有机生态型无土栽培对七叶一枝花光合特性的影响

翁琳琳

（宁德市农业科学研究所 福建 福安 355017）

有机生态型无土栽培是由中国农业科学院蔬菜花卉研究所自主研制开发的一项新型绿色无土栽培技术，其特色在于使用有机固态肥取代传统的营养液，直接用清水灌溉，将有机农业导入无土栽培，具有性能稳定、缓冲能力强、设备简单、投资少、技术易掌握等优势，是实现设施农业可持续发展的必要途径之一。目前，该项技术在蔬菜[1]、花卉[2-3]、小型水果[4]等农艺作物的生产栽培中应用得较广泛，在药用植物上研究较少。七叶一枝花作为我国稀缺的战略性药材资源，开展人工栽培是保护该药用资源的根本措施。目前针对七叶一枝花传统人工栽培的研究比较多，在无土栽培方面研究较少，其适宜生长在腐殖质含量丰富的壤土或肥沃的沙质壤土中。因此，本试验利用当地简单易得的农业废弃物经发酵处理后按一定比例进行复配，以寻找能够代替泥炭的有机基质。通过对光合特性指标的测定，分析不同混配基质在七叶一枝花栽培过程中的优劣，为筛选适合其生长的无土栽培基质配方提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在宁德市农业科学研究所试验基地进行。七叶一枝花4年生根茎购于光泽县司前乡水华中药材合作社；基质原料为泥炭、菇渣、腐叶（松鳞松针、阔叶）、蛭石。试验前2个月，将不同基质进行暴晒消毒处理。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验共设12个处理（表1），11月中旬将大小一致的4年生七叶一枝花根茎剪去根须，最终长度保留1～2 cm，移栽到28 cm×31 cm口径的5加仑花盆中，每盆种植3个根茎，每个处理10盆，盆底用地膜覆盖，将基质与土壤隔离。出苗前用透光率为40%的遮阳网进行遮阳，避免强光直射，不同处理间采用相同的管理措施。

表1 不同处理栽培基质混配比例

1.2.2 基质物理性质测定 物理指标（容重、总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙）测定采用环刀法[5]，在定植前测定，每项测定重复3次。环刀净重W0，将自然风干的待测基质加满在一定体积的环刀（100 cm3）中，称量得W1；于水中浸泡24 h后称量得W2，重力水自由沥干后再称量得W3，按以下公式计算各指标：容重=（W1-W0）/100；总孔隙度（%）=（W2-W1）/100%；通气孔隙（%）=（W2-W3）/100%；持水孔隙=总孔隙度-通气孔隙；大小孔隙比=通气孔隙/持水孔隙。

1.2.3 光合特性测定 使用3051D型便携式光合作用测定仪，测定指标包括净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）。120 d适应性栽培后进行测定。选择在晴天上午10:00～11:00进行，测定时保持叶片自然着生角度和方向不变。每次测定均选取固定标记的叶片，每个光合指标重复测定5次，最后取其平均值作为该处理的测定值。

1.3 数据统计与分析

使用Excel 2007软件对试验数据进行处理及作图，采用SPSS 19.0软件对数据进行方差分析（Duncan检验法）。

2 结果与分析

2.1 不同处理栽培基质的物理性质比较

栽培基质的物理性质与植物生长直接相关，是评价基质优劣的重要指标。李谦盛等[6]的研究认为，理想的有机基质物理性状标准为容重0.15～0.80 g/cm3、总孔隙度70%～90%、通气孔隙15%～30%、持水孔隙40%～75%、气水比0.25～0.66。由表2可知，本试验所配制的不同处理基质的容重范围为0.15～0.28 g/cm3，各处理基质容重均在适宜范围内，远低于CK（0.92 g/cm3）。此外不同处理基质配方的总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙、气水比也都在适宜范围内，且总孔隙度和持水孔隙均大于CK，CK除了持水孔隙和气水比在适宜范围内，其他均超出适宜范围。若仅以无土栽培基质物理性质作为参考标准，本试验T1～T12处理基质均符合要求，可作为无土栽培基质。

表2 不同处理马铃薯经济效益比较

表2 不同处理栽培基质的物理性质比较

2.2 不同处理对七叶一枝花光合特性的影响

光合作用是植物最重要的代谢过程，反映了植物积累有机物质的能力，其强弱对植物的生长和产量有重要的影响，是植物生长状况的重要指标[7-8]。

2.2.1 不同处理对七叶一枝花净光合速率的影响净光合速率直接反映植物利用光能的大小及积累光合产物的能力。由图1可知，不同栽培基质处理七叶一枝花叶片净光合速率在3.87～8.53 μmol/（m2·s）之间，T1~T6的Pn值大于CK，T7~T12的Pn值小于CK，其中T5的Pn值最高，为8.53 μmol/（m2·s）；T4次之，两处理间差异显著，T9最小。说明T5栽培处理条件下七叶一枝花叶片能够吸收较多的光能，同化能力强，比其他处理积累光合产物的能力强。

图1 不同处理对叶片净光合速率的影响

2.2.2 不同处理对七叶一枝花蒸腾速率的影响 蒸腾速率的大小在一定程度上反映了植物调节水分损失及适应逆境的能力，而植物根系吸水能力与土壤基质有关，因此基质性质对叶片的蒸腾速率会产生一定影响[9]。由图2可知，T6的Tr值最大，为2.3 mmol/（m2·s），T5次之，Tr值为2.1 mmol/（m2·s），两处理间无显著性差异；T9的Tr值最小，为1.03 mmol/（m2·s）；除了T7、T9、T12，其他处理的Tr值均高于CK。表明T6、T5处理的七叶一枝花叶片生理活动旺盛，消耗水分比较多。

图2 不同处理对叶片蒸腾速率的影响

2.2.3 不同处理对七叶一枝花胞间CO2浓度的影响胞间CO2浓度是光合气体交换过程中一个重要的参数，作为其来源的外界CO2浓度、气孔导度和叶片光合碳同化均会产生重要影响[10]。由图3可知，不同栽培基质配方下七叶一枝花叶片胞间CO2浓度不同，其中T9处理的胞间CO2浓度最高，为431.63 μmol/mol；T5处理的胞间CO2浓度最低，为366.23 μmol/mol；胞间CO2浓度的变化趋势恰好与净光合速率呈负相关，植物胞间CO2浓度能够在一定程度上反映光合作用的强度 说明七叶一枝花叶片的胞间CO2浓度受到非气孔导度的影响。

图3 不同处理对叶片胞间CO2浓度的影响

2.2.4 不同处理对七叶一枝花气孔导度的影响 气孔导度是反映叶片气体交换的重要指标，它影响光合作用、蒸腾作用及呼吸作用。由图4可知，在以腐叶为主的栽培基质配方T4～T6处理下七叶一枝花叶片气孔导度最大，以泥炭为主的栽培基质配方T1～T3次之，菇渣为主的栽培基质配方T7～T9最小，气孔导度差异显著。其中T5处理的七叶一枝花叶片气孔导度最大，为0.13 mol/（m2·s）；T9处理的七叶一枝花叶片气孔导度最小，为0.03 mol/（m2·s）。叶片气孔导度变化趋势与净光合速率呈正相关。

图4 不同处理对叶片气孔导度的影响

3 结论与讨论

栽培基质是为植株提供所需水分、温度、营养等的介质，植物的生长受到栽培基质理化性质的综合影响，产能大小在很大程度上取决于栽培基质的质量[11]。本试验通过对药用价值较高、野生资源紧缺的七叶一枝花进行有机生态型无土栽培技术试验研究，通过不同处理基质的物理性质与4年生七叶一枝花光合特性的综合分析，结果表明，以腐叶为主的基质配方T4～T6优于以泥炭为主的基质配方T1～T3，T1～T6处理优于CK；以菇渣为主的配方T7～T9表现最差，不如CK。其中T5配方（腐叶、蛭石、菌肥比例为2∶1∶0.25）物理性质指标理想，光合指标优于其他处理，经过120 d适应性栽培后测得七叶一枝花叶片净光合速率Pn值最高，为8.53 μmol/（m2·s）；同时T5的蒸腾速率Tr值仅次于T6，为2.1 mmol/（m2·s），两处理间无显著性差异。

七叶一枝花由传统土壤栽培转变为无土栽培是可行的，有机生态型无土栽培技术种植七叶一枝花，从栽培基质到所施用的肥料，均以有机物质为主，含有丰富的营养元素。本试验12个无土栽培基质配方其物理指标均在适宜的范围内，七叶一枝花叶片光合特性差异很大，原因可能在于各处理基质配方化学指标的差异，并不是营养成分含量越高七叶一枝花生长越好。因此，七叶一枝花有机生态型无土栽培技术仍有待开展更深入的研究和完善，今后可以T5处理作为参考，在此基础上进行试验，以达到更为理想的栽培效果。