摘""" 要:為實現(xiàn)水培金橘快速生根并集成金橘水培關(guān)鍵技術(shù),以金橘(Citrus japonica Thunb.)為研究對象,分別對比不同生根劑、營養(yǎng)液、抑藻劑對水培金橘根系發(fā)育、養(yǎng)分吸收、營養(yǎng)液中綠藻含量的影響。結(jié)果表明:采用50 mg·L-1 IAA及IBA處理金橘植株12 h,置于清水中培養(yǎng)50 d后,分別有10%、30%植株長出新根,平均根長分別為10.2、15.3 mm,而50 mg·L-1 NAA及清水處理50 d,植株均無新根長出;將金橘置于荷蘭花卉研究所通用配方營養(yǎng)液中培養(yǎng)35 d,根系孔隙度顯著增加,使用日本園藝通用配方營養(yǎng)液培養(yǎng)的柑橘植株根系孔隙度最多且通氣組織大量形成,使用霍格蘭通用配方培養(yǎng)的金橘植株出現(xiàn)根系結(jié)構(gòu)萎縮、裂解;此外,使用日本園藝通用配方處理的金橘對N、P、K的養(yǎng)分吸收量最高;在日本園藝通用配方中添加不同的抑藻劑處理4周,生物炭與抗生素添加對綠藻的抑制率顯著提高,抑制率分別為23%、70%,銅離子對綠藻的抑制效果不顯著。綜上,在金橘水培化生產(chǎn)中,使用50 mg·L-1 IBA浸泡12 h,隨后轉(zhuǎn)入添加10 mg·L-1磺胺類抗生素的日本園藝配方的營養(yǎng)液中,可加速金橘水培生根進程并抑制綠藻產(chǎn)生。
關(guān)鍵詞:金橘;水培;通氣組織;營養(yǎng)液;綠藻
中圖分類號:S666"""""""" 文獻標(biāo)識碼:A"""""""""" DOI 編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2024.09.008
Key Technologies for Rapid Rooting and Algae Inhibition in Hydroponic Kumquat Cultivation
MA Lu1, WANG Junyuan1, ZHAO Han1, ZHANG Ruiqing2, NIU Chengwei3
(1.Nanjing Institutes of Agricultural Sciences in Jiangsu Hilly Area, Nanjing, Jiangsu 210095, China;2.Luoyang Chanhe District Rural Revitalization Monitoring Center, Luoyang, Henan 471000, China;3.Luoyang Chanhe District Animal And Plant Disease Control Center, Luoyang, Henan 471000, China)
Abstract:To elucidate the pivotal technologies facilitating root formation and algae suppression in hydroponic cultivation of kumquat (Citrus japonica Thunb.), we conducted a comparative analysis assessing the impact of different rooting agents, nutrient solutions, and algicides on root development, nutrient absorption, and green algae content in hydroponic kumquat. The results showed that: after incubating in water for 50 days, a marked increase in root emergence was observed in 10% and 30% of kumquat plants treated with 50 mg·L-1 of IAA and IBA for 12 hours, respectively, with average root lengths of 10.2 mm and 15.3 mm. In contrast, no discernible root growth was detected in plants treated with 50 mg·L-1 of NAA or water after 50 days.The porosity of kumquat roots increased significantly after 35 days of cultivation in the Dutch Flowersamp; Horticulture Research Institute formula nutrient solution, the highest porosity and extensive aerenchyma formation were found in the roots supplied with Japanese horticultural universal formula, however, kumquat roots grown in the Hoagland nutrient solution were atrophied and lysed. Furthermore, the nutrient absorption of N, P, and K was highest in kumquat plants treated with the Japanese horticultural universal formula.Compared with control, supplement of biochar and antibiotics in the Japanese horticultural universal formula for 4 weeks significantly inhibited green algae growth by 23% and 70%, respectively, while the inhibitory effect of copper ions on green algae was not significant. In summary, soaking the plants in 50 mg·L-1 of IBA for 12 hours, followed by transferring to the Japanese horticultural universal formula with 10 mg·L-1 of sulfonamide antibiotics, can accelerate the rooting process and inhibit green algae growth in the hydroponic production of kumquat.
Key words: kumquat; hydroponic cultivation; aerenchyma; nutrient solution; green algae
天津農(nóng)業(yè)科學(xué)" Tianjin Agricultural Sciences
2024,30(9):49-53,61
收稿日期:2024-08-23
基金項目:2023年南京市高效特色園藝基地項目
作者簡介:馬露(1978—),女,安徽六安人,助理研究員,主要從事農(nóng)業(yè)科研管理與技術(shù)服務(wù)研究。
通訊作者簡介:王駿原(1990—),男,江蘇金壇人,研究實習(xí)員,碩士,主要從事農(nóng)業(yè)科研管理研究。
·作物栽培與設(shè)施園藝
近年來,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們對高品質(zhì)生活的需求越來越高。觀賞植物作為提高人們生活質(zhì)量的重要商品,其培養(yǎng)方式、市場需求也發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。植物水培是指將植物根系浸泡在營養(yǎng)液中,依靠根系吸收養(yǎng)分來維持自身生長的培養(yǎng)方式[1]。作為在無土栽培領(lǐng)域中發(fā)展較早的技術(shù)之一,水培技術(shù)在花卉、蔬菜、藥用植物栽培中被廣泛應(yīng)用,它的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)土培養(yǎng)護繁瑣的問題,具有清潔衛(wèi)生、養(yǎng)護方便、形式多樣、觀賞性強等特點,頗受消費者的喜愛[2]。隨著我國水培植物技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)規(guī)模的擴大,水培觀賞植物在市場上占有越來越大的份額。
不同的植物對水和氧氣的需求狀況不同,因此并非所有的植物都適宜水培。從消費者的角度出發(fā),能觀花觀果、體積較小、四季常綠的水培植物比較適合家庭養(yǎng)護。目前,市面上常見的水培觀賞植物有富貴竹、發(fā)財樹、羅漢松、鐵樹、綠蘿、吊蘭等,基本上以常綠觀葉植物為主[3-4]。金橘,又稱金桔(Citrus japonica Thunb.),屬蕓香科金橘屬常綠灌木,花美味甘,樹綠果黃,具有體積適中、花香怡人、四季常綠、果實可食用等特點,與市面上現(xiàn)有水培植物相比,金橘的觀賞價值更高。然而,關(guān)于水培金橘關(guān)鍵技術(shù)的研究目前仍處于初級階段。
決定植物水培是否成功的關(guān)鍵在于能否誘導(dǎo)出水生根系,即形成通氣組織以適應(yīng)長期靜止的水環(huán)境[5-6]。誘導(dǎo)陸生植物形成通氣組織主要有整株水培誘導(dǎo)及扦插水培誘導(dǎo)2種方式[7]。對金橘而言,以整株水培誘導(dǎo)方式最為適宜。一般來說,整株水培誘導(dǎo)需要經(jīng)過根系清洗、根系切除、根系誘導(dǎo)等過程,生根周期長且效率較低,不利于商品化快速生產(chǎn)。除此之外,水培誘導(dǎo)后的養(yǎng)護管理技術(shù)仍需進一步探索。因此,本研究以金橘為研究對象,研究不同的生根劑及營養(yǎng)液配方對金橘水生根系形成及養(yǎng)分吸收的影響,在明確不同綠藻去除劑對金橘營養(yǎng)液中綠藻數(shù)量影響的基礎(chǔ)上,總結(jié)出金橘水培快速生根及抑藻關(guān)鍵技術(shù),為金橘水培化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
1 材料與方法
1.1 供試材料
試驗于2023年5—12月在南京農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所栽培實驗室進行。選用長勢一致的1年生金橘嫁接苗,嫁接苗購自南京市江寧星點木園林生態(tài)科技有限公司。將植株及根系從原盆中小心取出,抖動以脫除根系上附帶的土壤,將根系清洗干凈后,使用消毒過的修剪刀將干枯、發(fā)黑或腐爛的殘根及須根修剪掉,最大程度地保留全部主根。根系修剪好后,將根系置于2 mg·L-1多菌靈溶液中浸泡30 min,置于通風(fēng)處陰干備用。
1.2 試驗設(shè)計與測定指標(biāo)
1.2.1 金橘生根誘導(dǎo) 將600株預(yù)處理好的金橘植株隨機分成4組進行生根劑促生試驗。前期預(yù)試驗結(jié)果表明,50 mg·L-1吲哚丁酸(IBA)、生長素(IAA)、萘乙酸(NAA)浸泡12 h能顯著促進新根發(fā)生。因此,本試驗以清水作為對照,將預(yù)處理過的植株分別置于50 mg·L-1 IBA、IAA、NAA溶液中浸泡12 h,每個處理150個重復(fù)。誘導(dǎo)結(jié)束后,將植株取出并晾干,置于直徑10 cm、高度15 cm的聚丙烯材質(zhì)圓型水培專用定植籃中定植。定植前,加入定制籃總體積20%(約0.24 L)的1~2 mm陶粒進行填充,隨后將植株小心放置于花盆中,確保植株直立不動,壓實陶粒以固定植株,并將定植好的三角梅放置在立體式霧化馴化槽中進行培養(yǎng)。處理25、50 d,記錄新根的數(shù)量、比例、最長根根長。在統(tǒng)計新生根發(fā)生比例時,根尖露白即認定為有新根發(fā)生。
1.2.2 營養(yǎng)液篩選 在生根誘導(dǎo)的基礎(chǔ)上,選取根系與地上部植株長勢相對一致的金橘植株進行3種營養(yǎng)液配方的篩選試驗,每種配方30株。鑒于市面上廣泛可售且易于采購的多種營養(yǎng)液配方,結(jié)合柑橘植株養(yǎng)分吸收特點,本研究選取的3種營養(yǎng)液配方分別為荷蘭花卉研究所通用配方、日本園藝通用配方、霍格蘭通用配方,每個處理30個重復(fù),不同營養(yǎng)液配方詳見表1。試驗處理前,將植株控干水分,記錄鮮質(zhì)量。試驗過程中,每7 d對營養(yǎng)液進行采樣分析并更換營養(yǎng)液,分別采用堿性過硫酸鉀消解法、鉬酸銨分光光度法、火焰光度計法分別測定營養(yǎng)液中氮、磷、鉀含量[8]。培養(yǎng)35 d后,記錄植株鮮質(zhì)量,測定營養(yǎng)液中氮、磷、鉀養(yǎng)分含量,計算單位鮮質(zhì)量植株養(yǎng)分吸收速率,公式如下:
單位鮮質(zhì)量植株養(yǎng)分吸收速率(mg·g-1·d-1)=式中,C0、C35分別為第0天和第35天營養(yǎng)液中氮、磷、鉀養(yǎng)分含量(mg);W為柑橘植株鮮質(zhì)量(g)。
將完整的新生根系用去離子水洗凈,用雙刃刀片把距離根尖3~4 cm處的根系切成約1 mm的小段備用。將根系置于2.5%戊二醛溶液中固定,不斷抽氣使組織下沉。經(jīng)過磷酸緩沖液清洗、鋨酸固定、乙醇脫水、浸漬、環(huán)氧樹脂包埋、聚合、修塊、切片、染色,制作成超薄切片,使用掃描電鏡(S-3000 N,Hitachi Inc.,Japan)對通氣組織進行觀察、拍照[9]。
1.2.3 抑藻劑篩選 將長勢相對一致的40株金橘植株置于日本園藝通用配方營養(yǎng)液中進行抑藻劑的篩選試驗。本研究共設(shè)4個處理,分別為處理1(空白對照)、處理2(2 g·L-1生物炭)、處理3(10 mg·L-1磺胺類抗生素)、處理4(0.5% CuSO4),每個處理10個重復(fù)。處理1周、2周、4周時,采用丙酮萃取分光光度計法測定營養(yǎng)液中葉綠素a含量。
1.3 數(shù)據(jù)處理分析
所有數(shù)據(jù)運用SPSS 16.0和Microsoft Excel 2010軟件進行統(tǒng)計分析,所有數(shù)據(jù)采用LSD方法進行多重比較。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同生根劑對金橘水生根系形成的影響
如表2所示,不同生根劑處理顯著影響了金橘水生根系的發(fā)生。與其他處理相比,采用50 mg·L-1 IBA處理25 d,金橘新根比例顯著增加,約10%金橘植株長出新根,其余處理未觀察到新根出現(xiàn)。50 mg·L-1 IBA處理50 d,約30%金橘植株長出新根,平均根長為15.3 mm,生根效果顯著優(yōu)于其他處理。50 mg·L-1 IAA處理50 d,約10%金橘植株有新根出現(xiàn),平均根長為10.2 mm。50 mg·L-1 NAA及清水處理50 d,二者均無新根長出。
2.2 營養(yǎng)液配方對水生根系形成及養(yǎng)分吸收的影響
不同營養(yǎng)液供應(yīng)顯著影響了金橘根系通氣組織的形成。如圖1所示,與土培根系相比,將金橘置于荷蘭花卉研究所通用配方營養(yǎng)液中培養(yǎng)35 d,根系孔隙度顯著增加;采用日本園藝通用配方營養(yǎng)液培養(yǎng)后,根系孔隙度最多,通氣組織大量形成;采用霍格蘭通用配方培養(yǎng)的金橘植株出現(xiàn)根系結(jié)構(gòu)萎縮、裂解的現(xiàn)象。
如圖2所示,在不同營養(yǎng)液配方供應(yīng)條件下,金橘對N、P、K養(yǎng)分的吸收能力不同。整體而言,金橘對N的吸收量為4.71~5.70 mg·g-1·d-1,金橘對P的吸收量為1.79~2.66 mg·g-1·d-1,金橘對K的吸收量為3.26~8.47 mg·g-1·d-1。其中,日本園藝通用配方培養(yǎng)的金橘植株對N、P、K的吸收量均為最高,霍格蘭通用配方培養(yǎng)的金橘植株對N的吸收量最低,荷蘭花卉研究所配方培養(yǎng)的金橘植株對K的吸收量最低,3種配方處理的金橘植株對P的吸收量無顯著差異。
2.3 不同抑藻劑對水培金橘營養(yǎng)液中綠藻數(shù)量的影響
添加不同抑藻物質(zhì)能顯著影響金橘營養(yǎng)液中綠藻數(shù)量。如表3所示,隨著處理時間的延長,營養(yǎng)液中綠藻數(shù)量逐漸增加。處理1周后,與對照相比,生物炭及抗生素處理顯著降低了營養(yǎng)液中綠藻數(shù)量,降低比例分別為13%、62%,銅處理對綠藻抑制效果不顯著。處理2周后,與對照相比,抗生素處理顯著降低了營養(yǎng)液中綠藻數(shù)量,降低比例為64%,其他處理與對照之間無顯著性差異。處理4周后,與對照相比,生物炭與抗生素處理對綠藻的抑制率顯著增加,抑制率分別為23%、70%,銅離子對綠藻的抑制效果不顯著。
3 討論與結(jié)論
3.1 討論
3.1.1 不同生根劑對金橘水生根系形成的影響 植物能否馴化出適應(yīng)水環(huán)境的水生根是實現(xiàn)水培的關(guān)鍵步驟。馴化時間長是造成水培植物價格相對較高的主要原因,相較于草本植物,木本植物水生根系的馴化難度更大[10]。激素處理可以快速誘導(dǎo)水生根系,常用的激素有生長素(IAA)、吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)等。通常認為,IBA能有效提高生根率及根系數(shù)量,NAA能促進根系體積及表面積,而IAA對根系發(fā)育的促進效果弱于NAA及IBA[11-13]。趙蘭枝等[14]研究表明,100 mg·L-1 IBA能顯著提高迎春花水培根系的誘導(dǎo)效率,200 mg·L-1 NAA對發(fā)財樹、螺紋鐵、龍舌蘭水生根系的誘導(dǎo)效果最好[15],最適宜夾竹桃水培根系誘導(dǎo)的激素添加量為100 mg·L-1 IAA,處理時間為12 h[16]。由此可見,不同植物適宜的激素種類有所不同。通過對比不同激素對金橘水生根系發(fā)生的影響,結(jié)果表明 ,50 mg·L-1 IBA處理效果顯著優(yōu)于IAA與NAA,可以作為水培金橘生根誘導(dǎo)劑。
3.1.2 營養(yǎng)液配方對水生根系形成及養(yǎng)分吸收的影響 根系生長環(huán)境不同導(dǎo)致水培植物和土培植物的根系結(jié)構(gòu)存在差異。在水培條件下,植物根系會發(fā)生根徑變小、細胞間隙變大、表皮變薄、皮層細胞體積增大等變化[17]。在水培根系的誘導(dǎo)過程中,通氣組織發(fā)育代表水培根系馴化過程結(jié)束。與根系細胞排列緊密的木本類植物相比,根系細胞間隙較大的草本植物水培誘導(dǎo)難度小,主要原因是草本花卉根系容易誘導(dǎo)出通氣組織[18]。營養(yǎng)液的管理是水培的重要組成部分,不同營養(yǎng)液配方會影響水生根系的馴化進程,植物只有在適宜濃度與合理配比的營養(yǎng)液中培養(yǎng)才能生長出健壯的水生根[19]。研究表明,1/2濃度的日本園藝標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液適合吊蘭、豆瓣綠、常春藤生長,而1/4濃度的古典通用水培標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液適合發(fā)財樹和紅掌生長[20-21]。目前,關(guān)于適宜柑橘類植物水培生根的營養(yǎng)液組分仍不清晰,通過對比3種常見的營養(yǎng)液配方對水培金橘通氣組織形成的影響,本研究結(jié)果表明,日本園藝通用配方培養(yǎng)下的水培金橘通氣組織較為發(fā)達。原因可能是日本園藝通用配方中較高的氮及鉀供應(yīng)量促進了金橘植株的養(yǎng)分吸收。養(yǎng)分吸收是根系發(fā)育的前提。在日本園藝配方供應(yīng)濃度下,金橘吸收了較高的養(yǎng)分,促進了根系發(fā)育和通氣組織的形成?;舾裉m營養(yǎng)液配方中氮供應(yīng)量、荷蘭花卉研究所配方中鉀供應(yīng)量均偏低抑制了根系及地上部植株的生長,二者不利于通氣組織的形成。綜合考慮,日本園藝通用配方營養(yǎng)液可用于水培根系的誘導(dǎo)馴化及日常養(yǎng)護。
3.1.3 不同抑藻劑對水培金橘營養(yǎng)液中綠藻數(shù)量的影響 綠藻的產(chǎn)生不僅影響美觀,而且影響水培植物的生長,已成為水培產(chǎn)業(yè)中亟待解決的問題。目前關(guān)于抑制和去除自然和人工水體藻類的研究較多,常用的綠藻抑制劑有農(nóng)藥、金屬離子、活性炭等[22],但對于水培花卉培養(yǎng)液中綠藻問題的研究報道較少,而且適宜的抑藻劑及使用濃度因作物品種而異。有研究表明,添加1% CuSO4能顯著抑制水培豆瓣綠中綠藻產(chǎn)生[23],5~15 mg·L-1硫酸銅及100~300 mg·L-1水楊酸能顯著降低紅掌水培液的葉綠素濃度[24]。此外,關(guān)于抗生素對淡水綠藻影響的研究已取得一定進展[25],但有關(guān)抗生素對觀賞植物水培營養(yǎng)液中綠藻生長影響的研究尚未見報道。本研究中,隨著處理時間的延長,營養(yǎng)液中綠藻數(shù)量顯著增加,除銅離子外,生物炭與磺胺類抗生素均顯著抑制了綠藻數(shù)量,并且以10 mg·L-1磺胺類抗生素對金橘水培營養(yǎng)液中綠藻的抑制率最高(70%)。因此,磺胺類抗生素可作為金橘水培綠藻抑制劑。
3.2 結(jié)論
本研究結(jié)果表明,與IAA、NAA相比,使用50 mg·L-1 IBA處理12 h后,水培金橘的新根數(shù)量明顯增加;將金橘置于日本園藝通用配方營養(yǎng)液中培養(yǎng)35 d,植株根系的通氣組織大量形成,并且對N、P、K的養(yǎng)分吸收量較高。綠藻抑制試驗結(jié)果表明,添加生物炭與抗生素能顯著抑制營養(yǎng)液中綠藻的產(chǎn)生,以磺胺類抗生素的抑制效果最顯著,抑制率高達70%。因此,在金橘水培化生產(chǎn)中,首先用50 mg·L-1 IBA浸泡12 h,隨后轉(zhuǎn)入添加10 mg·L-1磺胺類抗生素的日本園藝通用配方營養(yǎng)液中,可加速金橘水培生根進程并抑制綠藻產(chǎn)生。
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