不同光照条件对几种姜荷花生长的影响

王陈 任少华 周鑫伟 张驰强 童琪

(贵州省植物园，贵州 贵阳 550004)

姜荷花(Curcuma alismatifolia Gagnep.)是姜科姜黄属多年生球根植物。原产于泰国清迈，目前在我国广东、云南等地大量种植，且在南方多个地区有栽培观赏地[1]。姜荷花具有花型美观大气、花色丰富、花型神似荷花、花期持久等特色，非常适合用于应季观赏花卉或切花。姜荷花的生长环境长期温暖湿润、阳光充足，但贵州省贵阳市全年整体温度不高、光照不强，有“天无三日晴”之说，因此，若想要了解姜荷花是否适宜在贵阳推广种植，还需了解本地光照条件对其生长的影响。掌握植物的生长习性是开展植物栽培技术研究的前提与关键[2]，植物的生长习性决定了植物的应用范围，要想合理应用植物，必须对植物的习性有所了解[3]。光照条件是姜荷花生长的一大重要环境因子[4]，影响着姜荷花的生存和生长。姜黄属中的姜黄、郁金、莪术在贵州望谟、册亨、兴仁等地都有人工种植及野生资源，同属的植物生长环境可作为推广种植的参考。姜荷花生长对光照强度要求较高，而不同品种的姜荷花对光照的需求不同，其在贵阳本地的具体最佳光照条件暂未有研究。现开展不同光照条件对“红火炬”“蓝莲雪”“紫仙子”“白雪公主”“清迈粉”和“黎明”6种不同姜荷花品种生长的影响研究，旨在探索6种常见姜荷花品种的需光习性，以期为提高繁殖培育技术及在贵阳本地推广应用提供光照条件上的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在贵州省贵阳市贵州省植物园内，地理位置E106°42′，N26°24′，海拔为1280m，年平均气温14℃，年平均降雨量1200mm，平均日照时数约1174h，属亚热带季风气候。

1.2 试验材料

6种供试姜荷花品种分别为“红火炬”“蓝莲雪”“紫仙子”“白雪公主”“清迈粉”“黎明”。将6种姜荷花种球分别种植于口径30cm、高30cm的营养袋中，缓苗至各姜荷花均已展叶[5]，生长至一定株高后，做4个处理，每个处理3个重复。4个处理分别为在全光照、1层遮阳网、2层遮阳网、3层遮阳网的环境中培养2个月，试验期间各处理进行正常一致的养护管理[6]。样本命名如表1所示。

表1 样本命名表

1.3 试验方法

试验设4个不同光照梯度，于7月10日开始使用黑色遮阳网进行遮荫处理，通过增加遮阳网层数进行光照强度的梯度设置，分别为全光照(FL)、1层遮阳网处理(F1)、2层遮阳网处理(F2)、3层遮阳网处理(F3)[7]。将6种姜荷花按上述光强各自分成4组放置于遮阳网内，每处理3次重复。选择晴朗天气，于10：00—11：00使用便携式高精度光照度测试仪测量并记录各遮荫处理中姜荷花叶片表面处的光照强度，分别为FL处理123660lx，透光率为100.00%；F1处理67980lx，透光率为55%；F2处理16945lx，透光率为14%；F3处理3716lx，透光率为3%。常规管理2个月后，于9月10日开始测量各处理姜荷花的叶绿素含量、叶片可溶性糖含量及生物量参数。

1.4 项目测定

采用蒽酮比色法测定不同处理姜荷花叶片的可溶性糖含量[8]；采用95%乙醇提取方法，提取姜荷花叶片叶绿素，取叶绿体色素提取液在波长645nm、633nm下测定吸光度，计算叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量；姜荷花生物量：取成熟期各处理成熟期姜荷花地上部分和地下部分，称量样品重量(g)，统计花苞数量、种球数量、试验期新发出奶罐数量[9]。

1.5 数据分析

采用Excel软件进行数据处理和图表绘制，采用SPSS 20.0软件对相应指标进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同光照条件对6种姜荷花可溶性糖含量的影响

通过蒽酮比色法测定可以看出，不同的光照强度对6种姜荷花的可溶性糖含量的影响较大，由图1可知，6种姜荷花在FL、F1、F2处理中可溶性糖含量呈现下降趋势，说明随着光照强度的降低，可溶性糖含量下降；在F3处理中可溶性糖的含量比F2处理含量高，推测原因可能是F3处理覆盖了3层遮荫网，保温效果导致可溶性糖含量高于F2处理(温度也是影响姜荷花生长的重要因子之一[10])。6种姜荷花中“紫仙子”Z-1的可溶性糖含量最高，含量为67.006mg·g-1，其次为“白雪公主”B-1，含量为66.468mg·g-1；6种品种中“紫仙子”和“白雪公主”在全光照下的可溶性糖含量最高，说明这2种品种相较于其他品种可溶性糖含量在光照强度增大时合成最高；FL处理下的可溶性糖含量均高于其他组，说明光照强度的增大会促使姜荷花的叶片大量合成可溶性糖，而F2处理时光照强度降低，造成叶片可溶性糖合成降低，说明光照强度的降低会导致姜荷花叶片可溶性糖降低；其中可溶性糖含量最低的是“蓝莲雪”L-3为43.583mg·g-1，说明光照强度降低对“蓝莲雪”造成的影响最大。

图1 不同光照强度下6种姜荷花叶片的可溶性糖含量变化

2.2 不同光照条件对6种姜荷花叶绿素含量的影响

姜荷花除了观赏其花型以外，叶片也具有一定的观赏价值[11,12]，可适当对姜荷花用遮阳网遮荫，以增加其观赏性。由图2可知，不同光照强度处理对6种姜荷花叶片的叶绿素含量影响显著。“红火炬”“蓝莲雪”“紫仙子”“白雪公主”4个品种的叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量F1处理均高于FL处理，“清迈粉”和“黎明”的FL处理叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量最高，说明“红火炬”“蓝莲雪”“紫仙子”“白雪公主”4个姜荷花品种进行适当遮荫可提高叶片叶绿素的合成，“清迈粉”和“黎明”2个姜荷花品种在全日照时叶绿素合成最高。

图2 不同光照强度下6种姜荷花的叶片叶绿素含量比较

由表2可知，FL环境下叶绿素a含量最高的为“清迈粉”0.794mg·g-1，叶绿素b含量最高的为“黎明”0.882mg·g-1，叶绿素总量最高的为“黎明”1.669mg·g-1；F1处理下叶绿素a含量最高的为“紫仙子”0.804mg·g-1，叶绿素b含量最高的为“紫仙子”1.004mg·g-1，叶绿素总量最高的为“紫仙子”1.808mg·g-1；F2处理下叶绿素a含量最高的为“蓝莲雪”0.798mg·g-1，叶绿素b含量最高的为“白雪公主”0.983mg·g-1，叶绿素总量最高的为“白雪公主”1.78mg·g-1；F3处理下叶绿素a含量最高的为“紫仙子”0.805mg·g-1，叶绿素b含量最高的为“紫仙子”0.971mg·g-1，叶绿素总量最高的为“紫仙子”1.776mg·g-1，F1处理与F3处理叶绿素含量最高均为“紫仙子”，且“紫仙子”F1与F3处理之间的差异不显著。6种姜荷花品种各处理的叶绿素a/b差异不显著。“蓝莲雪”的叶绿素总量在各处理中差异最小，“紫仙子”随着光照强度降低叶绿素总量升高最大，“清迈粉”随着光照强度降低叶绿素总量降低最多。

表2 不同光照强度下6种姜荷花的叶片叶绿素含量

2.3 不同光照条件对6种姜荷花生物量的影响

2.3.1 不同光照强度对6种姜荷花鲜重的影响

对各处理的6种姜荷花全部完整挖出根系，用清水洗净[13]，将其擦干后进行称重。由图3可知，其中除“清迈粉”在F2处理下鲜重略大于F1处理，“紫仙子”F1处理略大于FL处理，其余品种姜荷花在各处理中其鲜重随着光照强度的下降而逐渐降低，整体均处于下降趋势，说明光照对姜荷花长势有较强影响，光照越低其长势越低，若是在栽植培育中需要姜荷花长势大而壮可适当增加光照强度/光照时长。由于品种之间性状差别，“红火炬”具有花苞长大、花茎短粗、叶片硕大、叶柄短等特征[14]，其叶片、花苞、种球皆为最大者，因此鲜重为6种姜荷花品种中重量最大的。除“红火炬”之外的其他5个品种除花色外，在叶形、花型、种球大小上相似[15]，因此鲜重差别不大。

图3 不同光照强度下6种姜荷花叶片鲜重的变化

2.3.2 不同光照强度对6种姜荷花种球数的影响

由表3可知，6种姜荷花种球在FL、F1处理时数量均大于F2、F3处理，姜荷花的种球质量及数量受光照时长及光照强度的影响。本试验均设置在室外光照时长一致，说明光照时长固定时，光照强度越低，姜荷花种球发育越差，种球数量减少，若需要增产姜荷花种球，可适当增加光照强度。

表3 不同光照强度下6种姜荷花的生物量

2.3.3 不同光照强度对6种姜荷花新发奶罐数的影响

姜荷花的种球下面通常还伴有球状贮藏根，又称奶罐，是专门贮藏养分的营养器官，其养分含量直接决定了姜荷花的萌芽速度和萌芽后初期的发育情况。由表3可知，6种不同品种的姜荷花随着光照强度降低，其当年新发育的奶罐数量就越少，且光照强度降至一定时奶罐不发育。因此，奶罐的发育也尤为重要，栽植姜荷花时光照强度不能过低。

2.3.4 不同光照强度对6种姜荷花花苞发育的影响

由表3可知，6种姜荷花在全日照环境中均发出花苞并且开花，但随着光照强度降低，花苞数逐渐减少，开花减少。F2处理时开花数量只达到整体1/3，F3处理下的所有品种的姜荷花均未发出花苞，由此可见，花苞的发育受光照强度影响较大。

3 讨论与结论

植物的生长发育离不开光照，植物生长环境的光照条件与其生长状况有着密切联系[16]。姜荷花叶片的可溶性糖含量，叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素a/b比值、叶绿素总量，以及姜荷花的生物量均与遮荫处理有一定相关性[17-20]。通过蒽酮比色法测定可以看出，6种姜荷花在全日照、覆盖1层遮荫网、覆盖2层遮荫网处理中可溶性糖含量呈现逐渐下降趋势，说明随着光照强度的降低，姜荷花叶片可溶性糖含量合成减弱，含量下降；但在F3处理中可溶性糖的含量略超F2处理，由于外界因素基本一致，存在的差异因素只有遮荫网覆盖层数不同，因此可能是由于覆盖3层遮荫网后F3处理内部温度大于F2处理；F3因遮荫网覆盖较厚后得到保温，由于温度也是影响姜荷花生长的重要因子之一，推测由保温效果导致F3处理可溶性糖含量高于F2处理。姜荷花品种中的“红火炬”“蓝莲雪”“紫仙子”“白雪公主”的叶绿素含量F1处理均大于FL处理，而“清迈粉”和“黎明”在FL处理时叶绿素合成最高；“紫仙子”在F1处理与F3处理中叶绿素含量最高，且差异不显著。“蓝莲雪”的叶绿素总量在各处理中差异最小，“紫仙子”随着光照强度降低叶绿素总量升高最大，“清迈粉”随着光照强度降低叶绿素总量降低最多；说明“红火炬”“蓝莲雪”“紫仙子”“白雪公主”4个姜荷花品种种植培育时进行适当遮荫可提高叶片叶绿素的合成，但不宜过度遮荫，“清迈粉”和“黎明”的FL处理叶绿素含量最高，说明这2个品种最适宜在全日照环境下栽植。通过对不同光照处理的6种姜荷花生物量测定可以看出，整体在全日照和1层遮荫网处理下的发育情况最优，在3层遮荫网处理时发育状况最差，属于基本存活。姜荷花中的“红火炬”品种与其他品种有着明显外部生理特征区别，除了花型较大、花苞长、花柄短外，其叶片大且多、叶柄短，因此除观花外还可观叶，栽植培育时通过提高光照强度扩大叶面积、控制花柄叶柄不徒长等提升“红火炬”的观赏品质。由于本次试验设置FL为123660lx，F1为67980lx，F2为16945lx，F3为3716lx，整体发育情况在F1～FL较优，F3～F2时较差。因此在贵阳本地栽植姜荷花时可设置在光照强度≥68000lx，室外全日照时可不作处理，室内可人工增加光照设施提高光照强度[21,22]。本次除试验设置条件环境外，同一地点旁的全透光玻璃温室也有种植与本次试验一致的6个品种姜荷花。观察可见，生长发育状况基本与FL处理相似，但在11月入秋后地上植株部分逐渐枯萎时，温室内种植的姜荷花枯萎程度缓慢，室外试验姜荷花全部枯萎进入休眠，温室内仍基本存在，仅有部分叶片枯黄。这一现象与F3处理中可溶性糖含量略超F2处理的原因可能一致，皆由于保温效果导致[22-25]。因此，在栽植培育姜荷花时除提高光照强度外也应适当提高温度[26]。在贵阳本地种植姜荷花时尽量选择在全日照或适当遮荫的环境下，由于贵阳全年温度不高，可在11月将其移栽至透光温室内，第2年5—6月光照强度增大、日照时间增长时移至室外[27]。