李泓池 張潔 蔡傳濤

微量元素銅錳配施對密花豆生長、光合和生物量的影響

李泓池1,2張潔1,2蔡傳濤2,3

（1. 中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園/熱帶植物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 云南昆明 650223；2. 中國科學(xué)院大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100049；3. 中國科學(xué)院核心植物園 云南勐臘 666303）

為探討銅、錳2種微量元素肥料配施對密花豆生長、光合和生物量的影響，優(yōu)化微肥配施用量，為密花豆高效栽培提供依據(jù)。采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)10個(gè)配施水平進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，研究各配施水平對密花豆生長指標(biāo)、光合參數(shù)和干重的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cu、Mn配施各水平下的密花豆生長指標(biāo)、光合參數(shù)和干重普遍增加，其中E處理（3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O）和I處理（5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O）相對于其他處理能促進(jìn)密花豆各光合參數(shù)的提高，E處理下的密花豆的株高、基徑、攀附率、地上干重和地下干重達(dá)到最高，而I處理下的各生長指標(biāo)顯著（<0.05）低于對照組。相對于對照，E處理能顯著（<0.05）提高密花豆生長、光合和生物量。通過研究銅、錳微量元素肥料配合施用，優(yōu)化了銅、錳微肥配施方案，為密花豆合理施肥、高效栽培提供理論與應(yīng)用依據(jù)。

密花豆；微肥；銅；錳；盆栽試驗(yàn)

雞血藤為常用中藥，是豆科（Fabaceae）植物密花豆Dunn 的干燥藤莖，味苦、甘，性溫，歸肝、腎經(jīng)；具有活血補(bǔ)血、調(diào)經(jīng)止痛、舒筋活絡(luò)的功能[1]。以雞血藤為原料生產(chǎn)的中成藥可達(dá)50余種，以雞血藤為原料組成的重要復(fù)方制劑獲得的專利超過150項(xiàng)。密花豆人工種植較少，多數(shù)是野生資源，近年來隨著用藥方式增多，用藥量增大，其產(chǎn)量已經(jīng)不足[2]。在實(shí)際生產(chǎn)中，提高雞血藤基源植物密花豆的產(chǎn)量已成為雞血藤藥材面臨的首要問題。

合理施肥是提高藥用植物生長、光合和生物量的重要措施之一。相對于常量元素而言，植物對微量元素的需要量很少，但其卻是植物生長發(fā)育必不可少的營養(yǎng)元素，對藥用植物的產(chǎn)量和品質(zhì)均產(chǎn)生較大的影響[3-5]，也是植物體內(nèi)酶或輔酶的組成成分，能有效促進(jìn)葉綠素和蛋白質(zhì)等的合成，可增強(qiáng)植物光合作用[6-9]。竇明明等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在合理施用N、P、K的基礎(chǔ)上分別施用Zn肥和B肥可以有效促進(jìn)川澤瀉各項(xiàng)生長指標(biāo)，提高產(chǎn)量效果顯著（<0.01）。而Balafrej等[11]提出高濃度的Zn會抑制植物的生長。

密花豆的生產(chǎn)實(shí)踐中多施用氮磷鉀肥，忽視一些有關(guān)微量元素肥的配用，有關(guān)微肥的研究還比較少，Zn肥、B肥的配施有了相關(guān)研究，效果顯著（<0.01）[12-13]，Cu和Mn對于藥用植物的生長效果好。徐建中等[14]在研究過量濃度微量元素對益母草生長發(fā)育的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，過量銅肥、錳肥、鋅肥和鉬肥都能不同程度地促進(jìn)益母草植株的生長。余史丹等[15]研究發(fā)現(xiàn)，施用Cu2+、Mn2+和Zn2+對麥冬光合特性有一定程度的影響；其中，每盆0.25 mg Cu2+、5 mg Mn2+和1 mg Zn2+處理對麥冬光合色素含量及光合速率提高顯著（<0.05）。但是Cu、Mn在密花豆上的研究相對較少，配施也沒有相關(guān)的研究，Cu為植物生長發(fā)育所必需的微量營養(yǎng)元素，同時(shí)也對葉綠素起穩(wěn)定作用，但當(dāng)其濃度達(dá)到一定程度時(shí)，會對植物產(chǎn)生毒害作用[16]。Mn能促進(jìn)氮素代謝，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)氧化還原，是形成葉綠素和維持葉綠素正常結(jié)構(gòu)的必需元素[15]。有關(guān)Cu、Mn配施水平的研究對密花豆的生長和光合具有重要意義。

本研究通過銅錳微量元素肥料配合施用，探究其對密花豆生長、光合、生物量的影響，優(yōu)化銅錳配施方案，為密花豆合理施肥、高效栽培、安全用藥提供理論與應(yīng)用依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣地概況 試驗(yàn)地位于云南省西雙版納勐臘縣西雙版納熱帶植物園密花豆試驗(yàn)研究基地（101°16′E、21°55′N），該區(qū)海拔570 m，地處東南亞熱帶北緣，屬北熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫21.5℃，年降水量1 557 mm。土壤為典型紅壤，表層土壤全氮1.50 g/kg，全磷3.08 g/kg，全鉀13.07 g/kg，水解氮91 mg/kg、速效磷691 mg/kg，速效鉀74 mg/kg，有機(jī)質(zhì)23.84 g/kg，全銅21.7 mg/kg，全錳330 mg/kg。室內(nèi)測定實(shí)驗(yàn)在中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園熱帶植物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.1.2 試材 試材為長勢一致的密花豆實(shí)生苗，培育時(shí)間為半年，由西雙版納熱帶植物園密花豆試驗(yàn)研究基地提供。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 密花豆種植采用盆栽方式，于2021年3月中旬至12月中旬在基地進(jìn)行。本試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，二個(gè)因素、三個(gè)水平[以0水平不施肥為對照組（CK），噴施等量的水；2水平是麥冬的最適水平[15]；1水平為2水平的0.5倍；3水平為2水平的1.5倍，詳見表1、2]共10個(gè)處理的施肥方案。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)6盆，共180盆，隨機(jī)排列。試樣采用葉面噴施方法進(jìn)行處理，共噴施3次，噴施時(shí)間為移苗后第20~25天、移苗后第40~45天和移苗后的60~ 65天，在12月進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定。試驗(yàn)期間保持正常的田間管理。

1.2.2 樣品的采集和指標(biāo)測定 2021年12月15日在密花豆收獲期取樣，對試驗(yàn)地內(nèi)180盆密花豆株高、基徑、攀附率進(jìn)行觀測和記錄。同時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)抽取3盆密花豆共30盆密花豆，測定植株的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）等光合參數(shù)的，同時(shí)洗凈烘干后稱量其地上干重和地下干重。

表1 各水平處理施肥量單位：mg

表2 盆栽實(shí)驗(yàn)施肥方案

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)使用 Excel 2019整理，用SPSS 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用Origin和R進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 微肥配施處理對密花豆生物學(xué)性狀的影響

從表3可見，不同施肥水平對密花豆的株高影響程度不同。方差分析表明，E、F、G都顯著（<0.05）高于CK，其中E處理Cu-2Mn-2最為顯著（<0.001），平均株高為225.89 cm，比CK提高了108.71%，表明施用3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 30.73 mg/盆MnSO4·H2O對密花豆的株高有促進(jìn)作用。I處理Cu-3Mn-3顯著（<0.05）低于對照組CK，平均株高比CK降低了47.54%，表明5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O對密花豆的株高有抑制作用。

不同施肥水平處理密花豆的基徑存在差異（表3）。方差分析表明，E、F與CK的基徑差異顯著（<0.05），其中E處理Cu-2Mn-2最為顯著（<0.01），平均基徑達(dá)到了6.61 mm，比CK提高了29.42%，因此施用3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 30.73 mg/盆MnSO4·H2O對密花豆的基徑有促進(jìn)作用。其次為F處理，3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+ 46.09 mg/盆MnSO4·H2O，但E和F處理間的差異不顯著（>0.05），I處理Cu-3Mn-3顯著（<0.05）低于對照組CK，平均基徑比CK降低了6.80%，表明5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O對密花豆的基徑有抑制作用。

表3 Cu、Mn配施對密花豆生長指標(biāo)的影響

圖1-a可見密花豆幼苗的攀附率，CK的攀附率為38.9%，低于E的88.9%，I的幼苗攀附率為零。其他處理的攀附率都在CK上下。由圖1-b看出，在3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O處理水平附近，攀附率可達(dá)到較高的水平，而5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O處理下的攀附率接近零。

圖1 Cu、Mn配施對密花豆生長指標(biāo)的影響

密花豆不同Cu、Mn配施下的株高、基徑和攀附率相關(guān)分析。結(jié)果表明，密花豆中株高、基徑和攀附率之間顯著(<0.01)正相關(guān)性（表4），可見，Cu、Mn配施對密花豆的株高、基徑、攀附率有一致的促進(jìn)和抑制性。

表4 Cu、Mn配施對密花豆生長指標(biāo)相關(guān)性的影響

注：**. 在 0.01 級別（雙尾），相關(guān)性顯著。

2.2 微肥配施處理對密花豆光合指標(biāo)的影響

光合指標(biāo)強(qiáng)弱直接對密花豆的生長產(chǎn)生影響。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示，在同一水平的Cu下，光合指標(biāo)的差異小于同一水平Mn的差異。在Cu為1水平的情況下，Mn的三種水平都使凈光合速率略高于CK。而微肥Cu施用量為2水平和3水平時(shí)，密花豆的凈光合速率顯著(<0.05)高于CK。結(jié)果顯示，CuSO4·5H2O濃度在3.91mg/盆CuSO4·5H2O 5.87 mg/盆CuSO4·5H2O，凈光合速率都會保持在一個(gè)較高的水平(圖2)，而與MnSO4·H2O濃度的相關(guān)性不明顯。

表5 Cu、Mn配施對密花豆光合指標(biāo)的影響

圖2 Cu、Mn配施對密花豆光合參數(shù)的影響

與CK相比，B、C、D、E、F、G、I的水平下凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)都有顯著提高，而Cu為2水平和3水平時(shí)，配施處理之間凈光合速率沒有顯著性差異(>0.05)，其中E、H、I的水平下的凈光合速率達(dá)到最大。

2.3 微肥配施處理對密花豆生物量的影響

如表6所示，CK的地上干重為4.49 g，地下干重為1.49 g。與CK相比，E、F都能顯著（<0.05）增加密花豆的地上干重和地下干重，分別增加了9.24和2.1 g、7.15和1.88 g，而株高、基徑和攀附率最小的I在密花豆地上干重和地下干重都高于對照組。總體來講，各施肥處理均能促進(jìn)密花豆干物質(zhì)的合成（圖3）。

表6 Cu、Mn配施對密花豆生物量的影響 單位：g

圖3 Cu、Mn配施對密花豆干重的影響

3 討論與結(jié)論

合理施肥可提高植物體內(nèi)養(yǎng)分的利用率，提高植物的產(chǎn)量，促進(jìn)植物的生長[17-18]。密花豆作為藥用植物，栽培管理措施對其生長代謝影響很大，在施肥尤其是施微肥對密花豆生長的研究少見報(bào)道。目前，我國多地土壤都存在微量元素缺乏的問題，土壤中微量元素缺乏會限制大量元素營養(yǎng)功效的發(fā)揮，造成資源浪費(fèi)，影響環(huán)境健康[19]。微肥的合理施用能促進(jìn)藥用植物營養(yǎng)成分、有效成分的合成和積累，過量的微量元素則會抑制植物的生長[20]，因此探究合理的微肥施肥配比對藥用植物的生長具有重要的意義，從而擴(kuò)大密花豆的種植規(guī)模，提高雞血藤藥材的經(jīng)濟(jì)效益。

本研究在正常施用氮磷鉀的基礎(chǔ)上，根據(jù)麥冬Cu、Mn微肥配施的最適用量，開展了Cu、Mn配施對密花豆生長指標(biāo)、光合指標(biāo)和生物量的效應(yīng)評價(jià)。研究發(fā)現(xiàn)，E、F處理都能顯著地（< 0.05）提高密花豆的株高、基徑，尤其是E處理比對照組株高提高了108.71%，基徑提高了29.42%，而I處理顯著地（<0.05）降低了株高、基徑，其他幾個(gè)處理對密花豆的影響都與對照相當(dāng)。通過統(tǒng)計(jì)密花豆的攀附率后發(fā)現(xiàn)E處理的密花豆攀附率達(dá)到了88.9%，對照組的攀附率只有38.9%，而I處理的密花豆，沒有一個(gè)攀附成功。說明了E處理的密花豆，能夠最好地促進(jìn)密花豆的攀附，能使密花豆的株高和基徑得到顯著性提升，相反I處理由于過量的微肥配施處理，使得密花豆的生長緩慢，沒有攀附現(xiàn)象。收獲期對密花豆的生物量進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，E、F處理的總干重、地上干重、地下干重都顯著（<0.05）高于對照組和其他幾個(gè)處理，說明了E、F處理，尤其是E處理，顯著（<0.05）提高了密花豆生物量，施肥水平雖與麥冬的研究相似[15]，但由于密花豆有攀附現(xiàn)象，導(dǎo)致這種影響的差異更加明顯?？偟膩碚f，3.91 mg/盆CuSO4·5H2O+30.73 mg/盆MnSO4·H2O（E處理）能顯著（<0.05）提高密花豆生長指標(biāo)、生物量，效果最好。這為密花豆的高效生產(chǎn)提供了依據(jù)。

I處理中株高、基徑最小，而且攀附率為零，但是在對密花豆生物量的稱量中發(fā)現(xiàn)，無論是地上干重和地下干重都達(dá)到了較高的水平，而且顯著（<0.05）高于對照，這也和光合指標(biāo)吻合；I和E處理的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO２濃度（Ci）明顯高于對照，所以導(dǎo)致I處理的單位體積干物質(zhì)比較豐富。由于是幼苗剛移植的原因，故沒有對總黃酮等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測，需要在接下來幾年繼續(xù)觀測并檢測其總黃酮等指標(biāo)來解釋I處理（5.87 mg/盆CuSO4·5H2O+46.09 mg/盆MnSO4·H2O）下單位體積干物質(zhì)較豐富的原因。

[1] 國家藥典委員會. 中國藥典[S]. 北京: 中國醫(yī)藥科技出版社, 2020: 180.

[2] 鄭立雄, 丁艷芬, 楊崇仁. 雞血藤的品種與考證[J]. 中國現(xiàn)代中藥, 2012, 14(2): 22-30.

[3] 李翔, 劉忠珍, 魏嵐, 等. 氨基酸微肥、鈣鎂肥和鋅硼鉬葉面肥對番石榴產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué), 2021, 41(11): 7-12.

[4] 萬宇婷, 陳宇, 魯澤剛, 等. 中微肥施用對燈盞花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 中藥材, 2020, 43(3): 536-540.

[5] 袁婷婷, 路遠(yuǎn)峰, 謝寅峰, 等. 硼鉬銅微肥配施對太子參光合特性的影響[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2021, 45(4): 130-136.

[6] Peck A, Mcdonald G. Adequate zinc nutrition alleviates the ad-verse effects of heat stress in bread wheat[J]. Plant and Soil, 2010, 337(1/2): 355-374.

[7] 許文博, 邵新慶, 王宇通, 等. 錳對植物的生理作用及錳中毒的研究進(jìn)展[J]. 草原與草坪, 2011, 31(3): 5-14.

[8] 劉凱, 游艾青. 硼在植物中的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 55(24): 6 331-6 336+6 341.

[9] Bickel A, Killorn R. Response of corn to banded zinc sulfate fertilizer in fields with variable soil pH[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2007, 38(9-10): 1 317- 1 329.

[10] 竇明明. 配方施肥對川澤瀉生長、產(chǎn)量與質(zhì)量及重金屬含量的影響研究[D]. 成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2018.

[11] Balafrej H, Bogusz D, Triqui Z E A, et al. Zinc hyperaccumulation in plants: a review[J]. Plants, 2020, 9 (5): 116-120.

[12] 安冉, 劉軍民. 不同肥料對雞血藤藥材質(zhì)量的影響[J]. 中藥材, 2014, 37(11): 1 932-1 935.

[13] 席飛飛, 何鋼, 劉賢桂, 等. Zn、B配施對雞血藤黃酮類化合物積累的影響[J]. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào), 2018, 26(1): 73-78.

[14] 徐建中, 李振豐, 俞旭平, 等. 浙麥冬不同生長周期及不同采收期研究[J]. 中國現(xiàn)代中藥, 2014, 16(6): 466-468+472.

[15] 余史丹, 邱佳妹, 王康才, 等. 銅、錳、鋅對麥冬光合特性和礦質(zhì)元素的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 42(1): 143-147.

[16] 劉利杉, 黃楚瑜, 黃運(yùn)湘, 等. 稀土微肥對煙草鎘脅迫的緩解效應(yīng)[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2016, 32(6): 113-118.

[17] Ammar K M A, Luping J, Wang F, et al. Variation analysis of growth traits of four poplar clones under different water and fertilizer management, Journal of Forestry Research[J]. Journal of Forestry Research, 2020, 31(1): 45-55.

[18] Bijay S, Craswell E. Fertilizers and nitrate pollution of surface and ground water: an increasingly pervasive global problem[J]. SN Applied Sciences. 2021, 3(4): 518.

[19] 聶金娥, 郭慶梅, 王真真, 等. 施肥與中藥材質(zhì)量相關(guān)性研究概況[J]. 遼寧中醫(yī)雜志, 2014, 41 (1): 186-188.

[20] 彭桐, 王引權(quán), 李欽, 等. 微肥對藥用植物生長品質(zhì)的影響及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù), 2020, 40(18): 9-11.

Effects of Combined Application of Cu and Mn on Growth, Photosynthesis and Biomass ofDunn

LI Hongchi1,2ZHANG Jie1,2CAI Chuantao2,3

(1. CAS Key Laboratory of Tropical Plant Resources Sciences and Sustainable Use, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Yunnan 650233, China; 2. College of Life Sciences,University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China;3. Core Botanical Gardens, Chinese Academy of Sciences, Mengla, Yunnan 666303, China)

The effects of combined application of Cu and Mn combined application on the growth, photosynthesis and biomass ofDunn were studied, and the proportion of microelement fertilizer was optimized to provide basis for efficient cultivation of. The pot experiment was carried out in a completely random design with ten treatment. The effects of different application levels on growth indexes, photosynthetic characteristics and dry weight ofwere established. The results showed that the growth indexes, photosynthetic characteristics and dry weight ofwere generally increased under Cu and Mn combined treatment, among them, E treatment (3.91mg·pot–1CuSO4·5H2O)+30.73 mg/pot MnSO4·H2O and I treatment (5.87mg·pot–1CuSO4·5H2O+46.09 mg·pot–1MnSO4·H2O) increased the photosynthetic parameters ofcompared with other treatments.and E treatment had the greatest effect on plant height, basal diameter, clinging rate, dry weight above ground and dry weight below ground. However, I treatment inhibited the growth indexes of, which was lower (<0.05) than that of control group. In general, Combined application of E treatment can significantly (<0.05) improved the growth, photosynthesis and biomass of. In this study, the combined application of Cu and Mn microelement fertilizer was studied to optimize the combined application of Cu and Mn microelement fertilizer, provided theoretical and application basis for rational fertilization and efficient cultivation of.

suberectus Dunn; micronutrient fertilizer; Cu; Mn; pot experiment

S533

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2022.06.004

2022-01-19；

2022-02-17

院-企合作項(xiàng)目（No.2020-KQY-0534）；中國科學(xué)院“一三五”項(xiàng)目（No.2017XTBG-F05）。

李泓池（1995—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樗幱弥参?，E-mail：lihongchi@xtbg.ac.cn。

蔡傳濤（1964—），研究員，博士研究生導(dǎo)師，研究方向藥用植物，E-mail：caict@xtbg.ac.cn。

（責(zé)任編輯 龍婭麗）