不同配比沼渣基质对草莓生长发育及叶绿素荧光特性的影响

不同配比沼渣基质对草莓生长发育及叶绿素荧光特性的影响 不同配比沼渣基质对草莓生长发育及叶绿 素荧光特性的影响 沈阳农业大学,2010—04,41(2):185—189 JournalofShenyangAgriculturalUniversity.2010-04,41(2):185-189 不同配比沼渣基质对草莓生长发育 及叶绿素荧光特性的影响 赵玲,敖永华,刘荣厚术 (1.沈阳农业大学工程学院,沈阳110866;2.上海交通大学农业与生物学院生物质能工程研究中心,上海201101) 摘要:以盆栽草莓为试材,以沼渣和蛭石按不同体积比混合成栽培基质,研究不同配比沼渣基质对草莓生长发育和叶绿素荧光特 ,EC值等指标均在适性的影响.结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:不同配比的沼渣基质容重,含水量,pH值 宜范围内;沼渣:蛭石:1:2,3的处理对草莓植 株形态发育作用效果较佳,促进根系发育,干物质积累多,光系统(PS?)有较大的光合电子受体库(Sm),可接受较多的电子,有 利于在电子传递链中的传递,使光能的最大转化效率(Fv/Fm)及PS?的潜在活性(/而)提高;而随着基质中沼渣比例的增加, 草莓植株高度和叶面积发育差,光能的最大转化效率(/Fm)及PS?的潜在活性(/)处于较低水平,PS?的光能利用率较 低,基质对植株负面作用增加,PS?反应中心可能受到胁迫伤害,光合性能指数PIABS证明了试验结果. 关键词:沼渣基质;草莓;生长发育;叶绿素荧光 中图分类号:$668.4文献标识码:A文章编号:1000—17O0(2010)02—0185—05 EffectsofDifferentRatioofBiogasResidueMediaontheGrowthand ChlorophyllFluorescenceCharacteristicsofStrawberry ZHA0Ling,AOYong-hua,LIURong-hou术 (1.CollegeofEngineering,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang110886,China;2. BiomassEnergyEngineeringResearchCentre,Collegeof Agricultural&Biology,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai201101,China) Abstract:Differentmixedvolumeratioofbiogasresidueandvermiculiteintotheculturemedia.theeffectsofdifferentratioof biogasresiduemediaongrowth,developmentandchlorophyllfluorescencecharacteristicsofstrawberrywerestudied.Theresults showedthatbulkdensity,saturatedwatercontent,pH,ECvaluesandotherindicatorsofmediawereappropriate.Themediumf biogasresidue:vermiculite=1:2-31hadbettereffectsonthegrowthanddevelopmentofstrawberryplants.promotingroot development,drymatteraccumulation,resultinginphotosystem(PSH)greaterphotosyntheticelectronaceeptor(Sm),whichcould acceptemoreexciton,contributetotransmissionattheelectrontransportchain,andincreasemaximalphotochemicalefficiencyof PS? /_m)andpotentialphotochemicalactivityofPSII(Fv/Fo).Withtheproportionofbiogasresidueincrease,plantheight andleafareadecreased,而andFv/Fowereatalowlevel.solarenergyutilizationeffectofPS? waslower,mediahad negativeeffectsonplantdevelopment,thatmightbesubjecttohurtPS? reactioncenter,theresultshadproofinphotosynthetic performanceindex(PIABS). Keywords:biogasresiduemedia;strawberry;growthanddevelopment;chlorophyllfluorescence 沼渣是有机物料经厌氧发酵后的固体残留物,含有丰富的有机质和大量的氮,磷, 钾等养分,不仅可以作为 迟效速效兼备的肥料使用,同时也是一种很好的栽培基质原料.随着我国沼气建设 的发展,截至2008年底全 国农村用沼气达到3050万户,各类农业废弃物处理沼气工程3.95万个,年生产沼 肥(沼渣,沼液)约3.85亿t, 由于目前尚未形成沼渣,沼液规模化处理的成套技术体系.大量沼渣,沼液的资源化与无害化利用已经成为沼 气推广技术瓶颈之一.开展以沼渣为主要原料的有机栽培基质研究,是实现沼气发酵残余物高值利用的有效 途径.基质栽培可实现园艺产品生产的工厂化,高效化【l_,有机栽培基质是一个稳定的缓冲性较强,具有良好根 系生长环境的系统,利用有机基质栽培可使草莓植株生长健壮,减轻病虫害与果实田间腐烂,可成为草莓工 厂化生产的重要栽培方式,有着广阔的发展前景I3.近几年国内一些科研单位利用沼渣作为栽培基质原料.在 辣椒,番茄,黄瓜,小麦等作物上进行了相关研究,认为通过添加沼渣改善了基质肥力,提高植物光合速率.对生 收稿日期:2009—12—03 基金项目:沈阳市科技攻关项目(1063207—3—00) 作者简介:赵-@(1972一),女,沈阳农业大学副教授,从事生物质能工程研究.}通讯作者corresp0n出ngauthor:刘荣厚(1960一),男,上海交通大 学教授,博士,从事可再生能源与环境工程的研究. 186?沈阳农业大学第41卷 长和产量有促进作用【.在植物系统发育过程中光合作用是重要的生理过程,叶绿素荧光技术则是目前研究原 初光化学反应的最有效手段?.在已开展的沼渣栽培基质研究中,利用叶绿素荧光技术系统开展植株光合生理 方面的报道较少,借助该技术探索这方面的研究工作对合理开发沼渣基质具一定 ,本研 理论与现实意义.因此 究以沼渣作为栽培基质原料,以草莓作为栽培试验对象,研究不同基质配比对草莓植株生长发育及叶绿素荧光 特性的影响,以期为沼渣基质合理开发和应用提供理论参考. 1材料与方法 1.1材料 试验于2009年3-6月在沈阳农业大学北方农村 能源示范基地内进行.试验用草莓品种为日本草莓品 种丰香(FragariaxananassaDuchCV.Toyonoka).沼渣取 自沈阳农业大学北方农村能源示范基地内的沼气发酵 池,经自然通风干燥后打碎备用,蛭石由抚顺市清原县 农业技术推广中心提供.供试沼渣及蛭石养分含量如 表1 表1单一基质原料养分含量 Table1Contentofnutrientinsinglemediummateria1 .. 容重,g?cm全氮?kg-全磷/g?kg-全钾儋?kg 材料B ulkT0T0ta1T0tal Mat.rild ensitynitr0ge"phosph.msp.stassium 1.2试验设计 试验共设8个处理:I(全蛭石),II(沼渣:蛭石=l:3,v/v),1I(沼渣:蛭石=1:2,v/v),1V(沼渣:蛭石=l:l,v/v), V(沼渣:蛭石=2:l,v/v),VI(沼渣:蛭石=3:1,v/v),?(全沼渣),CK(普通园土).4月17日选取整齐一致的丰香组 培一代苗,定植于高25em,直径20cm的白塑料盆中,每盆装入混配基质2000g,单株小区,重复1O次.定期补 充沼液和水分,其他正常管理. 1.3测定方法 1.3.1基质容重和饱和含水量的测定容重的测定用带刻度烧杯法,测定出湿容重,根据含水率计算出干容 重【";饱和含水量的测定用小铝盒称取一定体积的饱和状态基质,测得其饱和重为,,晾干24h后再烘干至恒 重得.重复2次,取其平均值,并按下式进行计算【l2J. 饱和含水量(分析基)(%)={;xl00 W1 1.3.2pH值和EC(电导率)值的测定采用饱和浸提法,用雷磁pHS一3C精密pH计测定pH值,雷磁DDS一 307电导率仪测定EC值.pH计和电导率仪由上海精密科学仪器有限公司一雷磁仪器厂生产『1l】. 1.3.3全氮,全磷,全钾的测定全氮,全磷,全钾测定采用HSO一HO消煮,分别用凯氏定氮法,钼锑抗比色 法,火焰光度法测定『13I. 1.3.4植株形态指标测定定植2周后测定草莓植株形态指标,包括单叶叶面积(羽状复叶的中心小叶),叶柄 长和新茎粗度,每个测定指标重复5次,间隔7d. 1.3.5叶绿素荧光参数测定用连续激发式植物效率仪Handy—PEA(HansatechInstruments,英国)测定草莓功 能叶片的叶绿素a荧光参数.叶片暗适应30min后,暴露在饱和脉冲光(3000mol?m之?s)下ls,记录荧光参数 数值,利用Biolyzer4.0处理软件获得荧光参数,根据叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术JIP—test['4】计算PS? 光反应中心光合电子受体库(Sm),PSlI潜在光化学效率(/),PS?光化学效率(FvlFm)及性能指数PIABS= (RC/ABS)?[~ppo/(1-~,po)】.[0/(1D)】等叶绿素荧光参数. 1.4数据分析 利用MicrosoftExcel进行数据处理,DPS7.05统计软件进行差异显着性分析. 2结果与分析 2.1不同配比沼渣基质的理化性质分析 由表2可知,混配后各处理基质容重分布在0.28,0.53g?cm,在理想容重范围内旧,且基质容重随沼渣比 例的减小而适当增大.各处理饱和含水量值集中在65.80%,70.01%的范围内,较 对照增加31.28%~39.68%,增 第2期赵玲等:不同配比沼渣基质对草莓生长发育及叶绿素荧光特性的影响?187? 加了通透性和含水量.基质的pH值和EC值直接影响 基质中离子的游离状态和植物根系对离子及微量元素 的吸附,过酸,过碱都会影响营养液的平衡和稳定,理 想基质的EC值应小于2.0mS?cm,各处理的pH值 基本处于中性.EC值分布在0.64—1.58mS?cm,,处理? (沼渣)的EC值较高为1.58mS?cm,.含有较丰富的离 子,营养元素,而处理I(蛭石)的EC值偏小,为 0.64mS?cm,. 试验数据表明.各基质混配后的理化性质发生一 定改变,但各指标均在适宜范围内_l21,为草莓根系发育 提供了不同的栽培条件. 2.2不同配比沼渣基质对草莓植株生长发育的影响 表2不同配比沼渣基质的理化性质 Table2Physicalandchemicalofmedia 2.2.1不同配比沼渣基质对草莓植株形态指标的影响由图1可知,各处理叶柄长度在前期增长较快,定植 45d后(5月31日)有下降,发育后期生长较为平稳.其中处理V,?的叶柄长度始终低于其他处理水平,生长后 期尤为明显.而处理?的叶柄长度始终高于其他各处理水平.由图2可知,各处理的植株新茎粗度变化与叶柄 长相似,其中处理?,?的新茎粗度在生育后期明显高于对照水平,其他处理与对照差异不明显.由图3可知, )后处理?,?,?的叶各处理对草莓植株叶面积生长影响较大,定植30d(5月17日 面积增加较快,定植75d叶 面积分别达55.1lemz,49.3lcm和44.33em,为对照的2-4倍,2.1倍和1.9倍,处理?,?的叶面积低于对照水 平,其他处理与对照差异不显着. 试验结果表明,不同配比的沼渣基质对草莓植株形态发育的影响差别较大,以沼渣:蛭石=l:2,3的基质对 草莓植株形态发育作用效果佳,植株高度,新茎粗度和叶面积明显高于对照,有利于光能的吸收,为光合产物积 累奠定基础,而全沼渣处理植株高度和叶面积发育差,不利于草莓植株的生长. 5.35.105-175-245-316-76-146—216—28 日期Date/m—d 图1不同沼渣配比基质对植株叶柄长 度的影响 Figure1Effectofdifferentmediaon leafstalklengthofstrawberry 5.35一l05.175.245.316.76.146.2l6.28 日期Date/m.d 图2不同配比沼渣基质对植株新茎 粗度的影响 Figure2Effectofdifferentmedia onstalkthicknessofstrawberry :+ : :商 5.35—105一l75-245-316—76.146.216-28 日期Date/m.d 图3不同配比沼渣基质对草莓植株叶 面积的影响 Figure3Effectofdifferentmedia onleafareaofstrawberry 2.2.2不同配比沼渣基质对草莓植株物质分配的影响由表3可知.不同配比沼渣基质处理对草莓植株的光 合产物积累的影响.其中处理I,?,V的植株根长明显高于对照水平.其他处理与对 照差异不显着:处理?,V 的植株地上部的干重,鲜重明显高于对照水平,处理?的根系干重,鲜重高于对照,其他处理间差异不明显.处 理?植株地上部的鲜重和干重比值较大.不利于物质积累. 试验结果表明,以沼渣:蛭石=l:3的处理有利于草莓植株根系发育,促进根系吸收基质中的养分.植株发育 好,干物质的积累多.全沼渣处理的草莓植株干物质积累少,植株发育水平低. 2.3不同配比沼渣基质对草莓叶绿素荧光特性的影响 /是PS?最大光化学量子产量,反映PS?反应中心均处于开放态时的量子产量.由图4可知,各处理 PS?最大光化学效率/变化相对平稳,处理30d(5月17日)前各处理的而/变化基本一致,而30d后 /发生改变,其中处理?的/高于其他处理水平,处理?的/则明显下降,与其他处理差异显着. ?如如0 8? 3,隹 42O8642O ,lOOOOO ??o互II兰要? gu\巢 注:表中不同小写字母表示各种处理之间达到显着差异(P<O.05). Note:Differentsmalllettersinthesamelinemeanssignificantat(P<0.05)betweendifferen ttreatments. 图5中PS?潜在光化学效率/与/变化趋势相似,处理45d(5月31日)后处理?,?的/仍处于 较高水平. 0?88 O?86 0.84 0.82 O.80 o.78 乏0.76 0.74 0.72 0.70 0.68 0.66 5-35-105—175-245—316.76—146—216—28 日期Date/m.d 图4不同配比沼渣基质处理对光合化学效率的影响 Figure4EffectofdifferentmediaonFv|Fm 6 5 4 3 迂 2 1 O 5-35—1o5.175.245-316.76.146.216.28 日期Date/m.d 图5不同配比沼渣基质处理对潜在光化学效率的影响 Figure5EffectofdifferentmediaonFvlFo 由图6可知,各处理的PS?电子传递链中电子受体库Sm值前期变化趋势大体一 致,定植25d后达到较高 峰值,后期分化明显.其中处理1I,m的Sm值在处理后期明显高于其他处理.图7中 各处理PS?光合性能指 数PIABS的变化情况与Sm变化近似,其中处理V,VI,?及对照的PIABS在生长后期持续下降,维持较低水 平,处理?,?的PIABS在处理后期仍维持在较高的水平. 日期Date/m.d 图6不同配比沼渣基质处理对光合电子库容量的影响 Figure6EffectofdifferentmediaonSm 4O 35 3O ? 25 ? 2O l5 j0 5 0 5-35-105-175-245-316-76.146.216.28 日期Date/m.d 图7不同配比沼渣基质处理对光合性能指数的影响 Figure7EffectofdifferentmediaOilPIABS 试验结果表明,沼渣:蛭石=l:2—3处理的草莓叶片PS?有较大的光合电子受体库Sm,可接受较多的电子. 有利于在电子传递链中的传递,表现为光化学效率高,而全沼渣处理的作用效果相反. 第2期赵玲等:不同配比沼渣基质对草莓生长发育及叶绿素荧光特性的影响?189 3讨论 有机基质栽培是目前园艺作物栽培的研究热点…7],本研究中利用沼渣作为有机基质原料,通过与蛭石混 配改变基质的理化性质,试验结果表明,混配后基质的容重,通透性和含水量得到调节,各指标均在适宜范围 内.为草莓根系创造不同的肥水条件,对草莓植株地上部的发育产生积极作用,这与前人的研究结果一致[5-7,阍. 叶柄长度,新茎粗度和叶面积是反映植株生长势的外在指标.本试验中以沼渣:蛭石=1:2—3的处理对草莓 植株形态发育作用效果好,促进根系吸收基质中的养分,植株物质积累多,植株鲜重和干重比值分别为2.61和 3.08.随着基质中沼渣比例增加,出现植株生长变缓现象,叶片呈现淡绿或黄化等生长症状.其中全沼渣处理的 草莓植株发育差,鲜重和干重比值高达3.54,大量光合产物在植株形态建造过程中无效消耗,不利于草莓植株 的生长发育.造成这种现象因沼渣含有生物活性物质,在植株栽培期间沼渣基质能不断释放养分,而随基质中 沼渣比例增加,基质中养分供应超过草莓植株营养生长的正常需求.出现养分富积胁迫.关于沼渣基质中活性 物质与养分释放的关系及对草莓植株发育的影响,还有待进一步研究. 作为表征光合作用的理想探针,叶绿素荧光可以反映环境因子变化对植株光合作用的影响.其包含了许多 光合作用信息.是快速,灵敏,无损伤探测逆境条件下光合机构运转情况的理想方法?.本试验中通过对生长在 不同配比沼渣基质中草莓叶绿素荧光参数变化情况研究发现,较低比例沼渣处理(1:3,1:2)的草莓植株PS?电 子受体侧的Sm可以接受更多的电子,有利于PS?潜在光化学效率,最大光化学效率的提高:而随着基质中沼 渣比例的增加,草莓植株的/及/处于较低水平,PS?的光能利用率下降,这可能是由于植株生长发 育受到抑制,PS?反应中心受到胁迫伤害,影响整个光合机构的光能吸收,转化效率,造成电子受体库容Sm下 降,光合性能指数PIABS变化情况证明了试验结果.因此,本研究认为不同作物利用沼渣有机基质进行栽培 时,应综合考虑植物本身需肥特性及沼渣特性进行配比量的调控,否则易出现营养供求障碍. 参考文献: 【1]郭世荣.固体栽培基质研究,开发现状及发展趋势fJ】.农业工程,2005,21(增 4. 刊):1— 【2]郭世荣,李式军,程斐,等.有机基质培在蔬菜无土栽培上的应用研究[J].沈阳农业大学,2000,31(1):89—92. 【3]刘相如,尹克林,钱春,等.盆栽草莓基质筛选试验初报[J].中国农学通报,2007,23(4):281—284. 【4】杜国栋,郭修武,武建.不同基质通透性对草莓生长及光合特性的研究『J】.北方园艺,2007(6):78—80. 【5]袁巧霞,王秀娟,艾平.沼渣有机栽培基质理化特性及栽培效果试验研究lJ1.农机化研究,2008(3):157,161. 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