有機生態型無土栽培對七葉一枝花光合特性的影響

翁琳琳

（寧德市農業科學研究所 福建 福安 355017）

有機生態型無土栽培是由中國農業科學院蔬菜花卉研究所自主研制開發的一項新型綠色無土栽培技術，其特色在于使用有機固態肥取代傳統的營養液，直接用清水灌溉，將有機農業導入無土栽培，具有性能穩定、緩沖能力強、設備簡單、投資少、技術易掌握等優勢，是實現設施農業可持續發展的必要途徑之一。目前，該項技術在蔬菜[1]、花卉[2-3]、小型水果[4]等農藝作物的生產栽培中應用得較廣泛，在藥用植物上研究較少。七葉一枝花作為我國稀缺的戰略性藥材資源，開展人工栽培是保護該藥用資源的根本措施。目前針對七葉一枝花傳統人工栽培的研究比較多，在無土栽培方面研究較少，其適宜生長在腐殖質含量豐富的壤土或肥沃的沙質壤土中。因此，本試驗利用當地簡單易得的農業廢棄物經發酵處理后按一定比例進行復配，以尋找能夠代替泥炭的有機基質。通過對光合特性指標的測定，分析不同混配基質在七葉一枝花栽培過程中的優劣，為篩選適合其生長的無土栽培基質配方提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在寧德市農業科學研究所試驗基地進行。七葉一枝花4年生根莖購于光澤縣司前鄉水華中藥材合作社；基質原料為泥炭、菇渣、腐葉（松鱗松針、闊葉）、蛭石。試驗前2個月，將不同基質進行暴曬消毒處理。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗共設12個處理（表1），11月中旬將大小一致的4年生七葉一枝花根莖剪去根須，最終長度保留1～2 cm，移栽到28 cm×31 cm口徑的5加侖花盆中，每盆種植3個根莖，每個處理10盆，盆底用地膜覆蓋，將基質與土壤隔離。出苗前用透光率為40%的遮陽網進行遮陽，避免強光直射，不同處理間采用相同的管理措施。

表1 不同處理栽培基質混配比例

1.2.2 基質物理性質測定 物理指標（容重、總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙）測定采用環刀法[5]，在定植前測定，每項測定重復3次。環刀凈重W0，將自然風干的待測基質加滿在一定體積的環刀（100 cm3）中，稱量得W1；于水中浸泡24 h后稱量得W2，重力水自由瀝干后再稱量得W3，按以下公式計算各指標：容重=（W1-W0）/100；總孔隙度（%）=（W2-W1）/100%；通氣孔隙（%）=（W2-W3）/100%；持水孔隙=總孔隙度-通氣孔隙；大小孔隙比=通氣孔隙/持水孔隙。

1.2.3 光合特性測定 使用3051D型便攜式光合作用測定儀，測定指標包括凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）。120 d適應性栽培后進行測定。選擇在晴天上午10:00～11:00進行，測定時保持葉片自然著生角度和方向不變。每次測定均選取固定標記的葉片，每個光合指標重復測定5次，最后取其平均值作為該處理的測定值。

1.3 數據統計與分析

使用Excel 2007軟件對試驗數據進行處理及作圖，采用SPSS 19.0軟件對數據進行方差分析（Duncan檢驗法）。

2 結果與分析

2.1 不同處理栽培基質的物理性質比較

栽培基質的物理性質與植物生長直接相關，是評價基質優劣的重要指標。李謙盛等[6]的研究認為，理想的有機基質物理性狀標準為容重0.15～0.80 g/cm3、總孔隙度70%～90%、通氣孔隙15%～30%、持水孔隙40%～75%、氣水比0.25～0.66。由表2可知，本試驗所配制的不同處理基質的容重范圍為0.15～0.28 g/cm3，各處理基質容重均在適宜范圍內，遠低于CK（0.92 g/cm3）。此外不同處理基質配方的總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙、氣水比也都在適宜范圍內，且總孔隙度和持水孔隙均大于CK，CK除了持水孔隙和氣水比在適宜范圍內，其他均超出適宜范圍。若僅以無土栽培基質物理性質作為參考標準，本試驗T1～T12處理基質均符合要求，可作為無土栽培基質。

表2 不同處理馬鈴薯經濟效益比較

表2 不同處理栽培基質的物理性質比較

2.2 不同處理對七葉一枝花光合特性的影響

光合作用是植物最重要的代謝過程，反映了植物積累有機物質的能力，其強弱對植物的生長和產量有重要的影響，是植物生長狀況的重要指標[7-8]。

2.2.1 不同處理對七葉一枝花凈光合速率的影響凈光合速率直接反映植物利用光能的大小及積累光合產物的能力。由圖1可知，不同栽培基質處理七葉一枝花葉片凈光合速率在3.87～8.53 μmol/（m2·s）之間，T1~T6的Pn值大于CK，T7~T12的Pn值小于CK，其中T5的Pn值最高，為8.53 μmol/（m2·s）；T4次之，兩處理間差異顯著，T9最小。說明T5栽培處理條件下七葉一枝花葉片能夠吸收較多的光能，同化能力強，比其他處理積累光合產物的能力強。

圖1 不同處理對葉片凈光合速率的影響

2.2.2 不同處理對七葉一枝花蒸騰速率的影響 蒸騰速率的大小在一定程度上反映了植物調節水分損失及適應逆境的能力，而植物根系吸水能力與土壤基質有關，因此基質性質對葉片的蒸騰速率會產生一定影響[9]。由圖2可知，T6的Tr值最大，為2.3 mmol/（m2·s），T5次之，Tr值為2.1 mmol/（m2·s），兩處理間無顯著性差異；T9的Tr值最小，為1.03 mmol/（m2·s）；除了T7、T9、T12，其他處理的Tr值均高于CK。表明T6、T5處理的七葉一枝花葉片生理活動旺盛，消耗水分比較多。

圖2 不同處理對葉片蒸騰速率的影響

2.2.3 不同處理對七葉一枝花胞間CO2濃度的影響胞間CO2濃度是光合氣體交換過程中一個重要的參數，作為其來源的外界CO2濃度、氣孔導度和葉片光合碳同化均會產生重要影響[10]。由圖3可知，不同栽培基質配方下七葉一枝花葉片胞間CO2濃度不同，其中T9處理的胞間CO2濃度最高，為431.63 μmol/mol；T5處理的胞間CO2濃度最低，為366.23 μmol/mol；胞間CO2濃度的變化趨勢恰好與凈光合速率呈負相關，植物胞間CO2濃度能夠在一定程度上反映光合作用的強度 說明七葉一枝花葉片的胞間CO2濃度受到非氣孔導度的影響。

圖3 不同處理對葉片胞間CO2濃度的影響

2.2.4 不同處理對七葉一枝花氣孔導度的影響 氣孔導度是反映葉片氣體交換的重要指標，它影響光合作用、蒸騰作用及呼吸作用。由圖4可知，在以腐葉為主的栽培基質配方T4～T6處理下七葉一枝花葉片氣孔導度最大，以泥炭為主的栽培基質配方T1～T3次之，菇渣為主的栽培基質配方T7～T9最小，氣孔導度差異顯著。其中T5處理的七葉一枝花葉片氣孔導度最大，為0.13 mol/（m2·s）；T9處理的七葉一枝花葉片氣孔導度最小，為0.03 mol/（m2·s）。葉片氣孔導度變化趨勢與凈光合速率呈正相關。

圖4 不同處理對葉片氣孔導度的影響

3 結論與討論

栽培基質是為植株提供所需水分、溫度、營養等的介質，植物的生長受到栽培基質理化性質的綜合影響，產能大小在很大程度上取決于栽培基質的質量[11]。本試驗通過對藥用價值較高、野生資源緊缺的七葉一枝花進行有機生態型無土栽培技術試驗研究，通過不同處理基質的物理性質與4年生七葉一枝花光合特性的綜合分析，結果表明，以腐葉為主的基質配方T4～T6優于以泥炭為主的基質配方T1～T3，T1～T6處理優于CK；以菇渣為主的配方T7～T9表現最差，不如CK。其中T5配方（腐葉、蛭石、菌肥比例為2∶1∶0.25）物理性質指標理想，光合指標優于其他處理，經過120 d適應性栽培后測得七葉一枝花葉片凈光合速率Pn值最高，為8.53 μmol/（m2·s）；同時T5的蒸騰速率Tr值僅次于T6，為2.1 mmol/（m2·s），兩處理間無顯著性差異。

七葉一枝花由傳統土壤栽培轉變為無土栽培是可行的，有機生態型無土栽培技術種植七葉一枝花，從栽培基質到所施用的肥料，均以有機物質為主，含有豐富的營養元素。本試驗12個無土栽培基質配方其物理指標均在適宜的范圍內，七葉一枝花葉片光合特性差異很大，原因可能在于各處理基質配方化學指標的差異，并不是營養成分含量越高七葉一枝花生長越好。因此，七葉一枝花有機生態型無土栽培技術仍有待開展更深入的研究和完善，今后可以T5處理作為參考，在此基礎上進行試驗，以達到更為理想的栽培效果。