pH值对甘菊种子发芽及幼苗生长的影响

张 鹏，李桂荣,2，陈 强*，韩蕙琳，张永发

（1 山东建筑大学风景园林研究中心，山东济南 250101；2 山东建筑大学土木工程学院）

近年来，人居生态环境逐步恶化，城市热岛效应加剧，全球工业污水、废气等的大量排放，使土壤污染加剧[1]，部分植物根系分泌的酸性物质也加速了土壤的酸化。因此，为保证植物的正常生长发育，明确最适合植物生长发育的pH 值十分必要。

城市化进程的加快，使人们更加重视“生态城市”的构建，地被植物在现代城市园林绿化中的作用逐步凸显，成为城市园林景观中不可缺少的一部分[2]。地被植物功能表现在能缓解温室效应，降低全球变暖的影响；同时，能够降低大量硬质铺装带来的城市内涝，在城市绿化中变得尤为重要。合理绿化可以给城市减温降噪、调节湿度，提供新鲜空气，提高人们的生活水平，提供一个舒适安逸的生活环境[3]。而要营造良好的人居生活环境，园林植物品种的选育必不可少，进而园林植物育种技术已成为国际竞争的焦点。Sonia 等[4]发现调节不同pH 值的基质中营养物质的含量，会使植物性状发生，从而选择出最优的种质资源。种子的萌发情况始终与育种工作相互联系[5]，提高种子发芽率已成为很多专家学者研究的目标[6]。

甘菊（Chrysanthemum lavandulifolium）作为一种地被植物广泛应用于园林绿化中，甘菊抗逆性强，耐寒且耐旱，可在一些生态环境不良的地区栽植[7]。前人在甘菊抗逆性[8]、生长发育特性、新品种的开发、生长状态的调节等方面开展过一些工作，以期达到最满意的绿化效果[9-10]。此外，通过查阅前人相关文献得知菊科植物最适pH 值范围为6.0～8.0[11-12]，但此范围跨度较大，在甘菊培育过程中造成一定困扰。为进一步缩小界定甘菊种子发芽和幼苗生长的pH 值范围，本研究以此为切入点，探索适宜于甘菊种子发芽和幼苗生长的pH值范围。希望通过此研究获得更加精确的pH 值范围，进而提高甘菊的培育水平，减少行业困惑和不必要的投入浪费，促进甘菊在园林绿化行业当中的应用，丰富园林景观配置。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2018 年在青岛农业大学园艺学院试验室内进行。选取籽粒饱满、粒径较为一致的甘菊种子作为试验材料，利用固体NaOH 和36%质量浓度的HCl 混合调节为不同pH 值的溶液，后用pH 试纸进行检测，调节培养皿和穴盘基质的pH 值。

1.2 培养试验

1.2.1 发芽试验。将甘菊种子置于0.2%质量浓度的KMnO4溶液中消毒3 min，后用蒸馏水冲洗3～5 次。选取125 粒甘菊种子，分为5 组，每组25 粒。用36%质量浓度的HCl 溶液和固体NaOH 的混合溶液将蒸馏水的pH 值调节为6.0、6.5、7.0、7.5、8.0，共5 个梯度，每个梯度为1 个处理，每个处理重复3 次，每日观察并记录发芽数。共需要甘菊种子375 粒，将不同pH 值的蒸馏水依次加入培养皿，加入蒸馏水量约为1mL，后用标签区分置于室温培养，保持滤纸湿润。

1.2.2 穴盘培养试验。当甘菊茎长达1cm，移栽至穴盘，穴盘中用海绵填充，顶层覆盖用水洗至无泡沫的细沙，用植物浓缩营养液（史力宝）稀释1000 倍，用36%质量浓度的HCl 溶液和固体NaOH 的混合溶液调节为对应pH 值后浇灌，每次每穴盘浇灌30mL，每日添加2次，保持沙子湿润。

1.3 测定方法

1.3.1 发芽试验测定。种子放入培养皿后每日记录种子的发芽数，持续观察，计算种子发芽势。观察根的生长情况、根毛的浓密程度，用刻度尺测量叶片大小、茎的长度，试验持续7d 左右，每日做好记录。

1.3.2 穴盘培养试验测定。培养30d 后，测量叶片长度、植株高度，检测幼苗叶片中叶绿素含量[12]、葡萄糖含量[13]，测定幼苗根系活力[14]以及丙二醛(MDA)含量[15]。

1.4 数据处理

使用Excel 对数据进行统计并制作相关图表。

2 结果与分析

2.1 不同pH 值对甘菊种子发芽的影响

从图1 可知，甘菊种子的发芽数随天数持续增加，以pH 值为7.0 的处理发芽数上升最快，稳定后高于其他水平。在4～5d 时，所有种子呈现出爆发式增长。在5～6d 时，种子发芽数趋于平稳，pH 值为7.0 的处理发芽数最高，达到14 粒。在7～8d 时，所有处理的发芽数持续上升，8d 后所有处理的种子发芽数就趋向稳定。pH 值为6.0 的处理和pH 值为8.0 的处理对比，两者皆呈现持续上升状态，4～7d 时pH 值为6.0 的处理种子发芽数高，8d 时pH 值为8.0 的处理种子发芽数超过 pH 值 为6.0 的处理，达到10 粒。pH值为6.0 的处理发芽数为9 粒。pH 值为6.5、7.5 和8.0 的处理，在4d时开始发芽，至8d 时稳定，发芽数达到10 粒。

图1 不同pH 值对甘菊种子发芽数的影响

在不同pH 值处理下，甘菊种子的发芽势不同（图2）。在5d 时，所有处理开始发芽，pH 值为7.5 和8.0 的处理发芽势水平最低为16%，pH 值为6.0、6.5、7.0 的处理发芽势呈现阶梯状递增的态势，pH 值为7.0 的处理发芽势最高为28%。在6d 时，pH 值为7.0 的处理发芽势保持不变，pH 值为6.0 和6.5 的处理发芽势相较前一天增长4%，分别达到24%和28%，pH 值为7.5 和8.0 的处理发芽势相同，且上升到20%。7d 时pH 值为7.0 的处理的发芽势依然最高达到了36%，pH 值为6.0和6.5 的处理分别达到28%和32%，二者之间的发芽势和前一天相比依然相差4%。pH 值为7.5 和8.0 的处理发芽势不再相同，pH 值为7.5 的处理发芽势超过了pH 值为8.0 的处理达到28%，pH 值为8.0 的处理在所有的分组里发芽势最低为24%。8d 时所有的处理发芽势都达到最高。pH 值为7.0 的处理发芽势达到56%，pH 值为6.5、7.5 和8.0 的处理的发芽势相同为40%，pH 值为6 的处理发芽势达到最低值36%。碱性处理的发芽势比酸性处理的发芽势高，pH 值为6 的处理和pH 值为8 的处理对比，发芽势低4%。

图2 不同pH 值对甘菊种子发芽势的影响

2.2 不同pH 值对甘菊幼苗株高的影响

所有处理的甘菊幼苗株高呈现出抛物线的态势，从pH 值为6.0 的处理到pH 值为7.0 的处理甘菊幼苗株高持续增长，pH 值为7.0 的处理到pH 值为8.0 的处理持续下降（图3）。结果表明，以中性pH 值为7.0处理的甘菊幼苗最高，株高达到了4.6cm；pH 值为8.0处理的甘菊幼苗高度最低，为2.8cm；pH 值为6 处理的甘菊幼苗高为2.9cm。pH 值为7.5 的处理甘菊幼苗高 度 为3.9cm。pH值为6.5 的处理比中性处 理 低0.6cm。试验表明，微酸性处理更有利于甘菊幼苗竖向上的生长。

图3 不同pH 值对甘菊幼苗植株高度的影响

2.3 不同pH 值甘菊幼苗的地上部鲜重

由图4 可知，不同的pH 值对甘菊幼苗地上部营养物质的积累产生不同的影响，由酸性环境到碱性环境甘菊幼苗地上部鲜重呈抛物线的态势，pH 值为7.0的处理甘菊幼苗重量最大为0.305g，pH 值为6.0 的处理甘菊幼苗重量最小为0.163g，pH 值为6.5 的处理比中性处理的甘菊幼苗重量低0.059g；从pH 值为7.0 的处理到pH 值为8.0 的处理甘菊幼苗的重量逐步下降。pH 值为8.0 的处理比中性处理的甘菊幼苗重量低0.124g，pH 值为7.5 的处理比中性处理甘菊幼苗重量低 0.285g。总体来看，酸性处理的甘菊重量要比碱性处理的甘菊重量低，中性处理最有利于甘菊地上部营养积累。

图4 不同pH 值对甘菊幼苗地上部鲜重的影响

2.4 不同pH 值对甘菊幼苗叶绿素相对含量的影响

由图5 可知，pH 值为7.5 的处理叶绿素含量最高为33.4mg/g，比最低处理量高13.8mg/g。pH 值为6.0 的处理叶绿素含量最低为19.6mg/g，pH 值为8.0 的处理叶绿素含量低于pH 值为6.5mg/g 的处理，两者相差2.3mg/g。pH 值为7.0 的处理比pH 值为8.0 的处理叶绿素含量高5.8mg/g（图5）。从pH 值为6.0 的处理到pH 值为7.5的处理叶绿素含量呈阶梯状上升，碱性处理比酸性处理更有利于叶绿素含量的积累。

图5 不同pH 值对甘菊幼苗叶绿素含量的影响

2.5 不同pH 值对甘菊幼苗葡萄糖含量的影响

由酸到碱甘菊幼苗体内葡萄糖含量先升高后降低，不同pH 值的处理葡萄糖含量存在显著差异。pH值为7.5 的处理甘菊幼苗可溶性糖含量最高为0.689%。pH 值为6.5 的处理比pH 值等为7.0 的处理低0.231%；pH 值为8.0 的处理与pH 值为6.5 的处理葡萄糖含量接近。在所有的处理中pH 值为6.0 的处理葡萄糖含量最低为0.274%（图6）。总体来看，碱性pH值的处理的葡萄糖含量比酸性pH 值的处理的葡萄糖含量更高。pH值 为 6.0、6.5和8.0 的处理葡萄糖含量在同一水平；pH 值为7.0和7.5 的处理葡萄糖含量在更高一水平。

图6 不同pH 值对甘菊幼苗葡萄糖含量的影响

2.6 不同pH 值对甘菊幼苗根部丙二醛（MDA）含量的影响

如图7 所示，所有处理的MDA 含量接近，由酸到碱先降低后升高，呈现出反抛物线的形式。pH 值为6.0的处理MDA 含量最高为7.34μmol/mg，pH 值为7.5 的处理MDA 含量最低为4.92μmol/mg，2 个处理之间相差2.42μmol/mg；pH 值为8.0 的处理比pH 值为6.5 的处理MDA 含量略低，两者分别为6.90μmol/mg 和7.07 μmol/mg。中性的pH 值为7.0 的处理MDA 含量为6.00μmol/mg，对比中性处理pH 值为6.5 的处理要MDA 含量高1.07μmol/mg，pH 值为7.5 的处理比中性处理的MDA 含量低1.08μmol/mg。从pH 值为6.0 的处理到pH 值为7.5 的处理MDA 含量在呈阶梯状下降，从pH 值为7.5 的处理到 pH 值 为8.0 的处理MDA 含量上升。数据表明，酸性处理的MDA 含量比碱性处理的MDA 含量高，但二者数据接近。

图7 不同pH 值对甘菊幼苗MDA 含量的影响

2.7 不同pH 值对甘菊幼苗根系活力的影响

由pH 值为6.0 的处理到pH 值为7.5 的处理甘菊幼苗的根系活力呈现阶梯状上升的态势，从pH 值为7.5 的处理到pH 值为8.0 的处理甘菊幼苗的根系活力下降（图8）。pH 值为7.5 的处理甘菊幼苗根系活力高于所有的处理为129.34μg/（g·h），pH 值为6.0 的处理甘菊幼苗根系活力最低为77.60μg/（g·h），中性处理的甘菊幼苗根系活力为119.56μg/（g·h），pH 值为6.5 的处理比中性处理的甘菊幼苗根系活力低9.78μg/（g·h），pH 值为8.0的处理比中性处理的甘菊幼苗的根系活力低23.94μg/（g·h）。由数据可得，碱性处理比酸性处理更有利于甘菊根系的生理活动。

图8 不同pH 值对甘菊幼苗根系活力的影响

2.8 限制因子对数据的影响

在1 个月的试验时间内，青岛最高温度为24℃，最低温度为15℃，完全适合甘菊生长。甘菊种子发芽后在培养皿里培养的时间光照也很重要，均匀合适的光照会让甘菊更好地生长。缺乏光照会使甘菊幼苗生长受到抑制[22]。在甘菊种子发芽后培养皿被移到窗边，以便接受更好的光照。移栽到穴盘里后控制好基质的水分也尤为重要，水分过多会抑制根部的呼吸作用，影响植物营养物质的积累，因为沙子保水性差，所以每日浇水1～2 次。尽可能减少限制因子对试验数据的影响。

3 结论与讨论

3.1 结论

通过试验数据可知，不同pH 值对甘菊的形态指标和生理指标存在不同影响。在种子发芽率试验中，酸性处理与碱性处理的种子发芽率和发芽速度比中性处理低，由此看来，中性的环境有利于甘菊种子的萌发，提高甘菊种子的发芽率和发芽速度。pH 值为7.0的处理在甘菊幼苗的高度和重量上高于其他处理，微酸处理的甘菊幼苗高于微碱处理的甘菊幼苗，微碱处理的甘菊幼苗重于微酸处理的甘菊幼苗。说明甘菊微酸环境会抑制营养物质的积累、重量的增加；微碱性环境会抑制甘菊的竖向生长，有利于甘菊幼苗的横向生长。

3.2 讨论

甘菊是一种喜欢冷凉气候的植物，具有良好的耐旱性和耐荫性[20]。生存基质的pH 值对甘菊体内营养循环和生理过程起到重要的作用。Feng 等[16]指出最佳的pH 值范围会使植物细胞内酶控制的代谢过程最高效进行，因此细胞内pH 值的稳态是生命的基础。Liu 等[17]指出不同的气候、土壤、降水都会使植物体内pH 值发生改变。Christopher 等[18]发现pH 值的变化会影响细胞纤维素的结构，植物生物量生产、免疫和pH 控制之间的显著联系。pH 值决定着植物体内的各种生化进程，适宜的pH 值有助于植物生长发育。明确园林植物生长发育的最适pH 值有利于种苗的培育，促进园林绿化的建设。

测定甘菊种子的发芽势能够体现其发芽速度和整齐度[19]，计算方法是统计种子从开始发芽到发芽数量最多时，发芽种子数占种子总数的份数[20]，所占份数越大，种子发芽势越强。中性处理的甘菊种子发芽势远高于其他处理，pH 值为7.0 的环境更有利于甘菊种子发芽。叶绿素含量的高低代表植物光合作用的快慢，体现植物营养物质合成的速率[21]。植物的叶绿素含量越高，光合作用的速率越快，单位时间内营养物质积累的越多[22]。随着处理的酸碱性的升高，甘菊幼苗叶片叶绿素相对含量逐渐降低，叶色逐渐变浅，pH 值为7.5 的处理植物叶片叶绿素含量最高，表明微碱性条件有助于甘菊幼苗叶片叶绿素含量的积累，酸性和碱性条件过高都会抑制甘菊幼苗叶绿素含量的积累。糖类物质是构成植物体的重要组成成分之一，也是新陈代谢的主要原料和储存物质，糖类含量的高低体现植物新陈代谢水平的高低，从而反映植物品质的好坏[21]。可溶性糖含量最多的处理是pH 值为7.5，说明弱碱性的环境可以刺激甘菊体内葡萄糖含量的增加。葡萄糖含量越高，甘菊体内的新陈代谢水平越高，甘菊生长越快；同时可溶性糖的含量有助于渗透压的调节，从而增强甘菊的根系活力，从而使甘菊具有更强的抗逆性[23]。植物根系是吸收水分和无机盐的器官，是植物生长发育的基础和保障，根的呼吸强度和活力程度直接影响地上部的生长状态和生理状况及营养物质的生产速度[24]。pH 值为7.5 和7.0 的处理根系活力较高，微碱性处理有助于甘菊根系的生长。微碱性环境甘菊幼苗根系应激能力更强，能更好的在逆境下生存。丙二醛含量反映甘菊细胞膜过氧化程度[25]，丙二醛含量较高时，植物细胞膜被氧化程度较高，细胞膜受到严重损伤。在高温、盐度和强光等不利条件下，普通植物会产生膜质过氧化[26]。pH值为6.0 的处理MDA 含量最高，甘菊幼苗根系发生胁迫，环境的pH 值过低或者过高都会使甘菊幼苗发生胁迫。

本研究表明，甘菊种子发芽及幼苗生长最适合的pH 范围为pH 值7.0～7.5。本试验在前人研究的基础上，对甘菊生理生化指标进行测定，通过量化分析得出最适培育甘菊的pH 值范围，为甘菊再为园林植物育种提供参考。