陳植青,賀超,閆濱濱,陳彩霞,王文杰,侯俊玲,5*,王文全,5*
1.北京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院,北京 100102;2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 藥用植物研究所,北京 100193;3.中國中醫(yī)科學(xué)院 中藥資源中心,北京 100700;4.北京華宏康中藥材種植有限公司,北京 101300;5.中藥材規(guī)范化生產(chǎn)教育部工程研究中心,北京 100102
菘藍(lán)Isatis indigoticaFort.為十字花科2 年生草本植物,根為板藍(lán)根,葉為大青葉[1-2]。板藍(lán)根性寒,味苦,歸心、胃經(jīng),有清熱解毒、涼血利咽之功效;大青葉性寒,味苦,歸心、胃經(jīng),有清熱解毒、涼血消斑之功效[3]。近年來,我國對菘藍(lán)的需求量不斷增長,其生產(chǎn)正朝著大規(guī)模、商品化方向發(fā)展[4]。科學(xué)施肥是中藥材優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要技術(shù)措施,也是中藥材生產(chǎn)持續(xù)健康發(fā)展的需要[5]。
目前,對菘藍(lán)的營養(yǎng)需求研究較多,但多集中在大量元素,尤其是氮元素[6],而對中、微量元素的研究報道較少。本研究在參照Hoagland 營養(yǎng)液[7]配方基礎(chǔ)上,通過系列水培試驗,系統(tǒng)探討菘藍(lán)對大、中、微量元素的需求特性,為指導(dǎo)菘藍(lán)科學(xué)施肥及規(guī)范化種植提供參考。
菘藍(lán)種子由北京悅康志德醫(yī)藥貿(mào)易有限公司提供,經(jīng)中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所王文全教授鑒定為十字花科植物菘藍(lán)Isatis indigoticaFort.的種子。
TYS-B 型葉綠素測定儀(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司);AL204 型電子天平[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]。
尿素(批號:20191212)、磷酸二氫鉀(批號:20200110)、七水合硫酸鋅(批號:20161208)均購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;磷酸二氫銨(批號:20190809,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司);硫酸鉀(批號:S30395)、無水氯化鈣(批號:S24110)、七水合硫酸鎂(批號:S24252)、乙二胺四乙酸鐵鈉鹽(螯合鐵,批號:S30021)均購于上海源葉生物科技有限公司;五水合硫酸銅(批號:140422)、一水合硫酸錳(批號:160509)均購于西隴科學(xué)股份有限公司;鉬酸鈉(批號:20200608,天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所);硼酸(批號:20181203)、鹽酸(批號:20200914)均購于北京市通廣精細(xì)化工公司;氫氧化鈉(批號:20161008,北京化工廠);75%乙醇消毒液(批號:20210120,北京消工匠醫(yī)療科技有限公司);水為娃哈哈飲用純凈水。
采用營養(yǎng)液水培方式,營養(yǎng)液參照Hoagland 營養(yǎng)液配方。試驗元素為氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、銅(Cu)、錳(Mn)、鋅(Zn)、硼(B),各元素設(shè)置4 個質(zhì)量濃度水平,單因素變量,4水平分別為0水平(不添加該種營養(yǎng)元素)、2 水平參照Hoagland 營養(yǎng)液配方(S)、1 水平為2水平×0.5倍量、3水平為2水平×2倍量、以清水為對照(CK),具體處理見表1。共設(shè)32 個處理,每個處理重復(fù)30 株幼苗,每個處理水培營養(yǎng)液用0.1 mol·L-1鹽酸或氫氧化鈉將其pH調(diào)整為6.5。
表1 菘藍(lán)不同處理營養(yǎng)液組成mg·L-1
種子催芽和實(shí)驗布置:用40 ℃水浸泡12 h,使種子充分吸水,再用75%乙醇消毒液浸種5 min 進(jìn)行表面消毒,純凈水漂洗3~5 次。挑選飽滿膨脹的種子,直播于育苗海綿中。溫度控制在25 ℃左右,光照時間14 h/24 h。播種12 d 后,挑選規(guī)格一致的幼苗用相應(yīng)處理的營養(yǎng)液培養(yǎng),每3 d 換1 次營養(yǎng)液,處理21 d后采收。
觀測并記錄植株出現(xiàn)不良反應(yīng)的時間、部位、典型特征,在用營養(yǎng)液處理14 d 時,每個處理采集6 株植株,分別測定老葉及新葉的葉綠素SPAD 值。參照孫守文等[8]報道方法,采用葉綠素測定儀對葉片的葉綠素SPAD 值進(jìn)行測定,每片葉子測量3 個點(diǎn)(測定時避開葉脈),然后取其平均值作為該葉片的SPAD值。
用營養(yǎng)液處理21 d 后,每個處理采集6 株植株,測定生長指標(biāo)包括地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量、葉片數(shù)、株高、葉寬、根長。
所得結(jié)果為各處理平均值,用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析(P<0.05),多重比較采用Duncan 法,用Origin 2018 軟件進(jìn)行作圖。根冠比按公式(1)計算。
3.1.1 缺素處理下菘藍(lán)幼苗的癥狀表現(xiàn) 對缺素處理的菘藍(lán)幼苗進(jìn)行觀測,發(fā)現(xiàn)從第5 天開始陸續(xù)有不良癥狀發(fā)生(圖1)。菘藍(lán)幼苗表現(xiàn)出明顯不良反應(yīng)的有CK、N0、P0、K0、Ca0、Mg0、Fe0 處理,癥狀發(fā)生較快且提前死亡的有K0、Fe0、CK 處理。CK 處理培養(yǎng)8 d 時開始出現(xiàn)癥狀,地上部分矮小,生長緩慢,老葉先發(fā)黃,有黑斑,葉尖干枯卷曲;新葉葉肉發(fā)黃,網(wǎng)狀格子明顯;根部不發(fā)達(dá),細(xì)長;提前發(fā)生死亡。N0 處理培養(yǎng)13 d 時開始出現(xiàn)癥狀,地上部分矮小,生長緩慢,新葉呈淺綠色;老葉黃化明顯,后干枯脫落;根細(xì)長。P0 處理培養(yǎng)14 d 時開始出現(xiàn)癥狀,葉片小,新葉呈暗綠色,老葉發(fā)黃,干枯卷曲;根多數(shù)呈銹色,白根少。K0處理培養(yǎng)5 d時開始出現(xiàn)癥狀,地上部分矮小,生長緩慢,老葉從葉尖開始發(fā)黃,干枯卷曲,呈灼傷狀,后逐步向基部擴(kuò)展,葉肉上有黑斑;新葉仍呈綠色;根部不發(fā)達(dá),細(xì)短;提前發(fā)生死亡。Ca0 處理培養(yǎng)14 d 時開始出現(xiàn)癥狀,生長點(diǎn)異常,葉基部長出雜亂小葉,幼葉尖呈彎鉤狀;根部不發(fā)達(dá)。Mg0 處理培養(yǎng)14 d時開始出現(xiàn)癥狀,老葉出現(xiàn)黃色斑點(diǎn),繼而轉(zhuǎn)為紫褐色,斑點(diǎn)漸漸枯白,壞死;癥狀先由葉緣開始,隨后向葉基部和中央擴(kuò)展。Fe0 處理培養(yǎng)5 d 時開始出現(xiàn)癥狀,地上部分矮小,新葉葉脈間失綠黃化,繼而發(fā)白,出現(xiàn)灰色斑點(diǎn),葉脈仍綠,老葉干枯卷曲;根部細(xì)短不發(fā)達(dá),短根毛明顯;提前發(fā)生死亡。Cu0、Mn0 處理,新葉略微偏黃,根部不發(fā)達(dá)。Zn0 處理,老葉略微偏黃,根部不發(fā)達(dá)。B0 處理,新葉略微偏黃。
圖1 缺素處理下菘藍(lán)幼苗癥狀
3.1.2 缺素處理對菘藍(lán)幼苗生物量的影響 方差分析結(jié)果表明,不同缺素處理下菘藍(lán)幼苗地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量積累差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,圖2)。除了B0 處理,其余處理與S 處理相比,根質(zhì)量顯著下降,其中CK、K0、Fe0 處理的影響最大,根質(zhì)量分別降低了45%、53%、52%;其次是Zn0、N0、Mn0、Ca0、P0、Cu0、Mg0 處理,根質(zhì)量降低了22%~29%,其中,N0處理降低了28%,P0處理降低了25%。與CK 處理相比,K0、Fe0 處理的根質(zhì)量有一定程度的降低,但差異無統(tǒng)計學(xué)意義,推測K、Fe在菘藍(lán)幼苗的根系生長中起著重要作用。與S處理相比,除B0、Zn0處理外,其余處理地上部分質(zhì)量顯著下降,降低了21%~81%,其中,CK、K0、N0、Fe0、P0 處理的影響最大,根質(zhì)量分別降低了81%、79%、73%、68%、57%。就大量元素而言,對菘藍(lán)幼苗生物量的影響程度為K>N>P。與S 處理相比,CK、N0、K0、P0、Fe0處理的菘藍(lán)根冠比顯著增加,分別增加了187%、176%、131%、76%、55%。綜合地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量指標(biāo),K、N、Fe、P對菘藍(lán)幼苗的生長具有關(guān)鍵作用。
圖2 缺素處理對菘藍(lán)幼苗生物量的影響(±s, n=6)
3.1.3 缺素處理對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響 方差分析結(jié)果表明,不同缺素處理下菘藍(lán)幼苗葉數(shù)、株高、葉寬、根長差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,表2)。與S處理相比,CK、N0、K0、Fe0、Cu0處理菘藍(lán)葉數(shù)減少了14%~33%,其中CK、N0、K0、Fe0處理的影響最大,均減少了33%;除B0 處理外,其余處理菘藍(lán)株高降低了7%~56%,CK、K0、N0和Fe0分別降低了56%、55%、48%和43%,Zn0、Ca0、Mn0處理影響最?。桓魈幚砣~寬顯著降低,CK、K0、N0、Fe0 和P0 處理菘藍(lán)葉寬降低了37%~65%;N0、CK處理根長增加了126%、21%,K0、Fe0處理根長減少了51%、30%,說明K0、Fe0處理抑制了菘藍(lán)幼苗根的生長。
表2 缺素處理對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響(±s, n=6)
表2 缺素處理對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響(±s, n=6)
注:同列不同小寫字母表示P<0.05。
綜上所述,CK、K0、N0、Fe0、P0處理對菘藍(lán)幼苗的葉數(shù)、株高、葉寬抑制作用較大,其中最為明顯的是CK、K0 處理。與S 處理相比,N0、CK 處理顯著增加根長,推測在無營養(yǎng)及N 營養(yǎng)缺乏的情況下,菘藍(lán)可能通過促進(jìn)根的生長來適應(yīng)脅迫。K0、Fe0 處理菘藍(lán)幼苗根的生長受到抑制,說明K、Fe對菘藍(lán)根的生長具有關(guān)鍵作用。
3.1.4 缺素處理對菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素含量的影響 方差分析結(jié)果表明,不同缺素處理下菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素SPAD 值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,圖3)。與S 處理相比,CK、K0、Mg0、N0、P0、Zn0 處理老葉葉綠素SPAD 值降低了10%~53%,其中,最為顯著的是CK、K0 處理,其次是Mg0、N0 處理。與S 處理相比,P0 處理新葉葉綠素SPAD值增加了19%,F(xiàn)e0、CK、N0、K0、Cu0、B0、Mn0處理新葉葉綠素SPAD值降低了9%~77%。其中,F(xiàn)e0處理降低最多,其次是CK、N0、K0處理。
圖3 缺素處理對菘藍(lán)幼苗老葉、新葉葉綠素SPAD值的影響(±s, n=6)
綜上所述,N、P、K、Mg、Fe、Cu、Mn、Zn、B對菘藍(lán)的葉綠素含量有重要影響。清水培養(yǎng)、缺少N、K時,菘藍(lán)幼苗整體發(fā)黃,但老葉比新葉癥狀更早發(fā)生且更明顯;缺少M(fèi)g、P、Zn,菘藍(lán)幼苗主要表現(xiàn)為老葉發(fā)黃,推測N、K、Mg、P、Zn在菘藍(lán)體內(nèi)較易移動,故癥狀先從老葉表現(xiàn)出來;缺少Fe、Cu、B、Mn,菘藍(lán)幼苗主要表現(xiàn)為新葉發(fā)黃,推測Fe、Cu、B、Mn 在菘藍(lán)體內(nèi)不易移動,故癥狀先從新葉表現(xiàn)出來。
3.2.1 大量、中量元素濃度對菘藍(lán)幼苗生物量的影響 方差分析結(jié)果表明,不同濃度大量、中量元素處理下菘藍(lán)幼苗生物量差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,圖4~5)。不同濃度的大量、中量營養(yǎng)元素處理皆可顯著促進(jìn)地上部分質(zhì)量的增長。低、中濃度N,低、中、高濃度P、K,高濃度Ca,中濃度Mg可顯著促進(jìn)根質(zhì)量的增長。隨著N 濃度增加,地上部分質(zhì)量及根質(zhì)量呈先增后減的趨勢,與N0處理相比,低、中濃度N 處理根質(zhì)量分別增加了57%、39%。隨著P 濃度增加,地上部分質(zhì)量及根質(zhì)量呈逐漸增加的趨勢,與低濃度P 處理相比,中、高濃度P處理地上部分質(zhì)量分別增加19%、29%;高濃度處理對根質(zhì)量的促進(jìn)作用是中濃度處理的1.51 倍,說明在一定范圍內(nèi),P 濃度越高,根生長越好。隨著K 濃度增加,根質(zhì)量呈逐漸增加的趨勢,地上部分質(zhì)量呈現(xiàn)先增后減的趨勢。其中,中濃度K 處理效果最好,地上部分質(zhì)量比K0 處理高384%。隨著Ca 濃度增加,地上部分質(zhì)量及根質(zhì)量均呈逐漸增加的趨勢,高濃度Ca 處理根質(zhì)量比Ca0 處理高52%,說明高濃度Ca更有利于菘藍(lán)幼苗地上及地下部分的生長。隨著Mg 濃度增加,地上部分質(zhì)量呈逐漸增加的趨勢,根質(zhì)量呈先增后減的趨勢,中濃度Mg處理根質(zhì)量比Mg0 處理高28%。綜上所述,低、中濃度N,中、高濃度P,中濃度K,高濃度Ca,中濃度Mg 處理對菘藍(lán)地上及地下部分的生長促進(jìn)效果較好。
圖4 大量、中量元素濃度對菘藍(lán)幼苗地上部分質(zhì)量的影響(±s, n=6)
與缺素處理相比,低、中、高濃度的N、P、K營養(yǎng)液處理根冠比皆顯著降低;其中,N 處理隨著濃度的增大根冠比逐漸下降,降低了50%~70%;P處理降低了31%~43%;K 處理降低了50%~57%(圖6)。綜上所述,大量營養(yǎng)元素缺乏會增大根冠比;氮濃度適量即可,超過一定量時對根的促生效果降低。中量營養(yǎng)元素缺乏時根冠比變化不明顯。
圖6 大量、中量元素濃度對菘藍(lán)幼苗根冠比的影響(±s, n=6)
圖5 大量、中量元素濃度對菘藍(lán)幼苗根質(zhì)量的影響(±s, n=6)
3.2.2 大量、中量元素濃度對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響 方差分析結(jié)果表明,不同濃度大量、中量元素處理下菘藍(lán)幼苗葉數(shù)、株高、葉寬、根長的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,表3)。與缺素處理相比,中、高濃度N 處理對葉數(shù)、株高、葉寬的促進(jìn)效果較好,其次是低N 處理;低、中、高濃度N 處理根長顯著減少,且隨著濃度的增加,根長顯著減少。中濃度N 對各生長指標(biāo)促進(jìn)效果顯著,與缺素處理相比,分別使葉數(shù)、株高、葉寬增加了50%、93%、130%。與缺素處理相比,中、高濃度P 處理對葉數(shù)的促進(jìn)效果較好,低、中、高濃度P 處理對株高、葉寬的促進(jìn)效果較好,低、中、高濃度P 處理對根長的影響與缺素處理差異無統(tǒng)計學(xué)意義。綜上所述,中、高濃度P 處理對菘藍(lán)幼苗生長性狀作用效果較好,與缺素處理相比,中濃度P處理分別使葉數(shù)、株高、葉寬增加了9%、26%、59%,高濃度P處理分別使葉數(shù)、株高、葉寬增加了9%、22%、50%。低、中、高濃度K處理葉數(shù)、株高、葉寬、根長皆顯著高于缺素處理,其中,中、高濃度K處理對葉寬的促進(jìn)效果較好,低濃度K處理對根長的促進(jìn)效果較好。中濃度K 處理分別使葉數(shù)、株高、葉寬增加了50%、123%、140%。低、中、高濃度Ca 處理株高、葉寬皆顯著高于缺素處理,其中,中、高濃度處理較好。高濃度Ca 處理分別使葉數(shù)、株高、葉寬增加了3%、6%、30%。中、高濃度Mg處理株高顯著高于缺素處理,其中,高濃度Mg 處理較好,低、中、高濃度Mg處理葉寬皆顯著增加,其中,中、高濃度處理較好。中濃度Mg 處理分別使株高、葉寬增加了26%、32%。綜合地上部分質(zhì)量、地根質(zhì)量可知,中濃度的N(N2)、高濃度的P(P3)、中濃度的K(K2)、高濃度的Ca(Ca3)、中濃度的Mg(Mg2)對菘藍(lán)地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量、葉數(shù)、株高、葉寬、根長促生作用較好。
表3 大量、中量元素不同水平處理對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響(±s, n=6)
表3 大量、中量元素不同水平處理對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響(±s, n=6)
注:小寫字母表示同元素同列兩兩比較P<0.05;表4~6同。
3.2.3 大量、中量元素濃度對菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素含量的影響 方差分析結(jié)果表明,不同濃度大量、中量元素處理下菘藍(lán)幼苗老葉、新葉葉綠素SPAD 值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,表4)。隨著N 濃度增加,老葉和新葉葉綠素SPAD 值逐漸增加,與缺素處理相比,中、高濃度N 處理老葉葉綠素SPAD 值增加了31%、35%,低、中、高濃度N 處理新葉葉綠素SPAD 值增加了15%~30%。低、中、高濃度P 處理老葉葉綠素SPAD 值增加了13%~14%,新葉葉綠素SPAD 值降低了12%~16%。隨著K 濃度增加,老葉和新葉葉綠素SPAD 值逐漸增加,與K0處理相比,中、高濃度鉀處理老葉葉綠素SPAD 值增加了98%、101%,新葉葉綠素SPAD 值增加了18%。低、中、高濃度Mg處理老葉葉綠素SPAD值增加了37%~39%、新葉葉綠素SPAD 值增加了7%~10%。綜上所述,在一定用量范圍內(nèi),N、P、K、Mg可以提高葉綠素含量,對菘藍(lán)幼苗的生長有促進(jìn)作用。
表4 大量、中量元素不同水平處理對菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素SPAD值的影響(±s, n=6)
表4 大量、中量元素不同水平處理對菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素SPAD值的影響(±s, n=6)
3.3.1 微量元素濃度對菘藍(lán)幼苗生物量的影響 方差分析結(jié)果表明,不同濃度微量元素濃度處理下菘藍(lán)幼苗生物量差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,圖7~8)。隨著Cu濃度增加,地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量呈增加的趨勢,高濃度Cu 處理根質(zhì)量顯著高出Cu0 處理49%。低、中、高濃度的Fe 處理地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量均顯著增加,隨著Fe 濃度增加,地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量均呈先增后減的趨勢,其中,中濃度Fe處理效果最好,地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量與Fe0 處理相比分別增加了217%、109%。高濃度Fe 處理地上部分質(zhì)量與中濃度Fe 處理相比減少了14%。隨著Mn濃度增加,地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量均呈先增后減的趨勢,低、中濃度Mn 處理效果較好,地上部分質(zhì)量與Mn0處理相比增加了33%、26%;中濃度Mn處理根質(zhì)量增加了39%。隨著Zn 濃度增加,地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量呈現(xiàn)先增后減的趨勢,低、中、高濃度的Zn 處理地上部分質(zhì)量與Zn0 處理相比增加了32%、16%、15%;低濃度Zn處理根質(zhì)量與Zn0處理相比增加了66%。隨著B濃度增加,地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量呈現(xiàn)先增后減的趨勢,低濃度B處理地上部分質(zhì)量與B0處理相比增加了8%。低、中、高濃度B處理根質(zhì)量與B0 處理相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義,其中,低濃度B 處理效果較好。綜上所述,高濃度Cu(Cu3)、中濃度Fe(Fe2)、中濃度Mn(Mn2)、低濃度Zn(Zn1)、低濃度B(B1)對菘藍(lán)地上部分質(zhì)量、根質(zhì)量促進(jìn)效果皆較好;但高濃度Fe及Mn處理、中高濃度Zn處理對菘藍(lán)幼苗生長有一定的抑制作用。
圖7 微量元素濃度對菘藍(lán)幼苗地上部分質(zhì)量的影響(±s, n=6)
與CK 處理相比,不同濃度微量元素處理根冠比均顯著降低(圖9)。其中,Cu、Mn、Zn、B 的低、中、高濃度處理與缺素處理的根冠比差異無統(tǒng)計學(xué)意義;低、中、高濃度Fe 處理與缺素處理相比降低了33%~35%,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。
圖9 微量元素濃度對菘藍(lán)幼苗根冠比的影響(±s, n=6)
3.3.2 微量元素濃度對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響 方差分析結(jié)果表明,不同濃度微量元素處理下菘藍(lán)幼苗葉數(shù)、株高、葉寬、根長差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,表5)。與缺素處理相比,高濃度Cu處理對葉數(shù)、株高、葉寬、根長的促進(jìn)效果均較好,分別增加了16%、35%、31%。中濃度Fe 處理對葉數(shù)、株高、葉寬、根長的促進(jìn)效果均較好,分別增加了50%、76%、108%。中濃度Mn 處理對株高、葉寬的促進(jìn)效果均較好,分別增加了8%、18%。低濃度Zn 處理對株高、葉寬的促進(jìn)效果均較好,分別增加了11%、35%。低濃度B 處理對葉數(shù)、株高、葉寬的促進(jìn)效果均較好,分別增加了12%、12%、10%。
表5 微量元素不同水平處理對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響(± s,n=6)
表5 微量元素不同水平處理對菘藍(lán)幼苗生長性狀的影響(± s,n=6)
3.3.3 微量元素濃度對菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素含量的影響 方差分析結(jié)果表明,不同濃度微量元素處理下菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素SPAD 值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,表6)。與缺素處理相比,低、中、高濃度Cu、Fe處理顯著增加了新葉葉綠素SPAD 值,Cu 處理增加了9%~16%,F(xiàn)e 處理增加了302%~341%。低、中濃度Mn 處理新葉葉綠素SPAD值增加了9%、10%,隨著Mn 濃度增加,新葉葉綠素SPAD 值有下降趨勢。低、中、高濃度Zn 處理的葉綠素SPAD 值與缺素處理相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義。低、中、高濃度B 處理增加新葉葉綠素SPAD 值10%~11%。綜上所述,在一定用量范圍內(nèi),微量營養(yǎng)元素可以提高葉綠素含量,對菘藍(lán)幼苗的生長有促進(jìn)作用。隨著Mn 濃度增加,新葉葉綠素SPAD 值先增加后下降,說明高濃度錳對菘藍(lán)的生長有一定抑制作用。
表6 微量元素不同水平處理對菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素SPAD值的影響(± s,n=6)
表6 微量元素不同水平處理對菘藍(lán)幼苗老葉及新葉葉綠素SPAD值的影響(± s,n=6)
圖8 微量元素濃度對菘藍(lán)幼苗根質(zhì)量的影響(±s, n=6)
N、P、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、Zn 對菘藍(lán)幼苗的生長具有關(guān)鍵作用,尤其是K、N、Fe、P。與S 處理相比,CK、N0、K0、P0、Fe0 處理的根冠比顯著增加,推測菘藍(lán)幼苗可能是通過增加根質(zhì)量,減少地上部分質(zhì)量,調(diào)整根冠比來應(yīng)對缺N、缺P、缺K、缺Fe脅迫。裘珍飛等[9]研究缺P條件下黑木相思苗木的根冠比亦得到相似結(jié)論。K0、Fe0 處理抑制了菘藍(lán)幼苗根的伸長,說明K、Fe 對菘藍(lán)根的生長具有關(guān)鍵作用。何玉杰[10]研究發(fā)現(xiàn),噴施Fe、Zn、B 能提高板藍(lán)根的根粗及根產(chǎn)量,噴施Fe、Zn 能提高大青葉的產(chǎn)量。本研究通過菘藍(lán)水培結(jié)果得知,缺B 對菘藍(lán)幼苗的生長影響不顯著,推測可能是種子B 含量已滿足生長發(fā)育前期所需,待種子里B 逐漸消耗殆盡時,外界供給的B 促生效果才得以凸顯,后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步考慮延長培養(yǎng)時間。
菘藍(lán)對不同營養(yǎng)元素的需求程度不一,低、中濃度N處理有利于菘藍(lán)幼苗地上及地下部分的生長。N 處理隨著濃度的增大根冠比逐漸下降,可知N 濃度適量即可,超過一定量時對根的促生效果降低。中、高濃度P 處理有利于菘藍(lán)幼苗地上及地下部分的生長,且高濃度P 處理對增加根質(zhì)量促進(jìn)效果較好。王恩軍[11]研究表明,氮肥可以增加地上部分的生長,磷肥和鉀肥都有利于菘藍(lán)地下部分的生長,隨著兩者施肥量的增加,菘藍(lán)地下部分根直徑、根干質(zhì)量明顯增加,該研究結(jié)果與本研究結(jié)果相似。微量元素種類、含量影響藥用植物的生長發(fā)育,甚至影響藥材有效成分的含量,微量元素含量過高會產(chǎn)生不良作用[12-13]。本研究結(jié)果表明,高濃度Fe、Mn 處理,中高濃度Zn 處理對菘藍(lán)幼苗生長有一定的抑制作用。說明營養(yǎng)元素濃度過量時,對菘藍(lán)生長會產(chǎn)生不利影響,尤其是N 及微量元素,在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)注意使用濃度。
葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是反映植物自身整體生長狀況的指標(biāo)。N 和Mg 是葉綠素分子的組成成分,其缺乏會影響葉綠素的形成,F(xiàn)e、Cu、Mn 等也影響葉綠素生物合成[14]。本研究結(jié)果表明,缺少N、P、K、Mg、Fe、Cu、Mn、Zn、B 降低了菘藍(lán)葉綠素的含量,有的表現(xiàn)在新葉,有的表現(xiàn)在老葉,從而影響菘藍(lán)正常生長。其中,P0 處理新葉呈暗綠色,推測生理缺P 影響了能量代謝,使光合作用產(chǎn)物運(yùn)輸受到了阻礙,因此葉片顏色異常[15]。
本研究通過水培方法發(fā)現(xiàn)菘藍(lán)營養(yǎng)元素缺乏時的典型癥狀,為菘藍(lán)營養(yǎng)缺乏提供診斷依據(jù);初步確定菘藍(lán)對營養(yǎng)元素的需求程度,為菘藍(lán)的精準(zhǔn)施肥提供理論依據(jù)。實(shí)際應(yīng)用中,微量元素肥料具有用量少、移動性差、活性低、易被土壤固定等特點(diǎn),較宜使用葉面噴施[16],因此,后續(xù)需進(jìn)一步考慮研究葉面噴施微量元素對菘藍(lán)生長及質(zhì)量的影響。