遮光对辣木幼苗生长及叶片矿质元素含量的影响

袁淑娜， 涂寒奇， 潘 剑， 黄坚雄， 郑定华， 王 军， 周立军

(1.中国热带农业科学院橡胶研究所； 2.农业部儋州热带作物科学观测试验站；3.中国热带农业科学院林下资源综合利用研究中心，海南 海口571101)

辣木(Moringa oteiferaLam.)为辣木科(Moringaceae)、辣木属(Moringa Adans)多年生速生小乔木，耐旱、耐贫瘠，原产于印度、非洲等热带地区，在我国云南、海南、四川、福建等地也都进行了引种栽培[1-3].辣木作为全营养植物既可供人类食用，亦可作为动物饲料，应用前景广阔.辣木全株几乎都具有食用价值，其嫩叶富含多种维生素、矿物质和人体必需的氨基酸，既可做鲜食蔬菜，亦可制成干粉作为营养补充物使用[4，5].辣木荚果和种子含有的硫代氨基甲酸盐和异硫氰酸盐糖甙，具有降低心脏收缩率、降低血压、抑制肿瘤生长的作用[6，7].辣木叶风干物质粗蛋白含量在25%以上，高于苜蓿，可作为优质动物饲料[8，9].光照是影响作物生长发育和品质形成的关键因素之一，光照条件的改变直接影响作物生育进程[10-13].不同作物对光照需求不一，而同一个作物根据其栽培目的的不同，对光照的需求也存在差异[14，15].研究表明[16]，50%遮光率处理的辣木幼苗健壮、叶色深绿，成活率最高.同时可根据气候条件实现辣木的区域化种植，建立不同目的的辣木种植基地[17].为探讨辣木在海南地区的适宜种植范围，以及不同种植模式的建立提供基础，本研究以辣木种子苗为材料，通过测定不同遮光率处理下辣木植株生长，生物量分配，叶片营养物质含量，分析辣木对不同遮光处理的生理响应，探讨辣木适宜种植的光强范围，从而为辣木的栽培提供依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择均匀一致的辣木种子苗为试验材料，于2016 年12 月移栽入4 个遮阴棚和裸地对照，移栽初始苗高平均值为31.21 cm，茎粗为2.62 cm.

1.2 方法

试验共设置5 个处理:全光照，30%、50%、70%、90%遮光率，于2016 年12 月—2017 年7 月在中国热带农业科学院橡胶研究所苗圃(19°32′55″N，109°28′30″E)进行.遮阴方式采用黑色遮阴网搭建成东西走向，长×宽×高为35 m×5 m×4 m 的遮阴棚，遮阴棚开口位于东面，遮阴棚之间间距为5 m.将辣木种子苗移栽入盆钵，分别置于裸地对照(0 遮光率)和4 个遮光率阴棚，每个处理60 株.于移栽后30、75、120 d 测定其株高、茎粗，于移栽后120 测定其植株生物量；于移栽后120 d 取辣木叶片测定矿质元素含量.

叶片选取标准:辣木植株主枝从顶部一叶一心的嫩梢部分计算，取第3、4 片叶为样品.所取鲜样去除叶柄后置于烘箱内80℃烘干、粉碎，用原子吸收分光光度法测定辣木叶片中钙、镁、铁、锰、铜和锌含量.辣木样品由中国热带农业科学院橡胶研究所栽培学科重点实验室完成测定.

1.3 数据统计

数据处理和统计分析采用Excel 2010 和SPSS 17.0 软件， 在P＜0.05 和P＜0.01 统计水平上采用LSD法进行方差分析.

2 结果与分析

2.1 不同遮光率处理的辣木植株生长表现

于辣木苗移栽后30、75 和120 d 进行植株存活率统计(图1).辣木植株在30%～70%遮光率处理下，移栽后30、75 和120 d 成活率均接近100%.90%遮光率处理的辣木植株存活率随移栽后天数增加而逐步降低，移栽后30、75 和120 d 辣木植株存活率依次为60.00%、43.33%和5.00%.

图1 不同遮光处理的辣木植株成活率Fig.1 Survival rates of M.oteifera under different shading treatments

如图2 所示，移栽后30 和75 d，30%、50%和70%遮光率处理的辣木株高与对照无显著差异.移栽后120 d，辣木株高随遮光率的增大而升高(90%遮光率除外)，50%和70%遮光率处理的辣木株高比对照分别增加24.30%和35.87%，差异达极显著水平(P＜0.01).30%遮光处理的辣木株高比对照增加18.91%，差异达显著水平(P＜0.05).

图2 不同遮光率处理对辣木植株株高的影响Fig.2 Plant heights of M.oteifera under different shading treatments

如图3 所示，辣木植株茎粗随遮光率增大而降低.移栽后30 d，30%遮光率处理的辣木植株茎粗比对照降低3.04%，差异不显著(P＞0.05).移栽后75 和120 d，30%遮光率处理的辣木植株茎粗比对照分别降低14.88%和12.81%，差异达极显著水平(P＜0.01).50%和70%遮光处理的辣木植株茎粗在移栽后30、75和120 d 均显著低于对照(P＜0.05).90%遮光率处理的辣木生长发育严重受限，存活植株的株高和茎粗均显著低于对照和其它处理，约为对照植株株高和茎粗的40%和30%.

图3 不同遮光率处理对辣木植株茎粗的影响Fig.3 Diameters of M.oteifera stems under different shading treatments

2.2 不同遮光率处理对辣木植株生物量的影响

如表1 所示，辣木植株根生物量随遮光率增大而降低，30%和50%遮光率处理的辣木植株根生物量与对照无显著差异(P＞0.05).70%遮光处理的辣木植株根物量比对照降低44.39%，差异达显著水平(P＜0.05).90%遮光率处理的辣木植株根物量比对照降低83.62%，差异达极显著水平(P＜0.01).辣木植株茎生物量和叶生物量随遮光率增大呈先升高后降低的趋势.50%遮光率处理的辣木植株茎生物量达最大值，比对照增加4.32%，差异不显著(P＞0.05).90%遮光率处理的辣木植株茎生物量最小，比对照降低71.90%，差异达极显著水平(P＜0.01).30%遮光率处理的辣木植株叶生物量达最大值，比对照增加0.70%，差异不显著(P＞0.05).90%遮光率处理的辣木植株叶生物量为0，叶片脱落.辣木植株总生物量随遮光率增大而降低，30%、50%和70%遮光率处理的辣木植株总生物量与对照差异不显著(P＞0.05)，90%遮光率处理的辣木植株总生物量比对照降低78.26%，差异达极显著水平(P＜0.01).

表1 遮阴对单株辣木植株生物量的影响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随遮光率增大呈先降低后升高的趋势，70%遮光率处理最低，比对照降低26.83%，差异达显著水平(P＜0.05)，30%遮光率处理的辣木植株根生物量分配比和与对照无显著差异(P＞0.05).辣木植株生物量茎分配比随遮光率增大而增加，90%遮光率处理时最高，比对照增加29.91%，差异达极显著水平(P＜0.01).50%和70%遮光率处理的辣木植株茎生物量分配比较对照增加15.90%和17.05%，差异达显著水平(P＜0.05).30%遮光率处理的辣木植株茎生物量分配比与对照无显著差异(P＞0.05).辣木植株生物量叶分配比随遮光率增大呈先增加后降低的趋势，50%遮光率处理最高，比对照增加8.06%，差异不显著(P＞0.05).30%和70%遮光率处理，辣木植株叶生物量分配比较对照增加5.42%和5.02%，差异不显著(P＞0.05).90%遮光率处理，辣木植株叶片脱落，叶生物量为0.辣木植株根茎比随遮光率的增大而降低，90%遮光率处理最低，比对照降低42.42%，差异达极显著水平(P＜0.01).70%遮光率处理的辣木植株根茎比较对照降低37.88%，差异达极显著水平(P＜0.01).30%和50%遮光率处理的辣木植株根茎比与对照无显著差异(P＞0.05).

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

2.3 不同遮光率处理的辣木叶片矿质元素含量

遮光处理120 d 后辣木叶片中钙含量以70%遮光率处理最高，各处理间差异不显著(P＞0.05).Mg 含量以50%遮光率处理最高，比照相提高33.33%，达显著水平(P＜0.05).30%和70%遮光率处理的辣木叶片Mg 含量与对照差异不显著(P＞0.05).90%遮光率处理的辣木生长受限明显，移栽后120 d 仅余3 株存活，且植株叶片基本全部脱落，因此，叶片矿质元素含量测定未包含90%遮光处理.

表3 遮阴对辣木叶片Ca 和Mg 含量的影响1)Table 3 Ca and Mg contents of M.oteifera leaves under different shading treatments

表4 遮阴对辣木叶片Fe、Mn、Cu 和Zn 含量的影响1)Table 4 Fe， Mn， Cu and Zn contents of M.oleifera leaves under different shading treatments

辣木叶片微量元素含量对遮阴的响应差异较大.辣木叶片Fe 含量随遮光率增大呈先降低后增加的趋势，30%遮光率处理的辣木叶片Fe 含量最低，较对照降低8.47%，差异不显著(P＞0.05).70%遮光率处理的辣木叶片Fe 含量最高，较对照提高28.59%，差异达极显著水平(P＜0.01).50%遮光率处理的辣木叶片Fe 含量较对照提高15.07%，差异达极显著水平(P＜0.01).辣木叶片Mn 含量随遮光率增大呈先增加后降低的趋势，在50%遮光率时最高，较对照增加17.92%，差异达显著水平(P＜0.05).30%和70%遮光率处理的辣木叶片Mn 含量与对照差异不显著(P＞0.05).辣木叶片Cu 含量随着遮光率的增大而降低，对照辣木植株叶片Cu 含量最高，30%遮光率处理的叶片Cu 含量较对照降低13.04%，差异达极显著水平(P＜0.01)，50%遮光率处理的叶片Cu 含量较对照降低19.83%，差异达极显著水平(P＜0.01)，70%遮光率处理的叶片Cu 含量较对照降低34.09%，差异达极显著水平(P＜0.01).辣木叶片Zn 含量随着遮光率的增大而增加，70%遮光率处理最高，较对照增加35.29%，差异达显著水平(P＜0.05)，30%和50%遮光率处理的辣木叶片Zn 含量与对照差异不显著(P＞0.05).

3 讨论

遮阴后植株生物量优先分配至地上部分，主要表现为植株茎秆伸长，株高增加，叶面积增大等[18，19，20].有研究表明[21]，半遮阴条件下的辣木植株的苗高，地茎及成活率最高.本研究结果表明，辣木植株的株高和茎粗受遮光率和株龄的双重影响.中低强度遮光率(30%～70%)处理下，辣木植株株高在生长前期(移栽后30 和75 d)不受影响，在生长后期(移栽后120 d)遮阴处理株高显著高于对照(P＜0.05).高强度(90%)遮光率处理下的辣木植株生长缓慢，移栽后75 和120 d 株高显著低于对照组.辣木植株茎粗受遮光率影响较株高更明显，移栽后75 和120 d，各遮光率处理辣木植株茎粗均显著低于对照(P＜0.05).表明持续的中低强度遮光处理下，辣木植株通过增加株高，减少茎粗等表型变化来适应环境从而保持正常生长能力，这与前人的研究结果一致[21，22].

已有研究表明，随着光照强度的降低，植物光合作用减弱，生物量减少，生物量分配比改变[23].本研究结果显示，遮阴处理使辣木总生物量降低，但除90%遮光率处理外，各处理间差异并不显著(P＞0.05).遮阴虽使辣木植株总生物量降低，但其茎和叶生物量则呈现先增加后减少的趋势.50%遮光率处理的辣木植株茎生物量达最大值，30%遮光率处理的辣木植株叶生物量达最大值，但与对照和其它处理(90%遮光率除外)相比均无显著差异.遮阴对辣木植株影响最大的为生物量分配比，50%和70%遮光率处理的辣木植株茎生物量分配比显著高于对照，而根生物量分配比显著低于对照.有研究表明[24]，随光照水平的减弱，植株根部的光合产物沉积变少，减少甚至放弃生殖分配，保证茎、叶获得尽可能多的物质以促进光合作用或逃离阴蔽环境，这与本研究结果一致.说明辣木植株具有极强的环境适应能力，在50%～70%的遮阴下依然能保持旺盛的营养生长能力.但由于试验时间限制，遮阴对辣木植株生殖生长的影响未做分析，需要进行后续研究，为辣木差异化生产种植基地的建立提供依据.

遮阴处理会改变植物体内矿质元素组成和含量[25-27].研究表明[28]，遮阴可使小麦的大多数矿质元素含量升高.烟草根茎叶中大多数矿质元素含量随光照强度的降低而升高，但总的矿质养分含量降低[29].胶园林下弱光环境可以提高玫瑰茄花萼中N、P、K、Fe、Zn 含量[30].矿质元素含量是辣木叶片重要的品质指标，遮阴处理120 d 的辣木叶片中Ca、Mg、Fe、Mn 和Zn 含量都有所提高.这表明适度的遮阴有利于辣木叶片中矿质元素的富集.

综上可知，适度的遮阴可以促进辣木植株茎叶的生长和辣木叶片中矿质元素的积累.因此，在生产中主要以生产辣木的根、茎、叶为主的生产种植基地，可采用30%～50%的遮阴处理以提高其产量.同时在生产中也可充分利用林下资源，将辣木种植于疏林地带，降低种植成本，增加经济效益.