《热带农业科学》2023年第9期整期拼接版

发布时间:2023-10-27 | 杂志分类:其他
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《热带农业科学》2023年第9期整期拼接版

热带农业科学(1980 年创刊,月刊)第 43 卷第 9 期(总第 314 期)2023 年 9 月(25 日出版)目 次耕作与栽培不同施肥方式对水稻产量及肥料利用率的影响......................................................................................吴晨光 张冬明(1)施氮量对弱筋小麦‘商麦 188’干物质形成、籽粒品质及产量的影响................................................................................................................孟自力 朱倩 倪雪峰 王祁 闫向泉 朱伟(7)三种藤本药食同源植物光响应模型拟合及光合特性研究 ......................... 肖妮洁 史艳财 韦霄 熊忠臣 邓丽丽(13)微生物保水剂对大花序桉幼苗生长生理及养分含量的影响 .........................................韦存瑞 廖思 左秋玉 ... [收起]
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《热带农业科学》2023年第9期整期拼接版
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热带农业科学

(1980 年创刊,月刊)

第 43 卷第 9 期(总第 314 期)

2023 年 9 月

(25 日出版)

目 次

耕作与栽培

不同施肥方式对水稻产量及肥料利用率的影响......................................................................................吴晨光 张冬明(1)

施氮量对弱筋小麦‘商麦 188’干物质形成、籽粒品质及产量的影响

................................................................................................................孟自力 朱倩 倪雪峰 王祁 闫向泉 朱伟(7)

三种藤本药食同源植物光响应模型拟合及光合特性研究 ......................... 肖妮洁 史艳财 韦霄 熊忠臣 邓丽丽(13)

微生物保水剂对大花序桉幼苗生长生理及养分含量的影响 .........................................韦存瑞 廖思 左秋玉 杨梅(22)

铝胁迫下苹果酸对灰木莲幼苗生理特性的影响..............................禤 俊卿 谢慈江 石驭天 申礼凤 杨梅 何春(27)

甘蔗抠芽育苗移栽技术研究 .................................................... 吴建明 陈荣发 范业赓 廖李权 李燕娇 丘立杭(34)

花生芽在三亚工厂化生产条件筛选.................................................刘扬 孙秋南 叶其宏 吴邦荣 孔祥义 罗丰(41)

毛木耳发酵料堆细菌群落多样性分析......................................... 袁滨 黄艺宁 连燕萍 柯丽娜 吴振强 邓优锦(45)

种质资源与遗传育种

黔西南州地方香蕉种质资源遗传多样性 ISSR 分析 ................... 郭计华 和绍翠 洪婷 周端咏 张颢严 曾富飞(53)

黎药胆木内生细菌群落结构多样性研究及其基因功能预测分析.........................................................卜宣尹 杨卫丽(58)

七十八个月季品种的耐热性评估................................................. 袁志民 温志 伍成厚 傅小霞 乐龙胜 刘瑞霞(66)

园林园艺

广东石门台国家级自然保护区 102 种野生木本观赏植物综合评价

.................................................................................................. 李远球 戴克元 曾阳金 肖金海 饶兴权 蔡锡安(72)

广西恭城瑶族自治县红岩村绿地景观植物调查研究................................................................ 谭凯文 李林 和太平(83)

基于 AHP 法的西安长安公园植物景观评价 ............................................................................................................ 韩璐(90)

农业工程与经济

中国和缅甸干辣椒产品标准比对..................................................................................韦艳菊 吴敏 莫冬丽 王全永(96)

连通与效应:中老铁路对澜湄农业合作的影响..............................................................................晋燕 冯璐 姜晔(102)

中国胡椒生产和贸易发展分析 .................................................................................曾小红 李光辉 王小芳 胡杰(108)

基于文献计量的国内外芒果加工研究态势分析.................................................................................. 张雪艳 吕建秋(114)

中国和新西兰猕猴桃生产现状的比较分析 ........................... 韩茹梦 李瑞鹏 涂美艳 罗中魏 张江周 张俊伶(122)

云南青柚产业高质量发展的途径及对策 ................................... 赵东兴 赵国祥 杨永智 陈林杨 张建春 李春(130)

[期刊基本参数]

CN 46-1038/S *1980*m*A4*133*zh*P* ¥ 30.0*300*20*2023-09

第4页

CHINESE JOURNAL OF

TROPICAL AGRICULTURE

ISSN 1009–2196 (Monthly)

Sep. 2023, Vol.43, No.9

CONTENTS

Cultivation

Effects of Different Fertilization Methods on Rice Yield and Fertilizer Utilization Rate in Haikou

......................................................................................................................................WU Chenguang ZHANG Dongming(1)

Effects of Nitrogen Application Rate on Dry Matter Formation, Grain Quality and Yield of Weak Gluten Wheat ‘Shangmai 188’

...........................................................MENG Zili ZHU Qian NI Xuefeng WANG Qi YAN Xiangquan ZHU Wei(7)

Light Response Model Fitting and Photosynthetic Characteristics of Three Vines of Medicinal and Edible Homologous Plants

........................................................................XIAO Nijie SHI Yancai WEI Xiao XIONG Zhongchen DENG Lili(13)

Effects of Microbial Super Water-absorbent Polymer on Growth Physiology and Nutrient Content of Eucalyptus cloeziana

Seedlings

.............................................................................................................WEI Cunrui LIAO Si ZUO Qiuyu YANG Mei(22)

Effects of Malic Acid on the Physiological Characteristics of Magnoliaceae glance Blume Seedlings under Aluminum Stress

.................................................... XUAN Junqing XIE Cijiang SHI Yutian SHEN Lifeng YANG Mei HE Chun(27)

Study on Yield and Sugarcane Content of Sugarcane Transplanted by the Mode of Bud Picking

............................................. WU Jianming CHEN Rongfa FAN Yegeng LIAO Liquan LI Yanjiao QIU Lihang(34)

Screening of Peanut Buds for Industrialized Production in Sanya

................................................. LIU Yang SUN Qiunan YE Qihong WU Bangrong KONG Xiangyi LUO Feng(41)

The Dynamics of Bacterial Community in Fermentation Pile of Auricularia cornea

.........................................YUAN Bin HUANG Yining LIAN Yanping KE Lina WU Zhenqiang DENG Youjin(45)

Germplasm Resources and Genetic Breeding

ISSR Analysis of Genetic Diversity of Local Banana Germplasm Resources in Qianxi'nan Prefecture

.....................................GUO Jihua HE Shaocui HONG Ting ZHOU Duanyong ZHANG Haoyan ZENG Fufei(53)

Study on Diversity of Endophytic Bacteria Community Structure and Prediction of Gene Function in Medicinal Nauclea

officinalis of Li nationality

.....................................................................................................................................................BU Xuanyin YANG Weili(58)

Evaluation of Heat Resistance of 78 Rosa chinensis Cultivars

............................................. YUAN Zhimin WEN Zhi WU Chenghou FU Xiaoxia LE Longsheng LIU Ruixia(66)

Landscape and Horticulture

Comprehensive Evaluation of 102 Wild Ornamental Woody Plants of Shimentai National Nature Reserve in Guangdong

Province

.............................................LI Yuanqiu DAI Keyuan ZENG Yangjin XIAO Jinhai RAO Xingquan CAI Xi’an(72)

Investigation of Landscape Plants in the Green Space of Hongyan Village, Gongcheng Yao Autonomous County, Guangxi

.......................................................................................................................................TAN Kaiwen LI Lin HE Taiping(83)

Plant Landscape Evaluation of Xi’an Chang’an Park Based on the AHP Method

.....................................................................................................................................................................................HAN Lu(90)

Agricultural Engineering and Economy

Comparison of Product Standards for Dried Chilli Peppers of China and Myanmar

....................................................................................................WEI Yanju WU Min MO Dongli WANG Quanyong(96)

Connectivity and Effects: The Impact of the China-Lao Railway on Mekong Agricultural Cooperation

..........................................................................................................................................JIN Yan FENG Lu JIANG Ye(102)

An Analysis of Pepper Production and Trade Situation in China

...........................................................................................ZENG Xiaohong LI Guanghui WANG Xiaofang HU Jie(108)

Research Situation Analysis of the Domestic and Overseas Mango Processing Based on Bibliometric

.............................................................................................................................................. ZHANG Xueyan LÜ Jianqiu(114)

Comparative Analysis of Kiwi Fruit Production in China and New Zealand

........................ HAN Rumeng LI Ruipeng TU Meiyan LUO Zhongwei ZHANG Jiangzhou ZHANG Junling(122)

Countermeasures and Suggestions for the High-Quality Development of Yunnan Green Pomelo

.................. ZHAO Dongxing ZHAO Guoxiang YANG Yongzhi CHEN Linyang ZHANG Jianchun LI Chun(130)

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2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

Sep. 2023 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.43, No.9

收稿日期 2023-01-28;修回日期 2023-02-28

基金项目 海南省 2022 年农业资源及生态保护补助资金项目(No.琼财农【2022】361 号);海口市 2022 年农药化肥减量补

助项目(No.海农【2022】302 号);海南省省属科研院所技术开发专项(No.KYYS-2019-05)。

第一作者 吴晨光(1969—),男,学士,中级农艺师,主要研究方向为农技推广与植物保护,E-mail:1950592553@qq.com。

不同施肥方式对水稻产量及肥料利用率的影响

吴晨光1

张冬明2,3,4

(1. 海口市农业技术推广中心 海南海口 570206;2. 海南省农业科学院农业环境与土壤研究所

海南海口 571100;3. 农业农村部海南耕地保育科学观测试验站 海南海口 571100;

4. 海南省耕地保育重点实验室 海南海口 571100)

摘 要 为了进一步推广测土配方施肥技术,特对海口市水稻氮磷钾肥的利用率进行试验,对比分析了常规施肥与测

土配方施肥 2 种不同施肥方式下水稻氮肥、磷肥、钾肥的利用效果。结果表明,测土配方施肥氮(N)肥利用率为 40.27%,

磷(P2O5)肥利用率为 27.67%,钾(K2O)肥利用率为 41.35%;配方施肥(N2P2K2)的水稻平均产量最高,为 504.01 kg/亩

(1 亩≈667 m2

),有效穗长最高(25.91 cm)、瘪粒数(29 粒)最低,稻秆重(41.84 g)、稻谷重(42.75 g)、结实率(83.99%)

以及稻秆的氮、磷、钾、钙含量,稻米的氮、钾含量最高。数据证明,通过实施测土配方施肥技术,可以有效提升水

稻对氮磷钾肥的利用率,促进水稻生长发育,是海口市水稻产值效益的一大重要保障。

关键词 配方肥;水稻;产量;养分吸收;肥料利用率

中图分类号 S512.1 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.001

Effects of Different Fertilization Methods on Rice Yield and

Fertilizer Utilization Rate in Haikou

WU Chenguang1

ZHANG Dongming2,3,4

(1. Popularizing Agricultural Technique Service Center of Haikou, Haikou, Hainan 570206, China; 2. Agricultural Environment and

Soil Research Institute, Hainan Academy of Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571100, China; 3. Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation (Hainan), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Haikou, Hainan 571100, China;

4. Hainan Key Laboratory of Cultivated Land Preservation, Haikou, Hainan 571100, China)

Abstract To promote the technology of soil testing and formula fertilization, we tested the utilization rate of nitrogen,

phosphorus, and potassium fertilizer for rice in Haikou, Hainan Province. The utilization effects of nitrogen fertilizer, phosphorus fertilizer, and potassium fertilizer for rice under two different fertilization methods, conventional fertilization and formula fertilization, were compared and analyzed. The results showed that the utilization rates of nitrogen (N) fertilizer, phosphorus (P2O5) fertilizer, and potassium (K2O) fertilizer were 40.27%, 27.67%, and 41.35%, respectively. The average rice yield

under formula fertilization (N2P2K2) was the highest, with 504.01 kgmu‒1

. The length of the effective panicle was the highest

(25.91 cm), the number of deflated grains was the lowest (29 grains), the heavy quality of the rice stalk (41.84 g), the weight

of the rice stalk (42.75 g), the seed setting rate (83.99%), the contents of nitrogen, phosphorus, potassium, and calcium in

rice stalk and nitrogen and potassium in rice were the highest. The data proved that the application of soil testing and

formula fertilization technology could effectively improve the utilization rate of nitrogen, phosphorus, and potassium

fertilizer in rice and promote the growth and development of rice, which was a vital guarantee for the output value of rice in

Haikou, Hainan Province.

Keywords formula fertilizer; rice; yield; nutrient absorption; fertilizer utilization rate

水稻是重要的粮食作物,其能否高产在很大程

度上取决于生长过程中是否有充足的养料供给[1]。

据统计,化肥在中国对水稻产量的贡献率在

29.6%~38.7%,对粮食作物具有显著的增产效应[2]。

一直以来,由于生产者缺乏对土壤的了解,粮食

生产过程中滥用化肥、盲目施肥,导致肥料利用

率低,并且未利用的肥料还对土壤造成不同程度

的污染。而配方施肥可有效缓解此类问题,配方

第6页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 2 -

施肥是根据土壤肥力和作物养分需求规律进行养

分合理配比的一种科学施肥技术[3]。众多研究表

明,配方施肥在水稻增产增效、提高肥料利用率

和改善生态环境方面成效显著[3-4]。肥料施入土壤

后都不能全部被作物吸收利用,其中一部分由于

淋失、挥发或被土壤固定而成为作物不可利用的

形态。肥料利用率是作物所能吸收肥料养分的比

率,用以反映肥料的利用程度。一般而言,肥料

利用率越高,技术经济效果就越大。肥料利用率

不是固定不变的,受肥料的种类、性质、土壤类

型、作物种类、气候条件、田间管理等因素影响

而有差别[5-6]。其中施肥管理包括肥料配比、施肥

方式和施肥时间等对肥料利用率的直接影响。为

保持生态平衡,推进农业的可持续发展,促进粮食

安全。提高肥料利用率、减少肥料损失是当前农业

生产中亟需解决的重要问题。氮、磷、钾是植物生

长所需的重要营养元素,在水稻生产过程中,不同

氮磷钾肥用量和比例直接影响其产量和品质。研究

表明,合理施用化肥能有效提高肥料利用率,增加

水稻产量[7-10]。胡中泽等[11]发现,配方施肥处理后

水稻籽粒、秸秆产量为 9 753、8 744 kg/hm2

,分别

比常规施肥高 125、129 kg/hm2

,配方施肥处理籽

粒氮、磷、钾含量分别为 1.12%、0.26%和 0.39%,

高于常规施肥处理。吴晶等[10]通过测土配方施肥,

年均降低氮磷施用量分别为 135 和 46.5 kg/hm2

且稻麦产量并未显著降低,稻麦平均产量分别可达

8 490 和 6 480 kg/hm2

。同时,通过稻季增施钾肥

24 kg/hm2

,土壤全钾和速效钾含量高于常规施肥,

进一步降低了钾元素亏缺导致的减产风险。

水稻作为海口市的主要粮食作物之一,提高

水稻产量的同时减少化肥施用极为重要。本试验

在优化施肥配方下,摸清水稻对氮、磷、钾肥的

利用率,为合理制定施肥配方提供科学依据。进

一步推进测土配方施肥工作,摸清不同成土母质

发育的农田水稻化肥利用率,优化海口市水稻施

肥指标体系,为拓展不同作物肥料利用率和施肥

指标体系研究提供借鉴,同时也为不同地区推广

科学施肥提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况 本试验于 2022 年 1 月至 5

月,在海南省海口市琼山区红旗镇七水田洋进行,

该区域地处海南岛北部地区,属于热带季风海洋

性气候,阳光充足,雨量充沛,年平均降水量为

1 274.4 mm,年平均气温为 25.7℃;土壤为砂壤

土,0~20 cm 土壤基本理化性状为:pH 5.27,有

机 质 16.77 g/kg ,全氮 0.75 mg/kg ,有效磷

19.81 mg/kg,速效钾 52.71 mg/kg。

1.1.2 试材 试验作物为水稻(Y 两优 3088),

氮肥为尿素(N 46%),磷肥为钙镁磷肥(P2O5

16%),钾肥为氯化钾(K2O,60%)。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验设 5 个处理,包括空白对

照(N0P0K0)、配方施肥(N2P2K2)、配方施肥无

氮(N0P2K2)、配方施肥无磷(N2P0K2)、配方施

肥无钾(N2P2K0),每个处理重复 3 次,各处理施

肥量见表 1。

表 1 试验方案 单位:kg/亩

编号 处理 N P2O5 K2O

1 配方施肥无氮(N0P2K2) 0 4 9.5

2 配方施肥无磷(N2P0K2) 9.5 0 9.5

3 配方施肥无钾(N2P2K0) 9.5 4 9.5

4 配方施肥(N2P2K2) 9.5 4 9.5

5 空白对照(N0P0K0) 0 0 0

试验地面积为 2.0 亩(1 亩≈667 m2

),小区

面积 24 m(2 4 m×6 m),移植规格为 20 cm×20 cm,

每丛插 2 苗,各小区移植苗数均等,区组之间间

隔 120 cm,小区间田埂高过田面 20 cm,用塑料

膜包住田埂,并深入地面 15 cm 防止窜水窜肥。

1.2.2 田间管理 肥料用量参照当地农技推广部门

的建议施用,配方施肥:N 9.5 kg/亩,P2O5 4.0 kg/亩,

K2O 9.5 kg/亩。氮肥为尿素(N 46%),磷肥为钙

镁磷肥(P2O5 16%),钾肥为氯化钾(K2O,60%)。

磷肥全部做基肥一次性施入;化肥做追肥,氮肥

按植后 7 d 40%、25 d 35%、35 d 25%比例施用;

钾肥按植后 7 d 40%、25 d 20%、35 d 40%比例施

用。其他生产管理措施同常规一致。水稻于 2022

年 12 月中下旬播种,1 月中下旬移栽,2022 年 5

月收割。

1.2.3 土壤样品采集与分析 试验前和试验后按

照“S”型采样法于试验小区均匀采集 0~20 cm 耕

层混合土样,土壤样品带回实验室,经过风干、

第7页

吴晨光 等 不同施肥方式对水稻产量及肥料利用率的影响

- 3 -

过筛后,按照常规分析方法测定土壤 pH、有机质、

碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、镁等含量。

1.2.4 水稻样品采集与分析 在分蘖拔节期调查

水稻分蘖数和株高,在收获期各小区选择具有代

表性的水稻,沿着地面割断,带回室内进行考种。

成熟期各小区实收测产,取 1 000 g 左右稻谷

带回实验室烘干,换算含水率,以 13.5%的标准含

水率计算稻谷产量。另外,从每个小区由对角线取

5 株水稻作为考种样品,调查穗数、每穗粒数、结

实率和千粒重。收割时各小区采取稻谷和植株样

品,经处理后测定全氮、全磷和全钾等养分。

一般通过差减法来计算,公式如下。

肥料利用率=    

   

kg / kg / 100%

kg / %

  

施肥区农作物吸收养分量 亩 缺素区农作物吸收养分量 亩

肥料施用量 亩 肥料中养分含量

1.2.5 配方肥氮磷钾肥料利用率 配方肥利用率

以氮肥利用率为例,计算公式如下:

配方施肥区作物吸 N 总量=配方施肥区籽粒

产量×籽粒 N 养分含量+配方施肥区茎叶产量×茎

叶 N 养分含量

无氮肥区作物吸 N 总量=无氮肥区籽粒产量×

籽粒 N 养分含量+无氮肥区茎叶产量×茎叶 N 养分

含量

氮肥利用率=(配方施肥区作物吸 N 总量‒

无氮施肥区作物吸收 N 总量)/施肥 N 素总量×

100%

1.2.6 数据分析 通过 Excel 2013 进行数据的整

理和制表,采用 SAS 9.1.3 软件对测定结果进行方

差分析,各处理的比较采用 LSD 法。

2 结果与分析

2.1 不同施肥水平对水稻产量的影响

由表 2 可知,随着配方施肥处理中氮钾元素的

缺失,水稻产量显著下降。不同的施肥处理对水稻

产量具有显著(p<0.05)差异,其中配方施肥产量

>配方施肥无磷>配方施肥无钾>配方施肥无氮>空

白对照。不同施肥处理中,配方施肥(N2P2K2)的

水稻平均产量最高,为 485.58 kg/亩,较空白对照

(N0P0K0)的产量显著增加了 220.57 kg/亩,显著

增长 83.23%;较配方施肥无氮处理(N0P2K2)

的产量显著增加了 147.51 kg/亩,显著增长

43.63%;较配方施肥无钾处理(N2P2K0)的产量

显著增加了 122.23 kg/亩,显著增长 33.64%;较

配方施肥无磷处理(N2P0K2)增加 33.89 kg/亩,

增长 7.50%,差异不显著。由此可见,在本试验

条件下,配方施肥和配方施肥无磷均可显著提

高水稻的产量,且优于配方施肥无氮(N0P2K2)、

配方施肥无钾(N2P2K0)处理。

表 2 不同施肥水平对水稻产量的影响

处理 小区产量/kg 平均产量/(kg亩‒1

)

N2P2K2 (17.48±0.50) a (485.58±13.89) a

N0P2K2 (12.17±0.83) b (338.07±23.06) b

N2P0K2 (16.26±1.05) a (451.69±29.17) a

N2P2K0 (13.08±1.65) b (363.35±45.83) b

N0P0K0 (9.54±0.96) c (265.01±26.67) c

2.2 不同施肥水平对水稻农艺性状的影响

从表 3 可以看出,水稻的有效穗数、有效穗

长、饱粒数/穗、瘪粒数、千粒重、稻秆重、稻谷

重、结实率随着配方施肥处理中氮、磷、钾元素

的缺失,均出现明显变化。缺氮、磷、钾均使水

稻的瘪粒数增加,稻秆重、稻谷重以及结实率降

低;缺氮处理使水稻的有效穗长显著(p<0.05)

下降;缺磷处理使水稻的饱粒数/穗显著(p<0.05)

降低。不同施肥处理中,配方施肥处理(N2P2K2)

的水稻的有效穗长最高(25.91cm)、瘪粒数(29

粒)最低、稻秆重(41.84 g)、稻谷重(42.75 g)

以及结实率(83.99%)最高,较空白对照显著增

长,分别为有效穗数(33.33)、饱粒数/穗(20)、

千粒重(18.58)、有效穗长(5.60%)、稻秆重

(5.60%)、稻谷重(6.60%)以及结实率(18.61%),

瘪粒数显著降低(39.58%)。

由此可见,在本试验条件下,配方施肥的使

用有利于提高水稻的 6 种农艺性状(有效穗长、

饱粒数/穗、瘪粒数、稻秆重、稻谷重、结实率),

配方施肥缺素处理不利于提高稻秆重、稻谷重和

结实率,以及减少水稻瘪粒数。

2.3 不同施肥水平对水稻稻秆养分含量的影响

由表 4 可知,不同配方施肥处理对水稻稻秆

的氮、磷、钾、钙含量有显著(p<0.05)影响,

配方施肥处理(N2P2K2)的水稻全氮含量最高,

为 0.77%,显著高于配方施肥无氮(N0P2K2)、配

第8页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

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表 3 不同施肥水平对水稻农艺性状的影响

处理 有效穗/株 株高/cm 有效穗长/cm 饱粒数(穗)/粒 瘪粒数/粒

N2P2K2 (20±0.00) a (105±0.83) a (25.91±0.14) a (150±0.71) a (29±0.71) b

N0P2K2 (18±1.41) b (104±0.75) a (24.52±0.76) b (149±2.12) a (35±0.71) a

N2P0K2 (18±0.71) b (104±0.71) a (25.19±0.31) a (147±0.71) b (35±1.41) a

N2P2K0 (18±2.12) b (103±0.40) a (25.01±0.19) a (150±1.41) a (36±2.83) a

N0P0K0 (15±1.41) c (104±1.27) a (24.49±0.74) b (120±0.51) c (48±0.71) a

处理 千粒重/g 分蘖数/株 稻秆重/g 稻谷重/g 结实率/%

N2P2K2 (20.93±0.17) a (21±0.71) a (41.84±0.28) a (42.75±0.09) a (83.99±0.27) a

N0P2K2 (19.78±1.22) a (20±0.71) a (39.71±0.42) b (40.64±0.47) b (81.15±0.53) b

N2P0K2 (20.23±1.15) a (20±0.71) a (39.41±0.66) b (39.79±0.37) b (80.72±0.70) b

N2P2K0 (20.26±0.11) a (19±1.41) a (39.23±1.30) b (40.16±0.49) b (80.66±1.08) b

N0P0K0 (17.65±0.59) b (20±1.41) a (39.62±0.92) b (40.10±1.44) b (70.81±0.28) c

表 4 不同施肥水平对水稻稻秆养分含量的影响 单位:%

处理 N P K Ca Mg

N2P2K2 (0.77±0.00) a (0.14±0.01) a (2.36±0.02) a (0.45±0.01) a (0.14±0.01)

N0P2K2 (0.56±0.01) d (0.11±0.00) ab (2.28±0.11) a (0.41±0.02) ab (0.13±0.01)

N2P0K2 (0.71±0.00) b (0.09±0.01) b (2.26±0.09) a (0.42±0.02) ab (0.14±0.02)

N2P2K0 (0.69±0.01) c (0.12±0.02) ab (2.01±0.01) b (0.43±0.02) ab (0.15±0.02)

N0P0K0 (0.53±0.02) e (0.10±0.02) b (1.98±0.11) b (0.40±0.01) b (0.13±0.01)

方施肥无磷(N2P0K2)、配方施肥无钾(N2P2K0)、

空白处理,其中较空白处理显著提高 45.28%;

配方施肥处理(N2P2K2)的稻秆全磷含量最高,

显著高于配方施肥无磷(N2P0K2)与空白处理,

其中较空白处理增长高达 40%,说明增施磷肥有

利于提高稻秆的全磷含量;配方施肥处理

(N2P2K2)的稻秆全钾含量最高,显著高于配方

施肥无钾(N2P2K0)与空白处理,其中较空白处

理增长高达 20.20%,说明增施钾肥有利于提高

稻秆的全钾含量;配方施肥处理(N2P2K2)的稻

秆全钙含量最高,显著高于空白处理,其中较空

白处理增长高达 12.5%,说明施本试验设计中的

任意一种肥料均有利于提高稻秆的全钙含量。方

差分析结果显示,不同施肥处理对稻秆的全镁含

量影响均不显著,表明不同配方施肥处理对稻秆

的镁含量影响较小。由此可见,配方施肥

(N2P2K2)有利于提高水稻稻秆的氮、磷、钾、

钙含量。

2.4 不同施肥水平对水稻稻米养分含量的影响

由表 5 可知,不同配方施肥处理对水稻稻米

中氮、钾、钙的含量具有显著影响(p<0.05)。

配方施肥处理(N2P2K2)的稻米全氮含量最高,

为 1.44%,显著高于配方施肥无氮、磷、钾肥及

空白处理,较空白处理增长达 24.13%;稻米中全

磷的含量没有显著差异;配方施肥处理(N2P2K2)

的稻米全钾含量最高,显著高于配方施肥无钾

(N2P2K0)与空白处理,其中较空白处理增长达

38.88%,说明增施钾肥有利于提高稻米的全钾含

量;空白处理(N0P0K0)的稻米全钙含量最高,

显著高于缺氮、钾肥处理,其中配方施肥无氮

(N0P2K2)处理较空白处理降低了 16.67%,说明

增施本试验设计中的任意一种肥料均不利于提高

稻米的全钙含量。方差分析结果显示,不同施肥

处理对稻米的全镁和全磷含量影响均不显著,表

明不同施肥处理对稻米的全镁和全磷含量影响较

小。由此可见,配方施肥(N2P2K2)有利于提高

水稻稻米的氮、钾、钙含量。

2.5 配方肥氮磷钾肥料利用率

配方施肥下氮肥、磷肥和钾肥利用率见表 6。

试验结果表明,在氮、磷、钾合理配比的情况下,

即施肥量 N 为 9.5 kg/亩、P2O5为 4.0 kg/亩、K2O 为

9.5 kg/亩时,配方施肥 N、P2O5 和 K2O 养分利用

率分别为 40.27%、27.67%和 41.35%,有利于提

高肥料利用率。

第9页

吴晨光 等 不同施肥方式对水稻产量及肥料利用率的影响

- 5 -

表 5 不同施肥水平对水稻稻米养分含量的影响 单位:%

处理 N P K Ca Mg

N2P2K2 (1.44±0.03) a (0.35±0.04) a (0.25±0.00) a (0.21±0.01) ab (0.13±0.03) a

N0P2K2 (1.19±0.01) cd (0.33±0.05) a (0.23±0.02) a (0.20±0.02) b (0.12±0.00) a

N2P0K2 (1.32±0.04) b (0.26±0.02) a (0.23±0.00) a (0.21±0.01) ab (0.12±0.03) a

N2P2K0 (1.25±0.03) bc (0.33±0.03) a (0.19±0.00) b (0.21±0.01) b (0.13±0.02) a

N0P0K0 (1.16±0.03) d (0.27±0.04) a (0.18±0.01) b (0.24±0.01) a (0.13±0.01) a

表 6 不同施肥水平对水稻养分含量的影响 单位:%

干谷含量 干草含量 肥料利用率 处理

N P K N P K N P2O5 K2O

N2P2K2 1.44 0.35 0.25 0.77 0.14 2.36 40.27 27.67 41.35

N0P2K2 1.19 0.33 0.23 0.56 0.11 2.28

N2P0K2 1.32 0.26 0.23 0.71 0.09 2.26

N2P2K0 1.25 0.33 0.19 0.69 0.12 2.01

N0P0K0 1.16 0.27 0.18 0.53 0.10 1.98

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 不同施肥方式对水稻产量与农艺性状的影

响 配方施肥(N2P2K2)的水稻平均产量最高,

为 485.58 kg/亩,增长 83.23%。随着配方施肥处

理中氮、钾元素的缺失,水稻产量下降,磷肥缺

失对水稻的产量无明显影响,表明水稻产量限制

的养分因子中氮素最为重要,其次为钾。在大田

生产中,应增加氮肥,适量增加钾肥,稳定施用

磷肥,优化氮磷钾的施用比例,提高水稻产量。

由此可见,合理的施肥配比可以显著提高水稻的

产量,具有减轻地力损耗,提高肥料贡献率的巨

大优势,耗损地力的那部分通过肥料贡献率得以

补偿[12]。氮、磷、钾元素的缺失明显影响水稻的

农艺性状,配方施肥有利于提高水稻的 8 个农艺

性状(有效穗数、有效穗长、饱粒数/穗、瘪粒数、

稻秆重、千粒重、稻谷重、结实率),并且瘪粒

数、稻秆重、稻谷重、结实率的农艺性状效果显

著优于其他 3 种处理,有利于提升水稻的品质。

相关研究表明,分析 N、P、K 对有效穗数、穗粒

数和千粒重的影响,可以间接反映出 N、P、K 肥

对水稻生长时期的影响[13],表明配方施肥技术在

生长时期发挥了重要作用,提高了氮、磷、钾肥

的利用效率。

3.1.2 不同施肥方式对水稻养分含量的影响 养

分积累不仅能促进水稻正常的生长发育,也有利

于将无机养分转化为有机养分、提高肥料利用率。

王伟妮等[14]认为,氮磷钾均缺乏不仅显著影响相

应元素的吸收,也会影响到其他元素的吸收。在

本试验中,不同施肥处理对水稻稻秆中氮、磷、

钾、钙含量具有重要影响,配方施肥(N2P2K2)

稻秆的全氮、全磷、全钾含量最高以及稻米全氮、

全钾含量最高,影响水稻对三大元素吸收的关键

因子是氮,这可能与本试验条件下缺氮导致产量

大幅下降有关。4 种施肥处理的稻秆全钙含量均

明显高于空白处理,增施本试验设计中的任意一

种肥料均有利于提高稻秆的全钙含量,不同施肥

处理对稻秆的镁含量影响较小。5 种施肥处理条

件下,稻米的全磷含量没有显著差异;不同施肥

处理对稻米的全镁和全磷含量无明显影响,表明

不同施肥处理对水稻稻米的全镁和全磷含量影响

较小。配方施肥 N、P2O5 和 K2O 均具有较高的养

分利用率,分别为 40.27%、27.67%和 41.35%,

较高的养分利用率不仅与施肥比例有重要关系,

还可能与水分条件、土壤类型、农艺措施、作物

品种、肥料用量等密切相关[15]。在现有的生产技

术条件下,要追求粮食生产与肥料利用效率的平

衡,除适当降低不合理施肥量外,还需要全面改

善水稻生产中的各种农艺措施,如肥料类型、施

肥方式、施肥时间、水分管理、土壤培育、耕作

制度。

3.2 结论

综合考虑水稻产量、农艺性状、养分利用率、

水稻稻秆和稻米养分等指标,在本试验条件下,

第10页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 6 -

配方施肥 N2P2K2,即 N 9.5 kg/亩,P2O5 4 kg/亩,

K2O 9.5 kg/亩的施用效果最佳,不仅能提高水稻产

量和品质,还能获得氮肥、磷肥、钾肥的高利用率,

节约肥料,有利于保护环境,为海口市优化完善施

肥技术指标体系提供理论依据。对土壤进行科学化

统筹管理,有利于实现资源的可持续性利用。

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(责任编辑 龙娅丽)

第11页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

Sep. 2023 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.43, No.9

收稿日期 2023-02-20;修回日期 2023-03-24

基金项目 河南省小麦产业技术体系专项资助项目(No. HARS-22-01-Z5);河南省农业(小麦)良种联合攻关项目(No.

2022010103);商丘市科技攻关项目(优质小麦抗霜丰产轻简技术集成与示范)。

第一作者 孟自力(1986—),男,硕士,副研究员,主要研究方向为小麦育种及栽培技术,E-mail:383676450@qq.com。

通讯作者 朱伟(1972—),男,硕士,研究员,主要研究方向为小麦育种及栽培技术,E-mail:hn-zhwei@163.com。

施氮量对弱筋小麦‘商麦 188’干物质形成、

籽粒品质及产量的影响

孟自力 朱倩 倪雪峰 王祁 闫向泉 朱伟

(商丘市农林科学院 河南商丘 476000)

摘 要 设计 5 个施氮量 0(N0,CK)、100(N100)、150(N150)、200(N200)、250 kg/hm2

(N250),研究不同施

氮量水平对弱筋小麦商麦 188 干物质形成、籽粒品质及产量的影响。结果显示:在施氮量 0~ 250 kg/hm2

,干物质积累

量与氮肥施用量呈正相关,施氮为 200 kg/hm2 时最高。开花前后,N200 处理的营养器官贮藏同化物转运量、干物质积

累量和对籽粒贡献率均较高;开花前,N200 较其他处理更有利于营养器官所贮藏的同化物向籽粒转运,转运量比 N250、

N150、N100、N0 分别高 9.58%、22.18%、44.53%、129.91%;开花后,N200 干物质在籽粒中的积累量较 N250、N150、

N100、N0 分别高 3.66%、3.78%、6.18%、6.82%,说明 N200 处理在植物成熟期有利于积累干物质,开花后也有利于

物质向籽粒转运,维持了灌浆中后期较高的籽粒灌浆速率,增加粒重效果最优。弱筋小麦‘商麦 188’籽粒品质与施氮

量的增加呈负相关,在 N0、N100、N150 和 N200 处理时,粗蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、稳定时间等指标均

达到优质弱筋小麦的标准;在 N250 处理中,其蛋白质含量指标超过了国家规定的优质弱筋小麦的最低标准,所以认为,

施氮量在 200 kg/hm2 以下才能保证弱筋小麦的品质;弱筋小麦在 N200 处理下获得了最高产量,各处理表现为

N200>N250>N150>N100>N0,前 4 个处理较 N0 分别提高了 42.99%、38.70%、24.85%、12.39%。综合考虑小麦干物质

积累量、籽粒品质和产量等结果可知,N200 是本试验条件下弱筋小麦品种“商麦 188”获得的优质与高产的最佳处理。

关键词 弱筋小麦;施氮量;干物质;籽粒品质;产量

中图分类号 S512.1 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.002

Effects of Nitrogen Application Rate on Dry Matter Formation, Grain Quality

and Yield of Weak Gluten Wheat ‘Shangmai 188’

MENG Zili ZHU Qian NI Xuefeng WANG Qi YAN Xiangquan ZHU Wei

(Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shangqiu, Henan 476000, China)

Abstract Five N application treatments, i.e., 0(N0, CK), 100(N100), 150(N150), 200(N200), and 250 kghm‒2

(N250), were

designed to study the effects of different levels of nitrogen application on the formation of dry matter, kernel quality, and yield

of weakly turgid wheat, Merchant Wheat 188. The results showed that dry matter accumulation was positively correlated with

N fertilizer application at 0-250 kghm‒2

and was highest at 200 kghm‒2

. The amount of storage assimilate translocation of

nutrient organs and its dry matter accumulation and contribution to seeds were the highest in the N200 treatment before and

after flowering; Before flowering, N200 was more conducive to the transport of assimilates stored in vegetative organs to

seeds than other treatments, and the transport volume was 9.58%, 22.18%, 44.53% and 129.91% higher than that of N250,

N150, N100 and N0, respectively. After flowering, the dry matter accumulation of N200 was 3.66%, 3.78%, 6.18% and 6.82%

higher than that of N250, N150, N100 and N0, respectively, indicating that the N200 treatment was beneficial to the accumulation of dry matter during the maturity stage of the plant and was also beneficial to the transport of matter to the grain after

flowering, which maintained a higher grain filling rate in the middle and late stages of filling and had the optimal effect of

increasing grain weight. The grain quality of weak-gluten wheat ‘Shangmai 188’ was negatively correlated with the increase in

N application, When treated with N0, N100, N150 and N200, the crude protein content, wet gluten content, water absorption

and stability time reached the standard of high quality weak gluten wheat. In N250 treatment, the protein content index exceeded the minimum standard of high-quality weak gluten wheat stipulated by the state, so it was considered that the quality of

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2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

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weak gluten wheat could be guaranteed only if the nitrogen application rate was below 200 kghm‒2

. The highest yield of weak

gluten wheat was obtained under N200 treatment, which was N200>N250>N150>N100>N0, the first four treatments increased

by 42.99%, 38.70%, 24.85% and 12.39%, respectively, compared with N0. Considering the results of dry matter accumulation,

grain quality, and wheat yield, it can be seen that N200 is the best treatment for high quality and high yield of weak gluten

wheat variety “Shangmai 188” under the conditions of this experiment.

Keywords weak gluten wheat; nitrogen application rate; dry matter; grain quality; yield

氮素是小麦生长发育所必需的营养元素[1],

我国氮肥利用率较低[2-4]、土壤含氮量过高,不仅

增加了成本,还会造成土壤酸化和环境污染等问

题[5-7]。提高氮肥利用率,包括氮素吸收、运输、

还原、同化、转运和再迁移等过程[8-11],是当前

面临的一大难题。以往有关氮肥利用效率、氮素

转运机理和合理施肥方案的研究和报道多集中在

中筋和强筋小麦上[12-19],而在弱筋小麦对氮素的

吸收、转运、积累及其籽粒品质的形成方面研究

较少。因此,研究出适用于弱筋小麦的合理施氮

量,对提高弱筋小麦产量和优质、降低环境污染

及节约成本等具有重要意义。本试验选用由商丘

市农林科学院自主选育的弱筋小麦新品种商麦

188(用作蛋糕和酿酒等的专用小麦)为材料,设

置 5 个施氮水平,探讨不同施氮量对弱筋小麦‘商

麦 188’干物质形成、籽粒品质及产量的影响,进

一步明确弱筋小麦的最佳施氮量。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验田概况 商丘市农林科学院试验田

(2021—2022 年)年平均气温(14.2℃)和年平

均降水量(700 mm)适中;耕层土壤(0~20 cm)

养分含量:有机质 21.1 g/kg,全氮 0.76 g/kg,水

解氮102 g/kg,有效磷48.8 g/kg,速效钾93.22 g/kg,

pH 7.01。

1.1.2 供试品种 供试品种为弱筋小麦新品种商

麦 188,由商丘市农林科学院提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 设置 5 个施氮水平,分别为全

生育期不施氮(N0)以及施氮 100(N100)、150

(N150)、200(N200)、250 kg/hm2

(N250),3

次重复,共 15 个小区,每个小区长 9 m、宽 1.5 m,

小区面积 13.5 m2

。播种前施 P2O5 150 kg/hm2 和

K2O 120 kg/hm2 做底肥,氮肥基追比为 5:5,供试

品种为商麦 188,播种日期为 2021 年 10 月 8 日,

播种量 225 万/hm2

,三叶期定样段。

1.2.2 干物质积累量测定 采用随机的方法,分

别于 4 个时期(开花期、拔节期、越冬期以及成

熟期)提取 5 株样本的干物质;烘干,称重,并

通过公式求出干物质积累量的值。

1.2.3 干物质运转相关指标计算

开花前营养器官贮藏干物质转运量=开花期

干物质量‒成熟期营养器官干物质量

开花前营养器官贮藏干物质对籽粒贡献率=

开花前营养器官贮藏干物质转运量

成熟期籽粒干重 =100%

开花后干物质在籽粒中的分配量=成熟期籽

粒干重‒开花前营养器官贮藏干物质转运

开花后干物质对籽粒贡献率=

开花后干物质在籽粒中的分配量

成熟期籽粒干重 100%

1.2.4 籽粒品质测定 小麦粗蛋白质含量、吸水

率、湿面筋含量、稳定时间等指标的测定,使用

仪器 DA7250 型近红外分析仪。

1.2.5 产量及其构成因素测定 于成熟期测产,

每小区随机取均匀地段 1 m,双行调查有效穗数,

用于计算公顷穗数,之后选取最具代表性的 20 株

植株,于室内考种,并测量其千粒重,计算穗粒

数,最后求理论产量。

1.2.6 数据分析 数据处理、方差分析、作图等,

主要运用 DPS9.01 以及 Excel 2007 软件。

2 结果与分析

2.1 不同生育时期商麦 188 干物质积累量

从表 1 可以看出,在各个生育时期,N100、

N150、N200 和 N250 处理的商麦 188 干物质积累

量与 N0 相比较差异均达到显著水平(p<0.05),

且各处理间差异显著。各处理干物质积累量大小

排序为 N200>N250>N150>N100。N200 干物质积

累量在越冬期比对照提高 26.25%,拔节期比对照

提高 42.95%,开花期比对照提高 34.78%,成熟

期比对照提高 22.09%。结果表明,施氮肥

200 kg/hm2 时,各个时期干物质积累量较高,有

第13页

孟自力 等 施氮量对弱筋小麦‘商麦 188’干物质形成、籽粒品质及产量的影响

- 9 -

表 1 不同生育时期商麦 188 干物质积累量 单位:kg/hm2

处理 越冬期 拔节期 开花期 成熟期

N0 (511.29±54.96) e (2 810.00±118.41) e (10 210.60±102.33) e (16 071.07±514.36) e

N100 (572.52±47.71) d (3 321.98±138.24) d (11 739.92±301.22) d (17 544.13±666.38) d

N150 (602.74±111.13) c (3 721.44±126.31) c (12 538.72±512.45) c (18 054.87±715.86) c

N200 (645.48±40.90) a (4 016.99±187.27) a (13 762.04±272.41) a (19 621.18±340.89) a

N250 (624.35±72.50) b (3 912.22±78.83) b (13 043.69±284.35) b (18 612.00±476.52) b

注:同列数据后不同小写字母表示 5%显著水平,下同。

益于向籽粒的转运分配,为高产奠定基础。

2.2 成熟期各个器官商麦 188 干物质分配量

从表 2 可以看出,在成熟期,N100、N150、

N200 和 N250 处理的商麦 188 干物质分配量与

N0 相比差异均达到显著水平(p<0.05),各器官

干物质分配量表现为 N200 显著高于 N250、N150

和 N100 处理。N200 穗轴+颖壳、叶片、茎秆+叶

鞘、籽粒干物质分配量分别较 N0 高 18.13%、

17.21%、23.15%、29.21%。综上所述,成熟期,

施用 200 kg/hm2 氮肥,各个器官干物质分配量最

高。进一步分析发现,对比其他器官,籽粒分配

量相对较高。这有利于小麦增加产量。

表 2 成熟期商麦 188 各个器官干物质的分配量 单位:kg/hm2

处理 籽粒 茎秆+叶鞘 叶片 穗轴+颖壳 营养器官合计

N0 (7 126.99±430.25) e (5 295.93±231.25) e (1 610.35±102.78) d (2 007.74±128.61) d (8 914.02±122.68) e

N100 (7 928.31±506.17) d (5 824.45±280.61) d (1 701.39±78.26) c (2 151.51±114.28) c (9 677.35±287.96) d

N150 (8 441.28±320.67) c (6 113.48±60.14) c (1 757.50±127.34) b (2 227.92±162.33) b (10 098.9±514.33) c

N200 (9 209.11±606.00) a (6 521.74±201.18) a (1 887.43±100.00) a (2 371.84±79.86) a (10 781.01±340.90) a

N250 (8 728.77±442.58) b (6 317.53±222.00) b (1 760.73±115.69) b (2 244.91±157.64) b (10 323.17±413.40) b

2.3 开花前后商麦 188 干物质量及对籽粒的贡

献率

开花前后,N100、N150、N200 和 N250 处理

的商麦 188 干物质分配量与 N0 相比差异均达到

显著水平(p<0.05),见表 3。开花前,施用

200 kg/hm2 氮肥(N200)较其他处理更有利于营

养器官所贮藏的同化物向籽粒转运,比 N250、

N150、N100、N0分别高出 9.58%、22.18%、44.53%、

129.91%,且相较于其他处理,该处理对籽粒贡献

率较高。开花后,干物质在籽粒中的积累量最高

的是 N200,较 N250、N150、N100、N0 分别高

3.66%、3.78%、6.18%、6.82%。上述结果表明,

施用 200 kg/hm2 的氮肥,有利于营养器官转运干

物质及花后干物质积累,促进小麦增产。

表 3 开花前后商麦 188 干物质量及对籽粒的贡献率

开花前营养器官贮藏同化物 开花后干物质积累 处理 转运量/(kg·hm‒2

) 对籽粒贡献率/% 在籽粒中的积累量/(kg·hm‒2

) 对籽粒贡献率/%

N0 (1 296.58±65.04) e (18.19±0.62) e (5 830.41±50.06) b (81.81±3.60) a

N100 (2 062.57±58.37) d (26.02±1.00) d (5 865.74±104.35) b (73.98±2.00) b

N150 (2 439.82±88.00) c (28.90±1.24) c (6 001.46±60.80) b (71.10±3.64) c

N200 (2 981.03±92.47) a (32.37±1.98) a (6 228.08±156.45) a (67.63±1.98) d

N250 (2 720.52±93.00) b (31.17±1.68) b (6 008.25±201.01) b (68.83±1.67) d

2.4 不同施氮处理商麦 188 籽粒品质

依照国家标准(GB/T 17892—1999),粗蛋白

质含量<12.0%、湿面筋含量<24.0%、吸水率<55%、

稳定时间<3.0 分钟为优质一等弱筋小麦标准。本

次试验数据(表 4)显示,N0、N100、N150、N200

处理下,商麦 188 的各项指标均达到优质一等弱筋

小麦标准,而 N250 试验处理的各项指标均超过此

标准;进一步研究发现,施氮量对弱筋小麦稳定时

第14页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 10 -

间影响差异不明显。由图 1 可知,湿面筋和蛋白质

含量与施氮量成正相关,但施氮量超过 200 kg/hm2

时,各项指标即达不到弱筋小麦的标准,所以

200 kg/hm2

的施氮量是满足商麦188为弱筋小麦的

一个临界值。产量在 N200 附近有峰值出现,达到

峰值后继续提高施氮量并不能继续提高产量。从表

4 可知,N0、N100、N150、N200 虽不同处理之间

虽存在差异 但基本都符合蛋糕和酿酒专用粉的

要求。综合考虑产量和品质及基本满足生产需要的

要求,推荐 200 kg/hm2 为最佳施氮量。

表 4 不同处理下商麦 188 蛋白质 湿面筋含量 吸水率和稳定时间 、 、

处理 蛋白质含量/% 湿面筋含量/% 吸水率/% 稳定时间/min

N0 (10.2±0.2) (17.4±0.5) (44.2±0.4) (2.8±0.1)

N100 (11.0±0.1) (19.8±0.2) (50.1±0.7) (2.9±0.0)

N150 (11.4±0.2) (21.1±0.9) (53.3±1.8) (2.7±0.2)

N200 (11.9±0.1) (23.9±2.0) (54.5±1.4) (2.9±0.1)

N250 (12.5±0.3) (26.5±1.1) (58.0±0.3) (3.0±0.2)

2.5 不同施氮处理商麦 188 产量

从表 5 可看出,N200 和 N250 处理下,商麦

188 公顷穗数及千粒重均无显著差异,但显著高

于 N150、N100 和 N0,其中 N0 最低;而穗粒数

各处理间差异均不显著;籽粒产量各处理间差异

均达到显著水平(p<0.05),商麦 188 在 N200 处

理下获得了最高产量,表现为 N200>N250>N150>

N100,4 个处理较 N0 分别提高 42.99%、38.70%、

24.85%、12.39%。由此可见,穗粒数受施氮量的

影响不大,但随着施氮量的增加,每公顷穗数及

千粒重出现先增加后趋于稳定的趋势,说明施氮

量有利于分蘖成穗和后期籽粒干物质的形成。上

述结果表明,施氮量为 200 kg/hm2 时利于弱筋小

麦商麦 188 获得高产。

图 1 蛋白质、湿面筋含量作为品质指标下的对比

表 5 不同施氮处理商麦 188 产量构成因素及籽粒产量

处理 穗数/(万穗·hm-2) 穗粒数/个 千粒重/g 籽粒产量/(kg·hm-2)

N0 (506.04±4.80) d (35.72±1.14) a (40.13±1.02) d (6165.73±92.32) e

N100 (538.46±2.32) c (35.93±0.56) a (42.14±0.46) c (6929.85±140.12) d

N150 (556.22±4.00) b (36.73±1.66) a (44.33±1.53) b (7698.11±70.34) c

N200 (602.47±4.44) a (37.00±0.85) a (46.53±1.24) a (8816.36±88.96) a

N250 (606.82±3.78) a (36.87±0.46) a (44.97±0.78) ab (8552.14±102.47) b

3 讨论与结论

小麦籽粒产量与干物质积累量之间具有极显

著的相关性,而氮肥的施用量对干物质向籽粒的

积累具有影响作用[20]。本试验中,商麦 188 品种

在各个生育时期,N100、N150、N200 和 N250

处理干物质积累量较 N0 差异均达到显著水平

(p<0.05),且处理间差异显著。各处理干物质积

累量排序是 N200>N250>N150>N100。小麦干物

质积累量随生育时期先减少后增加,在拔节期茎

秆向上生长,干物质积累量低,至成熟期达到峰

值[21]。研究表明,在施氮量 0~200 kg/hm2

,干物

质积累量与氮肥施用量呈正相关,在施氮为

200 kg/hm2 时最高。本试验中,N200 干物质积累

量在越冬期比对照提高 26.25%,拔节期比对照提

高 42.95%,开花期比对照提高 34.78%,成熟期

比对照提高 22.09%,与前人研究结论一致。

第15页

孟自力 等 施氮量对弱筋小麦‘商麦 188’干物质形成、籽粒品质及产量的影响

- 11 -

李欣欣等[22]研究发现,成熟期小麦干物质积累

情况决定了其籽粒产量,花后各部位向籽粒运输碳

水化合物含量能够达到 60%及以上[22]。本试验发

现,在成熟期,N0、N100、N150、N200、N250 干

物质积累量分别为 16 071.07、17 544.13、18 054.87、

19 621.18、18 612.00 kg/hm2

,施用 200 kg/hm2 时小

麦各个器官向籽粒分配较多的干物质。成熟期施用

200 kg/hm2 能够实现最大的籽粒分配量。N100、

N150、N200、N250 处理籽粒产量分别为 6 929.85、

7 698.11、8 816.36、8 552.14 kg/hm2

,较 N0 处理高

12.39%~42.99%。

有关研究认为,开花前、开花后合理施用氮

肥有较大的意义,前者可提高干物质运转量,后

者可增加干物质积累量[23-24]。本试验中,商麦 188

品种在开花前后干物质量及对籽粒的贡献率方

面,N100、N150、N200 和 N250 较 N0 差异均达

到显著水平(p<0.05)。对比其他处理方式,开花

前施用 200 kg/hm2 氮肥有利于营养器官向籽粒转

运贮藏的同化物,转运量比 N250、N150、N100、

N0 分别高出 9.58%、22.18%、44.53%、129.91%,

其对籽粒贡献率也较高。从对籽粒的转运量来看,

开花后,N200 的转运量仍是最高的,较 N250、

N150、N100、N0 分别高出 3.66%、3.78%、6.18%、

6.82%,与前人观点一致。花前施用 200 kg/hm2

氮肥,更有利于营养器官向籽粒转运干物质,促

进花后干物质积累和小麦增产。

另外,本试验数据显示,随着施氮量的不断

增加,商麦 188 湿面筋和蛋白质含量呈不断增加

的趋势,N0、N100、N150、N200 虽存在差异,

但基本都符合蛋糕和酿酒专用粉标准的要求,施

氮量超过 200 kg/hm2

,各项指标即达不到弱筋小

麦的标准,所以 200 kg/hm2 的施氮量是满足商麦

188 为弱筋小麦的一个临界值。而朱统泉等[25]发

现,150 kg/hm2 以上施氮水平,蛋白质含量即达

不到弱筋小麦的标准,这与本研究结论存在差异。

一方面是由于朱统泉等[25]选用国家于 1998、1999

年制定的专用小麦(粉)标准和专用弱筋小麦品

质指标的标准为依据,而本研究选用最新的 2021

年国家黄淮南片和河南省区域试验最新审定优质

弱筋小麦标准为依据;另一方面,可能与弱筋小

麦品种、试验地土壤肥力、生态环境不同存在一

定的关系,尚需进一步试验验证。本试验产量、

成熟期干物质积累量和籽粒分配量在 N200 附近

有峰值出现,达到峰值后继续提高施氮量并不能

继续提高产量。综上所述,200 kg/hm2 是弱筋小

麦商麦 188 高产优质的最佳施氮量。

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(责任编辑 林海妹)

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2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

Sep. 2023 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.43, No.9

收稿日期 2023-02-08;修回日期 2023-02-23

基金项目 国家林业和草原局重点研发项目(No.GLM [2021]037 号);广西植物所基本业务费项目(No.桂植业 21012,No.

桂植业 21013)。

第一作者 肖妮洁(1998—),女,硕士研究生,研究方向为园林植物应用与景观设计,E-mail:1208141365@qq.com。

通讯作者 邓丽丽(1992—),女,硕士,助理研究员,研究方向为药用植物良种选育及栽培技术,E-mail:denglilimini@163.com。

三种藤本药食同源植物光响应模型拟合及

光合特性研究

肖妮洁1,2 史艳财1

韦霄1

熊忠臣1

邓丽丽1

(1. 广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所 广西桂林 541006;

2. 桂林理工大学旅游与风景园林学院 广西桂林 541006)

摘 要 对牛尾菜、赤苍藤和土茯苓 3 种藤本药食同源植物的光响应曲线拟合模型与光合特性进行研究,为 3 种藤本

药食同源植物开发利用提供依据。以牛尾菜、赤苍藤及土茯苓为试验材料,采用 Li-6400 光合仪测定其光合作用参数,

用直角双曲线、非直角双曲线、直角双曲线修正模型和指数方程模型对 3 种植物的光合响应曲线进行拟合,研究 3 种

植物光合日变化规律,并对其与环境因子的相关性进行分析。结果显示:对 3 种植物拟合效果最好的均是双曲线修正

模型;3 种藤本药食同源植物光响应曲线趋势较为一致,三者的最大净光合速率大小为牛尾菜>土茯苓>赤苍藤;3 种藤

本药食同源植物的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)的日变化呈双峰或单峰曲

线,且三者峰值出现时间略有差异,其中牛尾菜和赤苍藤的净光合速率日变化曲线都呈明显双峰形,而土茯苓的净光

合速率日变化则呈单峰趋势,三者净光合速率达到第一峰值的时间相同,气孔导度日变化趋势与之相似;3 种植物的净

光合速率都与光合有效辐射呈正相关[表现为 r=0.478(牛尾菜)、r=0.325(赤苍藤)、r=0.060(土茯苓)],与空气温度

呈负相关[相关性大小表现为赤苍藤(r= –0.092)<牛尾菜(r= –0.162)<土茯苓(r= –0.532)],均未达显著水平;3 种

藤本药食同源植物利用强光能力弱,都具有一定的阴性植物特征,实际生产中可对 3 种藤本药食同源植物进行遮阴处

理或通过控制上层植物荫蔽度来调整光照,以提高 3 种植物的光合效率。

关键词 牛尾菜;赤苍藤;土茯苓;光响应模型;光响应曲线;日变化

中图分类号 Q949.95 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.003

Light Response Model Fitting and Photosynthetic Characteristics of Three Vines

of Medicinal and Edible Homologous Plants

XIAO Nijie1,2 SHI Yancai1

WEI Xiao1

XIONG Zhongchen1

DENG Lili1

(1. Guangxi Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Guilin, Guangxi 541006, China;

2. College of Tourism & Landscape Architecture, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541006, China)

Abstract The light response curve fitting model and photosynthetic characteristics of three vine medicinal and food plants,

namely, Smilax riparia, Erythropalum scandens, and Smilax glabra, were investigated to provide a basis for the development

and utilization of these three vine medicinal and food plants. Taking S. riparia, E. scandens, and S. glabra as experimental

materials, a Li-6400 photosynthesizer was used to measure their photosynthetic parameters, and the photosynthetic response

curves of the three plants were fitted with right-angle hyperbola, non-right-angle hyperbola, right-angle hyperbola modified

model and exponential equation model to study the changing pattern of the photosynthetic daily rule of the three plants and

analyze their correlation with the environmental factors. The results showed that the hyperbolic correction model had the best

fitting effect on the three plants; the trends of the light response curves of the three rattan medicinal and food plants were relatively consistent, and the maximum net photosynthetic rates of the three plants were S. riparia > S. glabra > E. scandens; the

daily changes in Pn, Gs, Ci, and Tr of the three rattan medicinal and food plants showed a bimodal or unimodal curve, and the

time of the peaks of the three plants was slightly different, among which the daily net photosynthesis rate curves of S. riparia and E. scandens both showed a clear bimodal shape, whereas the daily net photosynthesis rate of S. glabra showed a

single-peak trend, with all three net photosynthesis rates reaching the first peak at the same time, and the daily stomatal con-

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ductance trend was similar to that of S. glabra. The net photosynthetic rates of all three plants were positively correlated with

photosynthetically active radiation [r = 0.478 (S. riparia), r = 0.325 (E. scandens), r = 0.060 (S. glabra)] and negatively correlated with air temperature [the magnitude of the correlation was E. scandens (r = –0.092) < S. riparia (r = –0.162)

< S. glabra (r = –0.532)], and none of them reached a significant level. The three rattan medicinal and food plants were weak

in utilizing strong light, and all of them had certain characteristics of shade plants. In actual production, the three rattan

medicinal and food plants can be shaded, or the light can be adjusted by controlling the degree of concealment of the upper

plants to improve the photosynthetic efficiency of the three plant species.

Keywords Smilax riparia; Erythropalum scandens; Smilax glabra; light response models; light response curve; daily change

药食同源是人们在长期的生产实践中对药物

和食物关系的归纳概括,从字面理解是指药物与

食物均来源于自然界,具有成分和理论同源性[1]。

药食虽同源但也有一定的界限,在认识药食界限

同时,存在着既可以做药品也可以做食品的药食

两用植物,诸多古籍医书中对这些植物都进行了

详细的论述。随着国家对药食同源文化的大力推

广,除已列入药食同源名录的物种外,许多在民

间有着悠久使用历史的药食同源植物受到人们的

重视[2]。土茯苓(Smilax glabra Roxb.)为百合科

菝葜属植物,为多年生常绿攀缘状灌木。牛尾菜

(Smilax riparia A. DC.)是百合科菝葜属多年生

草质藤本植物,别名鞭鞘子菜、草菝葜、龙须菜

等。赤苍藤(Erythropalum scandens Blume)为铁

青树科赤苍藤属多年生常绿大型木质藤本,又名

腥藤、七白芍、假黄藤等。以上 3 种植物是我国

华南地区广泛分布的 3 种药食同源植物,土茯苓

在我国中医药应用方面有着悠久的历史,是众多

常用中药复方的重要组分之一,同时也是人们常

用保健食材的佳品之一[3]。牛尾菜根状茎供药用,

是值得深入挖掘筛选的抗癌植物种类之一,嫩茎

叶营养价值极高,是我国野菜出口的品种之一[4]。

赤苍藤作为喀斯特地貌特有植物,是一种具有喀

斯特地貌恢复和水土保持功能的特色经济作物,

是新一代植物源痛风治疗药的重点研究对象,也

是深受人们喜爱的优异森林蔬菜品种,发展潜力

巨大[5]。市场对于这 3 种药食同源植物的需求持

续增加,但目前并未形成大规模的产业化生产,

间接导致了野生资源遭受破坏。目前关于这 3 种

藤本药食同源植物的研究主要集中在化学成分、

药理、生物学特性及育苗技术等方面[6-9],对于其

光合生理生态方面的了解还有限,鉴于此,对牛

尾菜、赤苍藤和土茯苓这 3 种藤本药食同源植物

的光响应曲线模型与光合特性进行研究,以期为

这 3 种植物的栽培管理提供技术支持,为其产业

化生产奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试的牛尾菜、赤苍藤及土茯苓植株种植于广

西壮族自治区中国科学院广西植物研究所药食同

源植物种质圃(N 25°08′29.69″,E 110°31′24.51″)。

前期选取 3 种植物的成年植株放在遮阴度为 75%

的同一大棚内培养。2021 年 9 月选取 3 种植物健

康植株的叶片进行光合生理测试。试验材料经广

西壮族自治区中国科学院广西植物研究所史艳财

研究员鉴定为牛尾菜、土茯苓和赤苍藤。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 从 3 种植物中分别选取植株中

上部 3 片健康、完整的向阳叶片,采用便携式光

合测定系统 Li-6400(LI-COR Inc., Lincoln, USA)

进行光响应曲线测定。光响应曲线的光强梯度设

定为:1 600、1 400、1 200、1 000、800、600、

400、200、150、100、50、20、0 μmol/(m2

·s),

测定前对被测叶片进行 800 μmol/(m2

·s)光诱导

30 min。测定参数主要有净光合速率(Pn)、气孔

导度(Gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)

等。选取 3 片叶片测定结果的平均值作为光响应

曲线净光合速率的实测值。用直角双曲线模型、

非直角双曲线模型、双曲线修正模型和指数方程

模型对光响应曲线进行拟合,各模型的具体计算

公式和方法参考秦惠珍等[10]的研究。

日变化曲线时间设定为 8:30、10:00、

11:30、13:00、14:30、16:00、17:30。每

种每个时间点取 10 个值,取其平均值。测定时保

持叶片原有方位,记录净光合速率(Pn)、气孔导

度(Gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)

等光合参数以及空气温度(Ta)、空气相对湿度

(RH)、光合有效辐射(PAR)、空气 CO2 浓度(Ca)

等主要环境因子的日变化。

第19页

肖妮洁 等 三种藤本药食同源植物光响应模型拟合及光合特性研究

- 15 -

1.2.2 数据处理 采用 Origin 2018 软件进行数

据可视化整理,使用 SPSS 26.0 软件进行数据分

析和检验,采用单因素方差分析和 LSD 比较不同

种类间各指标的差异性,数据以(平均值±标准差)

表示。用光合计算软件光合计算 4.1.1(版权所有:

井冈山大学生命科学学院/数理学院 叶子飘)对

光响应曲线进行拟合。

2 结果与分析

2.1 三种药食同源植物不同拟合模型的拟合

效果比较

3 种植物不同拟合模型的净光合速率拟合效

果如图 1 所示。由图 1 可知,4 种模型对牛尾菜

净光合速率的拟合效果均较好,其中非直角双曲

线模型、双曲线修正模型及指数方程模型与实测

值都比较接近,差异稍明显的是直角双曲线模型;

赤苍藤的直角双曲线拟合值整体高于实测值,拟

合效果最差,与赤苍藤实测值曲线趋势最接近的

是双曲线修正模型;土茯苓的双曲线修正模型拟

合曲线与实测值曲线基本重合,在光合有效辐射

大于 400 μmol/(m2

·s)左右时,非直角双曲线模型

和指数方程模型的拟合值均保持平缓不变,且曲

线几乎重合,这与实测值曲线具有明显差异,而

直角双曲线的拟合效果完全偏离实测值曲线趋

势。说明双曲线修正模型对 3 种藤本药食同源植

物的净光合速率拟合效果较好。

a. 牛尾菜;b. 赤苍藤;c. 土茯苓。

图 1 三种药食同源植物不同拟合模型的净光合速率拟合效果

2.2 四种模型对 3 种药食同源植物净光合速率

的拟合

由表 1 可知,光合有效辐射为 0~1 400 μmol/(m2

·s)

时,牛尾菜净光合速率实测值随着光合有效辐射的

增加而增加,而当光合有效辐射为 1600 μmol/(m2

·s)

时,牛尾菜净光合速率下降。4 种不同模型拟合效

果差异不明显,且决定系数都达到 0.97 及以上。

其中,直角双曲线模型拟合效果较其他 3 种模型

稍差,决定系数为 0.97,且最大净光合速率拟合

值大于实测值;但其他 3 种模型的最大净光合速

率均比实测值低,且只有双曲线修正模型在光合有

效辐射 1 400~1 600 μmol/(m2

·s)时,净光合速率呈

下降趋势,这与实测值趋势相同。说明牛尾菜最适

的光照区间为 800~1 400 μmol/(m2

·s),且双曲线修

正模型对牛尾菜净光合速率的拟合效果最佳。

由表2可知,光合有效辐射为0~600 μmol/(m2

·s),

赤苍藤净光合速率实测值随着光合有效辐射的增

加而增加,在 600 μmol/(m2

·s)时达到最大净光合

表 1 不同光照强度下牛尾菜净光合速率实测值

及其各模型拟合值

净光合速率/(μmol·m–2·s–1)

光合有效辐射

/(μmol·m–2·s–1) 实测值 直角双

曲线

非直角

双曲线

双曲线修

正模型

指数

方程

0 –1.18 –2.57 –1.00 –1.26 –1.06

20 1.13 0.96 0.77 1.16 0.87

50 2.76 3.20 2.93 3.11 2.90

100 4.77 4.74 4.96 4.70 4.85

150 5.91 5.46 5.74 5.51 5.80

200 6.24 5.88 6.10 5.99 6.26

400 6.51 6.59 6.54 6.75 6.69

600 6.70 6.85 6.67 6.93 6.71

800 6.80 6.99 6.72 6.94 6.71

1 000 6.80 7.08 6.76 6.87 6.71

1 200 6.86 7.13 6.78 6.76 6.71

1 400 7.06 7.18 6.80 6.63 6.71

1 600 6.22 7.21 6.81 6.48 6.71

决定系数(R2

) 1.00 0.97 0.99 0.99 0.99

第20页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

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表 2 不同光照强度下赤苍藤净光合速率实测值

及其各模型拟合值

净光合速率/(μmol·m–2·s–1)

光合有效辐射

/(μmol·m–2·s–1) 实测值 直角双

曲线

非直角

双曲线

双曲线修

正模型

指数

方程

0 –1.28 –6.34 –1.12 –1.26 –1.24

20 0.48 0.20 0.17 0.38 0.33

50 1.35 1.91 1.64 1.49 1.54

100 2.21 2.70 2.28 2.26 2.25

150 2.72 3.00 2.39 2.60 2.43

200 2.81 3.15 2.43 2.77 2.48

400 2.91 3.40 2.48 2.93 2.50

600 2.92 3.48 2.49 2.84 2.50

800 2.84 3.53 2.50 2.67 2.50

1 000 2.31 3.55 2.50 2.47 2.50

1 200 1.99 3.57 2.50 2.26 2.50

1 400 1.88 3.58 2.51 2.03 2.50

1 600 2.13 3.59 2.51 1.80 2.50

决定系数(R2

) 1.00 0.60 0.88 0.98 0.90

速率[2.92 μmol/(m2

·s)];随后,实测值随着光合有

效辐射的增加而逐渐减小。4 种模型中只有双曲

线修正模型与实测值趋势接近,直角双曲线和非

直角双曲线均呈逐渐上升趋势,而且决定系数小,

拟合效果差。指数方程拟合模型在光合有效辐射

为 400~1 600 μmol/(m2

·s),净光合速率拟合值保

持在 2.50 μmol/(m2

·s)不变,拟合效果不符合真实

情况。因此,无论从决定系数还是净光合速率变

化趋势来看,双曲线修正模型都比其他 3 种拟合

效果更好。综上可知,赤苍藤的最适光照区间为

400~600 μmol/(m2

·s),且双曲线修正模型对赤苍

藤净光合速率的拟合效果最佳。

由表 3 可知,土茯苓净光合速率实测值呈先

上升后逐渐下降的趋势,在光合有效辐射为

400 μmol/(m2

·s)时,土茯苓具有最大净光合速率

为 4.93 μmol/(m2

·s)。从 4 种拟合模型决定系数来

看,除了直角双曲线型拟合效果较差(R2

=0.85),

其他 3 种模型拟合效果均较理想(R2

=0.98 或

R2

=0.99)。从净光合速率变化趋势来看,非直角

双曲线和指数方程模型的拟合值都是随着光合

有效辐射的增加而增加,这与实测值趋势不符,

双曲线修正模型拟合效果更接近实测值,因此

初步判断双曲线修正模型拟合效果更好。说明

土茯苓最适光照区间为 150~800 μmol/(m2

·s),且

双曲线修正模型对土茯苓净光合速率的拟合效

果最佳。

表 3 不同光照强度下土茯苓净光合速率实测值

及其各模型拟合值

净光合速率/(μmol·m–2·s–1)

光合有效辐射

/(μmol·m–2·s–1) 实测值 直角双

曲线

非直角

双曲线

双曲线修

正模型

指数

方程

0 –1.22 –4.56 –1.03 –1.33 –1.26

20 0.79 0.67 0.48 1.01 0.79

50 2.44 2.76 2.56 2.65 2.62

100 4.00 3.90 4.25 3.84 3.98

150 4.81 4.36 4.50 4.39 4.45

200 4.85 4.60 4.58 4.69 4.62

400 4.93 5.01 4.66 5.07 4.70

600 4.87 5.15 4.68 5.06 4.70

800 4.82 5.22 4.69 4.94 4.70

1 000 4.53 5.26 4.69 4.76 4.70

1 200 4.52 5.29 4.69 4.57 4.70

1 400 4.47 5.31 4.70 4.36 4.70

1 600 4.32 5.33 4.70 4.14 4.70

决定系数(R2

) 1.00 0.85 0.98 0.99 0.99

2.3 三种药食同源植物拟合模型参数比较

3 种药食同源植物拟合模型参数比较如表 4 所

示。由表 4 可知,牛尾菜和土茯苓的真实表观量子

效率均为 0.4 mol/mol,赤苍藤的真实表观量子效

率为 0.2 mol/mol,非直角双曲线模型和指数方程

的此参数的拟合值与实测值相符。牛尾菜、赤苍藤

及土茯苓实测的最大净光合速率分别为 7.06、

2.92、4.93 μmol/(m2

·s),光补偿点分别为 0.41、

17.92、7.07 μmol/(m2

·s),光饱和点分别为 162.06、

140.61、136.80 μmol/(m2

·s)。3 种植物光响应曲线

拟合效果最差的均为直角双曲线模型,该模型参

数值从整体上远高于实测值;牛尾菜和赤苍藤光

响应曲线拟合效果最好的均是双曲线修正模型,

牛尾菜的直角双曲线模型拟合参数整体上大于实

测值,而指数方程拟合参数光饱和点和光补偿点

与实测值相比差异较大。从光补偿点参数来看,

赤苍藤的直角双曲线模型拟合参数值远高于实测

值而指数方程拟合参数稍低于实测值;土茯苓光

响应曲线拟合效果较好的是指数方程,其次是双

曲线修正模型,但结合 2.1 及 2.2 的分析,从模型

拟合曲线及净光合速率拟合值来看,指数方程模型

的拟合效果不如双曲线修正模型。因此,拟合双曲

线修正模型更适用于土茯苓光响应曲线的拟合。从

各参数的综合比较可以看出,双曲线修正模型对于

3 种药食同源植物的光响应曲线拟合效果最优。

第21页

肖妮洁 等 三种藤本药食同源植物光响应模型拟合及光合特性研究

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表 4 三种药食同源植物拟合模型参数比较

参数 物种

初始表观量

子效率 AQY/

(mol·mol–1)

表观量子

效率 AQE/

(mol·mol–1)

最大净光合

速率 Pmax/

(μmol·m–2·s–1)

光补偿点

LCP/

(μmol·m–2·s–1)

光饱和点

LSP/

(μmol·m–2·s–1)

决定系数

R2

牛尾菜 – 0.04 7.06 0.41 162.06 1.00

实测值 赤苍藤 – 0.02 2.92 17.92 140.61 1.00

土茯苓 – 0.04 4.93 7.07 136.80 1.00

牛尾菜 0.27 0.05 10.00 15.02 222.92 0.97

直角双曲线 赤苍藤 0.94 0.05 10.00 58.05 263.81 0.60

土茯苓 0.55 0.05 10.00 35.22 237.24 0.85

牛尾菜 0.09 0.04 7.88 3.50 181.41 0.99

非直角双曲线 赤苍藤 0.07 0.02 3.64 15.45 180.11 0.88

土茯苓 0.08 0.04 5.74 5.66 161.73 0.98

牛尾菜 0.16 0.04 6.95 1.20 165.85 0.99

双曲线修正模型 赤苍藤 0.12 0.02 2.94 17.02 143.01 0.98

土茯苓 0.17 0.03 5.09 3.34 149.49 0.99

牛尾菜 0.10 0.04 6.71 3.83 155.02 0.99

指数方程 赤苍藤 0.07 0.02 2.50 16.35 128.26 0.90

土茯苓 0.10 0.04 4.70 5.04 136.08 0.99

2.4 三种药食同源植物光响应曲线及光响应

特征参数

3 种植物光响应曲线如图 2 所示。由图 2 可

知,同一光强环境下,3 种药食同源植物的光响

应曲线的变化趋势一致,同时在光合有效辐射为

200~400 μmol/(m2

·s)出现明显的“拐点”,然后

Pn 值都随着光合有效辐射的增强而出现下降趋

势,但三者的最大净光合速率存在的差异比较明

显。其中,牛尾菜的最大净光合速率(Pn)最高,

其次是土茯苓,赤苍藤的最大净光合速率(Pn)

最低。

图 2 三种药食同源植物光响应曲线

3 种药食同源植物光响应特征参数如表 5 所

示。由表 5 可知,虽然 3 种药食同源植物的最大

净光合速率(Pmax)在 2.9~7.0 μmol/(m2

·s),但三

者存在显著差异(p<0.05),最大的是牛尾菜,最

小的是赤苍藤。3 种药食同源植物的表观量子效

率都在 0.02~0.05 mol/mol。光补偿点(LCP)除

赤苍藤在 18 μmol/(m2

·s)左右外,牛尾菜和土茯苓

的光补偿点都小于 10 μmol/(m2

·s)。3 种药食同源

植物光饱和点(LSP)都偏低,牛尾菜的光饱和点

约为 160 μmol/(m2

·s),显著高于赤苍藤和土茯苓。

三者暗呼吸速率(Rd)都在 1.25~1.34 μmol/(m2

·s)。

从以上参数来看,3 种药食同源植物中,赤苍藤

对光能的利用效率较高,光适应能力最好,光和

能力最强,利于积累更多的有机物。

2.5 三种药食同源植物光合日变化

2.5.1 三种药食同源植物净光合速率(Pn)日变化

3 种植物净光合速率日变化如图 3 所示。牛尾菜

和赤苍藤的净光合速率(Pn)日变化曲线都呈“双

峰形”,说明具有“光午休”现象。牛尾菜和赤苍

藤净光合速率都在上午 10:00 时出现第一峰峰

值,分别为 1.91 和 1.41 μmol/(m2

·s);牛尾菜在下

午 13:00 时出现第二峰峰值[1.66 μmol/(m2

·s)],

但是此时的净光合速率小于第一峰值,而赤苍藤

第22页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

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表 5 三种药食同源植物光响应特征参数

物种 表观量子效率

AQY/(mol·mol–1)

光补偿点

LCP/(μmol·m–2·s–1)

光饱和点

LSP/(μmol·m–2·s–1)

暗呼吸速率

Rd/(μmol·m–2·s–1)

最大净光合速率

Pmax/(μmol·m–2·s–1)

牛尾菜 (0.045±0) a (4.116±0.001) c (159.557±1.000) a (1.256±0) c (6.948±0.002) a

赤苍藤 (0.024±0) c (17.920±0.010) a (141.265±1.108) b (1.260±0.002) b (2.936±0.001) c

土茯苓 (0.038±0) b (7.066±0.002) b (140.666±1.956) b (1.332±0.001) a (5.086±0.001) b

注:AQY.表观量子效率;Pmax.最大净光合速率;Rd.暗呼吸速率;LSP.光饱和点;LCP.光补偿点。不同小写字母表

示不同物种间差异显著(p<0.05)。

图 3 三种药食同源植物净光合速率(Pn)日变化

在下午 16:00 时出现第二峰值,也是最高峰值

[1.58 μmol/(m2

·s)]。土茯苓的净光合速率日变化呈

双峰曲线趋势,在上午 10:00 时净光合速率达到

最大值[1.62 μmol/(m2

·s)];随后在 11:30~14:30

期间内,净光合速率明显下降,在 16:00 时净光

合速率上升至 0.64 μmol/(m2

·s)后又继续下降至最

小值。综合来看,土茯苓对光照的适应能力比另

外 2 种植物更弱。

2.5.2 三种药食同源植物气孔导度日变化曲线

3种药食同源植物气孔导度日变化曲线如图4所示。

由图 4 可知,牛尾菜气孔导度日变化呈明显的双峰

曲线,第一个峰值[Gs 为 0.033 mol/(m2

·s)]出现在上

午 10:00 时,第二个峰值[Gs 为 0.029 mol/(m2

·s)]

出现在下午 14:30 时,在 17:30 达到最小值[Gs

为 0.004 9 mol/(m2

·s)]。赤苍藤与牛尾菜气孔导度

日变化曲线趋势相似,都出现了双峰,在 10:00

和 14:30 时分别达到峰值,Gs 分别为 0.028 和

0.025 mol/(m2

·s)。土茯苓气孔导度日变化呈单峰曲

线,在上午 10:00 时出现最大值[0.024 mol/(m2

·s)],

随后气孔导度不断下降,直到 14:30 时开始出现

平缓上升趋势,但趋势并不明显。以上表明,随

着温度的升高,3 种植物的气孔均受到限制,但

赤苍藤和牛尾菜在光照减弱,温度降低之后,气

孔仍然能够打开,从而进行光合作用,其对光的

利用能力相对于土茯苓更强。

图 4 三种药食同源植物气孔导度(Gs)日变化

2.5.3 三种药食同源植物胞间 CO2浓度日变化曲

线 3 种药食同源植物胞间 CO2 浓度日变化曲线

如图 5 所示。由图 5 可以看出,牛尾菜和赤苍藤

胞间 CO2 浓度值都在 8:30 时最大,Ci 分别为

401.28 和 340.16 μmol/mol,牛尾菜胞间 CO2 浓度

变化呈“倒双峰”的趋势,分别在 13:00 时和

16:00 时出现最低峰值;而赤苍藤首先在 8:30

至 13:00 时呈现下降趋势,胞间 CO2 浓度下降至

274.48 μmol/mol,接着在 14:30 时增加,随后出现

陡降,在 16:00 出现最低峰值(153.13 μmol/mol),

这也许是由于植物的“光合午休”导致气孔关闭,

进而导致胞间 CO2 浓度降低。土茯苓则呈现上升

—下降—上升趋势,在 11:30 时达到最低值

(255.40 μmol/mol)。这 3 种植物的胞间 CO2 浓度

都在 16:00 后出现明显上升趋势,说明 3 种植物

的气孔在 16:00 后开始逐渐关闭。

2.5.4 三种药食同源植物蒸腾速率日变化曲线

3种药食同源植物蒸腾速率日变化曲线如图6所示。

由图 6 可知,牛尾菜、赤苍藤蒸腾速率日变化均呈

双峰曲线,均在 10:00 时和 14:30 时出现峰值,

第23页

肖妮洁 等 三种藤本药食同源植物光响应模型拟合及光合特性研究

- 19 -

图 5 三种药食同源植物胞间 CO2 浓度(Ci)日变化

图 6 三种药食同源植物蒸腾速率(Tr)日变化

且第二个峰值[牛尾菜的 Tr 为 1.33 mmol/(m2

·s),赤

苍藤的 Tr 为 1.18 mmol/(m2

·s)]都明显高于第一个

峰值[牛尾菜的 Tr 为 0.83 mmol/(m2

·s),赤苍藤的

Tr 为 0.91 mmol/(m2

·s)]。土茯苓蒸腾速率在 13:00

时和 16:00 时具有明显的峰值,分别为 0.67 和

0.70 mmol/(m2

·s)。说明高温明显提高了牛尾菜和

赤苍藤的蒸腾速率,但是土茯苓的蒸腾速率反而

因高温而有所降低。

2.6 三种药食同源植物净光合速率与主要环

境因子的相关性

3 种药食同源植物净光合速率与主要环境因

子的相关性如表 6 所示。由表 6 可知,主要环境

因子中空气温度 Ta 与空气相对湿度 RH、空气 CO2

浓度呈极显著的相关性。牛尾菜的净光合速率与空

气温度、空气相对湿度及空气中 CO2 浓度均呈负

相关但不显著(r= –0.162;r= –0.049;r= –0.169),

其净光合速率只与光合有效辐射呈正相关(r=

0.478);赤苍藤的净光合速率与空气相对湿度和

光合有效辐射均呈正相关,但相关性不明显

(r=0.103;r=0.325)。土茯苓的净光合速率与空

气相对湿度、光合有效辐射及空气 CO2 浓度均呈

正相关(r=0.393;r=0.060;r=0.493),但与空气

温度呈负相关(r=–0.532)。3 种植物的净光合速

率与主要环境因子不存在显著的相关性,说明 3

种植物对环境的适应能力很强,当外界环境变化

时,依旧能保证光合作用的正常进行。

表 6 净光合速率与主要环境因子的相关性

物种 影响

因素

净光合

速率 Pn

空气温

度 Ta

空气相对

湿度 RH

光合有效

辐射 PAR

空气 CO2

浓度 Ca

Pn 1.000

Ta –0.162 1.000

RH –0.049 –0.964** 1.000

PAR 0.478 0.239 –0.431 1.000

牛尾

Ca –0.169 –0.909** 0.952** –0.478 1.000

Pn 1.000

Ta –0.092 1.000

RH 0.103 –0.998** 1.000

PAR 0.325 0.044 –0.091 1.000

赤苍

Ca –0.184 0.994** –0.991** –0.007 1.000

Pn 1.000

Ta –0.532 1.000

RH 0.393 –0.976** 1.000

PAR 0.060 0.441 –0.591 1.000

土茯

Ca 0.493 –0.981** 0.942** –0.374 1.000

注:*表示差异显著;**表示差异极显著。

3 讨论与结论

直角双曲线、非直角双曲线、双曲线修正模

型及指数方程 4 种模型是目前国内外常用的光响

应模型,采用模型拟合光响应曲线并计算光合参

数有利于更好地了解光合作用和不同光照对 3 种

藤本药食同源植物生长的影响[11]。由于植物光合

特性存在差异,因此选取光响应模型也有所不同。

刘瑞显等[12]根据不同花生品种的光合特性选择

了对应的拟合模型;徐德冰等[13]对蓝莓的光合响

应曲线拟合模型进行研究发现,模型的选择存在

差异性,不同拟合模型选择将直接影响蓝莓的光

合特性参数。反之,模型的错误选择也将对植物

的光合特性分析产生直接影响,甚至误导日后的

栽培管理工作。因此根据不同植物的不同光合特

性选择最适宜的模型进行拟合势在必行。本研究

通过以上 4 种模型对牛尾菜、赤苍藤和土茯苓 3

种藤本药食同源植物光响应曲线进行拟合。从 4

第24页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 20 -

种拟合模型的拟合效果图形可以看出,4 种模型

对牛尾菜的拟合效果均较好;与赤苍藤实测值曲

线趋势最接近的是双曲线修正模型;土茯苓的双

曲线修正模型拟合曲线与实测值曲线基本重合。

决定系数可以表现模型拟合的效果,数值越接近

1,说明模型拟合的效果越好。4 种模型对牛尾菜

拟合的决定系数都达到 0.97 及以上,效果均较好,

其中,直角双曲线模型拟合效果较其他 3 种模型

稍差;双曲线修正模型对赤苍藤和土茯苓的拟合

效果比其他 3 种模型好。为了综合判断模型的拟

合程度及适用性,不能完全根据光合曲线拟合模

型的决定系数及曲线效果来判断拟合效果的好

坏,更需要结合具体的模型参数进行评价[14]。本

研究结合初始表观量子效率(AQY)、表观量子效

率(AQE)、最大净光合速率(Pmax)、光饱和点

(LSP)、光补偿点(LCP)5 种参数对拟合模型

进行进一步评价。3 种药食同源植物光响应曲线

拟合效果最差的均为直角双曲线模型,该模型参

数值从整体上远高于实测值;双曲线修正模型相

比其他3种模型更适用于3种药食同源植物光响应

曲线的拟合。因此,根据以上指标最终可以判断,

对 3 种植物拟合效果最好的均是双曲线修正模型,

该模型的拟合曲线符合植物生理生长规律,而且拟

合模型参数都较好地反映了植物光抑制的现象。

光合作用是植物最重要的生理过程之一,是

植物生长发育的物质和能量来源[15-16]。从光响应

曲线来看,3 种藤本药食同源植物的光响应曲线

变化趋势一致,但三者的最大净光合速率大小存

在显著差异:牛尾菜>土茯苓>赤苍藤。最大净光

合速率(Pmax)可以反映植物的最大光合能力[17],

因此,牛尾菜的最大光合能力强于赤苍藤和土茯

苓。光饱和点(LSP)是反映植物在强光条件下

对光能的利用,其值越高,说明该植物更易适应

强光条件。光补偿点(LCP)是指光合作用中光

合产物与呼吸作用消耗相持平时的光强,也约等

于净光合速率(Pn)为 0 时的光强[18]。本研究结

果表明,牛尾菜的光饱和点明显高于赤苍藤和土

茯苓,但与其他植物相比光饱和点明显偏低,因

此 3 种植物利用强光能力弱。牛尾菜的光补偿点

明显低于其他二者,说明牛尾菜对弱光的利用率

较好,相对来说牛尾菜对光环境的适应能力较强;

而赤苍藤的光饱和点低、光补偿点高,因此适宜

栽植于遮阴或部分时段荫蔽的环境;土茯苓光补

偿点和光饱和点均偏低,因此具有很强的耐阴性。

3 种藤本药食同源植物的 Pn、Gs、Ci、Tr 的

日变化呈双峰或单峰曲线,且三者峰值出现时间

略有差异,由于叶绿素在光合作用中起着吸收光

能的作用,其含量的高低直接影响到植株光合作

用的强弱,这一现象可能与 3 种植物叶片叶绿素

含量的差异有一定关联[19]。从 3 种藤本药食同源

植物净光合速率日变化曲线可知,牛尾菜和赤苍

藤的净光合速率日变化曲线都呈明显“双峰”形,

说明牛尾菜和赤苍藤具有明显的午休现象,而土

茯苓的净光合速率日变化则是呈单峰趋势,三者

达到第一峰值的时间相同。气孔导度日变化趋势

与净光合速率相似,说明气孔导度大有助于 3 种

植物的光合作用,这一研究现象与 2 个杨树新品

种(系)的光合特性相似[20]。净光合速率与主要环

境因子的相关性研究结果表明,植物光合利用率

的大小与主要环境因子有一定相关,3 种药食同

源植物的净光合速率都与光合有效辐射呈正相

关,其中,牛尾菜(r=0.478)的相关性大于赤苍

藤(r=0.325)和土茯苓(r=0.060),说明适当增

加光合有效辐射有利于 3 种植物的光合生产;而

3 种植物的净光合速率与空气温度均呈负相关且

相关性都不显著,表现为赤苍藤(r= –0.092)<牛

尾菜(r= –0.162)<土茯苓(r= –0.532)。因此,

与牛尾菜和赤苍藤相比,空气温度对土茯苓影响更

大,也说明在一定程度上,高温不利于 3 种植物的

光合作用。综上所述,3 种藤本药食同源植物的光

合特性存在一定的差异,牛尾菜相对于赤苍藤和土

茯苓来说,对光的适应范围较大。因此,在栽培 3

种药食同源植物的过程中,可以根据 3 种植物的光

合特性对种植地进行选择;同时,在后期管理中,

可以通过适当修剪上层乔木来增加牛尾菜的光合

有效辐射,使光照强度在 800~1 400 μmol/(m2

·s);

而对赤苍藤和土茯苓可以进行适当遮阴,保持赤苍

藤有效光照辐射在 400~600 μmol/(m2

·s),土茯苓

有效光照辐射在 150~800 μmol/(m2

·s),以此来提

高 3 种植物的生产效率。

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(责任编辑 林海妹)

第26页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

Sep. 2023 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.43, No.9

收稿日期 2023-02-14;修回日期 2023-02-22

基金项目 广西自然科学基金重点项目“豆科树种与桉树混交根系分泌物与根际解磷菌对土壤磷素转化的复合增效机制”。

(No.2021GXNSFDA196003);广西林业科技推广示范项目“优良阔叶树种混交人工林全周期经营模式研究与示

范”(No.gl2020kt01)。

第一作者 韦存瑞(1967—),男,本科,工程师,研究方向为森林经营管理,E-mail:976079992@qq.com。

通讯作者 杨梅(1971—),女,博士,教授,研究方向为森林培育,E-mail:fjyangmei@126.com。

微生物保水剂对大花序桉幼苗生长生理及

养分含量的影响

韦存瑞1

廖思2

左秋玉2

杨梅2

(1. 广西壮族自治区南宁树木园 广西南宁 530031;2. 广西大学林学院 广西南宁 530004)

摘 要 为筛选有利于大花序桉抗旱且促生效果较好的保水剂用量,以广西林科院培育的大花序桉容器苗为试材,利

用盆栽试验,对比分析微生物保水剂不同用量下,大花序桉幼苗生长、光合特性及养分含量的差异及相关性。结果表

明:(1)干旱胁迫下,施用保水剂可以促进大花序桉幼苗生长,施用量为 5 g/株时,苗高增长量最大,分别为 42.18 cm,

较对照提高 26.25%;(2)随保水剂用量增加,大花序桉净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均呈现先上升后下降趋势,

施用量为 5 g/株时,三者达到最大,分别较对照提高 100.15%、52.94%、16.87%,胞间 CO2 浓度则呈现先下降后上升

趋势;(3)叶片 N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn 等元素含量在施用量为 5 g/株时最高,分别较对照高 75.73%、6.38%、

65.67%、209.78%、193.21%、20.34%、59.04%;(4)大花序桉苗高及地径的增长量与净光合速率、蒸腾速率、胞间

CO2 浓度、N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn 呈显著或极显著相关。综上,适宜的微生物保水剂用量可以缓解干旱胁迫,提

高大花序桉的光合能力,促进养分吸收和苗木生长。大花序桉最适保水剂用量为 5 g/株。

关键词 微生物保水剂;大花序桉;干旱胁迫;生长生理;养分含量

中图分类号 S792.39 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.004

Effects of Microbial Super Water-absorbent Polymer on Growth

Physiology and Nutrient Content of Eucalyptus cloeziana Seedlings

WEI Cunrui1

LIAO Si2

ZUO Qiuyu2

YANG Mei2

(1. Nanning Arboretum, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning, Guangxi 530031, China; 2. College of Forestry, Guangxi

University, Nanning, Guangxi 530004, China)

Abstract Eucalyptus cloeziana container seedlings cultivated by the Guangxi Academy of Forestry were used as the test

material, and potting experiments were conducted to compare and analyze the differences and correlations in the growth, photosynthetic characteristics, and nutrient contents of E. cloeziana seedlings with different dosages of microbial water-holding

agents to screen the amount of water-holding agent that is drought-resistant and has a better growth-promoting effect. The

results showed that: (1) Under drought stress, the application of microbial water-holding agent could promote the growth of E.

cloeziana seedlings, and the maximum growth of seedling height and diameter was 42.18 cm and 3.68 mm, respectively, at

5 gplant‒1

, which were 26.25% and 8.24% higher than that of the control; (2) The net photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate of E. cloeziana showed a trend of increasing and then decreasing with the increase of water preservative dosage, reached the maximum when the dosage was 5 gplant‒1

, which was 100.15%, 52.94%, and 16.87% higher than

that of the control, and the inter-cellular CO2 concentration showed a trend of decreasing and then increasing; (3) The contents of

N, P, K, Fe, Mn, Cu and Zn in leaves were the highest when the application rate was 5 gplant‒1

, which were 75.73%, 6.38%,

65.67%, 209.78%, 193.21%, 20.34% and 59.04% higher than the control, respectively. (4) The growth of E. cloeziana seedling

height and diameter were significantly or highly significantly correlated with the net photosynthetic rate, transpiration rate, inter-cellular CO2 concentration, whole N, whole P, whole K, Fe, Mn, Cu, and Zn. In conclusion, the appropriate amount of microbial water retention agent can alleviate drought stress, improve the photosynthetic capacity of E. cloeziana, and promote nutrient

uptake and seedling growth. The optimum dosage of water retention agent in this experiment was 5 gplant‒1

.

第27页

韦存瑞 等 微生物保水剂对大花序桉幼苗生长生理及养分含量的影响

- 23 -

Keywords microbial super water-absorbent polymer; Eucalyptus cloeziana; drought stress; growth physiology; nutrient content

大花序桉(Eucalyptus cloeziana)为桃金娘科

(Myrtaceae)桉属(Eucalyptus)大乔木树种,

自然分布于澳大利亚昆士兰州,材质坚硬、纹理

美观,广泛应用于建筑、家具及矿柱等,是一种

优良的锯材树种[1]。1972 年,我国开始引种大花

序桉,目前在海南、福建、广西、广东等地区均

有分布[2]。大花序桉生长快、对水分需求量高,

但由于主栽区属热带亚热带地区,季节性干旱明

显,土壤保水保肥能力差,林木生长发育容易受

阻,树种应有的生产潜力与经济价值得不到充分

发挥[3]。保水剂是一种环保型抗旱节水材料,具

有吸水、保水、释水、保肥的能力,常应用于农

林抗旱节水植物栽培技术中。因此,研究干旱胁

迫下保水剂不同用量对大花序桉生长、光合特性

及养分吸收的影响,对于提高桉树人工林的产量

与经济效益具有重要意义。

当前,国内对大花序桉的研究主要集中在种

源与遗传变异[4]、无性繁殖[5]、木材性质[6]及树种

混交[7]等方面,关于保水剂对大花序桉生长、光

合特性及养分吸收的影响研究较少。基于此,以

大花序桉幼苗为研究对象,在幼苗盆栽中添加不

同用量的微生物保水剂,对比分析不同大花序桉

盆栽幼苗的生长、光合特性及养分含量状况,以

筛选大花序桉促生效果较好的保水剂用量,为大

花序桉的栽培管理提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况 试验地位于广西南宁市广西

大学林学院苗圃基地(22°5120″N、 108°1714″E),

属亚热带季风气候,干湿季节明显,夏长高温多雨,

冬短温暖干燥,年均气温在 21.6℃左右,极端最高

气温40.4℃,极端最低温度‒2.4℃,年均日照1 827 h,

年均降雨量 1 304.2 mm,平均相对湿度为 79%。

1.1.2 试材 供试苗木为广西林科院培育的大花

序桉实生容器苗,苗龄为 10 个月,苗高约 41 cm,

地径约 2.45 mm。试验所用育苗袋为直径 30 cm、

高 40 cm 的黑色柱形育苗袋,育苗基质选用广西

南宁市郊区马尾松林地土壤。保水剂选用长沙市

圣华科技发展有限公司生产的多功能微生物保水

剂(钾型),主要由丙烯酸钾、淀粉及另外 2 种

矿物质经特殊工艺合成,保水剂中主要的菌种为

活体细菌。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 采用单因素随机区组试验设计

方法设计保水剂不同用量梯度试验,保水剂用量分

别为 2.5 g/株(B1)、5.0 g/株(B2)、10.0 g/株(B3),

共 3 个处理梯度,并以不添加保水剂为对照

(CK),每个处理 3 次重复,每个重复 20 株。

2018 年 3 月 31 日,开始移栽苗木。移栽过程中,

先往育苗袋中装 9 kg 林地土,再加入保水剂与林

地土搅拌、混合均匀,后再向育苗袋添加 6 kg 林

地土作为上层土,最后栽植大花序桉容器苗。植

苗时尽量保留植株根系周围的土团,避免损伤植

株根系。将苗木放置在苗圃塑料大棚内正常管理

2 周,每 2 d 浇水 1 次,待苗木恢复生长后再进行

干旱处理:先连续干旱 30 d,再复水 30 d,最后

再干旱 30 d。7 月 14 日试验结束后立即取样,进

行相关指标测定。

1.2.2 指标测定 (1)生长指标测定 使用卷尺

(精度为 0.1 cm)和游标卡尺(精度为 0.01 mm)

测定试验前与试验结束后每株苗木的苗高、地径。

(2)养分指标测定 试验结束后,每个处理

选取长势平均的 6 株试验苗木,洗净后将其根、

茎和叶分离,放入烘箱以 105℃杀青 30 min,后

以 75℃烘至恒重;用粉碎机对烘干后的叶片进行

粉碎,并过 80 目筛,用于养分指标测定。全氮(N)

含量采用硫酸—过氧化氢消煮法测定;全磷(P)

含量采用酸溶(浓硫酸—高氯酸)—钼锑抗比色

法测定;全钾(K)含量采用火焰光度计法测定;

Fe、Mn、Cu、Zn 含量采用消煮—电感耦合等离

子体质谱法测定[8]。

1.2.3 数据分析 采用 Excel 2016 对试验数据进

行收集与整理。利用 IBM SPSS Statistics 26.0 软

件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和多

重比较(Duncan)(α=0.05),检验各指标的差

异性。表格中数据均采用(平均值标准差)表示。

2 结果与分析

2.1 植株死亡情况

大花序桉幼苗经历干旱—复水—再干旱处理

后,出现不同程度的死亡。如表 1 所示,大花序

第28页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

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桉幼苗的死亡率从高到低排序为 CK > B1 > B3 >

B2,说明干旱—复水—再干旱处理对大花序桉幼

苗产生了不同程度的干旱胁迫,其中对照组(CK)

的受害程度比较严重,B2 处理的死亡率最低。

表 1 干旱胁迫下不同处理的大花序桉

幼苗生长状况

处理 苗高增长量/cm 地径增长量/mm 植株死亡率/%

CK (33.41±3.39) c (3.40±0.07) b 77

B1 (41.02±1.01) ab (3.63±0.06) a 66

B2 (42.18±3.53) a (3.68±0.04) a 44

B3 (35.67±3.83) bc (3.71±0.08) a 55

注:小写字母表示不同处理间的差异显著(p<0.05),

下同。

2.2 微生物保水剂对大花序桉苗高、地径生长

的影响

如表 1 所示,干旱胁迫下保水剂不同用量处

理对大花序桉幼苗生长影响差异显著,以 B2 的处

理效果最佳,其苗高与地径的增长量分别为

42.18 cm、3.68 mm。施用保水剂后,各处理组的苗

高增长量由大到小依次为 B2 > B1 > B3 > CK,B2

的苗高生长量分别较 CK、B1、B3 高 26.25%、2.83%、

18.25%。大花序桉幼苗地径增长量由大到小分别为

B3>B2>B1>CK,B2 较对照高 8.24%,差异达到显

著水平,但 B2 与 B1、B3 的差异不显著。

2.3 微生物保水剂对大花序桉幼苗光合特性

的影响

由表 2 可知,随保水剂用量增加,大花序桉

幼苗净光合速率、气孔导度及蒸腾速率呈现先上

升后降低的趋势,且 B2 处理达到最大值,分别

较对照提高了 100.15%、52.94%、16.87%。胞间

CO2 在不同处理组间的变化趋势与其他指标相

反,表现为随保水剂用量增加呈现先下降后增加

趋势,B2 处理的胞间 CO2 最低,较对照降低了

30.18%,差异达到显著水平。

表 2 干旱胁迫下不同处理的大花序桉叶片光合特性

处理 净光合速率

/(μmol·m‒2

·s‒1

)

气孔导度

/(mol·m‒2

·s‒1

)

胞间 CO2 浓度

/(μmol·mol‒1

)

蒸腾速率

/(mmol·m‒2

·s‒1

)

CK (6.61±0.65) c (0.017±0.001) b (484.97±13.04) a (0.83±0.01) b

B1 (9.62±1.04) b (0.018±0.002) b (424.91±14.22) b (0.90±0.08) ab

B2 (13.23±0.92) a (0.026±0.002) a (338.61±7.30) c (0.97±0.05) a

B3 (12.23±1.28) a (0.019±0.001) b (420.49±10.29) b (0.86±0.03) b

2.4 微生物保水剂对大花序桉叶片养分含量

的影响

由表 3 可知,与对照相比,B1、B2、B3 处

理的大花序桉叶片 N 含量分别增加了 21.71%、

75.73%、63.08%,P含量分别增加了 1.34%、6.38%、

4.03%,K 含量分别增加了 51.94%、65.67%、

59.10%,不同处理间均以 B2 的元素含量增幅最

大。对比不同元素间含量发现,N 含量的增幅最

大,K 含量次之,P 含量最低,其中 N、K 两种

元素含量在不同处理间差异达到显著水平。

表 3 大花序桉叶片 N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn 含量

处理 全氮/(g·kg‒1

) 全磷/(g·kg‒1

) 全钾/(g·kg‒1

) Fe/(mg·kg‒1

) Mn/(mg·kg‒1

) Cu/(mg·kg‒1

) Zn/(mg·kg‒1

)

CK (5.85±0.25) d (2.98±0.04) a (3.35±0.13) c (137.87±5.85) d (214.86±0.27) c (13.42±0.14) b (23.44±0.49) b

B1 (7.12±0.01) c (3.02±0.06) a (5.09±0.18) b (366.53±5.03) c (568.96±5.71) b (14.30±0.80) b (29.59±1.27) b

B2 (10.28±0.28) a (3.17±0.18) a (5.55±0.31) a (427.09±8.86) a (629.99±2.38) a (16.15±0.11) a (37.28±0.24) a

B3 (9.54±0.21) b (3.10±0.02) a (5.33±0.18) ab (406.50±5.28) b (635.89±4.24) a (14.35±0.91) b (35.34±2.88) a

与对照相比,B1、B2、B3 处理的大花序桉

叶片 Fe 含量分别增加了 165.85%、209.78%、

194.84%,Mn 含量分别增加了 164.80%、193.21%、

195.96%,Cu 含量分别增加了 6.56%、20.34%、

6.93%,Zn 含量分别增加了 26.24%、59.04%、

50.77%,不同处理间均以 B2 处理的元素含量增

幅最大。可见,B2 处理促进大花序桉幼苗吸收微

量养分的效果最佳。对比不同元素间含量发现,

第29页

韦存瑞 等 微生物保水剂对大花序桉幼苗生长生理及养分含量的影响

- 25 -

Fe、Mn 含量的增幅较大,Cu、Zn 含量增幅较低。

2.5 大花序桉苗高、地径增长量与光合特性及

养分含量间的相关性分析

由表 4 可知,大花序桉苗高增长量与蒸腾速

率、全钾、Fe 呈显著正相关,与胞间 CO2 浓度呈

显著负相关;地径增长量与净光合速率、全氮、

全钾、Fe、Mn、Zn 呈极显著正相关,与全磷、

Cu 呈显著正相关。

表 4 相关分析结果

指标 苗高增长量 地径增长量

净光合速率 0.387 0.840**

气孔导度 0.509 0.521

胞间 CO2 浓度 ‒0.638* ‒0.549

蒸腾速率 0.627* 0.360

全氮 0.444 0.804**

全磷 0.352 0.620*

全钾 0.636* 0.906**

Fe 0.596* 0.910**

Mn 0.563 0.915**

Cu 0.447 0.676*

Zn 0.524 0.795**

注:*表示在 p<0.05 水平下相关性显著;**表示在

p<0.01 水平下相关性极显著。

3 讨论与结论

3.1 讨论

幼苗期是整个植物生长周期中最重要的阶

段,而水分是影响植物幼苗生长的关键因子[9]。

本试验表明,干旱胁迫下,施用微生物保水剂的

大花序桉幼苗的苗高增长量与地径增长量均显著

优于对照,说明保水剂的加入可以有效缓解干旱

胁迫,促进大花序桉幼苗生长发育,这与前人[3]

研究结果相似。究其原因,可能是保水剂施入土

壤后,通过吸水-释水过程增加根系周围的水分含

量,在一定程度上缓解了干旱胁迫对植物造成的

伤害,从而促进苗木生长[10]。随着保水剂用量的

增加,大花序桉幼苗苗高增长量呈先增加后降低

趋势,表明施用一定用量的微生物保水剂对大花

序桉幼苗生长具有促进作用,但施用过多促进作

用降低。保水剂是一种超吸收剂,用量过多时会

破坏土壤结构,使土壤板结,不利于根系活动与

吸收,进而影响根系与地上部分生长[11]。本试验

以微生物保水剂用量为 5.0 g/株(B2)时大花序

桉幼苗的增长效果最佳,可见适宜的用量才能充

分发挥保水剂的促生作用。

光合作用是绿色植物合成有机物的重要途

径,植物光合能力强弱与叶片净光合速率、气孔

开度、胞间 CO2 浓度及蒸腾速率密切相关。本研

究结果表明,干旱胁迫下,施用保水剂各处理组

的净光合速率均高于对照组,胞间 CO2 浓度则相

反,说明施用保水剂一定程度上能增强大花序桉

的光合能力,使其适应干旱胁迫环境,缓解干旱

胁迫对幼苗光合作用的抑制,但保水剂施用量增

加并不能一直增强植物的光合能力,存在适宜的

用量范围,造成这种情况的原因可能与保水剂富

含亲水基团有关。亲水基团赋予保水剂超强的吸

水保水能力,当施用过量时液态水分被吸附的份

量增加,土壤固液气三相比例失衡,不利于植物

根系吸水,导致光合能力减弱,光合速率降低[12]。

相关性分析表明,干旱胁迫下施用微生物保水剂,

大花序桉地径的增长量与净光合速率呈极显著正

相关,说明保水剂是通过增强光合能力、促进有

机物的合成和积累来促进大花序桉幼苗生长。

养分积累是生物量积累的基础,也是苗木产

量形成的基础,提高养分吸收能力是苗木增产增

质的关键[13]。本试验发现,干旱胁迫下施用保水

剂后,植物叶片中大量元素 N、P、K 和微量元素

Fe、Mn、Cu、Zn 的含量均明显高于对照,这是

由于微生物保水剂富含活性微生物菌种,施入土

壤后,菌种通过代谢活动产生有机酸和酶,加快

土壤缓效养分的转化与释放,从而促进植物根系

对养分的吸收利用[14]。但不同微生物保水剂用量

的效果明显不同,微生物保水剂用量在 5 g/株时,

大花序桉幼苗体内各营养元素的含量最高。

本研究还发现,保水剂处理下植物体内 N 元

素的增加幅度较 P、K 大,可能是添加保水剂后促

使更多有机氮分解为速效性氮素,有利于植物吸收

利用[15]。此外,保水剂自身保肥释肥功能,也可

以在外界环境变化时将所吸附的氮素缓慢释放,

以供植物吸收,使土壤中速效氮的供给与大花序

桉对其的需求更加同步,从而增加植物对氮素的

有效吸收与利用效率[16-17]。相关性分析表明,干

旱胁迫下施用微生物保水剂,大花序桉的苗高及

地径的增长量与 N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn 呈

显著或极显著正相关,说明保水剂通过提高植物

第30页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 26 -

体内营养元素的含量来促进大花序桉幼苗生长。

3.2 结论

不同保水剂用量对大花序桉幼苗的生长、光

合特性及养分吸收均有显著影响,随保水剂施用

量增加,苗高、光合特性(胞间 CO2 浓度除外)

及养分含量(Mn 含量除外)呈现先上升后下降的

趋势,且均在施用量为 5 g/株时达到最大值。相

关性分析表明,干旱胁迫下施用微生物保水剂,

大花序桉的苗高及地径的增长量与净光合速率、

N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn 呈显著或极显著正

相关。可见,适宜的保水剂用量能显著提高大花

序桉的光合能力和养分吸收能力,促进幼苗生长

发育。本研究是在苗圃基地进行,所设计保水剂

用量与大花序桉幼苗野外生存环境存在差异。因

此,今后还需借鉴此试验结果,开展保水剂用量

对野外大花序桉幼苗生长发育及养分吸收的影响

研究,从而为造林实践提供数据参考。

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(责任编辑 林海妹)

第31页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

Sep. 2023 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.43, No.9

收稿日期 2022-11-24;修回日期 2023-01-28

基金项目 广西自筹经费林业科技项目“红锥人工林土壤功能微生物筛选与应用研究”(No.桂林科研[2022ZC]第 30 号)。

第一作者 禤俊卿(1965—),男,学士,高级工程师,研究方向为森林培育、森林资源调查,E-mail:785587958@qq.com。

通讯作者 何春(1966—),男,硕士,高级工程师,研究方向为林业经营管理,E-mail:smjhch@163.com。

铝胁迫下苹果酸对灰木莲幼苗生理特性的影响

禤俊卿1

谢慈江2

石驭天1

申礼凤2

杨梅2

何春1

(1. 广西国有高峰林场 广西南宁 530000;2. 广西大学林学院/广西高等学校林业科学与

工程重点实验室 广西南宁 530004)

摘 要 为了解灰木莲(Magnoliaceae glance Blume)幼苗对酸铝复合胁迫的生理适应性,以灰木莲幼苗为试验对象,

采用不同浓度的苹果酸(0、5、10、15 mmol/L)和铝(0、60、120、150 mg/L)模拟酸铝复合胁迫,测定幼苗叶绿素、

MDA、可溶性糖、可溶性蛋白含量和 POD、SOD、CAT 活性。结果表明,相同铝浓度下,添加中低浓度苹果酸处理的

灰木莲叶绿素 a、叶绿素 b 和叶绿素总量普遍高于未添加苹果酸处理,MDA、可溶性糖和可溶性蛋白含量均随苹果酸

浓度增加呈先升高后下降的变化趋势,中低浓度的苹果酸(5、10 mmol/L)能够增加中低铝浓度(60、120 mg/L)处

理下灰木莲的 POD 和 CAT 活性。10 mmol/L 苹果酸能够有效缓解灰木莲受到的浓度为 150 mg/L 的铝胁迫,5 mmol/L

苹果酸能够有效缓解灰木莲受到的浓度为 60 和 120 mg/L 的铝胁迫。

关键词 酸铝胁迫;灰木莲;苹果酸;生理特性

中图分类号 S792.99 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.005

Effects of Malic Acid on the Physiological Characteristics of Magnoliaceae

glance Blume Seedlings under Aluminum Stress

XUAN Junqing1

XIE Cijiang2

SHI Yutian1

SHEN Lifeng2

YANG Mei2

HE Chun1

(1. Guangxi Gaofeng State Owned Forest Farm, Nanning, Guangxi 530000, China; 2. College of Forestry, Guangxi University/Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory for Forestry Science and Engineering, Nanning, Guangxi 530004, China)

Abstract To understand the adaptability of Magnoliaceae glance Blume seedlings to acid-aluminum compound stress, M.

glance seedlings were used as experimental objects in different concentrations of malic acid (0, 5, 10, 15 mmolL‒1

) and aluminum (0, 60, 120, 150 mgL‒1

), and the chlorophyll, MDA, soluble sugar, and soluble protein content, and POD, SOD, and

CAT activities of seedlings were determined. The results showed that under the same aluminum concentration, the chlorophyll

a, chlorophyll b, and total chlorophyll of M. glance in the treatments with medium and low malic acid concentrations were

generally higher than those without malic acid. The concentrations showed a trend of first increasing and then decreasing. The

medium and low malic acid concentrations (5 and 10 mmolL‒1

) could increase the low and medium aluminum concentrations

(60, 120 mgL‒1

) under the treatment. In conclusion, 10 mmolL‒1

malic acid can effectively alleviate the Al stress of

150 mgL‒1

, and 5 mmolL‒1

malic acid can effectively remit the Al stress of 60-120 mgL‒1

aluminum stress.

Keywords Aluminum acid stress; Magnoliaceae glance Blume; malic acid; physiological characteristics

灰木莲(Magnoliaceae glance Blume)为木兰

科(Magnoliaceae)木莲属常绿阔叶大乔木,原

产于越南、印度尼西亚等地,树干通直,高大挺

拔,树形优美,材质优良,抗性强且生长快,我

国广西、广东、云南、福建等地相继成功开展了

灰木莲的引种栽培[1]。灰木莲具有较强的光合能力

和固碳释氧能力,且早期耐荫性较强,对微酸性至

酸性红壤土有较强的适应能力,凋落物量大[2],是

提升我国南方人工纯林质量的优秀混交树种。随

着国家生态公益林建设,灰木莲作为速生用材树

种在华南地区被广泛推广和种植,在植被恢复和

涵养水源等方面发挥着重要作用[3-5]。当前灰木莲

存在育苗材料缺乏[6]等生产难题,针对灰木莲环

境胁迫方面的研究主要集中在光照胁迫[7]、水淹

胁迫[8]和低温胁迫[9]。关于酸铝胁迫对灰木莲影响

的研究几近空白。

第32页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 28 -

近年来由于酸雨的频繁沉降及生理酸性化肥

的大量使用,土壤中的铝化作用大大加强,红壤

地区发生酸雨的频率高,降雨量大,红壤普遍呈强

酸性(pH 4.0~5.5),其富铝化程度为全国最高[10]。

因此,铝毒被认为是南方红壤地区农作物减产的

重要原因之一[11]。生长于酸性土壤的植物易受到

营养元素缺失和重金属毒害的威胁,严重影响林

木产业的发展。在铝的外部排斥解毒过程中,有

机酸例如苹果酸能够与铝形成稳定的复合体,使

得离子态的金属转变成低毒或无毒的螯合态形式,

从而使植物达到体外解除铝毒害效应的目的[12]。

郑开敏等[13]研究发现,适宜质量浓度的有机酸能

够有效缓解铝胁迫对豆瓣菜的伤害作用;亢亚超

等[14]研究发现,低浓度 AlCl3(0.2 mmol/L)胁迫可促

进格木幼苗的生长。因此,探究酸铝处理对植物

生理指标的影响,对研究林木栽培及选育具有现

实指导意义。本研究以灰木莲幼苗为试验对象,

研究不同浓度苹果酸和铝处理下灰木莲幼苗植

株叶绿素、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性等

生理指标的变化规律,并以此为基础探索酸铝胁

迫下灰木莲生理特性的抗性机制;结合南方地区

灰木莲的实际生存条件,从另一个角度丰富了灰

木莲酸铝毒害的研究,从而为灰木莲的生产、管

理和应对酸铝复合胁迫提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况 试验地位于广西大学林学院

苗圃,属典型的亚热带季风气候,气候温和,雨

量充沛,年均温约 21.6℃。

1.1.2 试材 试材为无病虫害、长势健康整齐的 8

个月生灰木莲苗木,种源来自广西凭祥,平均苗高

(31.24±5.46)cm,平均地径(5.740.81)mm。

1.1.3 育苗基质 育苗基质为 60%黄心土+20%

河沙+20%珍珠岩,于 2018 年 3 月移栽植株至育

苗袋(高 19 cm,直径 21 cm),经一个月缓苗处

理后进行试验。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 采用双因素随机试验设计,在

不同铝处理(0、60、120、150 mg/L)的基础上

增施苹果酸(0、5、10、15 mmol/L),以添加等

体积的营养液为空白对照(CK),详见表 1,同时

控制营养液 pH 为 4.5(以 0.1 mol/L HCl 和

0.1 mol/L NaOH 调节),每个处理 3 个重复,1 个

重复 15 株苗木。试验于 2018 年 4 月开始,以

1/6 Hoaglan 营养液的形式浇灌不同浓度的铝溶液

[Al2(SO4)3·18H2O 配制],3 d 后增施不同浓度的苹

果酸(C4H6O5,去离子水配制),每 30 d 重复以

上步骤一次,历时 6 个月,浇施前后 2 d 内禁止

浇水,以保证培养液充分吸收。

表 1 铝和苹果酸浓度处理的设置

处理 铝浓度/(mg·L‒1

) 苹果酸浓度/(mmol·L‒1

)

1 0 0

2 0 5

3 0 10

4 0 15

5 60 0

6 60 5

7 60 10

8 60 15

9 120 0

10 120 5

11 120 10

12 120 15

13 150 0

14 150 5

15 150 10

16 150 15

1.2.2 指标测定 2018 年 10 月试验结束后,随

机从各处理选取不同生长方向的成熟叶片,采用

丙酮乙醇提取法测定叶绿素含量,硫代巴比妥酸

法测定丙二醛(MDA),蒽酮比色法测定可溶性

糖,考马斯亮蓝 G-250 染色法测定可溶性蛋白,

愈创木酚比色法测定过氧化物酶(POD),NBT

光化还原法测定超氧化物歧化酶(SOD),紫外光

吸收法测定过氧化氢酶(CAT)。

1.2.3 数据处理 试验数据采用 Excel 2010 进行

统计、整理,绘制图表,以 IBM SPSS Statistics 26

进行 One-WayANOVA 方差分析(Duncan,p<0.05)

和相关性分析(Pearson),采用隶属函数对苗木

质量进行综合评价。

隶属值 U (Xi)=(Xi‒Ximin)/(Ximax‒Ximin)

式中:Xi 为指标测定值;Ximax 和 Ximin 为所有

第33页

禤俊卿 等 铝胁迫下苹果酸对灰木莲幼苗生理特性的影响

- 29 -

处理中某项指标的最大值和最小值。

2 结果与分析

2.1 铝和苹果酸处理对灰木莲幼苗叶绿素含

量的影响

由表 2 可知,不同酸铝浓度下灰木莲幼苗叶

绿素 a、叶绿素 b 和叶绿素总量变化明显(p<

0.05),总体上随着铝浓度的上升呈先上升后下

降的趋势。其中,在低浓度铝处理(60 mg/L)

下,叶绿素 a、叶绿素 b 和叶绿素总含量均最高,

而在高浓度铝处理(150 mg/L)下各叶绿素含量

最低。在不受铝胁迫的情况下,灰木莲幼苗各色

素含量随着苹果酸浓度的上升呈先上升后下降

的趋势,中浓度苹果酸(10 mmol/L)处理下达

到最高;同时在低中浓度(60、120 mg/L)铝胁

迫下,添加低浓度(5 mmol/L)的苹果酸处理,

各色素含量较高,显著高于其他处理。而在高浓度

铝(150 mg/L)胁迫下,添加中浓度(10 mmol/L)

的苹果酸处理,各色素含量较高,显著高于其他

处理。

表 2 铝和苹果酸对灰木莲幼苗叶绿素含量的影响 单位:mg/g

铝浓度/(mgL‒1

) 苹果酸浓度/(mmolL‒1

) 叶绿素 a 叶绿素 b 叶绿素总量

0 (0.425±0.013) Ca (0.174±0.008) Db (0.600±0.018) Da

5 (0.765±0.020) Aa (0.309±0.006) Bb (1.073±0.023) Ba

10 (0.803±0.028) Aa (0.345±0.011) Ab (1.147±0.039) Aa

0

15 (0.660±0.036) Bb (0.267±0.017) Cc (0.928±0.053) Cc

0 (0.441±0.025) Ca (0.197±0.012) Ca (0.638±0.037) Ca

5 (0.811±0.020) Aa (0.356±0.015) Ab (1.166±0.028) Aa

10 (0.674±0.021) Bb (0.298±0.011) Bc (0.972±0.032) Bb

60

15 (0.713±0.022) Bb (0.325±0.007) Bb (1.038±0.030) Bb

0 (0.371±0.005) Db (0.169±0.002) Db (0.540±0.006) Db

5 (0.932±0.040) Aa (0.395±0.017) Aa (1.326±0.056) Aa

10 (0.634±0.034) Cb (0.276±0.013) Cd (0.910±0.048) Cb

120

15 (0.790±0.037) Ba (0.360±0.017) Ba (1.150±0.054) Ba

0 (0.265±0.011) Dc (0.144±0.006) Dc (0.410±0.016) Cc

5 (0.308±0.014) Cb (0.162±0.008) Cc (0.470±0.023) Db

10 (0.836±0.021) Aa (0.367±0.008) Aa (1.203±0.029) Aa

150

15 (0.535±0.021) Bc (0.267±0.011) Bc (0.802±0.032) Bd

注:表格中不同大写字母表示同一铝浓度下,不同浓度苹果酸处理之间差异显著(p<0.05);不同小写字母表示同

一苹果酸浓度下,不同浓度铝处理之间差异显著(p<0.05),下同。

2.2 铝和苹果酸处理对灰木莲幼苗渗透调节

物质含量的影响

由表 3 可知,灰木莲幼苗 MDA、可溶性糖和

可溶性蛋白含量受铝浓度和苹果酸浓度影响显

著。在低、中浓度(60、120 mg/L)铝胁迫下,

添加低浓度(5 mmol/L)的苹果酸处理,MDA 含

量较低;可溶性糖、可溶性蛋白含量较高,与其

他处理差异显著。在高浓度铝(150 mg/L)胁迫

下,添加中浓度(10 mmol/L)的苹果酸处理,

MDA 含量较低;可溶性糖、可溶性蛋白含量最高,

与其他处理差异显著。

2.3 铝和苹果酸处理对灰木莲幼苗抗氧化酶

活性的影响

由表 4 可知,铝浓度和苹果酸浓度对灰木莲抗

氧化酶活性影响显著。灰木莲幼苗 SOD、POD 和

CAT 活性在未受铝胁迫的情况下,随着苹果酸浓度

的上升呈先上升后下降的趋势。在低、中浓度(60、

120 mg/L)铝胁迫下,添加低浓度(5 mmol/L)的

苹果酸处理,SOD 和 POD 活性较高;在高浓度

(150 mg/L)铝胁迫下,添加中浓度(10 mmol/L)

的苹果酸处理 SOD 和 CAT 活性较高,添加高浓度

(15 mmol/L)的苹果酸处理 POD 活性最高。

第34页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 30 -

表 3 铝和苹果酸对灰木莲幼苗渗透调节物质含量的影响

铝浓度/(mg·L‒1

) 苹果酸浓度/(mmol·L‒1

) MDA/(μmol·g-1) 可溶性糖/% 可溶性蛋白/(mg·g-1)

0 (0.190±0.047) Cd (2.690±0.192) Bb (36.02±1.59) Cb

5 (0.210±0.026) Cc (2.933±0.161) Bd (36.42±1.68) Cc

10 (0.326±0.012) Bb (4.323±0.609) Ac (73.36±1.23) Ac

0

15 (0.390±0.020) Ab (3.337±1.009) Bc (65.86±0.64) Bb

0 (0.392±0.011) Ac (3.643±0.093) Ba (38.18±2.75) Cb

5 (0.300±0.036) Bb (5.497±0.680) Ac (114.72±2.89) Aa

10 (0.430±0.053) Ab (4.170±0.480) Bc (93.16±2.19) Bb

60

15 (0.399±0.012) Ab (3.650±0.959) Bc (29.90±0.22) Cd

0 (0.643±0.055) Ab (3.737±0.350) Da (63.62±0.95) Ca

5 (0.359±0.066) Cb (9.010±0.719) Aa (125.19±1.98) Aa

10 (0.531±0.044) Ba (5.083±0.575) Cb (78.27±1.53) Bc

120

15 (0.597±0.064) Ba (6.730±0.572) Bb (38.38±1.08) Dc

0 (0.830±0.020) Aa (2.587±0.273) Db (58.37±1.51) Ca

5 (0.520±0.016) Ca (6.783±0.380) Cb (94.75±4.83) Bb

10 (0.440±0.076) Db (9.563±0.454) Aa (101.65±5.05) Aa

150

15 (0.613±0.049) Ba (8.627±0.504) Ba (68.13±0.46) Ca

表 4 铝和苹果酸对灰木莲幼苗抗氧化酶活性的影响

铝浓度/(mg·L‒1

) 苹果酸浓度/(mmol·L‒1

) SOD/(Ug‒1

) POD/(Umin-1g‒1

) CAT/(Ug‒1

)

0 (198.6±17.1) Db (223.8±25.0) Db (588.7±42.7) Cc

5 (262.0±31.6) Bc (320.1±18.1) Cb (750.2±38.2) Ab

10 (321.0±33.5) Ab (585.3±20.5) Aa (680.8±48.8) Bd

0

15 (228.0±23.5) Cb (366.0±18.6) Bb (607.1±36.0) Cd

0 (243.1±8.8) Da (401.3±27.7) Ca (846.8±24.5) Ab

5 (341.0±15.3) Ab (542.3±30.2) Aa (722.3±40.1) Cb

10 (290.6±15.4) Bc (460.3±21.6) Bb (890.5±38.5) Ab

60

15 (258.8±13.9) Cb (420.3±35.5) Ca (801.2±63.6) Ba

0 (211.0±8.3) Db (180.0±12.2) Dc (1 156.3±61.5) Aa

5 (350.5±28.5) Aa (298.6±17.8) Ab (956.4±37.5) Ba

10 (320.9±21.4) Bb (245.7±13.5) Bc (1 003.8±59.5) Ba

120

15 (301.4±23.3) Ca (210.3±19.0) Cd (756.7±13.5) Cb

0 (160.4±14.0) Dc (144.7±20.0) Bd (448.3±20.0) Cd

5 (190.0±13.0) Cd (173.3±24.2) Bc (480.3±20.9) Cc

10 (345.2±18.8) Aa (168.5±10.6) Bd (767.5±43.9) Ac

150

15 (298.9±20.9) Ba (284.6±13.3) Ac (634.0±22.2) Bc

2.4 不同浓度铝和苹果酸处理下灰木莲幼苗

生理指标相关性以及综合评价

由表 5 可知,总体而言,灰木莲叶绿素含量

与可溶性糖、可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性显

著正相关,叶绿素含量、SOD、POD 活性与 MDA

含量显著或极显著负相关。由表 6 可知,各处理

隶属值排序(前 3)为处理 10>处理 6>处理 15,

即中浓度铝+低浓度苹果酸处理>低浓度铝+低浓

度苹果酸处理>高浓度铝+中浓度苹果酸处理,表

明当受高浓度(150 mg/L)铝胁迫时,中浓度

(10 mmol/L)的苹果酸处理下,灰木莲生理状况

最佳;而受低中浓度(60、120 mg/L)铝胁迫时,

低浓度(5 mmol/L)苹果酸处理下,灰木莲生理

状况最佳。

第35页

禤俊卿 等 铝胁迫下苹果酸对灰木莲幼苗生理特性的影响

- 31 -

表 5 不同浓度铝和苹果酸处理下灰木莲生理指标的相关性分析

叶绿素 a 叶绿素 b 叶绿素 a+b MDA 可溶性糖 可溶性蛋白 SOD POD CAT

叶绿素 a 1

叶绿素 b 0.984** 1

叶绿素 a+b 0.999** 0.992** 1

MDA ‒0.493** ‒0.381** ‒0.462** 1

可溶性糖 0.412** 0.502** 0.439** 0.134 1

可溶性蛋白 0.334*

0.360*

0.343* ‒0.001 0.615** 1

SOD 0.871** 0.898** 0.882** ‒0.300* 0.627** 0.515** 1

POD 0.474** 0.450** 0.469** ‒0.537** ‒0.217 0.110 0.418** 1

CAT 0.300*

0.270 0.292* ‒0.040 0.086 0.131 0.412** 0.079 1

注:“**”表示在 0.01 级别(双尾),相关性极显著(p<0.01);“*

”表示在 0.05 级别(双尾),相关性显著(p<0.05)。

表 6 不同浓度铝和苹果酸处理对灰木莲生理特性影响的综合评价

处理 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 隶属度平均值 综合排名

1 0.240 0.120 0.207 1.000 0.015 0.064 0.201 0.180 0.198 0.247 15

2 0.749 0.659 0.725 0.969 0.050 0.068 0.534 0.398 0.426 0.509 8

3 0.806 0.800 0.805 0.787 0.249 0.456 0.845 1.000 0.328 0.675 4

4 0.593 0.490 0.565 0.688 0.108 0.377 0.356 0.502 0.224 0.434 11

5 0.263 0.210 0.249 0.685 0.151 0.087 0.435 0.582 0.563 0.358 12

6 0.818 0.846 0.826 0.828 0.417 0.890 0.950 0.902 0.387 0.763 2

7 0.613 0.613 0.613 0.625 0.227 0.664 0.685 0.716 0.625 0.598 5

8 0.672 0.723 0.686 0.674 0.152 0.000 0.517 0.626 0.498 0.505 9

9 0.158 0.099 0.142 0.292 0.165 0.354 0.266 0.080 1.000 0.284 13

10 1.000 1.000 1.000 0.736 0.921 1.000 1.000 0.349 0.718 0.858 1

11 0.554 0.525 0.546 0.467 0.358 0.508 0.844 0.229 0.785 0.535 7

12 0.787 0.862 0.808 0.365 0.594 0.089 0.742 0.149 0.436 0.537 6

13 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.299 0.000 0.000 0.000 0.033 16

14 0.065 0.069 0.066 0.484 0.602 0.681 0.156 0.065 0.045 0.248 14

15 0.856 0.888 0.865 0.609 1.000 0.753 0.972 0.054 0.451 0.716 3

16 0.405 0.489 0.428 0.339 0.866 0.401 0.729 0.318 0.262 0.471 10

注:X1,叶绿素 a 含量;X2,叶绿素 b 含量;X3,叶绿素总含量;X4,MDA 含量;X5,可溶性糖含量;X6,可溶

性蛋白含量;X7,SOD 活性;X8,POD 活性;X9,CAT 活性。

3 讨论与结论

光合色素的含量影响叶绿素对光能的吸收、

传递及分配,以及转换合成的量,同时也体现植

株受胁迫的程度[15]。本研究发现,低浓度铝能够

促进灰木莲幼苗叶绿素 b 含量的提升。随着铝浓

度的提升,各叶绿素含量均有不同程度的下降,

低浓度铝有利于灰木莲叶绿素的合成,这是由于

一定浓度的铝可维持细胞膜的稳定性,减少细胞

内的外渗物[16];伴随着浓度的提升,过量的铝离

子结合叶绿素酸酯还原酶,进而降低其活性。苹

果酸的添加能够有效提高灰木莲植株叶绿素含

量,尤其是中浓度(10 mmol/L)的苹果酸,适宜

酸度条件能够促进其生长,超出正常范围即对植

株生长产生抑制,抑制作用与酸性强度呈正相关,

这与桉树[17]的研究结果相类似。在同一浓度铝胁

迫下,灰木莲叶绿素含量随着苹果酸浓度的增加

呈先增加后下降的趋势,产生这种现象的原因可

能是灰木莲幼苗根系所处土壤中的 Al3+在一定程

第36页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 32 -

度上能够与苹果酸螯合,抑制了灰木莲对活性

Al3+的输送;而随着铝浓度的提高,苹果酸对铝

胁迫的缓解作用并未随着浓度的上升而增强,植

株叶绿体被膜存在被高浓度 Al3+破坏的可能[18],

黑麦草[19]对有机酸的响应也有相类似的规律。可

见施加苹果酸可有效缓解铝胁迫对植物光合色素

产生的伤害,提高植物的光能捕捉能力和光合作

用能力,增强灰木莲耐铝性。

MDA 是细胞质膜不饱和脂肪酸过氧化的产

物,其含量通常被用来表示逆境胁迫下生物膜系

统损伤的程度[20]。本研究中,随着铝浓度的升高,

MDA 含量呈升高趋势,浓度越高,MDA 含量积

累量更大,说明铝胁迫下灰木莲的细胞膜脂过氧

化严重,细胞膜受到严重损伤。可溶性蛋白质和

可溶性糖是植物体内的主要渗透调节物质,能为

细胞提供能量,保持细胞渗透势。单一铝胁迫或

酸胁迫下灰木莲可溶性糖、可溶性蛋白含量总体

上增加,可见逆境使灰木莲启动了自身保护机制,

其体内渗透调节物质大量合成与积累[21]。在铝胁

迫下施用苹果酸,灰木莲在不同浓度苹果酸胁迫

下,可以通过增加可溶性蛋白和可溶性糖含量、

降低 MDA 含量来维持水分和渗透平衡,以提高

植物对逆境的抵抗力[22],说明高浓度苹果酸能改

变灰木莲体内的物质代谢途径,从而改变渗透调

节物质含量。

SOD、POD、CAT 等抗氧化酶是植物体内清

除活性氧、减少羟基自由基形成的重要酶类,能

够保护细胞免受伤害[23]。单一低浓度铝胁迫会刺

激灰木莲抗氧化酶活性升高,这是因为少量的铝

可以通过提高保护酶活性来清除代谢过程中产生

的活性氧自由基等有害物质,使灰木莲处于比较

旺盛的新陈代谢中,为体内有机物合成提供充足

的氮源。而在高质量浓度铝胁迫下,3 种抗氧化

酶的活性均受到强烈抑制,推测此时活性氧清除

系统已经遭到破坏,细胞内活性氧(ROS)含量

上升[24],植株受到严重的氧化胁迫。而施加苹果

酸能有效减少铝胁迫对上述指标的伤害程度,提

高灰木莲的耐铝性,以中低浓度的苹果酸效果为

佳,说明一定浓度的苹果酸能够有效缓解铝对灰

木莲的毒害。虽然灰木莲具有一定抗铝机制,但过

量的酸铝胁迫依然能够破坏植物的生理平衡[25],

对叶片抗氧化系统产生毒害,可能是高浓度苹果

酸加强了铝毒害作用,抑制植物清除活性氧自由

基的能力,导致活性氧的积累。

一定浓度外源苹果酸能够起到较为理想的缓

解铝毒作用,但浓度过高则会使缓解作用减弱,

甚至对植物产生更严重的毒害[26],这可能是因为

高浓度有机酸会加剧根际环境的酸化,刺激可溶

性铝活性的增大,从而加重植物根际铝的毒害。

本试验采用相关性分析和模糊数学的隶属函数值

法对不同浓度铝和苹果酸处理下灰木莲苗木生理

质量进行了综合评价,结果表明,添加苹果酸能

不同程度地缓解铝胁迫对灰木莲幼苗的毒害作

用,但不同浓度的铝毒作用下,苹果酸对植株所

受生理毒害的缓解效果不同,苹果酸浓度为

10 mmol/L 时,对缓解灰木莲受到的浓度为

150 mg/L 的铝胁迫最为有效;苹果酸浓度为

5 mmol/L 时,对缓解灰木莲受到的浓度为 60 和

120 mg/L 的铝胁迫最为有效。

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(责任编辑 林海妹)

第38页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

Sep. 2023 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.43, No.9

收稿日期 2023-02-16;修回日期 2023-02-26

基金项目 国家重点研发计划项目(No.2022YFD2301104-04);国家现代农业产业技术体系广西甘蔗创新团队建设(No.nycytxgxcxtd2021-03);广西农业科学院科稳定资助团队项目(No.桂农科 2021YT012)。

第一作者 吴建明( 1978 — ),男,博士,研究员,主要研究方向为甘蔗栽培与分子生物学研究, E-mail :

wujianming2004@126.com。

通讯作者 丘立杭(1983—),男,硕士,副研究员,主要研究方向为甘蔗栽培与分子生物学研究,E-mail:442472073@qq.com。

甘蔗抠芽育苗移栽技术研究

吴建明1

陈荣发1

范业赓1

廖李权2

李燕娇1

丘立杭1

(1. 广西农业科学院甘蔗研究所/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/

广西甘蔗遗传改良重点实验室/中国农业科学院甘蔗研究中心 广西南宁 530007;

2. 广西扶南东亚糖业有限公司 广西崇左 532100)

摘 要 为打破传统栽培模式,实现“种苗”代替“种茎”的重大变革,为 500 万亩双高糖料蔗基地提供配套的栽培

技术。以桂糖 55 号的茎尖组培脱毒健康种苗一代种茎、二代种茎、三代种茎和常规种茎为试验材料。2019—2020 年,

设计健康种苗一代种茎抠芽(从蔗茎中抠出蔗芽用秧盘育苗)育苗不同密度 T1(57 750 株/hm2

)、T2(33 750 株/hm2

)、

T3(27 750 株/hm2

)、健康种苗一代种茎直播 T4(60 000 芽/hm2

)和常规种茎对照 T-CK(90 000 芽/hm2

)共 5 个处理;

在此基础上,2021 年设计健康种苗抠芽育苗一代种茎 F1(30 000 株/hm2

)、二代种茎 F2(30 000 株/hm2

)、三代种茎 F3

(30 000 株/hm2

)和常规种茎 F-CK(30 000 株/hm2

)共 4 个处理。2019—2020 年试验结果表明,健康种苗一代种茎抠芽

育苗 T3 处理的新植蔗和宿根蔗的有效茎数比对照分别提高 10.55%和 19.27%,产量比对照分别提高 7.92%和 7.43%;健

康种苗一代种茎处理的新植蔗糖分略低于对照,但宿根蔗的糖分没有差异。2021 年试验结果表明,健康种苗抠芽育苗一

代种茎(F1)、二代种茎(F2)和三代种茎(F3)抠芽育苗的甘蔗有效茎数比对照分别高 57.14%、42.41%、42.56%,蔗茎

产量比对照分别提高 24.78%、39.06%和 29.28%,差异均达到显著水平;二代种茎抠芽育苗的产量最高,为 100 526.40 kg/hm2

高出对照 39.06%,糖分也高出对照 0.09(绝对值)。说明在滴灌条件下,甘蔗抠芽育苗的最佳代数是茎尖脱毒健康种

苗二代种茎,密度为 30 000 株/hm2

, 茎尖脱毒健康种苗的蔗茎产量显著高于常规种茎。

关键词 甘蔗;健康种苗;抠芽;育苗

中图分类号 S566.1 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.006

Study on Yield and Sugarcane Content of Sugarcane Transplanted

by the Mode of Bud Picking

WU Jianming1

CHEN Rongfa1

FAN Yegeng1

LIAO Liquan2

LI Yanjiao1

QIU Lihang1

(1. Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement/Sugarcane Research Center, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China;

2. Guangxi Funan East Asia Sugar Industry Co., Ltd., Chongzuo, Guangxi 532100, China)

Abstract To change the traditional cultivation mode, achieve the prime change of “seed seedling” instead of “seed stem”, and

provide supporting cultivation technology for 5 million mu “high sugar content and yield” sugar cane base. The first, second, and

third generations of virus-free healthy shoots of the sugarcane variety ‘Guitang 55’ and its seed stem were selected as experimental materials. From 2019 to 2020, the first generation of healthy seedlings were treated at five densities: T1 (57 750 shoots·hm–2),

T2 (33 750 shoots·hm–2), T3 (27 750 shoots·hm–2), T4 (60 000 shoots·hm–2) and T-CK (90 000 shoots·hm–2). Based on the

above design, in 2021, a total of four treatments were designed, they are the first-generation seed-stem F1 (30 000 plants·hm–2),

the second-generation seed-stem F2 (30 000 plants·hm–2), the third-generation seed-stem F3 (30 000 plants·hm–2) and the

conventional seed stem F-CK (30 000 plants·hm–2). From 2019 to 2020, the results showed that under the T3 condition, the

affective stem number of newly planted sugarcane and ratoon sugarcane of the first generation of healthy seedlings was

10.55% and 19.27% higher than that of the control, and the yield was 7.92% and 7.43% higher than that of the control sample,

respectively. The sucrose content of the new plants in the treatment of the first seed stem of healthy seedlings was slightly

第39页

吴建明 等 甘蔗抠芽育苗移栽技术研究

- 35 -

lower than that of the control, but there were no differences in the sugar content of the ratoon cane. In 2021, the results showed

that the number of effective sugarcane stems in the first generation (F1), the second generation (F2), and the third generation

(F3) of healthy seedlings were 57.14%, 42.41% and 42.56% higher than that of the control, respectively, and the cane stem

yield was 24.78%, 39.06% and 29.28% higher than that of the control sample, respectively. The differences were significant.

The highest product of the second-generation seedling was 100 526.40 kg·hm–2, which was 39.06% higher than that of the

control one, and the sugar content was 0.09 (absolute value). Under drip irrigation conditions, the optimal generation of sugarcane transplanted by the mode of bud picking is the second-generation seed stem of virus-free and healthy seed-seedlings.

The yield of sugarcane stem with a density of 30 000 plants·hm–2 is significantly higher than that of conventional seed stem.

Keywords sugarcane; healthy seedling; bud picking; seedling

甘蔗是我国重要的糖料作物,产糖量占食糖

总产量的 90%以上,对我国食糖安全至关重要[1]。

甘蔗栽培技术历经上千年的演变,经过大量探索、

研究和创新,在各个时期不断得到完善和发展,

形成了不同的栽培模式,推动了我国甘蔗产业的

发展,但仍存在部分亟待解决的问题[2]。因此,

如何突破传统栽培模式,提高甘蔗产量,对于我

国甘蔗生产具有重要意义。甘蔗育苗移栽是我国

蔗区蔗农在长期生产实践中摸索出来的一项甘蔗

栽培技术[3]。一直以来,科学家无间断地对甘蔗

育苗移栽进行研究,如不同时期育苗移栽[4]育苗

快繁[5]、不同材料育苗[6]、塑料薄膜育苗[7]、育苗

补种[8]等方面研究。结果表明,育苗移栽具有保

证全苗、提高产量(15%~30%)、提早成熟、防

寒防早、减少病虫害、节省蔗种等优点[2];但也

有研究表明,育苗移栽存在用工多、移苗难、容

易断根、屈根、伤苗、延长回青滞长期,出现增

产不增收的问题,直接影响育苗移栽的推广[9]。

虽然前人对育苗移栽已经进行大量研究与报道,但

还未见抠芽育苗移栽相关研究报道。针对育苗移栽

研究结果存在的分歧,需要在育苗材料选择、育苗

体积、配套技术、机械化等方面进行更深入的研究。

本试验在前期开展甘蔗健康种苗一代种茎生产力

分析[10]、健康种苗不同代数差异分析[11]、不同体

积育苗移栽[12-13]等基础上,开展了健康种苗抠芽育

苗、健康种苗一代种茎、常规种茎等差异比较试验,

探讨其对甘蔗产量和糖分的影响,以期为甘蔗抠芽

育苗移栽的推广应用提供更科学的依据,也为 500

万亩双高糖料蔗基地提供配套的栽培技术。

1 材料与方法

1.1 材料

选用材料为桂糖 55 号茎尖组培脱毒健康种

苗一代种茎(简称一代种茎,下同)和常规种茎;

桂糖 55 号茎尖组培脱毒健康种苗一代种茎 F1、

二代种茎 F2、三代种茎 F3 和常规种茎 F-CK。2019

—2020 年,用桂糖 55 号健康种苗一代种茎抠芽

育苗(从一代种茎中把芽抠出育苗种植)和常规

种茎在广西来宾试验点种植,常规管理。2021 年,

用桂糖 55 号茎健康种苗一代种茎、二代种茎、三

代种茎和常规种茎抠芽后育苗种植,常规管理。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验开展时间 2019 年 3 月至

2021 年 2 月。试验地位于广西壮族自治区来宾市兴

宾区凤凰镇来宾市金凤凰农业投资有限公司甘蔗

种植基地和崇左市扶绥县岜盆乡岜盆村。抠芽用自

主研发的抠芽机械(专利号:ZL201821898149.6)[14],

抠出单芽后浸泡于多菌灵 3~5 min 防病,再浸泡

度锐(美国先正达)10 min 防虫;然后把芽平摆,

用 50 孔的秧盘盖上营养土(图 1),保持秧盘土

壤湿度在 60%以上。每个小区共种植 5 行,行距

为 1.2 m,行长 10 m,重复 3 次,小区面积为 60 m2

在区组四周均设有 3 行保护行。详细试验信息见

表 1。

图 1 甘蔗抠芽育苗

第40页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 36 -

表 1 不同试验点的信息

试验地点 年份 处理 试验品种 试验材料

T1(57 750 株/hm2

) 桂糖 55 号 一代种茎抠芽育苗

T2(33 750 株/hm2

) 桂糖 55 号 一代种茎抠芽育苗

T3(27 750 株/hm2

) 桂糖 55 号 一代种茎抠芽育苗

T4(60 000 芽/hm2

) 桂糖 55 号 一代种茎双芽段直播

兴宾区 2019—2020

T-CK(90 000 芽/hm2

) 桂糖 55 号 常规种茎直接种植

F1(30 000 株/hm2

) 桂糖 55 号 一代种茎抠芽育苗

F2(30 000 株/hm2

) 桂糖 55 号 二代种茎抠芽育苗

F3(30 000 株/hm2

) 桂糖 55 号 三代种茎抠芽育苗 扶绥县 2021

F-CK(30 000 株/hm2

) 桂糖 55 号 常规种茎抠芽育苗

1.2.2 水肥管理 水肥管理:铺设滴灌带,育苗

移栽后 1~20 d,每隔 1 d 滴灌 3 h,确保移栽苗成

活;遇到持续干旱时节,每隔 1 d 滴灌 2 h;其余

的除草、培土、施肥等管理措施均一致。

1.2.3 指标测定 砍收前在各处理小区随机选择

15 株健康甘蔗,连续测量株高、茎径、锤度,调

查处理小区有效茎数,按进厂原料蔗砍收,称取

各处理小区原料蔗产量,计算单茎重。新植试验、

宿根试验分别于每年的 12 月取样化验分析糖分,

每个品种取 6 株甘蔗。

1.2.4 成本计算

(1)健康种苗一代种茎成本=脱毒组培苗成本

0.8 元/株×1 200 株/亩+种植 2 700 元/亩÷40 000

芽/亩=0.092 元/芽;

(2)健康种苗二代种茎(一代种茎宿根蔗)=

田间管理 2 300 元/亩÷40 000 芽/亩=0.058 元/芽

(3)健康种苗三代种茎(二代种茎宿根蔗)=

田间管理 2 300 元/亩÷40 000 芽/亩=0.058 元/芽;

(4)常规种茎生产成本=(常规种茎繁种用种

量 0.7 t×500 元/亩+种植和田间管理 2 700 元/亩)

÷40 000 芽/亩=0.076 元/芽;

(5)收获种茎成本=机械收获 100 元/t×4

t/亩÷78 000 芽/亩=0.005 2 元/芽;

(6)运输成本=装车、运回加工厂费用 50 元/t

×4 t/亩÷78 000 芽/亩=0.002 6 元/芽;

(7)育苗盘成本=0.2 元/50 孔÷3(重复用 3

年)=0.001 4 元/芽;

(8)单芽育苗成本=机械砍芽约、智能装育苗

盘、盖营养土、机械投入、育苗田间管护等成本

成本大约需要 0.13 元/芽;

(9)不可预见成本=0.01 元/芽;

(10)拭芽后剩余原料蔗收入=0.15~0.2 t(每

亩抠芽可剩余 0.15~0.20 t 甘蔗进厂)×490 元/t=

70~105 元;

(11)健康种一代种茎(双芽段)=市场价格

为 550 元/亩;

(12)常规种茎=农民自留下种量一般为 1 t

甘蔗,成本为 500 元/亩。

1.2.5 数据统计分析 数据整理在 Excel 2010 中

进行,统计分析用 SPSS 20.0 软件,各农艺性状

参数值之间差异分析采用单因素方差分析

(one-way ANOVA)的最小显著性差异法(least

significant difference, LSD)。表中的数值均为(均

值±标准误)。

2 结果与分析

2.1 不同密度对新植蔗产量性状和糖分的影响

从表 2 不同处理的新植蔗可以看出,健康种

苗处理的株高、茎径和单茎重均略低于对照

(T-CK),但不同处理之间差异不显著。不同处

理的有效茎数大小顺序为 T1>T4>T2>T3>T-CK,

健康种苗处理的有效茎数比对照提高 10.55%~

17.73%,差异达到显著水平;不同处理产量大小

顺序为 T4>T3>T1>T2>T-CK,T4 处理(一代种茎

双芽直接种植 60 000 芽/hm2

)的产量最高,比对

照提高了 7.92%,但不同处理之间的差异不显著。

说明,健康种苗一代种茎是通过提高单位面积的

有效茎数实现增产。健康种苗处理的糖分比对照

低 0.15~0.46(绝对值),但不同处理之间的差异

不显著。抠芽育苗种植不同密度分析,结果表明,

27 750 株/hm2

(T3)的种植密度产量最高,而

57 750 株/hm2

(T1)和 33 750 株/hm2

(T2)处

第41页

吴建明 等 甘蔗抠芽育苗移栽技术研究

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表 2 不同处理新植蔗产量性状和糖分比较

处理 株高/cm 茎径/mm 有效茎数/(条·hm–2) 单茎重/(kg·条–1) 产量/(kg·hm–2) 糖分/%

T1 227.96 a 26.29 a 84 618 aA 1.10 a 92 731.95 a 14.45 a

T2 229.87 a 26.16 a 80 504 aAB 1.09 a 91 787.05 a 14.73 a

T3 228.71 a 26.41 a 79 455 aAB 1.22 a 95 731.21 a 14.55 a

T4 233.87 a 26.41 a 82 541 aAB 1.19 a 98 409.15 a 14.76 a

T-CK 231.69 a 26.68 a 71 873 bB 1.27 a 91 183.35 a 14.91 a

注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05),不同大写字母表示差异极显著(p<0.01),下同。

理之间产量差异不明显。说明,抠芽育苗移栽密

度在 27 750 株/hm2 已经满足生产需要。

2.2 不同种植密度对宿根蔗产量性状和糖分

的影响

宿根蔗调查结果(表 3)显示,常规种茎种植

(T-CK)的茎径和单茎重略高于健康种苗处理,

但不同处理之间差异不显著。其中,健康种苗一代

种茎与常规种茎两者之间单茎重没有明显差异;不

同处理之间的株高没有明显差异;不同处理的有效

茎数大小顺序为 T2>T4>T3>T1>T-CK,健康种苗

处理的有效茎数比对照提高 16.94%~ 29.08%,差

异达到显著水平;不同处理产量大小顺序为

T4>T2>T1>T3>T-CK,健康种苗处理的产量比对照

提高 7.43%~19.45%,差异达到显著水平。不同处

理宿根蔗糖分差异不明显。从宿根蔗来看,健康种

苗处理宿根蔗的有效茎数和产量优势更明显。

表 3 桂糖 55 号不同处理宿根蔗产量性状和糖分比较

处理 株高/cm 茎径/mm 有效茎数/(条·hm–2) 单茎重/(kg·条–1) 产量/(kg·hm–2) 糖分/%

T1 324.61 a 27.44 a 64 016 aAB 1.49b cAB 97 206.45 abA 15.75 a

T2 324.42 a 27.50 a 70 663 aA 1.44 cB 101 886.75 abA 15.63 a

T3 323.53 a 27.55 a 65 291 aAB 1.5b cAB 965 93.40 abA 15.55 a

T4 320.61 a 27.73 a 66 831 aA 1.61 abAB 107 403.90 aA 15.56 a

T-CK 322.54 a 28.01 a 54 742 bB 1.65 aA 89 916.15 bA 15.61 a

2.3 不同代数抠芽育苗对产量性状和糖分的

影响

2019—2020 年试验结果表明,抠芽育苗移栽

种植密度约 30 000 株/hm2产量已高于蔗农常规种

茎种植。在此基础上,进一步开展健康种苗不同

代数的抠芽育苗移栽试验,种植密度统一用

30 000 株/hm2

,以便为生产提供更科学指导。由

表 4 可看出,健康种苗处理一代(F1)、二代(F2)

和三代(F3)分蘖率分别高于对照 18.54%、

15.08%、13.81%,差异达到显著水平;健康种苗

处理之间的分蘖率随着代数的增加而减少,即一

代(F1)>二代(F2)>三代(F3),但不同代数

之间差异不显著。甘蔗有效茎数与分蘖率的趋势

基本一致,健康种苗处理一代(F1)、二代(F2)

和三代(F3)分别高于对照 57.14%、42.41%、

42.56%,差异达到极显著水平;健康种苗一代

(F1)处理的有效茎数高于二代(F2)和三代(F3)

处理,但不同代数之间差异不显著。健康种苗二

代和三代的株高稍高于对照,一代与对照相近,

但不同处理之间差异不显著;而健康种苗处理的

茎径均低于对照,但差异不显著。健康种苗一代、

二代、三代抠芽育苗处理的产量分别比对照提高

24.78%、39.06%和 29.28%,差异显著。健康种苗

一代种茎处理的糖分略低于对照,而健康种苗二

代种茎和三代种茎与对照差异不明显,不同处理

之间的差异不显著。

表 4 不同处理的产量性状和糖分比较

处理 分蘖率/% 株高/cm 茎径/mm 有效茎数/(条·hm–2) 糖分/% 产量/(kg·hm–2)

F1 664.41 aA 296 a 24.68 a 82 978 aA 13.29 a 90 203.81 aA

F2 645.02 aA 320 a 26.09 a 75 196 aA 13.71 a 100 526.40 aA

F3 637.88 aA 313 a 24.95 a 75 276 aA 13.67 a 93 459.40 aA

F-CK 560.50 bA 299 a 26.85 a 52 804 bB 13.62 a 72 290.10 bA

第42页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

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2.4 健康种苗抠芽育苗、健康种苗种茎与常规

种茎种植成本分析

甘蔗种苗(茎)是影响甘蔗生产成本的重要

因素。由表 5 看出,不同处理的甘蔗种苗(茎)

生产成本从高到低顺序为健康种苗一代种茎>常

规种茎>健康种苗一代茎抠芽育苗>常规种茎种

茎>健康种二代种茎抠芽育苗=健康种三代种茎

抠芽育苗;成本最低是甘蔗健康种二代和三代抠

芽育苗,为 320.57 元/667m2

,产量最高是甘蔗健

康种二代抠芽育苗 100 526.40 kg/hm2

,其次是三

代甘蔗健康种三代抠芽育苗 93 459.40 kg/hm2

;常

规种茎抠芽育苗生产成本也比较低,但甘蔗产量

过低,不适宜推广;健康种苗一代种茎双芽段直

播产量也比较高,但种苗成本高达 550 元/667m2

表 5 不同材料种茎(苗)生产成本(667 m2

)

材料 蔗种

成本/元

收获

成本/元

秧盘

成本/元

抠芽

成本/元

不可预见

成本/元 用种量/t 剩余原料蔗

收入/元

共计

成本/元

一代茎抠芽育苗 184.00 10.40 2.67 260.00 20.00 0.20 –70.00 407.07

二代种茎抠芽育苗 116.00 10.40 2.67 260.00 20.00 0.25 –87.50 320.57

三代种茎抠芽育苗 116.00 10.40 2.67 260.00 20.00 0.25 –87.50 320.57

常规种茎抠芽育苗 152.00 10.40 2.67 260.00 20.00 0.30 –105.00 339.07

一代种茎(双芽段) 550.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.50 0.00 550.00

常规种茎 500.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 500.00

2.5 育苗技术探讨

甘蔗育苗移栽是我国蔗区劳动人民在长期生

产实践中创造出来的一项先进的甘蔗栽培技术,科

学家在 1955 年,总结了群众的育苗移栽经验[15]。

早期,甘蔗不带土育苗移栽主要采用梢部种、中部

种、下部 2~4 个芽段育苗为主,将尾茎、中茎、

下茎分开平放于苗床上,每段茎相隔约一指,后盖

上混合含草皯灰的细土,厚度 2~3 cm;盖上稻草

或盖塑料薄膜。随着时间推移,育苗技术不断发展

与更新,总结出了单芽育苗[16]、片芽育苗[17]、营

养钵育苗[9]、无效分蘖育苗[18]等。但早期育苗移栽

技术主要存在以下问题:一是早坡地采用育苗移栽

效果不好,因为早坡地的土层浅瘦,水肥条件差,

移栽后容易受旱,蔗苗的成活率低,生长弱;二是

不带土移栽容易伤根、伤苗、伤叶,移栽后有明显

的返青滞长期,一般长达 10~15 d;三是没有实现

机械化,甘蔗育苗移栽花工多,成本高。针对这些

问题,作者前期研究完整单芽、1/2 体积单芽、1/4

体积单芽育苗、常规种茎种植(对照)4 个处理的

差异,结果表明,1/2 体积单芽、1/4 体积单芽处

理的原料蔗产量比常规种茎种植的分别提高了

6.53%和 5.50%。说明,1/4 体积单芽已经能满足育

苗移栽要求[13]。在此基础上,研制出了甘蔗抠芽

机械(专利号:ZL201821898149.6)[14],通过机

械抠芽育苗移栽,实现了甘蔗抠芽育苗生产成本低

于蔗农常规自留种(表 5)。本试验利用茎尖脱毒

健康种茎抠芽育苗,种植密度仅需 2 000 株/亩,

比国内传统育苗技术省种 50%以上;还可实现机

械化收获、机械剥叶、机械抠芽,生产成本低,只

利用 1/2~1/4 体积单芽,育苗移栽每亩新植蔗可省

约 0.7 t 甘蔗茎榨糖,而且秧盘里的土球内有贮藏

的水分,可使植株保持一定的吸水能力,避免幼苗

因脱水而枯萎,没有返青期;500 万亩双高基地建

设后实现规模化和水利化,自主发明了甘蔗种苗种

植机械(专利号:ZL201911372350.X.)[19],可滴

灌,移栽成活率高、省工、方法简便等优点(表 6)。

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 育苗移栽对农艺性状的影响

分蘖是甘蔗有效茎形成的关键,也是提高甘蔗

产量的有效途径之一。作者前期研究结果表明,不

同代数茎尖脱毒健康种苗分蘖率随着代数增加呈

骤减趋势,健康种苗原种显著高于一代种茎和二代

种茎,分别提高了 317.95%和 1 937.64%,一代种

茎又显著高于二代种茎,提高了 387.53% [11]。本

研究结果也表明,健康种苗一代种茎(F1)、二代

种茎(F2)和三代种茎(F3)分别高于对照 18.54%、

15.08%、13.81%,差异达到显著水平。可说明,

健康种苗后代具有明显分蘖优势。

第43页

吴建明 等 甘蔗抠芽育苗移栽技术研究

- 39 -

表 5 当前国内同类技术的主要参数比较

技术参数 本研究技术 国内同类研究技术

育苗材料 用茎尖脱毒健康种茎育苗,分蘖率强,种植密度

仅需 2 000 株/亩,比常规种茎省种 50%以上。

用常规种茎,分蘖率弱,种植密度为 5 000~7 000 株/亩,

用种量多。

砍芽

实现机械砍收、机械剥叶、机械抠芽,生产成本

低;只利用 1/2~1/4 体积单芽,整条甘蔗可剩余

70%以上可榨糖(结合机械收获进厂),育苗移栽每

亩新植蔗可省约 0.7 t 甘蔗茎榨糖,有效提高糖厂

入榨量。

人工砍芽、人工剥叶、生产成本高,砍种后剩余的蔗茎少,

无法进厂做原料蔗。

育苗技术

秧盘育苗,每穴均是独立的芽,容易起苗,保护

根系;而且秧盘里的土球内有贮藏的水分,可使

植株能保持一定的吸水能力。避免幼苗因脱水而

枯萎,没有返青期。

苗床育苗,经犁翻晒土,耙碎整平,起成 113.3~133.3 cm

苗床;蔗种平放于苗床内,接排放种,蔗种之间略隔距离,

放完蔗种后,薄盖细土。起苗时不同芽段之间的根系容易

交叉在一起,容易伤根、伤苗、伤叶。

移栽技术

实现机械化种植,500 万亩双高基地建设实现水

利化,可滴灌,移栽成活率高、省工、方法简便

等优点。

只能是人工移栽,费时费力;水利化条件差,只采取深栽

(栽后盖土 3~4 cm)后淋浇水或做泥浆不盖土移,移栽

后有明显的返青滞长期,一般长达 10~15 d。

甘蔗有效茎数、茎长和茎粗是产量构成的 3

个主要因素。前人研究结果表明,与对照比,育

苗移栽密度为 3 000 株/亩的有效茎数多 3.68%,

茎径粗 1.8%,株高相近;密度为 5 000 株/亩的有

效茎数多 23.87%,茎径细 3.4%,株高高 2.64%;

密度为 6 000 株/亩的有效茎数多 34.79%,茎径细

2.4%,株高相近;密度为 7 000 株/亩的有效茎数

多 60.43%,茎径细 3.4%,株高高 0.67%;密度为

8000 株/亩的有效茎数多 68.23%,茎径细 5.8%,

株高相近[4]。前人将其株高、茎粗、有效茎以及

单茎重与增产的关系进行相关性分析,证实起主

导作用的是单位面积的有效茎数[15,20-21]。本试验

结果表明,与对照相比,抠芽育苗的有效茎显著

增加,且随着密度的增加而增加;但茎径变细,

株高相近,这与前人研究结果基本一致。

3.1.2 育苗移栽对产量和糖分的影响

合理的栽培技术是甘蔗高产途径之一。关于

不同密度育苗移栽对产量作用效果研究结果表

明,3 000、5 000、6 000、7 000 和 8 000 株/亩分

别比种茎种植增产 5.28%、18.83%、28.63%、

47.85%和 51.10%。研究结果说明,密度在 3 000~

7 000 株/亩,蔗茎产量随着密度的增加而增加,

8 000 株/亩的产量比 7 000 株/亩的略高,但扣去

成本后的纯收益低于定植 7 000 株/亩,故育苗移

栽密度以 7 000 株/亩为宜[4]。本研究结果表明,

抠芽育苗约 2 000 株/亩密度增产效果最好,这与

前人研究结果不一致。导致不一致的原因可能是

试验材料和栽培条件不一致引起,因为本试验在

有滴灌条件下的健康种苗一代种茎育苗,而前人

是没有滴灌条件下的常规种茎育苗。但也有不一

致的研究结果,梁省东等[6]研究不同育苗材料的

增产效果,结果表明,1979 和 1980 年,双育苗

比不育苗分别增产 3.18%和 3.96%;梢头育苗分

别减产 6.49%和 8.16%;芽片育苗分别减少 1.1%

和 19.63%。这可能是由于梢头苗是末成熟茎组织

较嫩,不耐贮藏,不耐旱,因此减产;片芽苗切

口大,营养体小,体内营养物质易被病菌感染,

没有滴灌条件,成活率下降,导致减产。甘蔗糖

分是重要品质指标,糖分高低直接影响出糖率。

前人研究结果表明,双芽育苗比对照(不育苗)

略高,亩含糖量分别高于对照 8.35%和 6.56%[6];

其他研究也证实,育苗移栽的甘蔗糖分提高

0.45%~1.68%[15,22-23]。但也有不一致的研究结果,

例如,与对照相比,秋育春植、春育春植和老蔸

春育春植 3 个处理的糖分含量分别降低 0.17%、

1.23%和 1.05%,只有冬育春植的含糖量提高了

0.74%[24]。本试验研究结果表明,抠芽育苗移栽 2

年新植蔗试验结果均表明,甘蔗健康种苗一代种

茎育苗移栽的糖分均略低于对照(常规种茎直播

或育苗),这与前人的研究结果基本相似。而健

康种苗二代种茎和三代种茎育苗移栽的甘蔗糖

分略高于对照,这一研究结果与其他人的研究结

果[15,22-23]基本一致。说明,育苗移栽的材料、育苗

时间、栽培条件等均对糖分有影响。

第44页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 40 -

3.2 结论

甘蔗健康种苗具有分蘖力强、成茎率高、产

量高、用种量少等优点,增产效果显著。因此,

利用甘蔗健康种苗育苗移栽对于消除农民自留

种具有重要意义。本研究表明,在有滴灌条件下,

甘蔗健康种苗一代种茎的抠芽育苗种植密度为

27 750 株/hm2 的蔗茎产量已高于常规种茎种植;健

康种苗抠芽育苗密度为 30 000 株/hm2 条件下,二代

种茎抠芽育苗的产量最高,为 100 526.40 kg/hm2

高于对照 39.06%,糖分也高于对照 0.09(绝对值)。

因此,在有滴灌条件下,建议甘蔗健康种苗二代

种茎抠芽育苗移栽密度为 30 000 株/hm2

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(责任编辑 龙娅丽)

第45页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

Sep. 2023 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.43, No.9

收稿日期 2023-01-03;修回日期 2023-02-22

基金项目 三亚市 2020 年常年蔬菜基地建设项目《耐热常年蔬菜品种筛选和配套生产技术研发》。

第一作者 刘扬(1991—),女,硕士,农艺师,研究方向为植物种质资源研究与开发利用,E-mail:18608965604@163.com。

通讯作者 罗丰(1983—),男,硕士,副研究员,研究方向为热带地区瓜菜栽培技术研究与示范推广,E-mail:luofeng1872@163. com。

花生芽在三亚工厂化生产条件筛选

刘扬 孙秋南 叶其宏 吴邦荣 孔祥义 罗丰

(三亚市热带农业科学研究院 海南三亚 572000)

摘 要 为了解决花生芽在三亚工厂化生产腐烂发霉的问题,对花生种子的泡种温度、泡种时间、催芽时间、催芽温

度及蚯蚓粪添加量进行筛选。结果表明,花生种子用 40℃温水浸泡 8 h,发芽率为 97.22%,发霉率为 0,效果较佳;

最佳的催芽温度为 24℃;催芽 36 h 花生芽的长度较适合播盘生产,发芽率可达 96.11%;添加 200 g 蚯蚓粪培养,单根

产量达到最高,为 7.30 g。优化了花生芽在三亚工厂化生产条件并提高产量。

关键词 花生芽;催芽;蚯蚓粪;工厂化生产

中图分类号 S565.2 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.007

Screening of Peanut Buds for Industrialized Production in Sanya

LIU Yang SUN Qiunan YE Qihong WU Bangrong KONG Xiangyi LUO Feng

(Sanya Academy of Tropical Agricultural Sciences, Sanya, Hainan 572000, China)

Abstract This study was carried out to solve the problem of rotten and mildewed peanut buds in factory production in Sanya.

Peanut seed soaking temperature, soaking time, germination time, germination temperature, and the amount of earthworm

dung added were screened. The results showed that peanut seeds soaked in 40℃ warm water for eight hours had a high germination rate of 97.22% and a mildew rate of 0. The optimum temperature for peanut seed germination is 24℃. When peanut

seeds were germinated for 36 hours, the length of buds was more suitable for the seed tray production, and the germination rate

was 96.11%. The single root yield of peanut buds reached 7.30 g when 200 g earthworm dung was added for culture. This

study optimized the factory production conditions of peanut buds in Sanya and increased the yield.

Keywords peanut buds; germination; earthworm dung; factory production

芽苗菜,又称生物蔬菜或活体蔬菜,是利用

植物种子或其他营养器官,在弱光或黑暗情况下

生长出可供食用的芽、芽苗、芽球、幼梢或幼茎

等[1]。芽苗菜在我国具有悠久的栽培和食用历史,

在《农政全书》《本草纲目》等古书中均有关于芽

苗菜的描述。20 世纪 90 年代初,国内开始对芽

苗菜展开系统性的研究与推广工作,随后芽苗菜

的种类、生产技术和生产设备大幅度提升,芽苗

菜生产工厂化、规模化[2]。芽苗菜生产过程中,

大部分采用水培的方式,基本不使用农药、化肥,

被大家称之为绿色无污染、食用安全的新型蔬菜。

芽苗菜生产周期短、不受自然天气影响,可常年

生产,是一类营养丰富、简便易得的优质蔬菜[3]。

花生(Arachis hypogaea L.)为蝶形花科,是落花

生属植物,又被人们称为“长生果”“落花生”等,

是我国主要的经济作物、油料作物[4]。近年来,

我国花生食品加工业迅速发展,越来越多地被应

用于直接食用或间接食品加工。而花生芽苗菜成

为花生产业发展的一个新方向,满足了人们对多

样化健康食品的需求[5]。花生芽又称为长生菜,

是由花生仁发芽而生长出来的嫩苗。花生芽苗菜

鲜嫩香甜,富含白藜芦醇,具有抗氧化、抗衰老

等功效[6]。

海南夏秋季属于台风季节,高温高湿,且易

形成涝灾,陆地生产叶菜类蔬菜受到影响,一旦

台风来临,造成市场供应紧张等问题。为深入贯

彻落实原农业部组织实施“菜篮子工程”,保障三

亚市区蔬菜常年供应,丰富市民越夏蔬菜品种,

三亚市热带农业科学研究院引进蚯蚓粪种植芽苗

菜生产技术,研发和生产多个芽苗菜品种投入市

场。但因三亚属于热带海洋性季风气候,与其他

地区芽苗菜生产有所区别,项目初期,花生芽容

第46页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 42 -

易腐烂发霉。本研究开展了花生芽的泡种、催芽

研究,通过泡种水温、时长、催芽温度、催芽时

间的筛选,优化了花生芽在三亚工厂化生产条件。

芽苗菜生长周期短,如追施化肥、分解时间不够,

易造成化学污染,本研究在传统的水培花生芽基础

上添加蚯蚓粪培养,进一步提高产量,缩短采收期。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料 花生芽专用品种(9616)。

1.1.2 试验条件 在 24℃恒温黑暗条件下培养。

1.1.3 试验地点 三亚市天涯区水蛟路三亚市热

带农业科学研究院水蛟基地。

1.2 方法

1.2.1 材料准备 于 2021年 7月在三亚市天涯区

水蛟路三亚市热带农业科学研究院水蛟基地开展

花生芽在三亚工厂化生产条件筛选试验。

1.2.2 不同浸种方法对花生发芽率的影响 选取

健壮的 9616 品种花生粒,每个处理 60 粒,3 次

重复。设置 6 个处理分别为井水浸泡 4、8、12 h,

40℃温水浸泡 4、8、12 h。统计发芽及发霉数量。

1.2.3 不同催芽温度对花生芽发芽率的影响 选

取健壮的 9616 品种花生粒,用 40℃温水浸泡 4 h,

放入催芽箱中催芽 24 h,催芽温度设置 4 个处理,

分别为 20、24、28、32℃,每个处理 60 粒,3 次

重复。

1.2.4 不同催芽时间对花生种子发芽率的影响

选取健壮的 9616 品种花生粒,用井水浸泡 4 h,

放入催芽箱中 24℃催芽,催芽时间设置 4 个处理

分别为井水浸泡 12、24、36、48 h,每个处理 60

粒,3 次重复。统计发芽率及发霉率。

1.2.5 添加蚯蚓粪对花生芽培养的影响 选取健

壮的 9616 品种花生粒,用井水浸泡 12 h,放入

24℃催芽箱中催芽 36 h,播盘后放入黑色培养箱,

在黑暗车间进行固盘催芽,上面盖上一个空箱,

催芽 15~18 h。固盘催芽结束后检查,将跳出槽的

花生种子按回去,根部腐烂的、表皮发霉的全部

挑出去。处理 1 放入 5 kg 井水培养,处理 2 放入

100 g 蚯蚓粪加水至 5 kg 培养,处理 3 放入 200 g

蚯蚓粪加水至 5 kg 培养,处理 4 放入 400 g 蚯蚓

粪加水至 5 kg 培养,每个处理 100 粒,3 次重复。

1.2.6 数据处理 发芽率 GP=n/N(n 为催芽结束

时的花生种子发芽数,N 为供试种子数)。数据采

用 Excel 2003 和 SPSS 20.0 进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同浸种方法对花生发芽率的影响

从表 1 可以看出,常温井水浸泡不同时长,

花生种子发芽率存在明显差异,井水浸泡 4 h 发

芽率为(79.44±7.70)%,当井水浸泡 12 h 时发

芽率可达(98.33±1.67)%,呈现逐步升高的趋势。

40℃温水浸泡不同时长差异不明显,但浸泡时间

明显缩短,浸泡 4 h 发芽率可达(94.44±3.47)%,

发芽率显著高于用常温井水浸泡 4 h。就发霉率而

言,井水浸泡 12 h 和 40℃温水浸泡 12 h 有发霉情

况出现,分别为(0.56±0.95)%和(1.16±2.01)%,

但通过方差分析结果,6 个处理差异不明显。经

过在三亚不同季节泡种试验可知,夏秋季用 40℃

温水浸泡 4 h 泡种,冬春季用 40℃温水浸泡 8 h,

较适合花生芽在三亚工厂化生产,泡种时间太长

容易腐烂发霉,影响产量及品质。

表 1 不同浸种方法对花生发芽率的影响

浸种处理 发芽率/% 发霉率/%

井水浸泡 4 h (79.44±7.70) b 0 a

井水浸泡 8 h (95.00±0.00) a 0 a

井水浸泡 12 h (98.33±1.67) a (0.56±0.95) a

40℃温水浸泡 4 h (94.44±3.47) a 0 a

40℃温水浸泡 8 h (97.22±1.92) a 0 a

40℃温水浸泡 12 h (97.78±2.55) a (1.16±2.01) a

注:同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。下同

2.2 不同催芽温度对花生芽发芽率的影响

不同催芽温度催芽,对花生种子的发芽率影

响差异明显,随着温度的增加,发芽率呈现先上

升后下降的趋势。在 20℃下催芽 24 h,发芽率为

(45.552.55)%,24℃发芽率达到最高,为

(85.5510.72)%。从表 2 可以看出,随着温度

的升高,发霉率逐步升高,催芽温度达到 28℃以

上,花生种子开始发霉腐烂。在三亚较适合花生

芽工厂化生产的催芽温度为 24℃。

2.3 不同催芽时间对花生种子发芽率的影响

从表 3 可以看出,在三亚,24℃条件下不同

催芽时间对花生芽发芽率影响明显。催芽 12 h,

第47页

刘扬 等 花生芽在三亚工厂化生产条件筛选

- 43 -

表 2 不同催芽温度对花生芽发芽率的影响

温度/℃ 发芽率/% 发霉率/%

20 (45.55±2.55) c 0 b

24 (85.55±10.72) a 0 b

28 (63.89±7.88) b (7.78±12.06) ab

32 (42.78±5.09) c (13.00±0.00) a

表 3 不同催芽时间对花生种子发芽率的影响

催芽时间/h 发芽率/% 发霉率/%

12 (72.78±3.47) b 0

24 (93.89±1.92) a 0

36 (96.11±2.55) a 0

48 (96.67±3.34) a 0

发芽率为(72.783.47)%,随着催芽时间的增加

发芽率逐步增高,催芽 48 h 发芽率达到最高,为

(96.673.34)%。但结合图 1 可以看出,催芽

48 h 露出的胚根已经达到 1.5 cm 以上,芽太长,

不适合播盘生产;催芽 36 h 大部分花生种子芽长

1 cm 左右,较适合播种。结合表 3 和图 1,催芽

36 h 发芽率和芽的长度较适合播盘生产。

图 1 不同催芽时间花生芽胚根状态

2.4 添加蚯蚓粪对花生芽培养的影响

不添加蚯蚓粪与添加蚯蚓粪培养对花生芽的

茎长、茎粗及产量影响差异明显(表 4)。仅用井

水培养的花生芽平均茎长、茎粗和平均单根重量都

明显低于添加蚯蚓粪培养,其中添加 200 g 蚯蚓

粪培养的平均茎粗和单根产量最高,分别为(7.20

0.11)mm 和(7.300.43)g,平均茎长(15.54

0.35)cm;添加 100 g 蚯蚓粪培养的茎长最长为

(16.860.20),茎粗与单根重仅次于添加 200 g

蚯蚓粪培养的,分别为(6.950.08)mm 和(7.28

0.12)g,见图 2。本试验中随着蚯蚓粪用量的增

加,产量呈现先增加后下降的趋势,蚯蚓粪 400 g

培养时各项指标均有所下降。根据培养过程中监

测,添加蚯蚓粪 100 和 200 g,可以提前 1.5 d 达

到最佳采收期,口感及产量较佳。综上所述,最

佳的培养条件是添加 100 或 200 g 蚯蚓粪。

表 4 添加蚯蚓粪对花生芽培养的影响

处理 平均

茎长/cm

平均

茎粗/mm

平均单根

重量/g

井水 (15.35±1.06) b (6.72±0.16) b (6.52±0.22) b

井水+100 g

蚯蚓粪 (16.86±0.20) a (6.95±0.08) ab (7.28±0.12) a

井水+200 g

蚯蚓粪 (15.54±0.35) b (7.20±0.11) a (7.30±0.43) a

井水+400 g

蚯蚓粪 (16.14±0.46) ab (6.68±0.30) b (6.79±0.43) ab

图 2 蚯蚓粪对花生芽培养的影响

2.5 采收时间与标准

水培一般 8 d 采收,采收标准为花生芽苗高

12~15 cm,花生芽苗菜采收要及时,过晚采收,

芽苗菜生长过长,纤维含量增加,影响质量;过

早采收,芽苗菜生长过短,影响产量。蚯蚓粪培

养一般 6.5 d 可以达到采收标准。

3 讨论与结论

泡种是花生芽苗菜生产的关键环节。谷献锋[7]

第48页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

- 44 -

研究表明,浸种时间不宜过长,在 20℃温水中,

浸种 12~20 h;王慧博等[8]研究表明,在室温下

(20℃左右)浸种 24 h 效果较佳。上述泡种时间

与在三亚生产有所差异,本研究结果表明,在三

亚夏秋季高温高湿,种子容易腐烂发霉,用 40℃

温水浸种 4 h,冬春季用 40℃温水浸种 8 h 催芽效

果最佳,这可能是因为三亚属于热带海洋性季风

气候,夏季高温高湿,生产花生芽容易腐烂发霉,

影响产量及品质所致。泡种时间过长,后期培养

过程中容易腐烂发霉。冬春季泡种时间可以稍微

延长,但泡种时间达到 12 h 开始出现发霉现象。

这与梅再胜等[9]报道,用种子体积 3~4 倍的清水

浸种 6~10 h,其中温暖季节浸种 6~8 h,冷凉季节

浸种 8~10 h,结果类似,需要根据当地气候和不

同季节筛选适合当地的泡种方法及时间。

催芽温度和时间决定了播盘后花生芽的产

量。于琬淇[10]报道,在 23~25℃叠盘催芽,1~2 d

后,大多数种芽长可到 1 cm,这与本研究结果相

似。刘宁芳等[11]研究结果表明,在 20~25℃的温

度条件下,2~3 d 基本上出芽;傅春贵[12]指出,

催芽温度为 23~28℃,2~3 d 后,芽长 1 cm。笔者

在试验过程中发现,花生种子催芽温度不能过高,

28℃容易产生大量粘液,虽然催芽成功,播盘培

养后容易发霉腐烂,影响产量和品质。花生种子

催芽时间不能太久,48 h 芽长大部分都达到 1.5~

2.0 cm,播盘操作不方便,不适宜工厂化生产,

在 24℃下最佳催芽时间是 36 h。

蚯蚓粪生产中可处理掉农业废弃物,且蚯蚓

粪无臭、无毒,颗粒均匀,蚯蚓粪蕴含丰富的植

物生长所需的各种元素及生物活性物质,利用蚯

蚓粪作为基质生产的芽苗菜蕴含的营养更为丰

富、口感更佳,味道清甜有风味[13]。卓少明[14]

报道,低比例蚯蚓粪加黄土配成的基质有助于豌

豆芽苗菜重量的增加,而高比例蚯蚓粪(含蚓粪

80%以上)加黄土配成的基质产量比纯黄土栽植

的低。本试验中随着蚯蚓粪用量的增加,产量呈

现先增加后下降的趋势,当蚯蚓粪添加达到 400 g

时,产量出现下降现象,这与卓少明[14]研究结果

类似。

通过生产实践证明,在三亚夏秋季 9616 品种

花生种子用 40℃温水浸泡 4 h,冬春季用 40℃温水

浸泡 8 h,挑出破损的花生种子和杂质,在 24℃下

催芽 36 h,添加 200 g 蚯蚓粪加水至 5 kg 播盘培

养,在 24℃下培养 6~7 d 生长到 12~15 cm 采收。

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(责任编辑 龙娅丽)

第49页

2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

Sep. 2023 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.43, No.9

收稿日期 2022-10-26;修回日期 2022-12-19

基金项目 财政部和农业农村部“国家现代农业产业技术体系”(No.CARS—20);福建省科技计划项目农业引导性(重点)

项目(No.2019N0054)。

第一作者 袁滨(1984—),男,硕士,副研究员,研究方向为食药用菌育种和栽培,E-mail:yuanbin07031@163.com。

通讯作者 邓优锦(1980—),男,博士,副教授,研究方向为食用菌遗传育种与栽培技术,E-mail:dengyoujin1980@163.com。

毛木耳发酵料堆细菌群落多样性分析

袁滨1

黄艺宁2

连燕萍1

柯丽娜1

吴振强1

邓优锦3

(1. 漳州市农业科学研究所 福建漳州 363005;2. 漳州职业技术学院 福建漳州 363000;

3. 福建农林大学菌物研究中心 福建福州 350002)

摘 要 为了探究毛木耳培养料发酵过程中,微生物群落的多样性变化以及各时期标记物种,为揭示发酵机制提供依

据,从而为筛选发酵过程的有益细菌提供参考。将栽培毛木耳的发酵培养料混匀建堆,自然发酵,发酵周期 35 d,从

初始开始,每次翻堆前采用 5 点取样法取 5 个平行样本,一共 5 组 25 个样本;对样本进行 16S rDNA 扩增子建库及测

序,并进行数据分析。结果表明:毛木耳发酵堆中的微生物多样性丰富,每个时期的 OTU 样本,数目分别为 2 807、

2 271、2 553、2 465 和 2 106 个,建堆期最多,第 4 次翻堆最少;PCA 分析结果显示,同一时期的样本聚集,不同时

期的样本分开;UPGM 聚类显示,每个时期的不同重复在同一个分支内,每个时期形成独立分支。根据丰度的占比,

在属水平,发酵堆中的菌群演化规律为尿素芽孢杆菌属从发酵初期到发酵完成,相对丰度依次为 0.53%,18.51%,

20.31%,37.10%和 40.85%;嗜热共生杆菌属相对丰度依次为 2.90%,4.69%,6.88%,7.22%和 18.27%,占比逐渐提高;

嗜热双孢菌属 Thermobispora 与己酸菌属 Caproiciproducens 在 D0 期的相对丰度分别为 14.55%与 13.42%,发酵一个月

后下降为 1.82%与 0.08%。随着发酵的进行,微生物的α多样性呈下降趋势,局部在第二次翻堆有反弹;PCA 及 UPGM

聚类能将各个时期发酵堆有效分开;在属水平,发酵堆的微生物群落从建堆期的嗜热双孢菌属 Thermobispora 与己酸菌

属 Caproiciproducens 演变成发酵成熟期的尿素芽孢杆菌属 Ureibacillus 与嗜热共生杆菌 Symbiobacterium。

关键词 毛木耳;发酵料;16S rDNA 扩增子测序

中图分类号 TS235.1 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.008

The Dynamics of Bacterial Community in Fermentation

Pile of Auricularia cornea

YUAN Bin1

HUANG Yining2

LIAN Yanping1

KE Lina1

WU Zhenqiang1

DENG Youjin3

(1. Zhangzhou Institute of Agricultural Sciences, Zhangzhou, Fujian 363005, China;

2. Zhangzhou Vocational and Technical College, Zhangzhou, Fujian 363000, China;

3. Mycological Research Center, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China)

Abstract Explore the diversity of microbial communities and marker species during the fermentation process of the Auricularia cornea cultures. Mix the fermented culture material to build a pile. After it was done, it would be naturally fermented.

The fermentation cycle was 40 days. From the beginning, five parallel samples were taken every ten days using the 5-point

sampling method, five groups of up to 25. 16S rDNA amplicon libraries construction and sequencing were performed on these

samples and then subject to data analysis. The experimental results showed that the fermentation pile had abundant microbe,

and there were 2 807, 2 271, 2 553, 2 465 and 2 106 OTUs in each group, and the pile build-up time had the most abundant

OTUs, and the fermentation terminal had the least. PCA analysis revealed that samples in the same group were located closer,

while those from different groups separated. UPGM clustered samples from the same group in one clade. In the genus level,

the abundance of Ureibacillus and Symbiobacterium was getting higher, with the relative one of 0.53%, 18.51%, 20.31%,

37.10%, and 40.85% for Ureibacillus, and 2.90%, 4.69%, 6.88%, 7.22%, and 18.27% for Symbiobacterium. However, the

abundance of Thermobispora and Caproiciproducens declined during the fermentation, from 14.55% and 13.42% in the beginning to 1.82% and 0.08% after the fermentation was completed. The α diversity of the fermentation pile microbial has a

downward trend with a partial rebound in the D20. PCA and UPGM data analysis can distinguish every fermentation time

point. In the genus level, the fermentation pile microbes were dominant by Thermobispora and Caproiciproducens in the be-

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2023 年 9 月 热带农业科学 第 43 卷第 9 期

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ginning, changed to Ureibacillus and Symbiobacterium in the end.

Keywords Auricularia cornea; fermented material; 16S rDNA Sequencing

毛木耳(Auricularia cornea)隶属于担子菌

亚门、层菌纲、木耳目、木耳科、木耳属,曾用

学名 Auricularia polytricha 和 Auricularia nigricans,子实体呈韧胶质的口感,被称为“树上的

海蜇皮”,食药用价值高[1-3]。目前毛木耳普遍采

用熟料袋栽荫棚出耳技术[4],但各地具体操作存

在较大差异,如山东、江苏、河南、广西等地以

木屑、玉米芯、木糖醇渣等为主要原料,培养料

搅拌均匀后立即装袋、灭菌;四川什邡等地以棉

籽壳、玉米芯、木屑各 30%为主要原料,培养料

搅拌均匀后堆积 12~16 h,再装袋、灭菌;福建闽

南地区自 20 世纪 80 年代开始栽培毛木耳,以木

屑等为主要原料,早期菇农都是将培养料搅拌均

匀后立即装袋、灭菌,后来将培养料搅拌均匀后

堆积发酵一定时间,发展至今,闽南地区菇农普

遍将培养料堆积发酵约 35 d,期间翻堆 4~5 次,

再装袋、灭菌,开放式接种,大棚养菌、出耳[5-7],

发酵模式栽培的毛木耳单产高,品质好,病害少。

闽南地区毛木耳一般每年 7 月后开始堆料,8 月

下旬开始装袋、接种,规模较大的农户需连续生

产至国庆前后,菌包接种后直接上架养菌。菇农

在生产实践中选择培养料先发酵较长时间,再灭

菌、接种,符合当地气候特征和栽培条件。培养

料堆积发酵过程是微生物生长代谢过程中分泌的

酶分解有机物的过程,为适应营养和环境的动态

变化,发酵料中的微生物群落也在动态变化,某

些微生物的出现可以反映发酵料的腐熟程度[8]。

单一微生物不能完全有效降解长链高分子化合

物,相对复杂的微生物群落更有利于培养料中纤

维的降解及营养素的释放[9]。因此,研究毛木耳

培养料发酵过程,有助于了解培养料理化性质和

微生物群落的变化,预测发酵过程中的有益菌,

能为进一步改善发酵效果提供理论依据。近年来,

高通量 16S rDNA 测序被广泛应用于细菌群落多

样性分析。Katarzyna 等[10]利用该技术对双孢蘑菇

发酵料堆渗滤液的微生物群落进行分析,发现其

中丰度最高的为嗜热栖热菌(Thermus thermophilus)。高晓静等[11]对双孢菇的堆肥期杂草培养

料进行 16S rDNA 测序发现,堆肥期的优势菌为

普氏菌属、芽孢杆菌、Thermus 属,Truepera 属,

caldicoprobacter 属,Chryseolinea 属,假黄单胞

菌属等。隽加香等[12]研究发现,在麦草双孢菇发

酵料 3 次发酵过程中优势菌为栖热菌门、绿弯菌

门、变形杆菌门、厚壁菌门和放线菌门。闽南地

区由于特殊气候条件,菇农种植毛木耳时最终选

择较长时间堆料发酵的模式,现实需求和理论依

据是什么,在发酵过程中何种微生物对发酵起作

用,到目前为止相关研究依然比较有限,使得对

其发酵过程中起主要作用的菌群知之甚少。本研

究对毛木耳发酵堆料中的微生物群落进行 16S

rDNA 测序,从而鉴定出各个时期属及以上分类水

平的指示物种信息,明确发酵期间起作用的微生物

菌群,为进一步改善发酵效果提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

栽培毛木耳的培养料配方为 82%的杂木屑

(杂木屑粒度≤0.5 cm 的占比 20%,0.5~1.0 cm

占比约 35%,1.0~2.0 cm 的占比约 45%),12%

麸皮,3%豆粕,3%轻质碳酸钙,含水量约 63%。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 将毛木耳的发酵培养料混匀建

堆,堆高 1.5~1.8 m,宽约 5 m,长约 10 m。间隔

10、8、7、5、5 d 各进行 1 次翻堆,共发酵 35 d,

取样 5 次,分别为 D0,D10,D20,D30 和 D40。

每次在翻堆前取样,取样位置在料堆表面 50 cm

深度,采用五点取样法选取 5 个点取样混匀为 1

个样本,设置 5 个生物学重复。堆积发酵及翻堆

过程中不再添加其它物质。

1.2.2 微生物群落 16S rDNA 扩增子测序分析

(1)DNA 提取 采用 HiPure Soil DNA Kits(型

号 D3142,公司广州美基生物科技有限公司,产

地中国)对样品总 DNA 进行提取,具体步骤参

照试剂盒的使用说明。样品 DNA 浓度采用

NanoDrop 微量分光光度计 ND2000 进行检测。

(2)PCR 扩增、建库及测序 研究发现,物

种间 16S rRNA 序列既有物种间高度相似保守区,

也有物种之间有差异的高变区-V 区,呈交替排

列,原核 16S rRNA 序列包含 9 个高变区[8]。Niv

等[13]基于 SILVA数据库筛选获得 27 013条高质量

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