史秉洋，王秀榮，陳洪梅，楊鑠淵

(貴州大學(xué) 林學(xué)院，貴陽 550025)

尖葉匐燈蘚[Plagiomniumacutum(Lindb.) T. Kop]，屬真蘚目提燈蘚科匐燈蘚屬，因其植株形態(tài)美觀[1]、覆蓋能力強且具有藥用價值[2]，擁有廣闊的應(yīng)用市場和前景。目前關(guān)于尖葉匐燈蘚的繁殖栽培研究較少，巨大的市場需求與匱乏的繁殖栽培技術(shù)造成對野生尖葉匐燈蘚過度采摘，嚴(yán)重破環(huán)自然資源與生態(tài)環(huán)境。因此，快速有效的繁殖栽培技術(shù)是解決尖葉匐燈蘚市場需求的當(dāng)務(wù)之急。

苔蘚栽培大多采用傳統(tǒng)的土壤基質(zhì)，繁殖速率較低，不能快速滿足市場應(yīng)用的需求，因此尋找一種適于苔蘚植物生長的成本低、綠色環(huán)保的栽培基質(zhì)是苔蘚植物產(chǎn)業(yè)化栽培的關(guān)鍵。研究表明森林倒木上苔蘚植物生長較好[3]，倒木基質(zhì)會影響苔蘚植物N和P的含量[4]，苔蘚植物多樣性及其組合空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度隨著倒木的腐解進程逐漸增加[5]，其配子體的生長和生活性狀也受倒木腐解類型的影響[6-7]。因此，倒木對苔蘚生長的影響為尋找新型苔蘚栽培基質(zhì)提供了新的思路，但倒木是否可以作為栽培基質(zhì)且更有效促進苔蘚植物的生長，以及其影響苔蘚植物生長的機理是什么，都有待進一步考證。鑒于此，本研究以尖葉匐燈蘚作為栽培材料，以森林中常見的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ腐解等級馬尾松倒木和常見的栽培土壤作為栽培基質(zhì)，探討其對尖葉匐燈蘚生長和生理指標(biāo)的影響以及影響的關(guān)鍵因子，以期為苔蘚繁殖栽培提供新的途徑和思路。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于貴州省貴陽市花溪區(qū)貴州大學(xué)西校區(qū)(106°65′～107°17′E，26°45′～27°22′N)，海拔高度為 1 137.76 m，屬于亞熱帶濕潤溫和型氣候，兼有高原性和季風(fēng)性氣候特點。年平均氣溫為 15.3 ℃，年平均相對濕度為77%，年平均總降水量為 1 129.5 mm，年平均日照時數(shù)為1 148.3 h。試驗期間于每天8:00-9:00、12:00-13:00和17:00-18:00用溫濕度計記錄環(huán)境溫度、濕度變化(圖1)。苔蘚喜陰濕環(huán)境，且有文獻報道尖葉匐燈蘚的適宜光照范圍為遮光率70% ～ 90%[8]，故栽培區(qū)域做3層遮陽網(wǎng)處理，保證遮光率在70%以上。根據(jù)實際情況進行噴霧保濕，見干澆水，不干不澆，并定期清除雜草。

1.2 試驗材料

參試尖葉匐燈蘚采摘于貴州省貴陽市觀山湖公園。土壤基質(zhì)選擇苔蘚栽培常用的顆粒土、通用營養(yǎng)土以及草炭土；馬尾松倒木采集于貴州省貴陽市貴州大學(xué)西校區(qū)馬尾松林，參照閆恩榮等[9]、馬豪霞等[10]和劉凌等[5]對森林粗木質(zhì)殘體腐解等級的劃分及判定標(biāo)準(zhǔn),確定Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級倒木的腐解等級(表1)，采用樹皮、邊材和心材混合取樣。

表1 倒木等級分類表Table 1 Fallen logs classification table

1.3 試驗設(shè)計

分別將Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ腐解等級的馬尾松倒木粉碎混勻，分別制成WⅡ、WⅢ、WⅣ3種倒木基質(zhì)，再加上常用的顆粒土(SG)、通用營養(yǎng)土(SN)以及草炭土(SC)，試驗共設(shè)置6種栽培基質(zhì)。取相同體積的6種栽培基質(zhì)均勻平鋪于墊有無紡布的種植盆中，移栽前用水澆透。借鑒孫俊峰的混合播種法(面積法+重量法)[11]，用粉碎機把苔蘚植物配子體粉碎后稱取1.40 g，然后以4 cm×4 cm面積均勻平鋪于基質(zhì)上，每個處理重復(fù)3次。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 栽培基質(zhì)指標(biāo)栽培前對各基質(zhì)理化性質(zhì)和養(yǎng)分指標(biāo)進行測定?；|(zhì)的理化性質(zhì)指標(biāo)借鑒李耀龍等[12]、趙婧等[13]的測定方法，主要包括容重、持水能力、總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙、大小孔隙比。栽培基質(zhì)養(yǎng)分性質(zhì)指標(biāo)包括全氮、全磷和全鉀。采用H2SO4-HClO4消煮法制備待測液，CleverChem全自動間斷化學(xué)分析儀測定全氮含量，鉬黃比色法測定全磷含量[14]，采用火焰光度計法測定全鉀含量[14]。

1.4.2 尖葉匐燈蘚生長指標(biāo)(1)生長長度測定：栽培30 d后，每隔10 d在每個處理中隨機挑選10株苔蘚測量其生長長度(精度0.1 cm)。(2)生長蓋度測定：栽培30 d后，每隔10 d拍照，之后用AutoCAD2016描圖測量苔蘚面積，并用下面公式計算苔蘚蓋度。

C=(A/B)×100%

式中：C表示苔蘚蓋度，A表示苔蘚面積，B表示種植區(qū)面積。

1.4.3 尖葉匐燈蘚生理指標(biāo)參考包維楷等[15]和王學(xué)奎等[16]的方法測定尖葉匐燈蘚葉綠素含量，稍有改動。在不同栽培基質(zhì)處理下生長120 d后，將尖葉匐燈蘚清洗干凈并將水分瀝干，稱取0.2 g置于10 mL離心管中，加入8 mL 95%的乙醇，黑暗條件下浸提24 h后，過濾并定容至25 mL。然后，以95%的乙醇作為空白對照，用分光光度計測定665和649 nm波長下的吸光度。最后根據(jù)Arnon法計算葉綠素a含量、葉綠素 b含量、葉綠素a/b和葉綠素總含量?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬y定[16]，可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍G-250(Bradford法)法測定[16]。

1.5 尖葉匐燈蘚生長發(fā)育狀況綜合評價

用模糊隸屬函數(shù)方法對尖葉匐燈蘚生長發(fā)育狀況進行綜合評價。計算公式如下：

F1(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

F2(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中：X表示第i個指標(biāo)測定值，Xmin和Xmax分別表示第i個指標(biāo)的測定最小值和最大值。對尖葉匐燈蘚生長生理指標(biāo)進行Pearson相關(guān)性分析，若該指標(biāo)與尖葉匐燈蘚的生長指標(biāo)呈負相關(guān)關(guān)系，則采用反隸屬函數(shù)公式F2計算其隸屬函數(shù)值。將不同栽培基質(zhì)處理下的尖葉匐燈蘚生長發(fā)育指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進行累加后求平均值，即得到植株形態(tài)綜合評價指數(shù)，指數(shù)值越大說明該基質(zhì)栽培處理下的植株生長越好[17-18]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,用Duncan’s法(P<0.05)進行多重比較，各指標(biāo)之間相關(guān)性采用Pearson相關(guān)系數(shù)進行分析，用Adobe Photoshop 2020、Excel 2010和Origin 2021進行繪圖。

該項目充分體現(xiàn)了新時期治水思路，同時也是洪澤縣水利現(xiàn)代化中“骨干河湖整治達標(biāo)率”這一水利現(xiàn)代化指標(biāo)實現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，具有較好的經(jīng)濟、社會、生態(tài)和環(huán)境效益。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培基質(zhì)理化性質(zhì)比較

不同栽培基質(zhì)間的理化性質(zhì)存在顯著差異(表2)。其中，SG基質(zhì)的容重顯著高于其他基質(zhì)，而總孔隙度和通氣孔隙最低；WⅣ基質(zhì)的總孔隙度和通氣孔隙最高，大小孔隙比最大；WⅢ基質(zhì)的持水孔隙最大，大小孔隙比最??；WⅡ基質(zhì)的持水能力值最大(661.26%)，而SG基質(zhì)的持水能力值最低；SC基質(zhì)的全氮含量最高(6.57 g·kg-1)并顯著高于其他基質(zhì)，SG基質(zhì)的全氮含量最低，僅為0.02 g·kg-1；SG基質(zhì)的全磷含量最高，并顯著高于其他基質(zhì)；SN基質(zhì)的全鉀含量最高，而WⅡ基質(zhì)的含量最低?？梢姡鼓净|(zhì)(WⅡ、WⅢ和WⅣ)的總孔隙度、持水能力以及全氮含量顯著高于SG和SN基質(zhì)，而SG和SN基質(zhì)的容重、全磷含量和全鉀含量顯著高于WⅡ、WⅢ和WⅣ；而草炭土基質(zhì)(SC)除總孔隙度和持水孔隙與倒木基質(zhì)有顯著差異，其他指標(biāo)與SG和SN基質(zhì)較為接近。

表2 不同栽培基質(zhì)的基本理化性質(zhì)Table 2 Physical and chemical properties of different culture substrates

2.2 栽培基質(zhì)對尖葉匐燈蘚生長的影響

2.2.1 尖葉匐燈蘚生長長度尖葉匐燈蘚的生長長度在不同栽培基質(zhì)間有顯著差異(圖2,A；圖3)。其中，在栽培30 d時，尖葉匐燈蘚的生長長度在WⅣ基質(zhì)上最長(0.72 cm)，而在SG基質(zhì)上最短，僅為0.36 cm；在栽培70 d后，尖葉匐燈蘚生長速率在SG基質(zhì)上減慢，這可能是因為在70～80 d內(nèi)空氣濕度經(jīng)歷先急劇下降后又迅速上升(圖1)過程，而SG基質(zhì)的持水能力又最差，從而影響尖葉匐燈蘚的生長速率，與其他基質(zhì)處理開始出現(xiàn)明顯差距。在栽培90～120 d期間，所有基質(zhì)處理尖葉匐燈蘚生長長度在達到最大值后，生長速率均減慢，可能因為期間溫度回升，空氣濕度相較前期有所下降，從而減緩了尖葉匐燈蘚的生長速率；而生長長度出現(xiàn)負增長的原因可能是尖葉匐燈蘚為應(yīng)對高溫環(huán)境出現(xiàn)葉片卷縮而導(dǎo)致的測量誤差(圖3)。在整個栽培期間，WⅢ基質(zhì)上尖葉匐燈蘚生長長度在100 d達到最大值(2.81 cm)，也是所有基質(zhì)中尖葉匐燈蘚所能達到的最大生長長度。

同時，為更確切判斷不同栽培基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的生長狀況的差異，取120 d內(nèi)各個時間段不同栽培基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的生長長度平均值(圖2,B)。其中，WⅢ基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的平均生長長度最大，但與WⅡ和WⅣ基質(zhì)處理無顯著差異；而SG基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的平均生長長度最小，其生長狀況最差，并與其他基質(zhì)差異明顯。在整個栽培期間，尖葉匐燈蘚的平均生長長度由大到小依次為WⅢ>WⅣ>WⅡ>SN>SC>SG?？梢?，倒木基質(zhì)(WⅡ、WⅢ和WⅣ)栽培基質(zhì)中的尖葉匐燈蘚生長長度優(yōu)于其他基質(zhì)。

2.2.2 尖葉匐燈蘚生長蓋度尖葉匐燈蘚生長蓋度在不同栽培基質(zhì)間也差異顯著(圖3；圖4,A)。其中，栽培30 d時，尖葉匐燈蘚的生長蓋度在WⅣ基質(zhì)中最大(2.59%)，而在SG基質(zhì)中最小(0.52%)。在整個栽培期間，SG基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的生長蓋度始終處于最小，WⅢ基質(zhì)中尖葉匐燈蘚生長蓋度在培養(yǎng)100 d時達到最大(15.43%)，且是所有基質(zhì)中所達到的最大生長蓋度。在培養(yǎng)100～120 d期間，所有基質(zhì)中尖葉匐燈蘚生長蓋度在達到最大后，其生長速率減慢，甚至出現(xiàn)負增長，可能因為期間溫度回升，空氣濕度明顯下降，影響了尖葉匐燈蘚的生長蔓延。

同樣，由不同栽培基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的生長蓋度平均值(圖4,B)可以看出，WⅡ基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的平均生長蓋度最大，而與SN、WⅢ和WⅣ基質(zhì)無顯著差異；SG基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的平均生長蓋度最小，其生長狀況最差，并明顯低于其他基質(zhì)；在120 d栽培期內(nèi)，尖葉匐燈蘚的平均生長蓋度由大到小依次為WⅡ>WⅢ>WⅣ>SN>SC>SG。可見，倒木基質(zhì)(WⅡ、WⅢ和WⅣ)中栽培的尖葉匐燈蘚生長蓋度優(yōu)于其他基質(zhì)。

2.3 栽培基質(zhì)對尖葉匐燈蘚部分生理指標(biāo)的影響

尖葉匐燈蘚的部分生理指標(biāo)在不同栽培基質(zhì)間存在顯著性差異(表3)。葉綠素可以一定程度上反映植物的光合能力強弱，從而反映植株體內(nèi)有機物的積累能力。其中，各基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素含量均以SC基質(zhì)最高，且與其他基質(zhì)間存在顯著的差異，而又以SN基質(zhì)最低，并與其余基質(zhì)大多差異顯著。同時，各基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的葉綠素a/b值以SG基質(zhì)最大，且與除SC和WⅡ以外的基質(zhì)均有顯著差異。說明SC基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的生長代謝能力最強，有利于體內(nèi)代謝產(chǎn)物的積累?？扇苄蕴强梢蕴峁┲仓晟L所需的絕大部分能量，可溶性蛋白質(zhì)含量在一定程度上代表植株體內(nèi)酶的活性水平，較高的可溶性糖和可溶性蛋白含量有助于提高植物的抗逆性。表3顯示，SG基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的可溶性糖總含量顯著高于其余基質(zhì)，其可溶性蛋白質(zhì)總含量也最高，它與SC基質(zhì)無顯著差異，與其他基質(zhì)處理均存在顯著差異?？梢姡琒G和SC基質(zhì)最有利于增加尖葉匐燈蘚生長和抗性。

表3 不同栽培基質(zhì)處理下尖葉匐燈蘚部分生理指標(biāo)的變化Table 3 Some physiological indexes of P. acutum under different substrate treatments

2.4 栽培基質(zhì)理化性質(zhì)與尖葉匐燈蘚生長生理指標(biāo)的相關(guān)性

表4 栽培基質(zhì)理化性質(zhì)與尖葉匐燈蘚生長生理指標(biāo)的Pearson相關(guān)系數(shù)Table 4 Pearson correlation coefficients between physical and chemical property indexes of culture substrates and growth physiological indexes of P. acutum

2.5 不同栽培基質(zhì)下尖葉匐燈蘚生長發(fā)育狀況綜合評價

判斷植物生長狀況的優(yōu)劣應(yīng)該是對植物的生長形態(tài)特征及內(nèi)在營養(yǎng)成分的綜合性狀分析，單一的指標(biāo)不能反映植物的本質(zhì)屬性，因此利用模糊隸屬函數(shù)綜合評價對尖葉匐燈蘚的生長發(fā)育狀況進行綜合分析。表5顯示，尖葉匐燈蘚的生長形態(tài)指標(biāo)與葉綠素a/b值、可溶性糖總含量和可溶性蛋白質(zhì)總含量呈負相關(guān)關(guān)系，而與葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量呈正相關(guān)關(guān)系。在利用隸屬函數(shù)對尖葉匐燈蘚的生長發(fā)育狀況進行評價時，采用反隸屬函數(shù)公式計算葉綠素a/b值、可溶性糖總含量和可溶性蛋白質(zhì)含量的隸屬函數(shù)值，用隸屬函數(shù)公式計算葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量的隸屬函數(shù)值。結(jié)果(表6)表明，在所有栽培基質(zhì)中，WⅣ基質(zhì)的綜合評價指數(shù)最高(0.755 2)，而SG基質(zhì)綜合評價指數(shù)最低(0.079 7)，并與其余基質(zhì)差異明顯；從尖葉匐燈蘚生長發(fā)育狀況綜合評價指數(shù)來看，各栽培基質(zhì)的表現(xiàn)由優(yōu)到差依次為WⅣ>SC>WⅢ>WⅡ>SN>SG。這與生長指標(biāo)的表現(xiàn)不盡相同。

表5 尖葉匐燈蘚各項生長生理指標(biāo)間的Pearson相關(guān)系數(shù)Table 5 Pearson correlation coefficients between growth physiological indexes of P. acutum

表6 不同栽培基質(zhì)處理的尖葉匐燈蘚生長發(fā)育狀況綜合評價Table 6 Comprehensive evaluation of growth and development of P. acutum under different cultivation substrates

3 討 論

植株形態(tài)指標(biāo)能反映其長勢強弱，可用來判斷不同栽培基質(zhì)對植物生長的影響，從而判斷該栽培基質(zhì)的優(yōu)劣[19]，而基質(zhì)的材料、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)是影響植株生長狀況的關(guān)鍵因素。同時，植物能夠茁壯生長也離不開體內(nèi)各種物質(zhì)參與的代謝和調(diào)節(jié)。葉片光合色素含量可以反映作物光合作用能力的強弱，與作物的生長潛能有關(guān)[20]，適當(dāng)強度的光合作用將有利于植株體內(nèi)有機物的積累[21]。可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)可維持植物體細胞的滲透平衡，提高植物生物抗逆性[22]。本研究發(fā)現(xiàn)SC(草炭土)基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的平均生長長度和平均生長蓋度指標(biāo)并不突出，但是SC處理尖葉匐燈蘚生長狀況的綜合評價指數(shù)排名第二，與生長表現(xiàn)較好的倒木基質(zhì)評價指數(shù)接近，主要原因在于SC基質(zhì)中尖葉匐燈蘚的葉綠素含量顯著高于其他基質(zhì)；而通過基質(zhì)的理化性質(zhì)對比，SC基質(zhì)除全氮含量在所有基質(zhì)中含量最高外，其他理化性質(zhì)并不突出，試驗證明全氮含量與尖葉匐燈蘚的葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)；且有研究證明植物中葉綠素含量與氮含量有很強的相關(guān)性[23-24]，因此可能因為SC基質(zhì)中較高的氮含量而提高了尖葉匐燈蘚中的葉綠素含量，從而綜合評價排名靠前。通過Pearson相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)尖葉匐燈蘚的可溶性蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量與生長長度和蓋度呈負相關(guān)關(guān)系，在所有基質(zhì)中SG(顆粒土)上尖葉匐燈蘚的可溶性糖含量和可溶性蛋白質(zhì)含量最高，葉綠素總含量較低，其生長狀況最差。這個原因可能是相比其他基質(zhì)SG基質(zhì)的全氮含量較少，總孔隙度小，持水能力差，從而影響其正常光合和生長，而尖葉匐燈蘚為適應(yīng)環(huán)境的影響，通過提高可溶性糖含量和可溶性蛋白質(zhì)含量來增加自身生物抗性，維持正常生命活動。馮偉文研究發(fā)現(xiàn)泥炭土和菜園土最適宜尖葉匍燈蘚的生長，木碎片上尖葉匍燈蘚生長效果最差，覆蓋面積最小[1]，而本在研究中倒木基質(zhì)栽培效果較好，可能是本研究中倒木與木碎片的種類、顆粒大小存在差異而導(dǎo)致結(jié)果不同，且本研究僅基于栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)和苔蘚生長狀況推斷倒木適用于苔蘚栽培，該結(jié)論是否具有普遍性還需要有更多的研究來驗證。

苔蘚植物群落的生長發(fā)育及其對養(yǎng)分的吸收與利用受生長基質(zhì)質(zhì)量和光照等環(huán)境因子的影響[25-26]。郝占慶發(fā)現(xiàn)不同苔蘚蓋度下土壤中氮、鉀含量差別不大，但沒有苔蘚覆蓋的土壤中磷含量最高，并與其他土壤差異顯著，且隨苔蘚蓋度的增加土壤中磷含量有減少的趨勢[27]；而本研究發(fā)現(xiàn)尖葉匐燈蘚的生長形態(tài)指標(biāo)與基質(zhì)中的全氮含量呈極顯著正相關(guān)，而與全磷和全鉀含量呈顯著負相關(guān)，這與郝占慶的研究結(jié)果不一致，可能因為苔蘚種類的不同而存在差異，且本實驗并沒有對尖葉匐燈蘚內(nèi)部的氮、磷、鉀含量進行測定，關(guān)于苔蘚對基質(zhì)中的養(yǎng)分吸收有待進一步研究。

另外，不同栽培基質(zhì)對尖葉匐燈蘚生長和生理代謝的影響效應(yīng)具有差異性，而尖葉匐燈蘚生長還受到外界環(huán)境等多種因素的影響[8]。土壤或基質(zhì)中細菌的各個生理類群參與了種植環(huán)境中的物質(zhì)循環(huán)，其種類和數(shù)量直接反映種植生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和差異性[28]。有研究報道指出苔蘚與微生物之間存在互利共生的作用[29]，倒木中含有豐富的微生物[30-31]，而在本研究中倒木基質(zhì)更適宜尖葉匐燈蘚的生長，是否是因為倒木中的某種微生物促進了尖葉匐燈蘚的生長尚有待進一步考證。

綜上所述，本研究中6種栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)存在顯著差異，倒木基質(zhì)(WⅡ、WⅢ和WⅣ)的總孔隙度、持水能力以及全氮含量顯著高于顆粒土(SG)和通用營養(yǎng)土(SN)基質(zhì)，而SG和SN基質(zhì)的容重、全磷含量和全鉀含量顯著高于倒木基質(zhì)；草炭土基質(zhì)(SC)除總孔隙度和持水孔隙與倒木基質(zhì)有顯著差異外，其他指標(biāo)與SG和SN基質(zhì)較為接近。通過模糊隸屬函數(shù)評價可知，WⅣ基質(zhì)(Ⅳ級馬尾松倒木)綜合評價指數(shù)最高，其上尖葉匐燈蘚綜合生長發(fā)育狀況最好，可以作為栽培尖葉匐燈蘚最優(yōu)基質(zhì)。本研究證明適當(dāng)增大基質(zhì)中的孔隙度、持水能力和全氮含量將有利于尖葉匐燈蘚的生長發(fā)育。