不同培育方式對橡膠樹實生苗生理指標、養分及長勢的影響

陳青, 周珺, 王新龍, 陳健, 王軍

不同培育方式對橡膠樹實生苗生理指標、養分及長勢的影響

陳青, 周珺, 王新龍, 陳健, 王軍*

(中國熱帶農業科學院橡膠研究所，?？?571101)

橡膠樹()種子催芽生長一般使用沙床培育，沙子是不可再生資源，為了選擇一種適合橡膠樹種子培育方式來替代對沙子的依賴，該研究通過水培、懸空培育和傳統的沙培比較橡膠樹實生苗第1蓬葉穩定時，苗木的生長勢、生理指標及養分含量。結果表明，水培實生苗地上部株高、莖粗、葉面積的長勢最佳，壯苗指數和生物量的含量最高，但其根太長，根相對較細。水培的葉、莖、根的可溶性糖、丙二醛、游離脯氨酸、超氧化物歧化酶的含量均較低；水培和懸空培育的葉片和莖的葉綠素、類胡蘿卜素及根系活力的含量沒有顯著性差異，均高于沙培。水培的葉、莖、根中的氮和磷含量最低，沙培的最高；而水培實生苗根和莖中鉀的含量較高，葉片中含量與懸空培育、沙培均沒有顯著性差異；懸空培育在葉、莖、根中鉀的含量最低。水培促進了苗木的生長，降低干旱脅迫，提高養分利用率，但后續還需調控根系，建設良好根團。懸空培育的苗木長勢較弱，還需進一步完善方法。

橡膠樹；實生苗；水培；長勢；生理指標；養分

橡膠樹()是大戟科(Euphorbia- ceae)多年生的木本植物，廣泛栽培于世界熱帶地區，是商業化栽培面積最大的產膠作物，生產上主要的種植材料為芽接樹，其經濟壽命約30年[1]。橡膠樹是我國國防工業的重要戰略物資，也是我省重要的經濟作物[2]。農業農村部以云南、海南和廣東為重點劃定天然橡膠生產保護區面積為1.2×106hm2[3–4],目前，我國橡膠產量達到8.0×105t以上，已躋身于世界第四大產膠國[5]。

種子作為農業生產的關鍵材料，其生命體的活性、自身營養供應、保護結構的完整性，三者共同決定了種子的發芽、出苗和成苗能力[6]。橡膠樹種子既是培育實生苗或有性系材料，也是培育橡膠芽接苗的不可缺少的材料之一。許多研究者從橡膠樹種子水分脅迫、旱害響應、種子脫水敏感性等對種子的萌發性及實生苗長勢的影響進行了多方面的研究。宮麗丹等[7]對4個品系橡膠樹實生苗葉片及根系對水分脅迫的反應進行研究，結果表明種子對水分脅迫的抵御與適應能力為GT1>PR107> RRIM600>PB86；王紀坤等[8]對橡膠樹GT1袋裝實生苗旱害響應機制的研究表明，實生苗在干旱初期(1～3 d)表現出較強的抗旱調節能力，干旱3～5 d是補水關鍵期；閆興富等[9]通過對橡膠樹種子對脫水的敏感性研究表明種子活力隨著含水量的減少而下降。

沙子是不可再生資源，買沙難、成本高是困擾橡膠樹育苗的一個難題。且土地資源越來越稀缺, 面對人們對農作物日益需求的增長與土地資源緊缺之間的矛盾，亟需一種新型的育苗技術來滿足人們的需求。無土栽培最初起源于一些發達國家，現已有100多個國家涉及到無土栽培技術的應用與發展[10]，我國于20世紀70年代開始研究水培技術, 起步階段是由山東農業大學開展關于作物營養液育苗的研究，推廣到花卉的水培[11]。水培是無土栽培中的一種，通過營養液向植物根系輸入養分、氧氣以及水分的培育方法，在育苗期間可短期無需使用基質[12]，且水培的根系具有“可視化”，有利于觀測根系動態。水培技術廣泛應用于培育蔬菜和花卉的整個生育期，目前蔬菜水培主要包括番茄()、黃瓜()、生菜()、小白菜()、辣椒()等[13–16]；觀賞植物進行水培研究的有發財樹()、鵝掌柴()、桂花()、茉莉()、垂葉榕()、常春藤()等[17–19]。雖然橡膠樹苗木繁育技術在水培領域中尚無研究報道，但可以通過利用水培技術代替橡膠樹苗木沙培假植階段進行研究探討。本研究通過水培浸水、懸空和傳統的沙培比較橡膠樹實生苗第1蓬葉穩定時，苗木的生長勢、生理指標及養分含量。旨在選擇一種適合橡膠樹種子培育方式來替代對沙子的依賴，且縮短橡膠苗移栽緩苗期，提高苗木成活率、壯苗指數，減少育苗成本，進一步提升橡膠苗木出圃質量。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗于中國熱帶農業科學院橡膠研究所栽培保護性基地A點苗圃內。供試材料為橡膠樹‘熱研73397’種子。105孔育苗盤上口徑35 mm、底部10 mm、外形540 mm×280 mm、深度40 mm，把底部剪斷，以備根系往下生長。

采用同一批種子進行催芽，選取發芽良好的幼苗進行試驗。試驗設置3個處理：水培：以105孔的育苗盤固定種子，放置于裝滿水的盆上，進行供氧；懸空培育：以105孔的育苗盤固定種子，每個孔中放入紙巾達到保濕作用；沙培：種子在沙床上進行常規培育，作為本研究的對照。每個處理3個重復，每個重復100顆種子，待第1蓬葉穩定時, 每個重復選30株長勢均勻的實生苗測定生長勢, 其中每10株混合為1個樣品，3個重復，用于測定生理指標和養分。

1.2 方法

生長指標測定 選取物候期穩定的實生苗,利用卷尺測量株高和根長；數顯游標卡尺測量莖粗和根粗；葉面積儀測量葉片的大??；用萬分之一天平稱量根、莖、葉的干重；壯苗指數=(莖粗/株高+根干重/地上部干重)×全株干重。

生理生化指標測定 采用第1蓬葉穩定期的新鮮根、莖、葉?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬? MDA含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法；Pro含量采用酸性茚三酮染色法；SOD活性采用氮藍四唑法;葉綠素和類胡蘿卜素含量用分光光度法；根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法[20]。

氮、磷、鉀含量測定 采用第1蓬葉穩定期的根、莖、葉干樣，用H2SO4-H2O2消煮后進行養分測定，氮用靛酚藍比色法測定，磷用鉬銻抗比色法測定，鉀用火焰光度計法測定[21]。

1.3 數據處理

試驗數據采用WPS Office 2013和DPS6.50軟件進行整理和統計分析，利用Duncan’s新復極差法進行方差分析和顯著性比較。采用隸屬函數法進行綜合評價。(i)=(X-min)/(max-min), 式中,表示某項指標，X為某項指標的測定值，max為某處理某項指標的最大值，min為某處理某項指標的最小值。

2 結果和分析

2.1 實生苗的長勢

表1可見，水培處理的株高、葉面積、根長顯著高于懸空培育和沙培，懸空培育的株高顯著高于沙培，懸空培育和沙培的葉面積無顯著性差異，沙培的根長顯著長于懸空培育；水培和沙培的莖粗無顯著性差異，均極顯著大于懸空處理，水培和沙培的實生苗壯苗指數無顯著性差異，均顯著高于懸空培育的含量，水培、懸空培育和沙培的根粗無顯著性差異，水培和懸空培育的根冠比顯著小于沙培的。

從圖1可見，水培的根、莖、葉生物量均高于沙培和懸空培育的，其中水培的葉片和莖生物量均顯著大于沙培和懸空培育，水培和沙培的根生物量沒有顯著差異，均顯著大于懸空培育的。水培處理的生物量顯著大于沙培和懸空培育，懸空培育顯著小于沙培。

水培實生苗生長到第1蓬葉穩定時，其株高、莖粗、葉面積、根長的長勢最佳，壯苗指數和生物量最高，其次為沙培的實生苗，懸空培育的苗長勢較差。

表1 實生苗第1蓬葉的長勢

同列數據后不同字母表示差異顯著(<0.05)。下同

Data followed different letters indicate significant differences at 0.05 level. The same below

圖1 實生苗的生物量

2.2 實生苗的生理指標

橡膠樹實生苗第1蓬葉穩定時的生理指標見表2，水培實生苗根、莖、葉的可溶性糖、MDA、Pro含量最低，均顯著低于沙培。莖的SOD活性顯著低于沙培，葉和根的SOD活性與沙培無顯著差異; 在葉片中，懸空培育的可溶性糖和Pro含量與沙培沒有顯著差異，MDA含量顯著小于沙培，MDA含量和SOD活性顯著低于沙培；在莖中，懸空培育的可溶性糖和Pro含量顯著高于沙培，MDA含量顯著低于沙培，SOD活性與沙培無顯著差異；在根中，懸空培育可溶性糖與沙培無顯著差異，MDA、Pro含量和SOD活性均高于沙培。

從圖2可見，懸空培育的根系活力顯著性大于沙培，水培與沙培間無顯著差異。

表2 實生苗葉片、莖、根的生理指標

圖2 實生苗的根系活力

從圖3可見，葉片中的光合色素明顯比莖中的含量高，水培和懸空培育的光合色素含量均比沙培的含量高，其中，在葉片中，水培的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素和類胡蘿卜素均顯著高于沙培和懸空培育，沙培的含量最低；在莖中，懸空培育的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素和類胡蘿卜素最高，與水培無顯著性差異，但顯著高于沙培。

水培實生苗的可溶性糖、MDA、Pro的含量和SOD活性均較低，水培和懸空培育的光合色素含量及根系活力均高于沙培。

圖3 橡膠樹實生苗葉片、莖的光合色素含量

2.3 不同處理實生苗的養分含量

對橡膠樹實生苗的根、莖、葉的養分進行分析，結果如圖4，沙培的實生苗各部分氮含量最高，其次為懸空培育，水培的含量最低。葉片中沙培的氮含量顯著高于水培，與懸空培育沒有顯著性差異; 莖和根中，沙培的氮含量均顯著高于懸空培育和水培，懸空培育氮含量均顯著高于水培。葉片中沙培和懸空培育的磷含量無顯著性差異，均顯著高于水培；莖中沙培的磷含量顯著高于水培，與懸空培育無顯著性差異，懸空培育與水培沒有顯著性差異；根中水培、懸空培育、沙培的磷含量均無顯著性差異。葉片中水培、懸空培育、沙培的鉀含量無顯著性差異；莖中沙培和水培的鉀含量無顯著性差異，均顯著高于水培，說明種子在水培條件下，實生苗葉、莖、根氮和磷的含量最低，沙培的含量最高；而水培處理的實生苗根和莖中鉀的含量較高，葉片中含量與懸空培育和沙培均沒有顯著性差異，懸空培育在葉、莖、根中鉀的含量最低。

圖4 實生苗根、莖、葉的養分含量

2.4 橡膠樹實生苗的綜合評價

通過橡膠樹實生苗的長勢、根系活力、光合色素、生理指標及養分含量進行隸屬函數綜合評價(表3)，綜合排序為水培>懸空培育>沙培。水培的平均值為0.74，懸空培育的平均值為0.54，沙培的平均值為0.17。

表3 實生苗的隸屬函數值及綜合評價結果

3 結論和討論

橡膠樹種子經過水培處理，恢復生長較快，抽芽時間比傳統沙培早大約5～7 d，其地上部株高、莖粗、葉面積的長勢最佳，壯苗指數和生物量的含量最高。植物根系生長具有向水性，水培的根系長度可達16.95 cm。懸空培育的根系只有2.89 cm，且需要每天進行澆水保濕，較費時費工，若不及時澆水，會導致苗木嚴重缺水狀態，進而影響苗木長勢。有研究表明毛竹()實生苗水培條件下，磷濃度較低時，可促進實生苗根系長度及根系總表面積的增長，本研究中水培的橡膠樹實生苗根系最長[22]。因此水培處理促進橡膠樹實生苗生長，是可以替代沙培的一種新型培育方式。懸空培育的實生苗長勢較差，后續需通過利用較深的育苗盤進行懸空培育，選擇保濕性強的材料，調控根系達到理想的根團。

可溶性糖、Pro為常見的滲透調節物質，而MDA是植物細胞膜脂過氧化程度最直觀的反應，這些指標可從滲透調節層面反映植物的生理狀況[23]。Pro增加的原因是合成受刺激、氧化受抑和蛋白質合成受阻[24]。隨著鹽、堿溶液濃度的增大，植物在逆境脅迫中遭受的傷害就越大，所以植物體內積累的MDA含量就越高[25]。本研究中，種子經過水培處理,根、莖及葉片中的可溶性糖、MDA、Pro含量最低，沙培和懸空培育的含量相對較高，說明這兩個處理均受到不同程度的脅迫作用，導致體內的積累量增高。葉綠素是植物進行光合作用的物質基礎，其含量可以反映植物的光合能力與生長情況[26]，植物在水分脅迫下增加葉綠素含量，將增強其在逆境中的生存能力[27]。類胡蘿卜素是植物體中重要的抗氧化物質，在減輕和消除由干旱等逆境引發的活性氧傷害方面直接發揮作用，同時通過逆境激素ABA間接在植物抗旱中發揮作用[28]。白志英等[29]的研究表明，在水分脅迫下，小麥()葉片類胡蘿卜素含量明顯下降。本研究中，水培和懸空培育的光合色素含量較高，說明水分充足增加了橡膠樹實生苗的光合色素，促進苗木生長。

氮、磷、鉀是植物生長發育所必須的大量營養元素。Newton等[30]對夏櫟()和白樺()的種子養分轉移及與苗木生長的對應關系進行研究，認為種子內含氮、磷、鉀元素在苗木生長初期均會發生轉移，且不同養分元素轉移速率不同，充分說明了苗木早期生長與種子養分供應密切相關。本研究中橡膠樹實生苗生長至第1蓬葉穩定，吸收的養分全部來自種子，沒有外源養分補給，且種子沒有脫落，說明種子的養分足以讓實生苗生長至第1蓬葉穩定，因此，本研究的橡膠實生苗的長勢差異完全取決于不同培育方式。Milberg等[31]的研究表明，即使在土壤肥力條件截然不同的土壤中，大粒種子樹種[如哈克木屬()]的苗木生物量并沒有顯著差異，說明足夠大的種子自身的養分對幼苗的長勢大于外源養分的供給。本研究使用的橡膠樹種子大小基本一致，水培的實生苗長勢最佳，但其根、莖、葉的氮磷鉀含量最低。

橡膠樹種子經過水培，實生苗長勢顯著優于傳統的沙培，懸空培育的實生苗長勢最弱。水培促進了實生苗的株高、莖粗、葉面積的生長，及根系的伸長，苗木的生物量和壯苗指數均表現為最優；由于水分充足可降低苗木在生長過程中的干旱脅迫, 實生苗莖、葉的光合色素含量較高；橡膠樹種子在有限的養分中，水培方式有利于種子養分的轉化和提高苗木的利用率，從而促進實生苗的生長。懸空培育保濕效果不佳，且主根較短，苗木長勢較弱, 還需進一步完善方法。因此，水培方式可以替代沙培進行橡膠樹種子催芽生長，不僅可加快橡膠樹實生苗的生長速度，有效縮短育苗時間，且在今后的育苗過程可減少對沙子的使用量，為培育環境友好型的橡膠苗木奠定基礎。

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Effects of Different Cultivation Methods on Nutrients, Physiological Indexes and Growth Vigor ofSeedlings

CHEN Qing, ZHOU Jun, WANG Xinglong, CHEN Jian, WANG Jun*

(Rubber Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agriculture Sciences,Haikou 571101, China)

seeds generally cultivated in sand bed. Sand is a non-renewable resource. In order to choose a suitable seed cultivation method to replace the dependence on sand, the growth vigor, physiological indexes and nutrient contents ofseedlings were compared, when the first leaf was stable through hydroponic, airborne and sand cultures. The results showed that the above-ground height, stem diameter and leaf area of hydroponic seedlings had the best growth, and the strong seedling index and biomass were the highest, but the roots were too long and relatively thin. The contents of soluble sugar, malondialdehyde, free proline and superoxide dismutase activity were low in the leaves, stems and roots of hydroponic culture. There was no significant difference in the contents of chlorophyll, carotenoid in leaf and stem and root activity between hydroponic culture and airborne culture, which were all higher than sand culture. The contents of nitrogen and phosphorus in leaf, stem and root of hydroponic culture were the lowest, while those of sand culture were the highest. The content of potassium in roots and stems of hydroponic seedlings was higher, and the content of potassium in leaves was not significantly different from that in airborne culture and sand cultivation. The content of potassium in leaves, stems and roots of airborne culture was the lowest. Hydroponic culture can promote the growth of seedlings, reduce drought stress and improve nutrient utilization, but it is necessary to regulate the root system and build a good root mass. The seedling growth in airborne culture is weak, so the method needs to be further perfected.

; Seedling; Hydroponic; Growth; Physiological index; Nutrient

10.11926/jtsb.4757

2022-11-28

2023-02-09

海南省青年基金項目(321QN334)；現代農業產業技術體系項目(CARS-33-YZ4)資助

This work was supported by the Project for Young of Hainan (Grant No. 321QN334), and the Project for Modern Agricultural Industry Technology System (Grant No. CARS-33-YZ4).

陳青(1986年生)，女，碩士，助理研究員，研究方向為橡膠樹種苗繁育技術。E-mail: chenqing2375@163.com

* 通訊作者 Corresponding author. E-mail: wangjuncatas@163.com