微量元素铜锰配施对密花豆生长、光合和生物量的影响

李泓池 张洁 蔡传涛

微量元素铜锰配施对密花豆生长、光合和生物量的影响

李泓池1,2张洁1,2蔡传涛2,3

（1. 中国科学院西双版纳热带植物园/热带植物资源可持续利用重点实验室 云南昆明 650223；2. 中国科学院大学生命科学学院 北京 100049；3. 中国科学院核心植物园 云南勐腊 666303）

为探讨铜、锰2种微量元素肥料配施对密花豆生长、光合和生物量的影响，优化微肥配施用量，为密花豆高效栽培提供依据。采用完全随机设计10个配施水平进行盆栽试验，研究各配施水平对密花豆生长指标、光合参数和干重的影响。结果发现，Cu、Mn配施各水平下的密花豆生长指标、光合参数和干重普遍增加，其中E处理（3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O）和I处理（5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O）相对于其他处理能促进密花豆各光合参数的提高，E处理下的密花豆的株高、基径、攀附率、地上干重和地下干重达到最高，而I处理下的各生长指标显著（<0.05）低于对照组。相对于对照，E处理能显著（<0.05）提高密花豆生长、光合和生物量。通过研究铜、锰微量元素肥料配合施用，优化了铜、锰微肥配施方案，为密花豆合理施肥、高效栽培提供理论与应用依据。

密花豆；微肥；铜；锰；盆栽试验

鸡血藤为常用中药，是豆科（Fabaceae）植物密花豆Dunn 的干燥藤茎，味苦、甘，性温，归肝、肾经；具有活血补血、调经止痛、舒筋活络的功能[1]。以鸡血藤为原料生产的中成药可达50余种，以鸡血藤为原料组成的重要复方制剂获得的专利超过150项。密花豆人工种植较少，多数是野生资源，近年来随着用药方式增多，用药量增大，其产量已经不足[2]。在实际生产中，提高鸡血藤基源植物密花豆的产量已成为鸡血藤药材面临的首要问题。

合理施肥是提高药用植物生长、光合和生物量的重要措施之一。相对于常量元素而言，植物对微量元素的需要量很少，但其却是植物生长发育必不可少的营养元素，对药用植物的产量和品质均产生较大的影响[3-5]，也是植物体内酶或辅酶的组成成分，能有效促进叶绿素和蛋白质等的合成，可增强植物光合作用[6-9]。窦明明等[10]研究发现，在合理施用N、P、K的基础上分别施用Zn肥和B肥可以有效促进川泽泻各项生长指标，提高产量效果显著（<0.01）。而Balafrej等[11]提出高浓度的Zn会抑制植物的生长。

密花豆的生产实践中多施用氮磷钾肥，忽视一些有关微量元素肥的配用，有关微肥的研究还比较少，Zn肥、B肥的配施有了相关研究，效果显著（<0.01）[12-13]，Cu和Mn对于药用植物的生长效果好。徐建中等[14]在研究过量浓度微量元素对益母草生长发育的影响时发现，过量铜肥、锰肥、锌肥和钼肥都能不同程度地促进益母草植株的生长。余史丹等[15]研究发现，施用Cu2+、Mn2+和Zn2+对麦冬光合特性有一定程度的影响；其中，每盆0.25 mg Cu2+、5 mg Mn2+和1 mg Zn2+处理对麦冬光合色素含量及光合速率提高显著（<0.05）。但是Cu、Mn在密花豆上的研究相对较少，配施也没有相关的研究，Cu为植物生长发育所必需的微量营养元素，同时也对叶绿素起稳定作用，但当其浓度达到一定程度时，会对植物产生毒害作用[16]。Mn能促进氮素代谢，调节植物体内氧化还原，是形成叶绿素和维持叶绿素正常结构的必需元素[15]。有关Cu、Mn配施水平的研究对密花豆的生长和光合具有重要意义。

本研究通过铜锰微量元素肥料配合施用，探究其对密花豆生长、光合、生物量的影响，优化铜锰配施方案，为密花豆合理施肥、高效栽培、安全用药提供理论与应用依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样地概况 试验地位于云南省西双版纳勐腊县西双版纳热带植物园密花豆试验研究基地（101°16′E、21°55′N），该区海拔570 m，地处东南亚热带北缘，属北热带季风气候区，年平均气温21.5℃，年降水量1 557 mm。土壤为典型红壤，表层土壤全氮1.50 g/kg，全磷3.08 g/kg，全钾13.07 g/kg，水解氮91 mg/kg、速效磷691 mg/kg，速效钾74 mg/kg，有机质23.84 g/kg，全铜21.7 mg/kg，全锰330 mg/kg。室内测定实验在中国科学院西双版纳热带植物园热带植物资源可持续利用重点实验室进行。

1.1.2 试材 试材为长势一致的密花豆实生苗，培育时间为半年，由西双版纳热带植物园密花豆试验研究基地提供。

1.2 方法

1.2.1 实验设计 密花豆种植采用盆栽方式，于2021年3月中旬至12月中旬在基地进行。本试验采用完全随机设计，二个因素、三个水平[以0水平不施肥为对照组（CK），喷施等量的水；2水平是麦冬的最适水平[15]；1水平为2水平的0.5倍；3水平为2水平的1.5倍，详见表1、2]共10个处理的施肥方案。每个处理3个重复，每个重复6盆，共180盆，随机排列。试样采用叶面喷施方法进行处理，共喷施3次，喷施时间为移苗后第20~25天、移苗后第40~45天和移苗后的60~ 65天，在12月进行各项指标的测定。试验期间保持正常的田间管理。

1.2.2 样品的采集和指标测定 2021年12月15日在密花豆收获期取样，对试验地内180盆密花豆株高、基径、攀附率进行观测和记录。同时，每个处理随机抽取3盆密花豆共30盆密花豆，测定植株的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）等光合参数的，同时洗净烘干后称量其地上干重和地下干重。

表1 各水平处理施肥量单位：mg

表2 盆栽实验施肥方案

1.2.3 数据分析 数据使用 Excel 2019整理，用SPSS 25.0软件进行数据分析，利用Origin和R进行作图。

2 结果与分析

2.1 微肥配施处理对密花豆生物学性状的影响

从表3可见，不同施肥水平对密花豆的株高影响程度不同。方差分析表明，E、F、G都显著（<0.05）高于CK，其中E处理Cu-2Mn-2最为显著（<0.001），平均株高为225.89 cm，比CK提高了108.71%，表明施用3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 30.73 mg/盆MnSO4·H2O对密花豆的株高有促进作用。I处理Cu-3Mn-3显著（<0.05）低于对照组CK，平均株高比CK降低了47.54%，表明5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O对密花豆的株高有抑制作用。

不同施肥水平处理密花豆的基径存在差异（表3）。方差分析表明，E、F与CK的基径差异显著（<0.05），其中E处理Cu-2Mn-2最为显著（<0.01），平均基径达到了6.61 mm，比CK提高了29.42%，因此施用3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 30.73 mg/盆MnSO4·H2O对密花豆的基径有促进作用。其次为F处理，3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 46.09 mg/盆MnSO4·H2O，但E和F处理间的差异不显著（>0.05），I处理Cu-3Mn-3显著（<0.05）低于对照组CK，平均基径比CK降低了6.80%，表明5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O对密花豆的基径有抑制作用。

表3 Cu、Mn配施对密花豆生长指标的影响

图1-a可见密花豆幼苗的攀附率，CK的攀附率为38.9%，低于E的88.9%，I的幼苗攀附率为零。其他处理的攀附率都在CK上下。由图1-b看出，在3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O处理水平附近，攀附率可达到较高的水平，而5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O处理下的攀附率接近零。

图1 Cu、Mn配施对密花豆生长指标的影响

密花豆不同Cu、Mn配施下的株高、基径和攀附率相关分析。结果表明，密花豆中株高、基径和攀附率之间显著(<0.01)正相关性（表4），可见，Cu、Mn配施对密花豆的株高、基径、攀附率有一致的促进和抑制性。

表4 Cu、Mn配施对密花豆生长指标相关性的影响

注：**. 在 0.01 级别（双尾），相关性显著。

2.2 微肥配施处理对密花豆光合指标的影响

光合指标强弱直接对密花豆的生长产生影响。试验结果如表5所示，在同一水平的Cu下，光合指标的差异小于同一水平Mn的差异。在Cu为1水平的情况下，Mn的三种水平都使净光合速率略高于CK。而微肥Cu施用量为2水平和3水平时，密花豆的净光合速率显著(<0.05)高于CK。结果显示，CuSO4·5H2O浓度在3.91mg/盆CuSO4·5H2O 5.87 mg/盆CuSO4·5H2O，净光合速率都会保持在一个较高的水平(图2)，而与MnSO4·H2O浓度的相关性不明显。

表5 Cu、Mn配施对密花豆光合指标的影响

图2 Cu、Mn配施对密花豆光合参数的影响

与CK相比，B、C、D、E、F、G、I的水平下净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)都有显著提高，而Cu为2水平和3水平时，配施处理之间净光合速率没有显著性差异(>0.05)，其中E、H、I的水平下的净光合速率达到最大。

2.3 微肥配施处理对密花豆生物量的影响

如表6所示，CK的地上干重为4.49 g，地下干重为1.49 g。与CK相比，E、F都能显著（<0.05）增加密花豆的地上干重和地下干重，分别增加了9.24和2.1 g、7.15和1.88 g，而株高、基径和攀附率最小的I在密花豆地上干重和地下干重都高于对照组。总体来讲，各施肥处理均能促进密花豆干物质的合成（图3）。

表6 Cu、Mn配施对密花豆生物量的影响 单位：g

图3 Cu、Mn配施对密花豆干重的影响

3 讨论与结论

合理施肥可提高植物体内养分的利用率，提高植物的产量，促进植物的生长[17-18]。密花豆作为药用植物，栽培管理措施对其生长代谢影响很大，在施肥尤其是施微肥对密花豆生长的研究少见报道。目前，我国多地土壤都存在微量元素缺乏的问题，土壤中微量元素缺乏会限制大量元素营养功效的发挥，造成资源浪费，影响环境健康[19]。微肥的合理施用能促进药用植物营养成分、有效成分的合成和积累，过量的微量元素则会抑制植物的生长[20]，因此探究合理的微肥施肥配比对药用植物的生长具有重要的意义，从而扩大密花豆的种植规模，提高鸡血藤药材的经济效益。

本研究在正常施用氮磷钾的基础上，根据麦冬Cu、Mn微肥配施的最适用量，开展了Cu、Mn配施对密花豆生长指标、光合指标和生物量的效应评价。研究发现，E、F处理都能显著地（< 0.05）提高密花豆的株高、基径，尤其是E处理比对照组株高提高了108.71%，基径提高了29.42%，而I处理显著地（<0.05）降低了株高、基径，其他几个处理对密花豆的影响都与对照相当。通过统计密花豆的攀附率后发现E处理的密花豆攀附率达到了88.9%，对照组的攀附率只有38.9%，而I处理的密花豆，没有一个攀附成功。说明了E处理的密花豆，能够最好地促进密花豆的攀附，能使密花豆的株高和基径得到显著性提升，相反I处理由于过量的微肥配施处理，使得密花豆的生长缓慢，没有攀附现象。收获期对密花豆的生物量进行测定发现，E、F处理的总干重、地上干重、地下干重都显著（<0.05）高于对照组和其他几个处理，说明了E、F处理，尤其是E处理，显著（<0.05）提高了密花豆生物量，施肥水平虽与麦冬的研究相似[15]，但由于密花豆有攀附现象，导致这种影响的差异更加明显。总的来说，3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O（E处理）能显著（<0.05）提高密花豆生长指标、生物量，效果最好。这为密花豆的高效生产提供了依据。

I处理中株高、基径最小，而且攀附率为零，但是在对密花豆生物量的称量中发现，无论是地上干重和地下干重都达到了较高的水平，而且显著（<0.05）高于对照，这也和光合指标吻合；I和E处理的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO２浓度（Ci）明显高于对照，所以导致I处理的单位体积干物质比较丰富。由于是幼苗刚移植的原因，故没有对总黄酮等品质指标进行检测，需要在接下来几年继续观测并检测其总黄酮等指标来解释I处理（5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O）下单位体积干物质较丰富的原因。

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Effects of Combined Application of Cu and Mn on Growth, Photosynthesis and Biomass ofDunn

LI Hongchi1,2ZHANG Jie1,2CAI Chuantao2,3

(1. CAS Key Laboratory of Tropical Plant Resources Sciences and Sustainable Use, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Yunnan 650233, China; 2. College of Life Sciences,University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China;3. Core Botanical Gardens, Chinese Academy of Sciences, Mengla, Yunnan 666303, China)

The effects of combined application of Cu and Mn combined application on the growth, photosynthesis and biomass ofDunn were studied, and the proportion of microelement fertilizer was optimized to provide basis for efficient cultivation of. The pot experiment was carried out in a completely random design with ten treatment. The effects of different application levels on growth indexes, photosynthetic characteristics and dry weight ofwere established. The results showed that the growth indexes, photosynthetic characteristics and dry weight ofwere generally increased under Cu and Mn combined treatment, among them, E treatment (3.91mg·pot–1CuSO4·5H2O)+30.73 mg/pot MnSO4·H2O and I treatment (5.87mg·pot–1CuSO4·5H2O+46.09 mg·pot–1MnSO4·H2O) increased the photosynthetic parameters ofcompared with other treatments.and E treatment had the greatest effect on plant height, basal diameter, clinging rate, dry weight above ground and dry weight below ground. However, I treatment inhibited the growth indexes of, which was lower (<0.05) than that of control group. In general, Combined application of E treatment can significantly (<0.05) improved the growth, photosynthesis and biomass of. In this study, the combined application of Cu and Mn microelement fertilizer was studied to optimize the combined application of Cu and Mn microelement fertilizer, provided theoretical and application basis for rational fertilization and efficient cultivation of.

suberectus Dunn; micronutrient fertilizer; Cu; Mn; pot experiment

S533

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2022.06.004

2022-01-19；

2022-02-17

院-企合作项目（No.2020-KQY-0534）；中国科学院“一三五”项目（No.2017XTBG-F05）。

李泓池（1995—），男，硕士研究生，研究方向为药用植物，E-mail：lihongchi@xtbg.ac.cn。

蔡传涛（1964—），研究员，博士研究生导师，研究方向药用植物，E-mail：caict@xtbg.ac.cn。

（责任编辑 龙娅丽）