謝東升 曾浩光 陶杰 余小玲 徐蕾 陳紅峰 王發(fā)國(guó)

摘要：為研究幾種可循環(huán)利用基質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)的改良效果，以水蕨實(shí)生苗為材料，選用菇渣、水稻秸稈、赤玉土、泥炭土、河泥等幾種基質(zhì)混合對(duì)水蕨進(jìn)行單獨(dú)處理和混合栽培，并統(tǒng)計(jì)各基質(zhì)處理下的水蕨生物學(xué)和生理指標(biāo)。結(jié)果表明，氮、磷、鉀對(duì)水蕨的生長(zhǎng)均有不同程度的影響，磷素直接影響水蕨的生長(zhǎng)發(fā)育速度，鉀有效促進(jìn)水蕨對(duì)氮的代謝和葉綠素的合成;單一栽培基質(zhì)泥炭土和菇渣能為水蕨提供充足的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，對(duì)水蕨的改良效果最好;混合基質(zhì)對(duì)水蕨的改良效果普遍優(yōu)于與其對(duì)應(yīng)的單一基質(zhì)，其中菇渣+泥炭土、赤玉土+泥炭土和赤玉土+菇渣的混合基質(zhì)對(duì)水蕨株高、基徑、葉數(shù)有更明顯的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：水蕨;可循環(huán)基質(zhì);基質(zhì)改良;菇渣;水稻秸稈;赤玉土;泥炭土

中圖分類(lèi)號(hào)： S682.320.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2021）02-0097-07

收稿日期：2020-04-26

基金項(xiàng)目：廣東省自然科學(xué)基金（編號(hào)：2015A030308015）;廣東省東莞市麻涌鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心委托項(xiàng)目（編號(hào)：Y841051001）。

作者簡(jiǎn)介：謝東升（1994—），男，山東青島人，碩士研究生，主要從事園林植物與觀賞園藝研究。E-mail：1160651768@qq.com。

通信作者：王發(fā)國(guó)，博士，副研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事植物分類(lèi)與資源保育研究。E-mail：wangfg@scbg.ac.cn。

隨著設(shè)施園藝的迅速發(fā)展，無(wú)土栽培技術(shù)作為花卉、蔬菜及其種苗生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，被越來(lái)越多地應(yīng)用到大面積工廠化生產(chǎn)中，成為發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的重要途徑[1]。然而我國(guó)設(shè)施園藝發(fā)展起步較晚，大部分園藝栽培基質(zhì)依賴進(jìn)口，且配方單一，本土基質(zhì)的利用不足，進(jìn)口基質(zhì)大大提高了生產(chǎn)成本，致使我國(guó)的園藝栽培基質(zhì)開(kāi)發(fā)一直處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)[2]。泥炭以其理化性狀優(yōu)良、使用效果良好等特點(diǎn)，一直作為我國(guó)園藝栽培的傳統(tǒng)基質(zhì)，推進(jìn)著南北地區(qū)設(shè)施園藝的發(fā)展，但泥炭是有限的天然資源，過(guò)量開(kāi)采會(huì)破壞沼澤地的生態(tài)環(huán)境，且我國(guó)泥炭資源主要分布在北方地區(qū)，南北方的物料運(yùn)輸帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)[3]。因此，發(fā)掘新的可循環(huán)利用栽培基質(zhì)、實(shí)現(xiàn)工農(nóng)業(yè)廢棄資源的再次利用，以期逐步替代泥炭土，成為解決栽培基質(zhì)資源不足的問(wèn)題，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

近些年來(lái)，新型基質(zhì)材料不斷被挖掘，在市場(chǎng)上流通開(kāi)來(lái)。赤玉土是一種由火山灰堆積而成的，暗紅色圓粒狀的高通透性火山泥，因其無(wú)有害細(xì)菌、蓄水和排水能力強(qiáng)等特點(diǎn)常被人們用于沉水植物的栽培[4]。作物秸稈是農(nóng)事生產(chǎn)產(chǎn)生的天然有機(jī)基質(zhì)，取材容易、價(jià)格低、養(yǎng)分含量高[5]，發(fā)酵后秸稈的木質(zhì)素、纖維素等充分降解，理化性狀表現(xiàn)良好[6]，經(jīng)過(guò)生物腐熟、堆漚后還田，同時(shí)補(bǔ)施一定量氮肥，可以很好地保留大田肥力，促進(jìn)農(nóng)田增收增產(chǎn)。菇渣是食用菌生產(chǎn)后的廢棄培養(yǎng)物，含有豐富的有機(jī)物、微量元素和食用菌菌體蛋白[7]，已經(jīng)腐熟的菇渣的全氮量和有機(jī)質(zhì)含量高，是一種能夠取代泥炭的寶貴農(nóng)業(yè)資源[8]。

水蕨（Ceratopteris thalictroides）隸屬于水蕨科水蕨屬（Ceratopteris），是一年生水生或濕生的同型孢子蕨類(lèi)，漂浮或生于淤泥中，在我國(guó)主要分布于長(zhǎng)江以南的各省區(qū)，被列為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物。水蕨的繁殖方式主要有孢子有性繁殖和利用株芽無(wú)性繁殖2種，在生活史中具有明顯的世代交替現(xiàn)象，在遺傳學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)的研究中起著重要的作用，是研究環(huán)境或者化學(xué)污染反應(yīng)、器官分化、發(fā)育、性別決定、基因定位的良好材料。同時(shí)，水蕨具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，既可以培養(yǎng)成供食用的水蕨菜，也可藥用，有明目、清涼、活血、解毒的功效，可治痞積、痢疾、胎毒和跌打損傷等病癥;作為一種非靶標(biāo)水生植物，水蕨對(duì)監(jiān)測(cè)農(nóng)田水生環(huán)境等具有明顯的作用[9-11]。但是近年來(lái)，該種的分布范圍和數(shù)量不斷減少，而環(huán)境因子和基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)水平是影響其分布的主要限制因子。本研究以水蕨為試驗(yàn)材料，選擇用傳統(tǒng)栽培基質(zhì)泥炭土和以上幾種新型園藝基質(zhì)單一栽植或混合搭配栽植，探討幾種新型基質(zhì)對(duì)水蕨生長(zhǎng)的改良效果，以期得到逐步取代泥炭土的可能性，從而更好地?cái)U(kuò)繁和保育這一寶貴的珍稀蕨類(lèi)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

水蕨是水蕨科水蕨屬植物，植株幼嫩時(shí)呈綠色，多汁柔軟，由于水濕條件不同，形態(tài)差異較大，高可達(dá)70 cm。根狀莖短而直立，以一簇粗根著生于淤泥（圖1和圖2）。葉簇生，二型。孢子囊沿能育葉的裂片主脈兩側(cè)的網(wǎng)眼著生，稀疏，棕色，幼時(shí)為連續(xù)不斷的反卷葉緣所覆蓋，成熟后張開(kāi)，露出孢子囊。水蕨是國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，廣泛分布于亞洲的熱帶亞熱帶地區(qū)，生長(zhǎng)環(huán)境特殊，對(duì)干旱條件、除草劑、殺菌劑、重金屬都較為敏感，生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)環(huán)境中的氮（N）、磷（P）元素反映明顯，對(duì)檢驗(yàn)本次試驗(yàn)基質(zhì)的栽培效果具有一定的代表性。試驗(yàn)用苗選擇3～4張新葉的水蕨幼苗，采自華南植物園科研區(qū)溝渠邊，植株健康且長(zhǎng)勢(shì)基本相同。

1.2試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)場(chǎng)地選擇華南植物園科研區(qū)試驗(yàn)大棚，棚內(nèi)搭建遮陽(yáng)網(wǎng)，水分條件和光照度適宜，7—9月最高氣溫為33 ℃，最低氣溫為24 ℃，平均氣溫為 27 ℃，月平均降水量為216 mm，具有氣溫高、降水多、日照多、風(fēng)速小等特點(diǎn)。

1.3試驗(yàn)方法

基質(zhì)選擇近幾年市場(chǎng)上較流行的幾種栽培土壤，包括水稻秸稈、菇渣、赤玉土和泥炭土等，并選擇珍珠巖作為輔助基質(zhì)，改良土壤孔隙度，配制表1中的10種單一或混合基質(zhì)，用標(biāo)簽對(duì)各組做好標(biāo)記。試驗(yàn)以在水蕨原生境采集的河泥作為對(duì)照組，其他9種栽培基質(zhì)為試驗(yàn)組，每組9次重復(fù)。

1.4測(cè)定方法

1.4.1基質(zhì)物理性質(zhì)的檢測(cè)試驗(yàn)開(kāi)始，分別采集各處理組100 mL土樣，測(cè)定其物理指標(biāo)。容重、總孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、氣水比等指標(biāo)的測(cè)定采用荊延德等的栽培基質(zhì)常用理化性質(zhì)“一條龍”測(cè)定法[12]，基質(zhì)干容重采用環(huán)刀法測(cè)定。

1.4.2基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的檢測(cè)試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束分別采集100 g土樣，測(cè)定其pH值、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量。用pH計(jì)（PHS-25型）測(cè)定基質(zhì)的pH值，用電導(dǎo)率儀（DDB-303A）測(cè)定電導(dǎo)率，用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量，用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮含量，用NaHCO3 浸提-紫外分光光度法測(cè)定土壤有效磷含量，用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定土壤速效鉀含量[13]。

1.4.3植物生物學(xué)指標(biāo)的測(cè)定自2018年7月2日起，2周為1周期，觀測(cè)并記錄植物的株高、基徑、葉片數(shù)、葉色等生物學(xué)指標(biāo)，總共觀測(cè)4次;試驗(yàn)中期，摘取生長(zhǎng)良好的中上部成熟羽片，用萃取液（純丙酮 ∶無(wú)水乙醇 ∶蒸餾水體積比為4.5 ∶4.5 ∶1，共 10 mL）浸提葉綠素，分光光度計(jì)上分別測(cè)定645 nm和663 nm處的吸光度（D），計(jì)算葉綠素a含量、葉綠素b含量和葉綠素總量[14]。

葉綠素a含量=（12.7D663 nm-269D645 nm）×V/（1 000m）;（1）

葉綠素b含量=（22.9D645 nm-468D663 nm）×V/（1 000m）;（2）

葉綠素總量=（20.2D645 nm+802D663 nm）×V/（1 000m）。（3）

式中：V為浸提液的最終體積（mL）;m為葉片鮮質(zhì)量（g）。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22和Excel 2016軟件進(jìn)行分析處理。

2結(jié)果與分析

2.1各基質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)分析

由表2可知，不同基質(zhì)的容重表現(xiàn)不同，試驗(yàn)中各基質(zhì)的容重表現(xiàn)為T(mén)1>T4>T9>T5>T8>T10>T7>T2>T3>T6，其中對(duì)照組河泥的容重高達(dá) 0.976 5 g/cm3，遠(yuǎn)高于其他各處理，水稻秸稈和泥炭土混合基質(zhì)的容重最小，為0.076 7 g/cm3。相比于對(duì)照組，不同基質(zhì)的土壤孔隙度各有差別，但均高于河泥的土壤總孔隙度，各基質(zhì)的土壤總孔隙度表現(xiàn)為T(mén)6>T3>T2>T7>T4=T8>T10>T5>T9>T1，其中水稻秸稈和泥炭土地混合基質(zhì)的總孔隙度最高，達(dá)88.5%，河泥的總孔隙度最低，為530%。在本次試驗(yàn)中，各基質(zhì)的氣水比表現(xiàn)為 T4>T10>T6>T9>T8>T7>T3=T5>T2>T1，其中赤玉土基質(zhì)的氣水比最高，達(dá)0.22，遠(yuǎn)高于河泥的氣水比，各基質(zhì)的水蕨均能保持良好生長(zhǎng)。

2.2各基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)分析

由表3可知，不同植物對(duì)基質(zhì)的pH值要求各不相同，試驗(yàn)中水蕨生長(zhǎng)環(huán)境的pH值一般維持在 6.24～8.33，各基質(zhì)的pH值具體表現(xiàn)為T(mén)3>T5>T4>T7=T10>T9>T6>T8>T2>T1，且各單一基質(zhì)和混合基質(zhì)的pH值均高于河泥。電導(dǎo)率反映基質(zhì)的養(yǎng)分供應(yīng)潛力，也能反映植物受離子脅迫的程度，各基質(zhì)的電導(dǎo)率也表現(xiàn)出差異，具體表現(xiàn)為T(mén)3>T5>T6>T8>T1>T10>T9>T7>T4>T2，其中水稻秸稈基質(zhì)和菇渣基質(zhì)的電導(dǎo)率較高，分別為3.21、2.13 mS/cm，泥炭土基質(zhì)的電導(dǎo)率最低，為 0.04 mS/cm。

有機(jī)質(zhì)成分較復(fù)雜，其主要成分為碳和氮的有機(jī)化合物[15]，各處理的有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為T(mén)3>T6>T2>T8>T5>T10>T7>T9>T4>T1，其他處理均高于有機(jī)質(zhì)含量為22.14 g/kg的河泥，其中，水稻秸稈+珍珠巖基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量最高，達(dá)64492 mg/kg，遠(yuǎn)高于其他基質(zhì)。各基質(zhì)的堿解氮含量表現(xiàn)為T(mén)5>T8>T10>T6>T3>T2>T7>T9>T4>T1，各處理組均明顯高于對(duì)照組，尤其是菇渣+珍珠巖處理的堿解氮含量高達(dá)1 609.75 mg/kg。各基質(zhì)的有效磷含量表現(xiàn)為T(mén)8>T5>T3>T6>T10>T2>T9>T7>T1>T4，除T4處理外，各基質(zhì)的有效磷含量均高于對(duì)照組，其中，菇渣+泥炭土+珍珠巖混合基質(zhì)的有效磷含量最高，為1 532 mg/kg，且高于其對(duì)應(yīng)的單一基質(zhì)T2和T5處理;T4處理的有效磷含量最低（3.0 mg/kg），僅為河泥的21.43%。各處理基質(zhì)的速效鉀含量表現(xiàn)為T(mén)3>T6>T2>T8>T9>T5>T10>T7>T4>T1，在各基質(zhì)中，水稻秸稈基質(zhì)的速效鉀含量最高，為6 756.87 mg/kg，遠(yuǎn)高于其他單一基質(zhì);而原生境河泥（T1）處理的速效鉀含量最低，僅為23.56 mg/kg。

2.3水蕨葉綠素含量變化

各基質(zhì)栽培水蕨的總?cè)~綠素含量表現(xiàn)為T(mén)10>T7>T6>T8>T3>T9>T1>T2>T4>T5（表4），各基質(zhì)的葉綠素a含量和葉綠素b含量均與總?cè)~綠素含量表現(xiàn)一致。各單一基質(zhì)中，除水稻秸稈基質(zhì)外，其他基質(zhì)培養(yǎng)的水蕨葉綠素含量普遍較低，而混合基質(zhì)處理的葉綠素含量除T9處理外均顯著高于河泥處理（P<0.05）。

2.4水蕨生長(zhǎng)指標(biāo)的變化

由表5可知，各處理對(duì)水蕨的株高、基徑、葉數(shù)均有明顯的影響。單一基質(zhì)中，只有T2處理的株高、基徑和葉數(shù)均顯著高于對(duì)照，對(duì)水蕨的生長(zhǎng)有明顯的增益;T5處理在葉數(shù)和株高方面，對(duì)水蕨生長(zhǎng)效應(yīng)的提高并不顯著，但能有效提高水蕨莖徑的增長(zhǎng)。而混合基質(zhì)對(duì)水蕨各生長(zhǎng)指標(biāo)的改善普遍優(yōu)于單一基質(zhì)的效應(yīng)，株高、基徑和葉數(shù)都有增長(zhǎng)，其中T7、T8、T9處理的水蕨植株株高較高;T7、T9處理的水蕨基徑的增長(zhǎng)相較于其他各處理有明顯提高;T7和T10處理對(duì)水蕨葉數(shù)積累有明顯促進(jìn)作用。

2.4.1水蕨基徑指標(biāo)變化由圖3可知，除第1次統(tǒng)計(jì)（7月2日）外，各處理的水蕨基徑在其余時(shí)間段內(nèi)都表現(xiàn)出明顯差異，并在8月3日，各處理的水蕨基徑明顯高于T6處理，部分存在極顯著差異（P<0.01，差異顯著性分析未列出，下同）。除赤玉土+珍珠巖外，各處理的水蕨基徑都能達(dá)到或高于河泥栽培的水平，單一基質(zhì)中，T1和T2處理的水蕨最先長(zhǎng)至成熟，并明顯優(yōu)于T3和T4處理的水蕨，T5處理的水蕨起初表現(xiàn)一般， 但之后快速生長(zhǎng)，基徑增長(zhǎng)至2.41 mm;T4處理表現(xiàn)最弱，在初期小幅增長(zhǎng)后，水蕨的基徑緩慢下降?；旌匣|(zhì)較處理組表現(xiàn)也各有不同，T7和T9處理的水蕨生長(zhǎng)得最快最好，在60 d內(nèi)，水蕨基徑分別達(dá)到2.85、304 mm;T10混合基質(zhì)的水蕨基徑增長(zhǎng)緩慢，但在試驗(yàn)?zāi)┢谝材苓_(dá)到對(duì)照組的水平。

2.4.2水蕨株高指標(biāo)變化由圖4可知，各處理的

水蕨株高增長(zhǎng)明顯，試驗(yàn)后期，不同處理的水蕨因不同程度的莖倒伏、彎折和植物本身進(jìn)入發(fā)育期，株高的增長(zhǎng)速度變慢，這可能與基質(zhì)中氮素含量偏高有著密切關(guān)系。單一基質(zhì)對(duì)水蕨株高的影響各不相同，整體表現(xiàn)為T(mén)2>T4>T5>T1>T3，泥炭土對(duì)水蕨株高的改良效果最為明顯，60 d內(nèi)株高可達(dá)21.48 cm;水稻秸稈基質(zhì)表現(xiàn)最弱，在第4次監(jiān)測(cè)時(shí)，達(dá)到9.94 cm，隨后彎折、倒伏，進(jìn)入枯萎期，這與水稻基質(zhì)中速效鉀含量過(guò)高有著密切的關(guān)系。混合基質(zhì)對(duì)水蕨株高的改善效果均優(yōu)于對(duì)照組，T7、T8處理對(duì)株高改善最為明顯，兩者株高均能達(dá)到20 cm。

2.4.3水蕨葉數(shù)變化由圖5可知，不同基質(zhì)間水蕨葉數(shù)在試驗(yàn)中期具有明顯差異，在試驗(yàn)?zāi)┢诟魈幚斫M葉數(shù)趨于一致。單一基質(zhì)中，T1、T2、T4處理的水蕨葉數(shù)最先累積到7張左右，而T3、T5處理的水蕨葉數(shù)積累較慢;T7、T8、T9、T10混合基質(zhì)較單一基質(zhì)能更快地促進(jìn)不育葉等營(yíng)養(yǎng)組織的建成，但隨著后期不育葉的枯萎，能育葉的長(zhǎng)成，葉數(shù)會(huì)有減少趨勢(shì)，并穩(wěn)定在7張左右。

3結(jié)論

試驗(yàn)嚴(yán)格控制光照、水分，而在滿足水分供應(yīng)充足的前提下，光照對(duì)水蕨的生長(zhǎng)沒(méi)有明顯的限制作用，因此影響各基質(zhì)水蕨長(zhǎng)勢(shì)不同的主要因素集中在各基質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)上。

3.1不同基質(zhì)物理性質(zhì)對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響

土壤容重反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能及保水能力的高低，適宜的土壤容重能為根系的呼吸和伸展提供有利條件[16]，而植株在 0.1～0.8 g/cm3的范圍內(nèi)可以良好生長(zhǎng)[17];土壤孔隙是容納水分和空氣的空間，也是植物根系伸展和土壤動(dòng)物及微生物活動(dòng)的地方，適量的孔隙可以滿足作物對(duì)水分和空氣等的需求，有利于根系的伸展和活動(dòng)[16]，理想基質(zhì)的總孔隙度應(yīng)該處于70%～90%之間;氣水比常用1 kPa時(shí)氣體和液體部分的比率來(lái)表示，二者比例在1 ∶1.5～1 ∶4.0時(shí)作物均能良好生長(zhǎng)[18]。而試驗(yàn)中水蕨實(shí)際生長(zhǎng)的土壤容重、總孔隙度、氣水比范圍均超過(guò)大部分植物理想土壤物理性的下限和上限。進(jìn)一步說(shuō)明土壤容重、總孔隙度和氣水比對(duì)水蕨的生長(zhǎng)沒(méi)有明顯的抑制作用，土壤容重較高和孔隙度較低的河泥和土壤孔隙度較高的菇渣也能滿足水蕨的生長(zhǎng)，這可能與水蕨本身適應(yīng)濕潤(rùn)的環(huán)境，且能將根系伸展到地表以上維持正常呼吸作用有關(guān)。

3.2不同基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)對(duì)水蕨的生理指標(biāo)影響

3.2.1各基質(zhì)的pH值、電導(dǎo)率對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響王玉芳對(duì)水蕨原生環(huán)境的pH值進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，水蕨生長(zhǎng)環(huán)境的pH值一般維持在5.5～7.0之間[9]。試驗(yàn)中，水蕨在pH值為6.24～7.40范圍內(nèi)生長(zhǎng)良好，但T3處理的pH值高達(dá)8.33，明顯高于其他各組基質(zhì)，T3處理水蕨的基徑、葉數(shù)、葉綠素含量與對(duì)照組相當(dāng)，但在株高上受到嚴(yán)重抑制，表明水蕨適宜生長(zhǎng)在中性偏酸性的環(huán)境。

電導(dǎo)率反映基質(zhì)的養(yǎng)分供應(yīng)潛力，較高的電導(dǎo)率有時(shí)反映基質(zhì)含有較多的有效養(yǎng)分，但有些作物對(duì)鹽分較為敏感，過(guò)高會(huì)引起植物的離子脅迫，影響植物生長(zhǎng)[17]，大多數(shù)植物在0～2 mS/cm的環(huán)境下是不受影響的，而在2～4 mS/cm的環(huán)境下部分鹽敏感植物可能會(huì)受到影響[19]。各基質(zhì)中，電導(dǎo)率與水蕨的株高呈負(fù)相關(guān)（P=0.09），水蕨株高會(huì)隨著電導(dǎo)率的增高而呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，水稻秸稈基質(zhì)的電導(dǎo)率高達(dá)3.21 mS/cm，明顯高于其他各組處理，推測(cè)T3處理的含鹽量較高，已經(jīng)對(duì)水蕨構(gòu)成離子脅迫，引起水蕨長(zhǎng)勢(shì)不良。

3.2.2各基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響有機(jī)質(zhì)成分復(fù)雜，土壤中的一部分有機(jī)質(zhì)可以呈水溶態(tài)直接被高等植物吸收[20]，另一部分則是在分解過(guò)程中釋放維生素、氨基酸、激素等物質(zhì)供應(yīng)給植物和土壤微生物[21]。有機(jī)質(zhì)可以增加土壤有機(jī)碳的含量和CO2釋放量，為微生物的生長(zhǎng)和植物的光合作用提供豐富的碳源。此外，土壤有機(jī)質(zhì)中含有豐富的大量元素，土壤中20%～70%的磷以及95%的氮和硫都來(lái)源于有機(jī)質(zhì)[22-23]。各處理的有機(jī)質(zhì)含量均高于對(duì)照組，且各基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量與基質(zhì)中的堿解氮含量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，與有效磷含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)性（P<0.05），與速效鉀含量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性（P<0.01）。在本次試驗(yàn)中，對(duì)照組的有機(jī)質(zhì)含量為22.14 mg/kg，氮磷鉀含量也都維持在較低的水平，說(shuō)明水蕨能在比較貧瘠的土壤或水生環(huán)境下正常生長(zhǎng)，而基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量的提高會(huì)不同程度促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，提高水蕨植株長(zhǎng)勢(shì)。

3.2.3各基質(zhì)的氮素對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響氮素是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需元素，它的豐缺直接影響植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的建成、物質(zhì)能量代謝、光合呼吸等生命活動(dòng)的進(jìn)行。植物體內(nèi)的氮素缺失，會(huì)引起植物弱小、葉片發(fā)黃、分枝減少、產(chǎn)量降低等;氮素過(guò)多，會(huì)引起植株顏色較深，貪青晚熟，枝葉徒長(zhǎng)、易倒伏[24]。單一基質(zhì)中，T2和T5處理相比于其他單一基質(zhì)（T3處理除外），氮素的含量明顯較高，能促進(jìn)水蕨株高快速增加、基徑增粗，最先進(jìn)入生殖期;氮素對(duì)各單一基質(zhì)水蕨的葉綠素積累沒(méi)有表現(xiàn)出明顯規(guī)律，只是T5處理的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素的含量低于對(duì)照組和其他各處理組，但T5處理的堿解氮含量明顯高于其他各單一基質(zhì)，根據(jù)水蕨的實(shí)際長(zhǎng)勢(shì)情況推測(cè)可能由于T5處理的水蕨提高了葉片面積，卻降低了群體的透光率、氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度，而過(guò)量的氮素會(huì)抑制植物對(duì)其他元素的吸收，抑制葉綠素含量的提高，這也與劉佳等的試驗(yàn)結(jié)果[25-27]一致;T3處理的各化學(xué)指標(biāo)表現(xiàn)較好，但長(zhǎng)勢(shì)最差，可能是由于基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到644.92 mg/kg，堿解氮含量為613.61 mg/kg，碳氮比大，使得基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)分解快、土壤性質(zhì)不穩(wěn)定、微生物群落強(qiáng)烈變化而不利于植物根系對(duì)N、P、鉀（K）的吸收[18]。混合基質(zhì)會(huì)平衡單一基質(zhì)中虧缺或富余的氮素，都對(duì)植物的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，而T8處理的氮素明顯高于其他混合基質(zhì)，對(duì)水蕨的株高表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用，但對(duì)基徑和葉數(shù)提升不明顯。

3.2.4各基質(zhì)的磷素對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響磷是核酸、核蛋白、磷脂和許多輔酶的重要組成成分，能參與糖類(lèi)、脂肪及蛋白質(zhì)代謝，并促進(jìn)糖類(lèi)運(yùn)輸，對(duì)細(xì)胞滲透勢(shì)的維持有一定作用;磷參與能量的代謝，參與細(xì)胞分裂和分生組織的發(fā)育[28]。缺磷時(shí)植株瘦小，分蘗或分枝減少，葉色呈暗綠色或紫紅色，開(kāi)花期和成熟期均延遲，加重其他環(huán)境因子的脅迫效應(yīng)。磷肥過(guò)多會(huì)引起葉片產(chǎn)生小焦斑，阻礙植株對(duì)硅的吸收，造成對(duì)其他元素的缺素癥[29]。T4處理的各化學(xué)元素都較低，而有效磷的含量遠(yuǎn)低于河泥，該組水蕨一直呈現(xiàn)葉片發(fā)黃、植株不高的生長(zhǎng)狀態(tài)，生長(zhǎng)緩慢，直至試驗(yàn)?zāi)┢诔霈F(xiàn)孢子葉才有所改善;T5處理的有效磷含量高達(dá)1 170.0 mg/kg，遠(yuǎn)高于其他各單一基質(zhì)處理組，該組水蕨葉片的葉綠素含量顯著低于其他各組，推測(cè)磷元素的超量會(huì)影響葉綠素的合成，這與楊柳等的試驗(yàn)結(jié)果[17]一致?；旌匣|(zhì)對(duì)水蕨的改良作用都優(yōu)于其對(duì)應(yīng)的單一基質(zhì)，T8處理中的有效磷含量與T5處理相當(dāng)，但經(jīng)過(guò)有機(jī)質(zhì)、氮素、鉀素的調(diào)節(jié)，T8處理的各項(xiàng)指標(biāo)都有明顯改善。

3.2.5各基質(zhì)的鉀素對(duì)水蕨生理指標(biāo)的影響鉀能夠維持葉細(xì)胞的滲透勢(shì)，使葉綠素不受破壞，同時(shí)鉀作為60多種酶的活化劑參與葉綠素的合成過(guò)程，保證植物光合作用的進(jìn)行[30-31]。鉀肥的適量添加能夠提高植物葉綠素含量，鉀肥過(guò)量也會(huì)顯著降低植物的株高、莖粗，使葉片光合作用受到抑制，產(chǎn)量降低。缺鉀時(shí)，植物抗旱、抗寒性降低，植物莖稈柔弱，易倒伏，葉色變黃，葉緣焦枯，生長(zhǎng)緩慢[24]。過(guò)量或過(guò)低的鉀元素都會(huì)抑制植物對(duì)氮素的吸收和利用。T3處理的速效鉀含量達(dá)6 756.87 mg/kg，水蕨葉片葉綠素含量相比于其他單一基質(zhì)處理顯著提高，這可能是由于鉀元素促進(jìn)光合作用產(chǎn)物向貯藏器官中運(yùn)輸，增加“庫(kù)”的貯存，但同時(shí)過(guò)量的鉀元素抑制了水蕨的光合作用，不利于水蕨株高、基徑等指標(biāo)的提高，這與何志剛等的研究結(jié)果[32]一致;原生境河泥T1處理的鉀元素含量為23.56 mg/kg，并未對(duì)水蕨的生長(zhǎng)產(chǎn)生明顯的抑制作用，可見(jiàn)少量的鉀元素即可滿足水蕨的正常生長(zhǎng)?；旌匣|(zhì)對(duì)水蕨的改良作用都優(yōu)于其對(duì)應(yīng)的單一基質(zhì)，T6處理中的速效鉀含量與T3處理相當(dāng)，但經(jīng)過(guò)有機(jī)質(zhì)、氮素、磷素的調(diào)節(jié)，T8處理的各項(xiàng)指標(biāo)均有些許改善。

4討論

水蕨作為熱帶亞熱帶廣布蕨類(lèi)植物，葉型多樣、形態(tài)奇特、顏色翠綠，具有很高的觀賞價(jià)值;此外全株可供藥用，莖葉入藥可治胎毒，消痰積;嫩葉可作蔬菜。但水蕨對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境具有特殊的要求，豐富的氮、磷、鉀能促進(jìn)水蕨的生長(zhǎng)，但重金屬和污染會(huì)強(qiáng)烈影響水蕨的生長(zhǎng)。本次研究利用新的可替代栽培基質(zhì)，探索水蕨應(yīng)用于園林觀賞的可能性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，磷作為限制水蕨生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子，強(qiáng)烈影響其生長(zhǎng)發(fā)育速度、光合和呼吸作用以及氮素的代謝，有效磷含量在3 mg/kg左右就表現(xiàn)出明顯的抑制作用。土壤中的氮元素和鉀元素能有效改善水蕨的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，促進(jìn)植物的光合作用和個(gè)體的快速建成，但氮素過(guò)量會(huì)引起水蕨徒長(zhǎng)，易倒伏;鉀素過(guò)量會(huì)影響水蕨的光合作用。

菇渣作為水蕨的栽培基質(zhì)具有很大潛力，不僅為水蕨提供豐富的氮磷鉀，還能起到保水和抗板結(jié)作用，能有效促進(jìn)水蕨的快速生長(zhǎng)和孢子形成。

混合基質(zhì)會(huì)有效平衡基質(zhì)中各元素的含量，彌補(bǔ)單一基質(zhì)某種元素含量過(guò)高或過(guò)低的缺點(diǎn)，赤玉土和水稻秸稈雖然作為單一基質(zhì)沒(méi)有傳統(tǒng)泥炭土的效果好，但經(jīng)摻加泥炭土和菇渣進(jìn)行改良，也能使水蕨生長(zhǎng)旺盛。因此減少對(duì)泥炭土的開(kāi)發(fā)和浪費(fèi)，采用混合基質(zhì)的折中辦法，在穩(wěn)定和提高水蕨產(chǎn)量和景觀效果的同時(shí)，用可循環(huán)利用的植物性基質(zhì)和天然無(wú)機(jī)材料逐步替代泥炭土，保護(hù)不可再生資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]王拉花，楊秋生. 新型園藝栽培基質(zhì)研究進(jìn)展[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，44（3）：9-13.

[2]羅愛(ài)玲. 新型園藝栽培基質(zhì)研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備，2017，23（8）：39.

[3]郭世榮. 固體栽培基質(zhì)研究、開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（增刊1）：1-4.

[4]徐強(qiáng)，張沛東，涂忠. 植物基質(zhì)栽培的研究進(jìn)展[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，47（3）：131-137.

[5]Belal E B，El-Mahrouk M E. Solid-state fermentation ofrice straw residues for its use as growing medium in ornamental nurseries[J]. Acta Astronautica，2010，67（9）：1081-1089.

[6]Velazquez-Cedeno M，F(xiàn)arnet A M，Mata G，et al. Role of Bacellus spp. in antagonism between Pleurotus ostreatus and Trichoderma harzianum in heat-treated wheat-straw substrates[J]. Bioresource Technology，2008，99（15）：6966-6973.

[7]張金霞，陳強(qiáng)，黃晨陽(yáng)，等. 食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 菌物學(xué)報(bào)，2015，34（4）：524-540.

[8]胡英強(qiáng)，徐逸寒. 菇渣用于生產(chǎn)水稻育苗基質(zhì)的研制及其應(yīng)用推廣[J]. 南方農(nóng)業(yè)，2018，12（27）：3-4.

[9]王玉芳. 野生水蕨菜栽培技術(shù)[J]. 廣西園藝，2008，19（6）：55，57.

[10]楊逢春. 水蕨的栽培[J]. 中國(guó)花卉園藝，2011，11（2）：29.

[11]田華林，朱雁，韋蓉靜，等. 特色森林蔬菜——水蕨菜無(wú)公害栽培技術(shù)[J]. 中國(guó)林副特產(chǎn)，2008，22（5）：45-46.

[12]荊延德，張志國(guó). 栽培基質(zhì)常用理化性質(zhì)“一條龍”測(cè)定法[J]. 北方園藝，2002（3）：18-19.

[13]馬義勝. 鐵皮石斛栽培廢料和菇渣配制基質(zhì)對(duì)草莓生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2018，30（7）：1175-1181.

[14]徐文杰. 北京地區(qū)蕨類(lèi)植物引種、栽培及繁殖技術(shù)的研究[D]. 北京：北京林業(yè)大學(xué)，2007 .

[15]Lumbanraja J，Syam T，Nishide H et al. Deterioration of soil fertility by land use changes in South Sumatra，Indonesia：from 1970 to 1990[J]. Hydrol Process，1998，12：2003-2013.

[16]王昊，馬文禮，王世平，等. 基于歐李枝條的農(nóng)林廢棄物基質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J]. 北方園藝，2019（16）：7-16.

[17]楊柳，何正軍，趙文吉，等. 不同栽培條件對(duì)紅景天葉綠素含量的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（32）：133-136，139.

[18]李天林，沈兵，李紅霞. 無(wú)土栽培中基質(zhì)培選料的參考因素與發(fā)展趨勢(shì)（綜述）[J]. 石河子大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，3（3）：250-257.

[19]于天仁. 土壤分析化學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1988：274.

[20]班春果.土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)生長(zhǎng)、生理及礦質(zhì)元素吸收的影響[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[21]Nachimuthu G，King K，Kristiansen P，et al. Comparison of methods for measuring soil microbial activity using cotton strips and a respirometer[J]. Journal of Microbiological Methods，2007，69（2）：322.

[22]Saikia P，Bhattacharya S S，Baruah K K. Organic substitution in fertilizer schedule：Impacts on soil health，photosynthetic efficiency，yield and assimilation in wheat grown in alluvial soil[J]. Agriculture，Ecosystems & Environment，2015，203：102-109.

[23]Duxbury J M，Smith M S，Doran J W，et al. Soil organic matter as a source and a sink of plant nutrients[M]//Colema D C，Oades J M，Uehara G. Dynamics of soil organic matter in tropical ecosystems. Honolulu：University of Hawaii Press，1989.

[24]馬晟. 氮、磷、鉀用量及施肥方式對(duì)茄子生育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[25]劉佳. 長(zhǎng)期偏施氮肥對(duì)菜田土壤鈣、鎂、硫含量及番茄品質(zhì)產(chǎn)量的影響[D]. 沈陽(yáng)：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[26]Fang X M，Li Y S，Nie J，et al. Effects of nitrogen fertilizer and planting density on the leaf photosynthetic characteristics，agronomic traits and grain yield in common buckwheat （Fagopyrum esculentum M.）[J]. Field Crops Research，2018，219：160-168.

[27]楚光紅，章建新. 施氮量對(duì)滴灌超高產(chǎn)春玉米光合特性、產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響[J]. 玉米科學(xué)，2016，24（1）：130-136

[28]高云新，王成中，楊大海，等. 氮、磷、鉀對(duì)水稻的生理作用[J]. 吉林農(nóng)業(yè)，2012（1）：70.

[29]喬振江，蔡昆爭(zhēng)，駱世明. 低磷和干旱脅迫對(duì)大豆植株干物質(zhì)積累及磷效率的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（19）：5578-5587.

[30]安瓊，王麗敏，張鵬，等. 不同鉀濃度對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（5）：115-119.

[31]楊陽(yáng)，徐福利，陳志杰. 施用鉀肥對(duì)溫室黃瓜光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（5）：1232-1237.

[32]何志剛，婁春榮，王秀娟，等. 氮鉀配施對(duì)設(shè)施番茄土壤微生物群落及土壤養(yǎng)分和鹽分的影響[J]. 北方園藝，2017（9）：148-153.姚鵬強(qiáng)，袁軼，程世平. 張良姜同源四倍體誘導(dǎo)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（2）：104-107.