劉 英 吳嘉儀 金 玲 季倩如 付玉杰 李德文

（東北林業(yè)大學(xué)化學(xué)化工與資源利用學(xué)院，森林植物生態(tài)學(xué)教育部重點實驗室，哈爾濱 150040）

長春花（Catharanthus roseus）為多年生草本花卉植物，兼具園林綠化和抗癌藥源等有重要價值［1］。近年來，針對不同的園林用途及應(yīng)用地域，國內(nèi)外的一些育種專家及園藝公司已選育出不少長春花不同株型的新品種，極大地提高了其觀賞價值［2］。長春花作為我國南、北方園林中的重要觀賞花卉，在園林綠化、庭院美化、室內(nèi)裝飾等應(yīng)用領(lǐng)域需求越來越大，使得長春花育苗和栽培的問題越來越凸顯［3］，隨著育苗土壤基質(zhì)在育苗行業(yè)的廣泛應(yīng)用，不同土壤營養(yǎng)基質(zhì)對植物幼苗的生長質(zhì)量有重要影響［4］。因此，研究長春花盆栽土壤養(yǎng)分和幼苗生長的特征，可更好地發(fā)揮長春花在園林綠化和藥用栽培領(lǐng)域的應(yīng)用價值。

植物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)元素，除了空氣和水外，主要來源于土壤。土壤養(yǎng)分是影響植物生長主要因素之一，也是植物生長獲得所需水分和各種營養(yǎng)物質(zhì)的重要來源，其中，土壤有機質(zhì)是土壤固相部分的重要組成，盡管其含量只占土壤總量的一小部分，但其是土壤中所有含碳的有機物，具有改良土壤結(jié)構(gòu)、疏松土壤的作用，是評價土壤肥沃程度的一個重要指標［5］。土壤有機質(zhì)的生物積累對土壤堿解氮、全氮含量有重要影響。植物與土壤有機質(zhì)的相互作用一直是土壤生態(tài)學(xué)的研究熱點，土壤有機質(zhì)的物理化學(xué)修飾被普遍認為是植物-土壤有機質(zhì)相互作用的機制［6］。土壤中有機碳、氮、磷等養(yǎng)分是植物生長主要限制因子，它們之間存在復(fù)雜的耦合作用，在反映植物生長速率和養(yǎng)分利用效率等方面發(fā)揮著重要的作用［7］。土壤中氮素的95%以上是以有機態(tài)形態(tài)存在，堿解氮能反映土壤近期內(nèi)氮素供應(yīng)情況，包括無機態(tài)氮（銨態(tài)氮、硝態(tài)氮）及易水解的有機態(tài)氮（氨基酸、酰胺和易水解蛋白質(zhì)）；50%以上的磷素主要以有機磷形態(tài)存在［8］，速效磷是土壤磷素養(yǎng)分供應(yīng)水平高低的指標。大量試驗證明，提高土壤中有機碳含量，土壤微生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生劇烈變化，影響植物生長發(fā)育［9］。因此，研究土壤中C、N、P 的變化特征對了解植物生長發(fā)育具有重要意義。

光是限制植物生長和生存的重要因子［10］。在大規(guī)模育苗生產(chǎn)實踐中，普遍采用濾光膜/網(wǎng)遮光來獲得特定的光照環(huán)境［11］。研究遮光環(huán)境下植物生長狀況和次生代謝產(chǎn)物的變化，對實踐生產(chǎn)中提高這些次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率具有重要意義［12］。NO 作為一種氣體信號分子，在植物響應(yīng)干旱［13］、鹽堿［14］、低溫［15］等逆境脅迫中具有顯著作用，這些研究主要體現(xiàn)在植物的生長發(fā)育、種子萌發(fā)、氣孔運動和抗逆性等方面［16］，但關(guān)于外施NO 處理下土壤養(yǎng)分變化的報道還比較少。因此，本研究設(shè)置了4種（正常培養(yǎng)為對照、外施NO 供體硝普納（So?dium nitroprusside，SNP）、遮光處理及外施SNP+遮光聯(lián)合處理）試驗處理，詳細分析盆栽長春花土壤養(yǎng)分和幼苗生長的變化特征，通過相關(guān)性分析探討土壤各個養(yǎng)分含量與幼苗各個生長指標之間的相關(guān)性，以期為長春花的綠化、藥用栽培技術(shù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料培養(yǎng)與處理

供試的長春花種子購自高美種子公司（Gold?smith seeds），種子播種于東北林業(yè)大學(xué)森林植物生態(tài)學(xué)教育部重點實驗室溫室，自然光照，待種子萌發(fā)后，選取45 d 長勢良好且相對一致的幼苗（200～250 株），移栽到花盆（20 cm×16 cm×13 cm，直徑×高×底徑）中，每盆1 株，土壤類型為花卉市場購買的泥炭土，試驗土壤理化性質(zhì)見圖1。采用噴施法噴施濃度為0.01 mmol·L-1NO 供體SNP。分成4 組（每組50 株苗）：正常生長幼苗為CK（噴施水200 mL，1 次）；外施NO 供體SNP（200 mL，1次）為T1；遮光（遮陽率為55%～60%）處理（噴施水200 mL，1 次）為T2；外施SNP（200 mL，1 次）+遮光處理為T3。

1.2 土壤養(yǎng)分含量的測定

用取土器選取0～10 cm 的盆栽土壤，每個處理的3 個花盆并做1 個樣，分別混合，共12 個樣。樣品采集后立即裝入自封袋帶回實驗室剔除植物根系、石塊后于室溫下風(fēng)干，研磨后過60 目篩，每組3 個重復(fù)用于指標測定。土壤養(yǎng)分含量的測定方法參照俞月鳳等［17］和賀海升等［18］方法。有機碳含量采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定，全氮含量采用半微量凱氏定氮法，全磷采用NaOH 熔融-鉬銻抗比色法，堿解氮采用堿解擴散法，速效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法。C/N=ω（有機碳）/ω（全氮）、C/P=ω（有機碳）/ω（全磷）、N/P=ω（全氮）/ω（全磷）。

1.3 土壤理化性質(zhì)測定

土壤含水量參照張川等［19］方法進行，用電子分析天平（精度0.000 1 g）稱質(zhì)量，土壤含水量=（初始鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）/初始鮮質(zhì)量×100%；土壤pH采用pH測定儀測定。

1.4 生長指標測定

長春花幼苗處理7 d 后，選取4 組處理條件下幼苗進行測定（每組10 株），每個處理3個重復(fù)，使用游標卡尺測定幼苗的株高、節(jié)間距、莖直徑、葉長、葉寬和葉面積；植株全株干質(zhì)量在烘干箱中75 ℃烘干后測定，用電子分析天平稱量鮮質(zhì)量、干質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel 2007、SPSS 19.0 軟件進行分析，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）檢驗各處理組間差異顯著性，采用皮爾森相關(guān)系數(shù)（Pearson correlation coefficient）計算各指標之間相關(guān)性，圖、表中數(shù)值為平均值±標準誤差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對盆栽長春花土壤含水量、pH 及養(yǎng)分含量的影響

圖1所示，與CK相比，T2和T3處理下，土壤含水量顯著增加（P<0.01），T1 處理下土壤含水量略有降低（見圖1A）；T1和T3處理下，土壤pH顯著升高，且T3 處理下達到極顯著水平（P<0.01，見圖1B），表明遮光條件下，外源NO促進土壤含水量和pH 的增加。T1 和T3 處理下，有機碳的含量顯著增加（P<0.01，見圖1C），且T3 處理下，其含量達到94.8 g·kg-1；4 組處理下，土壤全氮和全磷含量有增加的趨勢，但不顯著（見圖1：D，E），堿解氮含量變化趨勢為：T3>T2>T1>CK（見圖1F），速效磷含量變化趨勢為T3>T1>CK>T2（見圖1G），即在T3 處理下，堿解氮和速效磷含量都升高（見圖1：F，G），說明外施NO+遮光處理下，土壤中被植物直接利用的氮、磷含量得到提高。表明遮光條件下，外源NO 可改變土壤養(yǎng)分含量，其中土壤有機碳含量增加顯著，改善了土壤肥力。

圖1 不同處理對盆栽長春花土壤養(yǎng)分含量的影響*表示處理組與對照間差異顯著（P<0.05）；**表示處理組與對照間差異極顯著（P<0.01）Fig.1 Effects of different treatments on soil nutrient content of potted C.roseus* indicated significant differences between treatment and control（P<0.05）；** indicated extremely significant differences between treatment and control（P<0.01）

2.2 不同處理對盆栽長春花土壤C/N、C/P、N/P的影響

4 組處理條件下，土壤C/N、C/P 和N/P 結(jié)果表明（見表1）：C/N 值由高到低依次為T3、CK、T2、T1；C/P 值由高到低依次為T2、T1、T3、CK；N/P 值由高到低依次為T1、T2、CK、T3。與CK 相比，T3處理下C/N 值顯著升高（P<0.05），最大值達到93.48±2.74。表明遮光條件下，外源NO 可提高土壤C/N值，改善土壤養(yǎng)分利用率。

表1 不同處理對盆栽長春花土壤C/N、C/P、N/P的影響Table 1 Effects of different treatments on soil C/N，C/P，N/P of potted C.roseus

2.3 不同處理下盆栽土壤pH、含水量與土壤各養(yǎng)分之間的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果表明（見表2）：CK 處理中，土壤pH 與全氮呈顯著負相關(guān)性（P<0.01）；T1、T2 處理中，土壤pH、含水量分別與土壤有機碳、全氮、全磷含量無顯著相關(guān)性；T3 處理中，土壤pH 與有機碳含量之間呈正相關(guān)性（P<0.05）。說明在外施SNP 和遮光處理下土壤pH 升高，可促進土壤總有機碳含量的增加，進而提高土壤的肥力。

表2 盆栽長春花土壤pH值、含水量與養(yǎng)分之間的相關(guān)性Table 2 Correlation analysis of soil pH and water con‐tent and nutrients in potted C.roseus

2.4 不同處理下盆栽長春花幼苗生長指標的分析

土壤養(yǎng)分含量影響植物的正常生長發(fā)育，如表3 所示：長春花鮮質(zhì)量由高到低依次為T3、CK、T1、T2，其中在T1 和T2 處理之間差異顯著，在T3處理下，鮮質(zhì)量顯著增加（P<0.05）；干質(zhì)量由高到低依次為T3、CK、T1、T2，其中在T3 處理下，干質(zhì)量顯著增加（P<0.05）。4 種處理下株高、葉長、葉寬變化趨勢為略有增加，都未達到顯著水平；與對照相比，T1和T2處理下，葉面積略有下降，T3處理下，葉面積稍有增加；節(jié)間距和莖直徑由高到低依次為T3、T1、T2、CK，其中在T3 處理下，節(jié)間距和莖直徑顯著增加（P<0.05）。綜合比較，T3處理下，長春花幼苗生長指標相對提高，說明遮光脅迫下，外源NO影響長春花的生長發(fā)育。

2.5 不同處理下盆栽長春花土壤養(yǎng)分與幼苗生長指標的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果表明（見表4）：CK 處理下，葉長、鮮質(zhì)量與土壤全氮呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），葉寬與土壤全氮呈極顯著負相關(guān)性（P<0.01）；T1處理下，葉面積與土壤有機碳呈顯著正相關(guān)（P<0.01），與土壤全氮呈極顯著負相關(guān)（P<0.01）；T2處理下，葉寬與土壤有機碳呈顯著正相關(guān)性（P<0.05），株高、葉寬、葉面積分別與土壤有機碳、全氮、全磷之間無明顯相關(guān)性；T3 處理下，株高、葉寬、鮮質(zhì)量與有機碳呈顯著正相關(guān)性（P<0.05）。綜合比較，不同處理下土壤各養(yǎng)分含量與地上部生長指標之間有著不同的相關(guān)性，其中遮光脅迫下外施NO 處理，土壤養(yǎng)分含量與地上部上生長指標呈顯著正相關(guān)性，促進植株的生長發(fā)育。

3 討論

土壤的酸性或堿性過大，都會在一定程度上影響植物的根系發(fā)育，進而影響植物的正常發(fā)育。土壤酸堿度是土壤的重要化學(xué)性質(zhì)，也是評價土壤肥力的一項重要指標［20］，對土壤有機質(zhì)的分解起到重要作用，可影響土壤養(yǎng)分釋放、遷移和固定等［21］。近年來，國內(nèi)外就土壤pH 和有效養(yǎng)分的相關(guān)性開展了一些研究，認為土壤pH 和大部分營養(yǎng)元素的有效性之間存在較好的相關(guān)性［20］。本研究中，由于施加外源NO 供體SNP 使土壤發(fā)生水解轉(zhuǎn)化，其中N積累，氨化作用釋放大量NH4+的同時會吸收土壤中的H+，使土壤pH 升高，提高土壤中氮的礦化速率［22］；另一方面是Na+水解提高土壤pH，因此，T3 處理下土壤pH 升高（見圖1B），影響土壤有機質(zhì)變化，即土壤pH 與有機碳含量之間存在顯著正相關(guān)（見表1）。土壤有機碳是有機殘體經(jīng)微生物礦化分解的產(chǎn)物，當(dāng)有機碳含量升高，對于調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分流通有較大的影響，能直接影響土壤肥力的高低［23］，也有研究發(fā)現(xiàn)施加有機碳肥能夠提高植物的抗逆性［9］。土壤水分的有效性及其對土壤空氣交換擴散能力的調(diào)控，推測可直接或間接地影響微生物的數(shù)量和活性，進而影響土壤的氮礦化［24］。本研究中，遮光后（T2 和T3 處理）土壤含水量的增加（見圖1A），可能提高了土壤微生物的整體活性，改變土壤有機質(zhì)的含量。因此，外源NO 在遮光脅迫下提高土壤有機碳的含量，達到改良土壤肥力的目的，可增強植物抗性，促進植物生長，但有關(guān)土壤有機碳營養(yǎng)對提高植物抗逆機能及其作用機制還有待進一步研究。

土壤有機碳在維持土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性中起著重要的作用，是表征土壤質(zhì)量與肥力的重要因子，其含量高低與土壤肥力緊密相關(guān)。土壤有機碳含量增加包括兩條主要途徑：一是在自然條件下土壤自肥或生物培肥；二是人工土壤培肥，主要通過人工措施對土壤肥力進行調(diào)控使土壤肥力得以保持和提高［25］。隨著人們對土壤生產(chǎn)力要求的提高，僅靠土壤自肥已經(jīng)遠遠不夠，因此把重點放到人工土壤培肥中，就是人工施用有機物或有機肥來培肥土壤［26］。因此，本研究中外施NO 供體。土壤中C/N、C/P、N/P 是評價土壤有機質(zhì)組成和質(zhì)量的重要指標，同時受到環(huán)境因子（溫度、降水、土壤養(yǎng)分）的調(diào)節(jié)［27］。土壤C/N 可以衡量土壤碳氮礦化能力、有機質(zhì)分解速率和營養(yǎng)平衡狀況，是反映土壤質(zhì)量變化的敏感指標［28］。提高土壤C/N 和C/P，改變土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，促進土壤有機質(zhì)分解［25］，反映植物對于養(yǎng)分的利用效率。本研究中表2 所示，在T2 處理下土壤C/N 降低（見表1），土壤有機質(zhì)分解速率下降，使得植物對養(yǎng)分利用率降低，進而抑制植株生長發(fā)育（見表3）。在T3 處理下，土壤C/N 值升高則促進植物生長發(fā)育，這表示植物對N 的利用率提高，因此，本研究中外施NO 供體，補充的N 元素有利于植物儲藏養(yǎng)分，從而促進長春花幼苗的生長發(fā)育，提高了全株的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量（見表4）。本研究的結(jié)果可為長春花土壤養(yǎng)分管理和土壤培肥、栽培技術(shù)等方面提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

表3 不同處理下盆栽長春花幼苗生長指標的變化Table 3 Changes of growth indexes of potted C.roseus seedlings under different treatments

表4 不同處理下盆栽長春花土壤養(yǎng)分與植物生長指標的相關(guān)性Table 4 Correlation analysis of soil nutrients and growth indexes of potted C.roseus under different treatments