不同栽培基质对北美海棠生长及生理特性的影响

徐 晨, 盛思敏, 张远兵*, 江文林, 张香杨

(1. 安徽科技学院 建筑学院，安徽 凤阳 233100；2. 安徽绿泉生态农业有限公司，安徽 滁州 239000)

北美海棠(Malus‘American’)为蔷薇科苹果属的落叶小乔木，在花色、叶色、果色等方面表现俱佳。花期为4月上旬，花色有白色、粉色、红色等颜色，5月长出的新叶色彩艳丽，7至8月为果期，宿存果的观赏期可一直持续到翌年3至4月份，一年四季均有观赏价值，是集观花、观叶、观果为一体的观赏树种[1-2]。不同于中国传统观赏海棠，北美海棠主要来源于北美地区，因其适应性强，目前中国各地均可引种栽培[3]。

在育苗容器、栽培管理措施相同的情况下，栽培基质是影响苗木生长的关键，对北美海棠生长发育起着重要的作用。相关研究主要集中在抗性胁迫、物候观测、播种育苗及栽培技术的研究等方面[4]，但是对北美海棠的栽培基质研究的有限[5-6]。一些废弃的城市污泥和廉价的禽畜粪便对植物的生长发育有促进作用，这些基质的应用可用来培育优质的苗木[7-9]。本文从各种基质配比中筛选出最适合北美海棠生长的栽培基质，为更好地培育北美海棠提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试北美海棠品种为“绚丽”(安徽绿泉生态农业有限公司提供)。

1.2 供试基质

供试的基质有田园土、腐熟的猪粪、腐熟的牛粪、腐熟的鸡粪、城市污泥、珍珠岩。其中田园土由安徽科技学院建筑学院提供；城市生活污泥购于合肥奥丰生物环保科技创新发展有限公司；猪粪、牛粪、鸡粪、珍珠岩购于凤阳县市场。

1.3 试验设计

试验于2015年4～11月份在安徽科技学院种植园内进行，试验设5个处理(表1)：T1：田园土+猪粪+珍珠岩；T2：田园土+牛粪+珍珠岩；T3：田园土+鸡粪+珍珠岩；T4：田园土+城市污泥+珍珠岩。以田园土+珍珠岩作为对照(CK),每个处理重复5次。将2年生嫁接苗用相同体积栽培基质定植于栽培袋中。

表1 栽培基质配比

1.4 测定指标

1.4.1 混配基质理化性质指标的测定 重铬酸钾容量法测定基质的有机质含量；电位法测定基质的pH值；电导法测定基质的EC(电导率)；碱解扩散法测定基质的速效氮；0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定基质的速效磷含量；NH4OAC浸提-火焰光度法测定基质的速效钾含量[10]。

1.4.2 北美海棠形态指标的测定 在2015年4月15日至2015年9月15日，每隔1个月测量北美海棠的株高、茎粗，共6次。每种处理取5棵北美海棠，分别用直尺测量株高、用游标卡尺测量茎宽，求平均值；2015年4月25日和2015年5月15日采用计数法对北美海棠的花朵数进行测定；采用透明方格法测量北美海棠的叶面积[11]。

1.4.3 北美海棠生理指标的测定 分光光度计法测定北美海棠叶片中含有的叶绿素含量；紫外吸收法测定北美海棠的过氧化氢酶(CAT)活性；愈创木酚法测定北美海棠的过氧化物酶(POD)活性；氮蓝四唑法测定北美海棠的超氧化物歧化酶(SOD)活性；硫代巴比妥酸法测定北美海棠的丙二醛含量；用磺基水杨酸法测定测定北美海棠的脯氨酸含量[12]。

1.5 数据整理与统计分析

采用Excel 2016进行数据处理和绘图，用SPSS 18.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培基质的理化性质

有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标之一[13]。由表2可以看出，基质T4(田园土∶城市污泥∶珍珠岩=7∶1∶2)中的有机质含量高于其他几组基质，对照基质CK中有机质含量低于其他几组基质；pH值在这五组处理下几乎无太大差别，其总体都稳定在pH=7左右；N、P、K是植物重要的营养元素，而且是衡量土壤质量的重要指标[14]。基质T4中的速效氮、速效磷、速效钾含量均高于其他几组基质，对照基质CK中的速效氮、速效磷、速效钾含量均低于其他几组基质。

表2 不同栽培基质理化性质

注:表内小写字母表示在0.05水平上的差异显著，下同。

2.2 不同栽培基质对北美海棠形态指标的影响

株高、茎粗、花朵数、叶面积是衡量植株生长状况和观赏价值的重要指标。2015年9月15日测得株高、茎粗，2015年5月15日测得花朵数、叶面积。在基质T4栽培下植株的部分形态指标均高于其他组。对照基质CK栽培下植株的部分形态指标均低于其他组。总体来看，城市污泥基质栽培下的北美海棠长势更好。

表3 不同基质栽培下北美海棠的部分形态指标

2.3 不同栽培基质对北美海棠生理特性的影响

2.3.1 不同栽培基质对北美海棠叶绿素含量的影响 叶绿素在植物体内通过光合作用合成有机化合物，可为植物生长提供所需的能量。因此植物叶绿素含量是一个重要的衡量植物生长情况的指标[15]。由图1a可以看出：不同培养基质栽培下叶绿素的含量，T4>T3>T2>T1>CK，城市污泥比禽畜粪便更有利于北美海棠中叶绿素的生成。

2.3.2 不同栽培基质对北美海棠过氧化氢酶活性的影响 过氧化氢酶(CAT)存在于红细胞及某些组织内的过氧化体中，作用主要是催化过氧化氢分解为水与氧气[16]。由图1b可以看出：不同培养基质培养下的CAT活性，T4>T3>T1>T2>CK，城市污泥和禽畜粪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 不同栽培基质对北美海棠超氧化物凌化酶活性的影响 超氧化物歧化酶(SOD)能够保护细胞免受氧化损伤，并有能预防治疗由其引发的相关疾病的作用[17]。由图1c可以看出：不同培养基质栽培下的SOD活性，T4>T3>T2>T1>CK。城市污泥处理下北美海棠SOD活性最强，对照处理下北美海棠的SOD活性最弱。城市污泥和禽畜粪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 不同栽培基质对北美海棠过氧化物酶活性的影响 过氧化物酶(POD)是在植物中广泛存在，与光合作用和呼吸作用、生长素的氧化等有关的高活性的酶[18]。由图1d可以看出：不同培养基质栽培下的POD活性，T4>T2>T1>CK>T3。总体来看，城市污泥处理下北美海棠POD活性最强，鸡粪处理下北美海棠的POD活性最弱。城市污泥和禽畜粪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,更适宜作为北美海棠良好的栽培基质。

2.3.5 不同栽培基质对北美海棠丙二醛含量的影响 丙二醛(MDA)是在植物器官受损或者组织衰老等逆境条件下产生的，它的含量与植物衰老及逆境伤害有密切关系[19]。由图1e可以看出：不同培养基质栽培下的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，田园栽培下北美海棠的MDA含量最高，城市污泥更适宜作为北美海棠良好的栽培基质。

2.3.6 不同栽培基质对北美海棠脯氨酸含量的影响 脯氨酸(Pro)是植物蛋白质的组分之一。在干旱等胁迫条件下，许多植物体内的脯氨酸大量积累。脯氨酸除调节植物细胞渗透性、稳定生物大分子的结构等作用外，还可以通过增加植物体内脯氨酸，提高植物的抗寒性[20]。由图1f可以看出：不同培养基质栽培下的脯氨酸含量，T4>T3>T2>T1>CK。城市污泥和禽畜粪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，更适宜作为北美海棠良好的栽培基质。

图1 不同基质栽培下北美海棠的生理生化指标的影响

3 结论与讨论

试验以田园土、珍珠岩、猪粪、牛粪、鸡粪和城市污泥作为供试的基质材料，测定不同混配基质理化性质，测量基质栽培下北美海棠的株高、花朵数、茎粗等形态指标，测定叶绿素含量、SOD、POD、CAT、MDA和脯氨酸生理生化指标。分析不同混配基质对北美海棠形态和生理指标的影响，得出结论：城市污泥和禽畜粪便都对北美海棠的成长有促进作用，基质T4(田园土∶城市污泥∶珍珠岩=7∶1∶2)更有利于北美海棠的生长。

不同植物需求的最佳生长环境不同，不同的基质所提供的养分也不同。研究表明，不同基质条件对苹果幼苗的生长、光合速率和蒸腾速率均有显著影响[21]。利用不同基质对木蝴蝶育苗进行研究发现，混合基质中营养土含量对幼苗生长影响最大，蛭石含量其次，珍珠岩含量再次，说明幼苗对营养成分需求较大[22]。对杉木组培苗在不同基质生长的研究发现，基质种类和配比方式对杉木组培苗保存率和苗木生长有较大影响，基质中泥炭土所占的比例应控制在20%左右[23]。研究发现基质配方不同，观赏向日葵苗期生长过程中的相关指标差异较大，说明观赏向日葵的幼苗质量与基质配方密切相关[24]。通过对北美海棠生长的研究，可以发现城市污泥和禽畜粪便对北美海棠生长有促进的作用，进一步从生理水平上佐证园林废弃物处置和资源化利用的可行性。农业增长和污染的治理相结合为栽培优质园林苗木打开了新思路[25]。通过对废弃物改良，变废为宝，为园林植物提供更加合适和廉价的基质，以培育出更多的优质苗木，丰富城市景观。当然本试验还有很多不足之处，比如不同浓度的城市污泥对北美海棠可能有不同的影响、不同品种北美海棠在同种基质中的长势可能不同等，这些都有待进一步研究。