陳彥君 羅 輝 柴忠金 李曙明 杜 凌 張超東 吳 華

(貴州省林業(yè)科技推廣總站，貴州 貴陽 550001)

南天竹(NandinadomesticaThunb.)是我國傳統(tǒng)的觀賞類灌木，系小檗科南天竹屬，又名南天竺、天燭子，形態(tài)清雅，果實鮮艷，兼具觀賞、藥用、生態(tài)等多種價值。近年來，學者主要圍繞其栽培生理[1]、藥理分析[2-3]等方面開展了研究。植物根系從基質中汲取生長所需物質，同時向栽培基質持續(xù)釋放分泌物[4]，產生根際效應。植物根系分泌物的組成和含量變化往往被視作對育苗基質最直接的響應[5]，反映著植物在不同環(huán)境條件下自我調節(jié)的功能[6-7]。自十八世紀末Decandolle發(fā)現(xiàn)根系分泌物會促進或抑制植物生長以來，植物根系分泌物一直是研究的熱點，其中，根系分泌有機酸因分子量較小、易被吸收或分解的反應特征，開展的研究較多[8]，其功能包括捕獲營養(yǎng)、影響根系微生態(tài)、應對環(huán)境脅迫、螯合殘留重金屬等[9]，受到植物種類、基質類型、營養(yǎng)供給等多方面的影響[10]。目前研究主要集中在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中[11]，對南天竹根系分泌有機酸的研究未見報道。本試驗通過開展不同基質條件下南天竹容器育苗及其根系分泌有機酸的研究，探究其生物量與根系有機酸的組成和含量之間的關系，以期為南天竹容器育苗技術提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗區(qū)位于貴州省習水縣溫水鎮(zhèn)(106°28′31″ E， 28°24′46″ N)，海拔982m，年均降雨量>1050mm，平均日照數(shù)1053h，無霜期>260d。

1.2 試驗設計

苗木培育試驗采取隨機區(qū)組設計，2017年10月將已發(fā)芽的南天竹種子播種于不同基質配方的無紡布育苗袋中，育苗袋規(guī)格14cm×16cm。育苗基質配比共9個處理，包括CM1(腐殖土:蛭石:草木灰=1∶1∶1)、CM2(腐殖土:蛭石:草木灰=2∶1∶1)、ZZ1(腐殖土:蛭石:珍珠巖=1∶1∶1)、ZZ2(腐殖土:蛭石:珍珠巖=2∶1∶1)、JM1(腐殖土:蛭石:鋸末=1∶1∶1)、JM2(腐殖土:蛭石:鋸末=2∶1∶1)、YT1(腐殖土:蛭石:園土=1∶1∶1)、YT2(腐殖土:蛭石:園土=2∶1∶1)，以種源地園土為對照(CK)。試驗設計共9個處理，每個處理3次重復，每個重復30株，共計810株。田間管理相同。

1.3 樣品采集與測定方法

2018年底，每個處理選取苗高、地徑相近的6株苗木，測定其根系分泌有機酸組成、含量及苗木生物量，將留存在育苗袋內的基質按處理混合均勻后測定pH值。

1.3.1 基質pH值測試

基質陰干后，研磨并過60目篩，各取5g放入50ml的燒杯中，加入25ml蒸餾水，用玻璃棒攪勻，沉降后用PHS-3C型精密pH計測定上清液pH值。

1.3.2 南天竹幼苗生物量測定

收集樣株根系，洗凈并風干，將葉、莖、根分別裝入信封中，在105℃下殺青20min，后置于70℃下烘干至質量恒定，自然冷卻后測定南天竹幼苗各部分干物質量?？偵锪?葉生物量+莖生物量+根生物量。

1.3.3 有機酸分析

用毛刷仔細收集樣株根系附著土壤，分處理混合均勻，用高效液相色譜儀測量根系土壤有機酸。南天竹根系草酸、酒石酸、甲酸、蘋果酸、檸檬酸、丁二酸、乙酸和乳酸的測定在貴州師范大學山地環(huán)境保護重點實驗室進行，測定方法參考[12-13]。取南天竹根際土0.1 g用0.1% 磷酸浸洗，收集浸洗液定容，通過0.22 μm的微孔濾膜過濾得到供試樣品，進行HPLC分析。HPLC(日本島津LC-10A)分析條件包括，流動相：甲醇——0.1%磷酸=4∶96(v/v)，色譜柱——日本資生堂Capcell Pak C18(4.6×250mm， 5μm)，柱溫為40℃，流速為1mL/min，進樣量為20μL，檢測波長為210nm。通過外標法，分別采用標準品色譜保留時間定性，以峰面積進行定量，測定3次求均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel預處理及繪圖，用SPSS 25.0軟件進行單因素方差分析(ANOVA)、Pearson相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同育苗基質pH值

由表1可知，不同育苗基質pH值各異，添加了腐殖土、蛭石、草木灰的基質為中性，較CK高15.20%～18.13%；添加了腐殖土、蛭石、鋸末的基質呈酸性，較CK低3.80%～7.94%；添加腐殖土、蛭石、園土的基質呈弱酸性，較CK高5.53%～8.12%；添加腐殖土、蛭石、珍珠巖的基質中，腐殖土比例較低的ZZ1呈中性，比例高的ZZ2呈酸性，兩者相差0.73。

表1 不同育苗基質pH值

2.2 不同育苗基質下南天竹幼苗生物量分布特征

表2顯示，不同育苗基質對南天竹苗木生物量影響顯著，基質中添加草木灰有利于南天竹苗木生物量的積累，含鋸末的反之。除JM1、JM2和ZZ2外，其他基質配方的南天竹苗木總生物量均高于對照。CM1苗木葉生物量顯著高于除CM2和YT1，莖、根生物量和總生物量顯著高于其他處理，分別為對照CK的4.03倍、3.03倍和3.00倍，CM2次之，其總生物量較對照高103.12%，可見基質中添加草木灰有利于南天竹苗木各部位生物量的積累。JM1和JM2總生物量為對照的45.27%和94.06%，JM1根生物量僅為0.76g，明顯低于其他處理，JM2次之，JM1和JM2地上部分生物量分配比較高，說明添加鋸末不利于南天竹幼苗根生長。ZZ1和YT1苗木葉生物量、總生物量分別為ZZ2和YT2的2.34倍和1.71倍，差異顯著。說明含草木灰、珍珠巖和園土的基質，適當降低腐殖土比例有利于南天竹總生物量的積累，含鋸末的反之。9種不同基質中，CM1南天竹苗木各部位生物量較高，且分配均衡。

表2 不同育苗基質下1年生南天竹幼苗生物量及分配比

2.3 9種育苗基質下南天竹根系分泌物中有機酸的組成

由圖1可知，不同育苗基質處理的南天竹根系有機酸中，主要檢測出草酸、酒石酸和甲酸，占所有處理中南天竹苗木根系有機酸總含量的81.93%，在不同育苗基質中分配比例各異。對照中檢測出除酒石酸外的其余七種有機酸，甲酸、乙酸和丁二酸占比較高，有機酸總量為161.55μg，為其他處理的1.93～9.76倍，以利于螯合因常年耕作而導致的殘留物。含草木灰的CM1和CM2南天竹苗木根系有機酸以草酸、酒石酸為主，其草酸含量分別為46.73μg和31.54μg，為對照的2.67倍和1.80倍，顯著高于其他處理(表3)；含珍珠巖的ZZ1和ZZ2以酒石酸、草酸為主，ZZ2酒石酸含量為21.83μg，顯著高于其他處理2.25～17.53倍；含鋸末的JM1和JM2以甲酸、草酸為主，JM2甲酸含量高于其他處理1.02～31.76倍；含園土較多的YT2僅檢測出草酸和甲酸，含腐殖土較多的YT1僅檢測出草酸和酒石酸。說明添加草木灰有利于南天竹苗木分泌草酸，添加鋸末分泌更多的甲酸，添加珍珠巖有助于分泌酒石酸；除含草木灰的CM1和CM2外，其他處理添加的腐殖土比例越高，根系有機酸總量越高。

圖1 不同育苗基質南天竹根系有機酸組成

表3 不同育苗基質條件下南天竹根系3種主要有機酸含量顯著性分析

2.4 不同育苗基質南天竹根系有機酸及苗木生物量相關分析

經(jīng)Pearson相關性分析(表4)得知，基質pH與南天竹根系分泌草酸、酒石酸為正相關，與甲酸、有機酸總量呈負相關，但相關性均不顯著。在酸性至中性基質條件下，南天竹苗木總生物量與基質pH值呈極顯著正相關，苗木各部分相關性系數(shù)大小依次為葉(0.911)>根(0.860)>莖(0.767)。南天竹苗木根系分泌的有機酸中，甲酸與酒石酸呈極顯著負相關(-0.635)，與有機酸總量呈極顯著正相關(0.688)；酒石酸與有機酸總量呈顯著負相關(-0.382)；草酸與其他有機酸含量相關性不顯著。南天竹苗木各部分生物量呈極顯著正相關，且均與總生物量呈極顯著正相關，相關性系數(shù)大小依次為葉(0.959)>莖(0.941)>根(0.926)?？偵锪?、葉、莖、根生物量均與草酸呈極顯著正相關，相關性系數(shù)依次為總生物量(0.679)=莖生物量>根生物量(0.640)>葉生物量(0.624)，說明南天竹根系分泌的草酸更有利于其莖生物量和總生物量的累積?？偵锪俊⑷~生物量與甲酸呈顯著負相關，相關性系數(shù)按絕對值大小為葉生物量(0.440)>總生物量(0.430)。

表4 不同育苗基質下南天竹根系有機酸及苗木生物量相關性

3 結論與討論

不同植物根系分泌有機酸種類和含量各異，同一種植物在不同環(huán)境中有機酸分泌也不盡相同。在9種不同育苗基質處理的南天竹根系分泌的有機酸中，主要檢測出草酸、酒石酸和甲酸，這與油茶[14]、番茄[15]等物種不同。不同育苗基質南天竹根系分泌物各異，含腐殖土、蛭石、草木灰的基質中南天竹根系分泌有機酸以草酸、酒石酸為主；含腐殖土、蛭石、珍珠巖的基質中以酒石酸、草酸為主；含鋸末的基質中則以甲酸、草酸為主。園土因常年耕作，殘留物較多，南天竹苗木生長時分泌更多的有機酸以保護根部，并螯合殘留物，導致對照園土中南天竹有機酸分泌類型多樣，且總量顯著高于其他處理，與陳美靜等[16]的分析結果相似，含園土的基質YT1和YT2中因其占比不同，南天竹根系有機酸分泌種類和數(shù)量也各異。同時，在試驗范圍內，添加易分解的碳源較高的基質，南天竹苗木根系分泌有機酸總量較高。

根據(jù)課題組的前期調查，南天竹可分布于弱酸性、中性乃至弱堿性土壤中，9種育苗基質中，腐殖土、園土、鋸末常呈酸性或弱酸性，蛭石、珍珠巖、草木灰常為中性或弱堿性，相互組合育苗1年后，“腐殖土+蛭石+草木灰”的CM1和CM2，以及添加了較高比例的珍珠巖的ZZ1，均呈中性，“腐殖土+蛭石+園土”基質呈弱酸性，有利于南天竹生長，而“腐殖土+蛭石+鋸末”、“腐殖土:蛭石:珍珠巖=2∶1∶1”的ZZ2和園土呈酸性，不利于南天竹苗木生長，基質處理間南天竹苗木干生物量差異顯著，與鄭琰燚[17]等對紅豆杉的研究結果相似。南天竹苗木干生物量表現(xiàn)為地上部分>地下部分，與云南松[18]等物種相似，這一生物學習性有利于南天竹在立地條件較差的區(qū)域生存。

對南天竹根系分泌有機酸、基質pH值、苗木生物量等各指標開展相關性分析，結果表明：南天竹苗木根系分泌有機酸與基質pH值相關性不顯著，在酸性至中性基質條件下，南天竹苗木各生物量與基質pH值、根系分泌的草酸均呈顯著或極顯著正相關，南天竹總生物量及葉生物量與甲酸呈顯著負相關，酒石酸與甲酸呈極顯著負相關。說明根系分泌的草酸有利于營養(yǎng)物質的吸附，從而增加南天竹干生物量，甲酸反之。故本實驗中，根系分泌有機酸總量為20～60μg、基質pH值>6.1的CM1、CM2、ZZ1和YT1，有利于南天竹苗木生長。故建議生產過程盡可能選用組合中性基質，可適量添加酒石酸以抑制甲酸的分泌，上調基質pH值更有利于促進葉片生長。

因試驗研究基質成分組成較為單一，試驗結果對于南天竹根系分泌物的評價具有一定局限性，建議結合野生南天竹資源、分類及其根系化感物質調查，更為系統(tǒng)地開展其根系生態(tài)研究。