES）［19］。

试验数据采用t测验进行分析。

表1 在较高pH生境下蓝莓嫁接苗等3种苗木株高、地径和冠幅的差异

2 结果与分析

2.1 栽培基质pH对蓝莓嫁接苗等3种苗木生长的影响

从表1可以看出，以pH4.6（CK）、5.8、7.0的营养液分别浇灌栽培90 d，蓝莓嫁接苗等3种苗木的生长响应差异显著，植株大小依次为乌饭树扦插苗＞蓝莓嫁接苗＞蓝莓扦插苗；随pH值升高，3种苗木的株高、地径和冠幅生长均受到抑制，尤其是对冠幅生长的抑制；在pH5.8基质上栽培，乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗的株高、地径和冠幅均与对照无显著差异，而蓝莓扦插苗的这些指标均较对照显著减小；在pH7.0基质上栽培，乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗的株高和地径生长未受显著抑制，而冠幅均较对照显著减小，但蓝莓扦插苗的这3项指标均显著小于对照。

与株高、地径、冠幅的响应相似，在pH 5.8、7.0两种基质上栽培，乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗根、茎、叶生物量的减小幅度不大，与对照（pH4.6）差异均不显著；而蓝莓扦插苗的叶生物量较对照显著降低且差异均达显著水平。同时，由于累加效应的关系，3种苗木全株生物量对栽培基质pH的响应更显著，其中乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗栽培在pH7.0 基质上与对照差异显著，而在pH5.8基质上与对照差异不显著；而在pH5.8、7.0基质上栽培的蓝莓扦插苗均与对照有显著差异且两两之间差异显著。生物量响应特性的测量结果进一步表明，以乌饭树为砧木的蓝莓嫁接苗较传统的蓝莓扦插苗对较高pH生境的适应性得到显著增强（图1）。

图1 在较高pH基质上栽培蓝莓嫁接苗等3种苗木根、茎、叶及全株生物量的差异

图2 在较高pH基质上栽培蓝莓嫁接苗等3种苗木叶片叶绿素含量及组成的差异

由图2可知，随浇灌液pH值升高，3种苗木叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量以及叶绿素a/b比值均减小，减小幅度为叶绿素a＞叶绿素b，叶绿素a/b比值的响应比叶绿素含量的响应敏感，蓝莓扦插苗比乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗的响应明显敏感。其中，3种苗木中只有蓝莓扦插苗在pH 7.0基质上栽培时，叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量均显著小于对照，其他2种苗木与对照差异均不显著；蓝莓扦插苗在pH 5.8、7.0时叶片叶绿素a/b比值均显著低于其对照，蓝莓嫁接苗只在pH7.0时较对照显著减小。

从表2、表3可以看出，随浇灌液pH值升高，3种苗木叶片叶绿素初始荧光（Fo）升高，最大荧光（Fm）、PSⅡ原初光能转化效率（Fv/ Fo）降低，光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr）降低，光合水分利用效率（WUE）升高，但叶绿素荧光参数的响应比气体交换参数灵敏，乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗叶片的这些参数变化幅度明显小于蓝莓扦插苗，不同各类苗木间差异显著。在pH 5.8、7.0基质上栽培，3种苗木叶片叶绿素Fo和Fm的值均与各自对照无显著差异；Fv/Fo的值，乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗在pH7.0基质上栽培时显著小于对照，而蓝莓扦插苗在pH5.8、7.0基质上栽培时均显著小于对照，且两两之间差异显著；叶片Pn、Tr及WUE的值，对栽培基质pH的响应与荧光参数的响应相似，在2种较高pH基质上栽培，乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗均与各自对照差异不显著，而蓝莓扦插苗在pH7.0时的值均显著低于对照。

表2 在较高pH基质上栽培蓝莓嫁接苗等 3种苗木叶片叶绿素荧光参数的差异

表3 在较高pH基质上栽培蓝莓嫁接苗等3种苗木叶片气体交换参数的差异

2.3 栽培基质pH对蓝莓嫁接苗等3种苗木叶片中N和Fe等6种矿质元素含量的影响

由图3可知，3种苗木叶片中6种矿质元素含量由高到低依次为Ca＞N＞K＞Mg＞P＞Fe；以pH4.6、5.8、7.0的溶液浇灌栽培90 d，随pH值升高，3种苗木叶片中6种矿质元素的含量均降低，但P、K、Ca 3种元素含量降低幅度很小，栽培在2种较高pH基质上的3种苗木与对照（pH4.6）均无显著差异，检测到的显著差异来自N、Mg、Fe 3种元素的含量响应。其中，在pH5.8基质上栽培，蓝莓扦插苗叶片的N、Mg、Fe元素含量均较对照显著降低，而乌饭树扦插苗和蓝莓嫁接苗与对照均无显著差异；在pH7.0基质上栽培，蓝莓扦插苗叶片N、Mg、Fe元素含量进一步降低，与对照及pH5.8基质上栽培的苗木差异均达显著水平，而蓝莓嫁接苗叶片中N元素含量降低不显著、Mg和Fe元素含量虽显著低于对照但与pH5.8基质上栽培的苗木无显著差异。

图3 在较高pH基质上栽培蓝莓嫁接苗等3种苗木叶片中N和Fe等6种矿质元素含量差异

3 讨论

生长受抑制是植物对逆境响应的必然结果。在较高pH基质上栽培，蓝莓生长受抑制的报道较多、认识较一致［20-21］。本试验结果进一步证实了前述观点。本试验结果表明，与传统的蓝莓扦插苗不同，以经济灌木乌饭树为砧木的蓝莓嫁接苗，对栽培基质pH生境的适应性得到显著提升，生长表现明显优良。以砂培方式和嫁接苗为试材研究蓝莓的栽培生理特性及调控迄今未见有报道。

蓝莓嫁接苗在较高pH基质上的优良生长表现，应主要归因于乌饭树砧木的优良生长特性，这从3种苗木各自的株高、地径、冠幅以及根、茎、叶和全株生物量的差异上可充分体现，特别是根系的发达程度。嫁接苗的性状，既受砧木支配，也受接穗影响，而在抗性方面受砧木的影响更大，这已为大量生产实践和试验研究所证实［22-23］。本试验中，蓝莓嫁接苗充分利用了乌饭树砧木根系发达、生长势强、适应性广的特性，同时，乌饭树砧木对蓝莓接穗中基因的表达应该也产生了显著影响，而以越橘属其它植物种嫁接蓝莓及其对不同pH生境的响应有待进一步研究。

植物器官和植株生长的基础是细胞生长。在植物细胞中，叶绿体是对逆境最敏感的细胞器［24］。许多研究表明，叶片中叶绿素含量及组成的变化，是植物响应和适应逆境的重要方面。叶绿素最主要功能是捕获光能并驱动电子转移到光反应中心，对植物的生长和产量形成具极重要影响。在pH胁迫下，蓝莓叶片叶绿素含量、组成及荧光与气体交换参数的变化鲜少有报道。本试验结果表明，栽培在较高pH基质上，蓝莓嫁接苗叶片叶绿素a含量、叶绿素总含量及叶绿素a/ b比值均较其扦插苗显著提高，特别是叶绿素a含量的稳定性明显较强，这应是其胁迫下仍能保持较高光合效能的重要生理基础。

pH值作为土壤/基质的一种化学性质，对植物的矿质营养有重要影响。蓝莓在pH值不适宜的土壤上栽培，叶片普遍发生“黄化”失绿现象甚至导致整株死亡［25］。本试验结果与前人的成果相符，但3种苗木叶片中P、K、Ca元素含量受基质pH值的影响不显著，N元素含量只在较高pH基质上才显著降低，Mg和Fe元素含量受基质pH值的影响大，降低幅度蓝莓嫁接苗显著小于其扦插苗。这表明蓝莓扦插苗叶片中N素含量水平特别是Mg和Fe元素含量水平的显著降低可能是其在pH 5.8和pH 7.0生境下叶片失绿黄化的重要原因，提高有效态Mg和Fe的水平应具有重要意义。

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（责任编辑 邹移光）

Effects of cultivation medium pH on growth，photosynthesis and mineral element contents of own-rooted and grafted blueberry saplings

XU Cheng-xiang1，GUO Feng2，MA Yan-ping1
（1.College of Life Sciences，Zhaoqing University，Zhaoqing 526061，China；2. Liyang City Tianmu Lake Longtan Eco-Technology Valley Co.，Ltd.，Liyang 213300，China）

The adaptation of blueberry to higher soil pH is poor. To explore the effects and probable mechanism of the adaptation of grafted blueberry（Vaccinium spp.）saplings to the soil environment with higher pH value， three types of saplings，（1）own-rooted Wufanshu （V. bracteatum），an economical shrub belonged to the same genus and family with blueberry，also known as oriental blueberry，（2）own-rooted ‘Sharpblue’，a southern highbush blueberry （V. corymbosum） cultivar，and （3） grafted-bluebedrry were taken as experimental materials，which were grown in quataz sand mediums for 90 d，irrigating with nutrient solution of three levels of pH values respectively，i.e. pH4.6，pH5.8 and pH7.0. Results showed that root development，shoot growth and dry biomass accumulation of grafted blueberry were significantly better than those of own-rooted blueberry grown in higher pH medium；compared with own-rooted blueberry sapling，leaf chlorophyll content，chlorophyll a/b ratio，chlorophyll fluorescence chemical efficiency and photosynthetic efficiency of grafted blueberry sapling grown in higher pH medium were all significantly improved. Results also showed that mineral element contents of leaves，especially Mg and Fe elemental contents of grafted blueberry were significantly higher than those of own-rooted blueberry sapling grown in higher pH medium. Grafting-propagation of blueberry sapling taking Wufanshu as rootstock significantly enhanced the adaptation of blueberry to soil environment with higher pH value.

blueberry；Wufanshu；grafting；pH stress；adaptation

S663.9

A

1004-874X（2016）11-0056-08

2016-07-28

溧阳市天目湖龙潭生态谷有限公司科技项目

徐呈祥（1963-），男，博士，教授，E-mail：xucx2013@163.com

徐呈祥，郭峰，马艳萍. 土壤pH对蓝莓扦插苗和嫁接苗生长、光合作用及矿质元素含量的影响［J］.广东农业科学，2016，43（11）：56-63.