不同药剂浸种及营养液浓度对魔芋实生种子水培生长的影响

宁 燃,李 川,*,崔 鸣

(1.安康学院 现代农业与生物科技学院,陕西 安康 725000;2.陕西富硒循环农业发展研究院,陕西 安康 725000)

0 引言

【研究意义】魔芋(Amorphophalmskonjac)又名蒟蒻,为天南星科魔芋属多年生草本植物,是一种重要的经济作物,在亚洲许多国家具有较高的生产潜力,且具有一定的药用价值,在我国西南山区有悠久的种植历史和重要的种植地位[1-3]。魔芋实生种子是魔芋有性繁殖的产物,与魔芋球茎等繁殖器官相比,有膨大系数大,易于运输,减少病原菌传播等优点,近年来越来越受到研究人员的重视[4]。随着魔芋大面积种植的种群密度加大,大田种植缺少遮阴,芋种混杂病原滋生、储存不当等原因,导致魔芋种质退化,病害加剧,严重影响了魔芋的产量和产业发展[5]。近年来,我国设施温室数量和规模不断上升,多年的蔬菜设施栽培和温室常规化带来的局限性,以及追求高价值温室栽培,难以进行科学轮作,导致病虫害频发、土壤盐碱化问题严重,不仅威胁到食品安全生产,而且降低了产量并影响质量。无土栽培技术的出现为这一问题提供了解决方案[6]。因此,进行魔芋无土栽培技术研究对控制其病虫害发生和保护环境具有重要意义。【前人研究进展】无土栽培中,适宜浓度的营养液配方能促进作物的正常生长发育,提高果实的鲜重和品质。李俊瑜等[7]通过无土栽培模式与传统地栽鲜切花对比研究发现,无土栽培可对植物营养吸收情况进行监测,水肥循环利用减少投入成本,产量大幅增加。吴明阳等[8]发现,加大对微量元素作用、效果以及使用浓度的研究和应用,能更好地发挥无土栽培马铃薯产量潜力,提高马铃薯的产量和品质。燕兴等[9]研究发现,三种云杉的发芽率、发芽势、发芽指数均随营养液浓度的升高呈先增后减趋势,沙地云杉对营养液的反应效果最明显,其次为红皮云杉,再次是白扦。李淑红等[10-12]研究发现,合适的营养液浓度使生产的果实品质最优。【研究切入点】目前,有关魔芋水培的研究鲜见报道,因此,有必要探明不同药剂浸种及营养液培养浓度对魔芋实生种子水培生长的影响。【拟解决的关键问题】比较不同药剂及营养液处理的魔芋实生种子在水培过程中的株高、叶幅、叶幅/株高、根长、生根数、球茎重量、球茎膨大倍数等生长指标,研究不同营养液浓度对魔芋苗生长的影响,筛选适宜的营养液配方,为魔芋高品质轻简化栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 魔芋实生种子 魔芋品种为秦魔1号,由安康学院现代农业与生物科技学院选育,实生种子从开花魔芋果实中获得。

1.1.2 试剂 硫脲购自天津市化学试剂六厂三分厂,KNO3购自成都市科隆化学品有限公司,赤霉素(GA)购自生工生物工程(上海)股份有限公司,α-萘乙酸购自国药集团化学试剂有限公司。

1.1.3 标准营养液 参考日本园试通用配方,其中,大量元素包括Ca(NO3)2·4H2O 945 mg/L、KNO3809 mg/L、NH4H2PO4153 mg/L、MgSO4·7H2O 493 mg/L;微量元素包括Na2Fe-EDTA 20 mg/L、H3BO32.86 mg/L、MnSO4·4H2O 2.13 mg/L、ZnSO4·7H2O 0.22 mg/L、CuSO4·5H2O 0.08 mg/L、(NH4)6Mo7O240.02 mg/L。

1.2 试验方法

水培试验于2020年4-12月在安康学院现代农业与生物科技学院农学大棚和植物繁育中心人工气候室进行。

1.2.1 不同药剂浸种试验 选择无病、无伤、质地饱满的花魔芋实生种子,经1%高锰酸钾消毒,用清水冲洗3次后于1 500 mg/L赤霉素液中浸泡24 h打破休眠,再经清水清洗后浸泡10 min,取下沉的饱满种子分别进行不同浓度的硫脲(0.50%,1.00%)、KNO3(0.20%,0.50%)、GA(1 mg/L,5 mg/L)和α-萘乙酸(50 mg/L,100 mg/L)溶液浸种处理,以清水浸泡24 h为对照(CK)。将处理过的种子用纱布覆盖放入培养皿中,于25 ℃的植物繁育室无光照条件下培养。每处理50粒种子,重复3次,定期浇水保湿观察,统计30 d后的发芽数和发芽率,筛选最优的浸种药剂。

种子发芽率=发芽种子数/供试种子数×100%

1.2.2 不同浓度营养液培养试验 营养液培养浓度设4个处理：处理1,100%标准营养液;处理2,80%标准营养液;处理3,60%标准营养液;处理4,清水(CK)。每个处理重复3次。将催芽后的种子置于不同浓度营养液的水培槽内于人工气候室进行培养,温度为(25±2)℃,相对湿度为60%～70%。待魔芋苗完全展叶后测定其株高、叶辐、生根数及根长,并计算叶幅/株高。培养3个月后魔芋倒苗后测定魔芋球茎重量,计算球茎膨大倍数。

球茎膨大倍数=(收获的魔芋球茎平均重量-实生种子平均重量)/实生种子平均重量

1.3 数据处理

利用Microsoft Excel 2010和IBM SPSS Statistics 19分别对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同药剂浸种魔芋的萌发率

从表1看出,除100 mg/Lα-萘乙酸处理魔芋实生种子的发芽率低于CK外,其余处理均高于CK。说明,100 mg/Lα-萘乙酸对魔芋实生种子的萌发起抑制作用,其他处理则具有一定的促进作用。各药剂浸种处理中,以1.0%硫脲处理的促萌发效果最好,发芽率达78%,比CK高48百分点;其次是5 mg/L GA处理,发芽率为68%,比CK高38百分点。

表1 不同药剂处理魔芋种子的发芽率 Table 1 The germination rate of konjac seed treated different chemicals

2.2 不同浓度营养液处理魔芋苗的生长情况

2.2.1 株高和叶幅 从表2看出,不同浓度营养液处理魔芋的株高、叶幅和叶幅/株高均高于CK。株高：处理1最高,为14.9 cm,与处理2间差异不显著,显著高于处理3和CK;处理2为13 cm,显著高于处理3和CK;处理3略高于CK,差异不显著。叶幅：以处理1最高,为21.2 cm;其次是处理2,为14.1 cm,各处理间差异均达显著水平。叶幅/株高：各处理均高于CK,以处理1最高,为1.42;其次是处理2,为1.08,处理1与处理2间差异不显著,但处理1显著高于处理3和CK;处理2、处理3、CK间差异不显著。

表2 不同浓度营养液处理魔芋的株高和叶幅Table 2 The plant height and leaf width of konjac treated with different concentrations of nutrient solution

2.2.2 根和球茎 从表3看出,处理1的根数和根长显著高于其他处理,分别为16条和19.7 cm,较CK高220.00%和134.52%;处理2的根数和根长分别为7条和12.2 cm,较CK显著高40.00%和45.38%;处理3的根数和根长均低于CK,但两者间差异不显著。球茎重量和球茎膨大倍数均随着营养液浓度的降低而不断下降,球茎越重,球茎膨大倍数越高。球茎重量和球茎膨大倍数均以处理1最高,分别为13.14 g和38.54倍;其次是处理2,为10.39 g和22.83倍,处理1与处理2间差异不显著,但均显著高于处理3和CK,处理3略高于CK,差异不显著。

表3 不同浓度营养液处理魔芋的根数、根长及球茎重量 Table 3 The number of root,root length and weight of protocorm of konjac treated with different concentrations of nutrient solution

3 讨论

魏芳勤等[4]研究表明,沼液浸种促进种子萌发的主要表现在催芽的前期,适宜的沼液处理有促进种子新芽生长势的作用。彭凤梅等[13]研究表明,用PEG6000 (聚乙二醇)、BA(6 -苄氨基嘌呤 )、GA (赤霉素)、硫脲、KNO3、α-萘乙酸等药剂浸种白魔芋实生种子,均可促进种子的萌发,以1%硫脲和5 mg/L GA处理的萌发生长效果最好。本研究表明,GA(1 mg/L,5 mg/L)、硫脲(0.5%,1.0%)、KNO3(0.2%,0.5%)供试浓度均对魔芋实生种子的萌发表现出促进作用;α-萘乙酸100 mg/L表现抑制作用,50mg/L表现促进作用,其中,以1.0%硫脲和5 mg/L GA对魔芋实生种子的萌发作用最好,与彭凤梅等[13]的研究结果一致

植物生长量对产量的形成至关重要。营养液富含氮、磷、钾及植物所需要的微量元素等,对植物生长有显著促进作用[14]。本研究表明,100%标准营养液水培的魔芋株高、叶幅、叶幅/株高、生根数、根长、球茎重量、球茎膨大倍数等均优于80%标准营养液和60%标准营养液处理,随着营养液浓度的降低魔芋实生种子各生长指标均出现逐渐降低的变化规律,且营养液培养的魔芋生长量均高于清水培养的生长量,与段曾平等[15]利用肥效微生物菌剂对魔芋的品质和产量影响的研究结果一致。

4 结论

GA、硫脲、KNO3、α-萘乙酸不同药剂浸种处理中,除100 mg/Lα-萘乙酸对魔芋实生种子的发芽率起抑制作用外,各药剂浓度均具有一定的促进作用,且以1.0%硫脲处理的促萌发效果最好,发芽率达78%,比清水浸泡(CK)高48百分点;其次是5 mg/L GA处理,发芽率为68%,比CK高38百分点。不同浓度营养液处理魔芋的株高、叶幅和叶幅/株高均高于CK,以100%标准营养液的水培效果最好,株高、叶幅、叶幅/株高、生根数、根长、球茎重、球茎膨大倍数均最高,分别为14.9 cm、21.2 cm、1.42、16条、19.7 cm、13.14 g和38.54倍。