不同营养元素缺乏对阳春砂仁幼苗生长的影响

云南农业大学学报 Journal of Yunnan Agricultural University， 2011， 26 ( 5) : 700 705 http: / /xb. ynau. edu. cnISSN 1004 390X; CODEN YNDXAX E-mail: xb ynau. edu. cn收稿日期 : 2010 12 14 修回日期 : 2011 04 20 网络出版时间 : 2011 09 14 17: 51* 基金项目 : 国家科技支撑计划项目 ( 2006BAI09B03 4) 。作者简介 : 张丽霞 ( 1975 ) ， 女 ， 山西长治人 ， 副研究员 ， 主要从事热带药用植物资源及植物保护研究 。E-mail: zlx0428 yahoo. com. cn通讯作者 Corresponding author: 何月秋 ( 1956 ) ， 男 ， 湖北武穴人 ， 教授 ， 主要从事植物病理研究 。E-mail: ynfh2007163. com. cn网络出版地址 : http: / /www. cnki. net/kcms/detail/53. 1044. S. 20110914. 1751. 201105. 700_ 022. htmlDOI: 10. 3969/j. issn. 1004 390X ( n) . 2011. 05. 022不同营养元素缺乏对阳春砂仁幼苗生长的影响*张丽霞1， 彭建明1， 高微微1， 2， 马 洁1， 何月秋3( 1. 中国医学科学院 ， 北京协和医学院 药用植物研究所云南分所 ， 云南 景洪 666100;2. 中国医学科学院 ， 北京协和医学院 药用植物研究所 ， 北京 100193;3. 云南农业大学 农业与生物技术学院 ， 云南 昆明 650201)摘要 : 采用溶液培养技术 ， 研究了不同营养元素缺乏条件下 ， 阳春砂仁幼苗的生长发育规律及缺素症状 。结果表明 : 12 种营养元素中 ， 以缺 N， P， K， Fe 对阳春砂仁幼苗的生长影响最大 ， 幼苗在株高 、叶片数 、叶面积 、鲜重 、干重等生长指标上均与对照形成显著差异 ( P 0. 05) ， 同时在形态特征上表现出各自典型的缺素症状 。缺 Ca 和缺 Mg 在培养中表现出徒长现象 ， 植株纤弱 ， 干物质积累较少 。缺素对阳春砂仁幼苗根系发育也造成不同程度影响 ， 其中以缺 B 和缺 Fe 受抑制最严重 。关键词 : 阳春砂仁 ; 溶液培养 ; 缺素症状 ; 生长影响中图分类号 : S 567. 23. 062 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 390X ( 2011) 05 0700 06Effect of Nutritional Deficiency on the Growthof Amomum villosum SeedlingZHANG Li-xia1， PENG Jian-ming1， GAO Wei-wei1， 2， MA Jie1， HE Yue-qiu3( 1. Yunnan Branch; Institute of Medicinal Plant Development; Chinese Academy of Medical Sciencesand Peking Union Medical College; Jinghong 666100; China; 2. Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College， Beijing 100094; China;3. Plant Protection College; Yunnan Agricultural University， Kunming 650201; China)Abstract: The growth characteristics and nutrient deficiency symptoms of Amomum villosum seedlingwere studied by a series of hydroponics experiments with the absence of 12 different nutritional ele-ments The result showed that lack of N， P， K and Fe had the strongest impact on the seedlinggrowth， all of the seedling growth indices like the plant height， leaf-area index， fresh weight and dryweight showed significant difference with the full-nutrition treatment ( P 0. 05) ， the typical nutrientdeficiency symptoms of morphological characteristics have also appeared Lack of Ca and Mg led to ex-cessive growth， slim seedling and reduced dry matter accumulation The root system development wasaffected besides， B and Fe deficiency had the strongest inhibition to the root system developmentKey words: Amomum villosum; nutrient solution cultivation; nutritional deficiency symptom; effect ofgrowth阳春砂仁 ( Amomum villosum Lour) 为姜科豆蔻属多年生草本植物 ， 是我国著名的 “四大南药 ”之一 ， 以其干燥成熟果实入药 ， 具有化湿开胃 、温脾止泻 、理气安胎的功效 ; 同时也是著名的食用调味品及香料 。阳春砂仁在我国具有悠久的药用历史 。近几十年来 ， 国内外学者对其进行了深入的研究 ， 内容涉及资源 1、栽培 2、化学成分与药理 3、药材鉴别 4、品质评价 5等多个方面 ， 但有关营养胁迫对其生长发育影响的研究尚未见报道 。本试验采用溶液培养技术 ， 研究了不同营养元素缺乏条件下 ， 阳春砂仁幼苗的生长发育规律及缺素症状 ， 以期为生产上阳春砂仁的营养诊断与合理施肥提供理论依据 。1 材料与方法1. 1 材料选择大小一致的优质阳春砂仁成熟种子 ， 用细河沙作基质 ， 蒸馏水作灌溉水 ， 在花盆中进行培育 。经过 2 个月种苗生长至 2. 5 cm 左右时 ， 选择株高 、长势较为一致的植株作为供试材料 。1. 2 方法试验设完全营养液 ( CK) 、缺 N ( N) 、缺P ( P) 、缺 K ( K) 、缺 Ca ( Ca) 、缺 Mg( Mg) 、缺 S ( S) 、缺 Fe ( Fe) 、缺 Mn( Mn) 、缺 B ( B) 、缺 Cu ( Cu) 、缺 Zn( Zn) 、缺 Mo ( Mo) 共 13 个处理 。营养液按 1/2 Hoagland 完全营养液或缺素营养液配方配制 6， 所用药品均为分析纯 ， 溶液均为蒸馏水 。取 300 mL 三角瓶作培养缸 ， 分别装入配制好的全素或缺素培养液 ， 挑选生长一致且健壮的砂仁幼苗 ， 每瓶移置 1 株 ， 每处理 10 株 。用棉花包裹茎部 ， 将其固定于甁口上 ， 固定位置以根系能充分接触营养液为宜 。三角瓶外部用双层黑色塑料遮光 ， 最后 ， 将移置好的三角瓶置于温湿度适宜 、通风条件较好的实验室内进行培养 。试验期间 ， 每天调节营养液 pH 值至 5 6， 定时通气 ; 每隔 2 d 用量筒定量向根部补充营养液 ;每隔 7 d 更换 1 次营养液 。1. 3 测定项目和方法试验设培养观测时间为 180 d。培养期间 ， 随时观察缺素的形态症状变化 ; 培养前及培养 30 d和 60 d 时分别测定植株株高 、叶数 、整株鲜重 、主根长等指标 ， 计算各指标相对生长量 ( RGY) ;培养 60 d 时 ， 增测叶面积 、枯叶数 ， 并选各处理 5株鲜材料 80烘干至恒重 ， 测量整株干重 。RGY = ( W1 W0) /W0100%式中 : RGY 指相对生长量 ， W1指培养 30 d 和 60 d各指标的称量或测量值 ， W0指培养前各指标的称量或测量值 。1. 4 统计分析方法缺素处理对各测定参数的影响用单因素方差分析 ， 多重比较采用 S N K 检验法 ， 所有统计分析均用 SPSS 13. 0 完成 。2 结果与分析2. 1 阳春砂仁幼苗在不同营养元素缺乏条件下的形态表现供试阳春砂仁种苗从缺素培养 2 周始 ， 陆续表现症状 ， 其中以缺 N 处理表现症状最早 ， 且生长受影响最大 ， 培养至 60 d 时缺 N 处理供试植株已基本死亡 ， 停止试验 ; 除缺 N 外 ， 缺 P、K 和Fe 等处理植株生长受影响也较大 ， 表现缺素症较为明显 。培养至 110 d 时缺 Fe 处理供试植株基本死亡 ， 停止试验 ; 140 d 时缺 P， K 处理供试植株基本死亡 ， 仅剩上部 1 2 片黄叶 ， 停止试验 ; 其它营养液供试植株均培养观察至 180 d。本试验根据不同的缺素症状编制了检索表 ，如下 :阳春砂仁缺素症状检索表1. 先从老叶发病2. 病症常遍布整株 ， 老叶干焦和死亡3. 自老叶向上部叶片变黄 ， 植物矮小 ， 茎细弱 ， 叶片小 缺 N3. 植株暗绿色 ， 中部和基部叶片叶脉间出现不规则缺绿 ， 有黄晕状斑点 ; 植物矮小 ，茎细弱 ， 叶片小 缺 P3. 植株淡绿色 ， 基部叶片叶尖缺绿 、枯萎 ; 脉间褪绿 ， 叶脉仍残存绿色 缺 Mo107第 5 期 张丽霞 ， 等 : 不同营养元素缺乏对阳春砂仁幼苗生长的影响2. 病症常限于局部 ， 杂色或失绿3. 叶脉间多呈网眼状白色斑点 ， 叶片上有坏死斑 ; 后期老叶黄化 ， 叶尖枯死卷曲 ; 植株纤弱 ，徒长明显 缺 Mg3. 初期老叶叶尖黄化 ， 后由叶缘向叶脉间逐渐黄化 ， 后期叶尖 、叶缘黄化部分干枯呈水浸状坏死 ，近叶柄处叶脉残留着浓绿色 ， 与黄化部分形成明显的对比 。植物矮小 ， 茎细弱 ， 叶片小 缺 K3. 叶片上有坏死斑 ， 中部和基部叶片常向下弯曲 ， 与茎近垂直 。后期老叶变细 ， 部分老叶畸形扭曲 缺 Zn1. 先从幼叶发病2. 顶芽死亡 ， 幼叶变形和坏死3. 幼叶叶尖或叶缘呈白色透明状 ， 后卷曲成钩状 。植株纤弱 ， 徒长明显 缺 Ca3. 叶片从叶缘向内逐渐黄化 ， 形成较大的黄色区 ， 但叶脉仍保持绿色 缺 B2. 顶芽仍活但缺绿或萎蔫3. 幼叶全部变白 ， 叶尖焦枯 ; 老叶由叶尖 、叶缘向脉间逐渐变白 ; 植株瘦弱 缺 Fe3. 叶片均匀褪绿 ， 整株叶片黄化 ， 叶脉失绿 ， 无坏死斑 缺 S3. 幼叶萎蔫 ， 卷曲 ， 叶缘和叶尖呈白色枯死 ， 老叶轻微褪绿 缺 Cu3. 幼叶不萎蔫 ， 叶脉间缺绿 ， 叶脉仍残留绿色 缺 Mn2.2 不同营养元素缺乏对阳春砂仁幼苗生长的影响2. 2. 1 缺素对株高的影响试验结果显示 ( 表 1) : 大部分元素对阳春砂仁幼苗的生长都有一定的影响 。经方差分析 ， 缺素培养 30 d 和 60 d 时 ， 各处理之间株高相对生长量均存在显著差异 ( P 0. 05) 。其中以缺 N， P， K，Fe 4 个处理对幼苗的生长影响最大 ， 其株高相对生长量与对照相比 ， 在培养 30 d 和培养 60 d 时 ， 统计差异都达到显著水平 ( P 0. 05) 。而缺 Ca 和缺Mg 处理在培养过程中表现出徒长的现象 ， 缺 Ca 处理株高的相对生长量在培养 30 d 和 60 d 时都显著高于对照 ( P 0. 05) ， 但植株比对照明显纤弱 。缺 Mg 处理在培养初期徒长明显 ， 30 d 时株高相对生长量显著高于对照 ， 但从培养第 2 个月始生长减缓 ， 60 d 时与对照无显著差异 。缺 S， Zn， Mo 在培养初期株高相对生长量与对照无明显差异 ， 但在培养 60 d 时 ， 株高都显著低于对照 。缺 Mn， B，Cu 3 个处理对幼苗的株高影响与对照无显著差异 。2. 2. 2 缺素对叶片的影响叶片是最直接反应缺素现象的部位 ， 除表现典型的缺素症状外 ， 叶片的生长如数量 、枯叶数 、叶面积等指标也有一定的变化 。试验结果见表 2，经方差方析 ， 缺素培养 30 d 和 60 d 时 ， 各处理之间叶片数相对生长量存在显著差异 ( P 0. 05) ;缺素培养 60 d 时 ， 各处理之间枯叶数和叶面积也都存在显著差异 ( P 0. 05) 。结果显示 : 培养表 1 缺素处理 30d 和 60d 后阳春砂仁幼苗株高变化Tab. 1 Plant height of A. villosum seedling culturedin the liquid cultures for 30 and 60 days处理treatment30d 60d实际株高 /cmplant height相对生长量relative growth实际株高 /cmplant height相对生长量relative growthCK 5. 89 1. 56 c 11. 90 4. 13 b N 5. 30 0. 87 e 5. 60 0. 96 f P 4. 58 0. 86 e 5. 66 1. 31 f K 4. 71 0. 83 e 5. 98 1. 32 f Ca 6. 86 2. 24 a 12. 13 4. 71 a Mg 6. 56 1. 98 b 10. 12 3. 58 bcd S 6. 57 1. 44 cd 10. 80 2. 99 d Fe 5. 62 1. 26 d 7. 40 1. 98 e Mn 5. 72 1. 39 cd 11. 47 3. 74 bc B 5. 60 1. 57 c 9. 98 3. 57 bcd Cu 5. 76 1. 57 c 11. 02 3. 88 bc Zn 5. 48 1. 50 cd 9. 47 3. 31 cd Mo 6. 23 1. 63 c 10. 26 3. 28 cd注 : 表中同列数据后不同字母表示不同处理间在 P = 0 05水平上差异显著 ， 下同 。Note: Different lowercase letters in the same column mean signifi-cant difference at P =0 05 level The same below30 d和培养 60 d 时 ， 缺 N， P， K 3 个处理叶片数均显著低于对照 ( P 0. 05) 。而在培养 60 d 时 ，缺 Fe 和缺 Mg 处理因后期生长减缓 ， 叶片数增长也开始显著低于对照 ( P 0. 05) 。从培养 60 d的叶面积统计分析结果可见 ， 缺 N， P， K， Fe 4 个处理的叶片显著小于对照 ， 其次缺 S， B， Zn，207 云南农业大学学报 第 26 卷Mo 4 个处理的叶片也比对照明显减小 。培养 60 d时 ， 缺 N 的枯叶数与对照相比 ， 显著增加 ， 其它处理枯叶数与对照无明显差异 。2. 2. 3 缺素对根的影响处理不仅影响地上部发育 ， 对其根系发育也有不同程度影响 。缺素处理间根的变化如表 3所示 。经方差方析 ， 缺素培养 30 d 和 60 d 时 ，各处理间根的相对生长量均存在显著差异 ( P 0. 05) 。结果表明 : 所有缺素处理对阳春砂仁幼苗根的生长都有不同程度的抑制作用 ， 但缺素对根的影响与对地上部的影响不同 。缺 P 和缺 K处理在培养 30 d 时 ， 与对照无显著差异 ， 但培养至 60 d 时 ， 幼苗根长较对照显著增长 ( P 0. 05) 。缺 N 和缺 S 在培养初期 ， 根生长受到一定的抑制作用 ， 但培养至 60 d 时与对照无显著差异 。其它处理在培养 30 d 和 60 d 时 ， 根长均显著低于对照 ( P 0. 05) ， 尤其是缺 B 和缺 Fe处理根长受抑制最严重 ， 比对照减少近 50%。同时观察根量和根的颜色发现 : 完全营养液( CK) 下植株有最大的根数增量 ， 而其它处理的根系都较纤弱 ， 须根少 。缺 P 处理老根呈褐色 ， 而缺 Ca， Mg， S 老根呈黄色 。表 2 缺素处理 30 d 和 60 d 后阳春砂仁幼苗叶变化Tab. 2 Leaf number and area of A. villosum seedling cultured in the liquid cultures for 30 and 60 days处理treatment30 d 60 d实际叶片数leaf number相对生长量relative growth实际叶片数leaf number相对生长量relative growth枯叶数dead leaf number叶面积 /cm2area of leafCK 7. 50 0. 93 a 10. 70 1. 77 a 1. 80 bc 18. 01 a N 6. 50 0. 52 b 7. 00 0. 66 e 5. 30 a 7. 66 d P 6. 80 0. 59 b 7. 60 0. 80 de 3. 10 b 7. 75 d K 6. 90 0. 66 b 7. 90 0. 93 bcde 3. 00 b 8. 14 d Ca 8. 10 0. 94 a 9. 40 1. 27 abcde 2. 80 b 16. 27 ab Mg 7. 70 0. 98 a 8. 00 1. 06 bcde 2. 40 bc 15. 25 abc S 8. 00 0. 92 a 9. 90 1. 38 abcd 3. 50 b 13. 97 bc Fe 7. 40 0. 85 a 7. 50 0. 87 cde 3. 10 b 9. 20 d Mn 7. 70 1. 07 a 9. 40 1. 58 ab 2. 60 bc 15. 68 ab B 7. 70 0. 88 a 9. 00 1. 21 abcde 1. 50 bc 13. 56 bc Cu 7. 50 0. 93 a 9. 10 1. 38 abcd 2. 40 bc 16. 41 ab Zn 7. 60 0. 96 a 9. 70 1. 51 abc 2. 10 bc 12. 43 c Mo 7. 50 0. 94 a 9. 20 1. 43 abcd 0. 80 c 14. 23 bc表 3 缺素处理 30 d 和 60 d 后阳春砂仁幼苗根的变化Tab. 3 Root length t of A villosum seedlingcultured in the liquid cultures for 30 and 60 days处理treatment30 d 60 d实际根长 /cmroot length相对生长量relative growth实际根长 /cmroot length相对生长量relative growthCK 17. 76 1. 49 a 21. 82 2. 09 c N 16. 79 1. 03 bcde 22. 45 1. 70 cd P 15. 31 1. 22 abc 27. 58 3. 11 a K 16. 64 1. 38 ab 21. 34 2. 50 b Ca 13. 6 0. 77 de 18. 72 1. 44 de Mg 12. 05 0. 64 e 15. 97 1. 13 de S 14. 09 1. 01 bcde 19. 26 1. 71 cd Fe 12. 47 0. 66 e 15. 17 1. 06 e Mn 12. 71 0. 91 cde 14. 03 1. 11 de B 11. 03 0. 61 e 13. 07 0. 90 e Cu 11. 72 0. 94 cde 14. 12 1. 35 de Zn 10. 76 1. 05 bcde 12. 42 1. 34 de Mo 11. 63 1. 18 abcd 11. 68 1. 17 de2. 2. 4 缺素对鲜重和干重的影响试验结果表明 ( 表 4) : 缺素处理对阳春砂仁幼苗鲜重和干重的影响与对地上部生长的影响基本一致 ， 经方差方析 ， 各处理间鲜重和干重的相对生长量均存在显著差异 。缺 N， P， K，Fe 4 个处理受影响最大 ， 在培养 30 d 和 60 d时 ， 4 个处理的鲜重相对生长量较对照分别减少 43. 4% 与 72. 8% 以上 ， 与对照差异均达到显著水平 。其次 ， 缺 Mg， B， Mo 与对照也有显著差异 ， 而缺 S， Zn， Ca 在培养 30 d 时 ， 虽然与对照无明显差异 ， 但培养至 60 d 时 ， 随着缺素加剧 ， 鲜重相对生长量都开始显著低于对照 。干重的变化趋势大体相似 。由此可见 ， 各种缺素处理 ， 对干物质的积累均有不同程度的影响 。307第 5 期 张丽霞 ， 等 : 不同营养元素缺乏对阳春砂仁幼苗生长的影响表 4 缺素处理 30 d 和 60 d 后阳春砂仁幼苗鲜重和干重的变化Tab. 4 Fresh and dry weight of A villosum seedling cultured in the liquid cultures for 30 and 60 days处理treatment30 d 60 d实际鲜重 gactual fresh weight相对生长量relative growth实际鲜重 gactual fresh weight相对生长量relative growth干重 g/株dry weightCK 1. 28 2. 88 ab 2. 77 7. 39 a 0. 28 a N 1. 14 1. 48 cd 1. 36 1. 96 d 0. 13 c P 0. 99 1. 15 d 1. 33 1. 89 d 0. 13 c K 1. 10 1. 50 cd 1. 32 2. 00 d 0. 11 c Ca 1. 65 3. 34 a 1. 77 3. 66 cd 0. 14 bc Mg 1. 06 1. 67 cd 1. 85 3. 66 cd 0. 15 bc S 1. 25 2. 23 bc 2. 06 4. 32 bc 0. 16 bc Fe 0. 96 1. 63 cd 1. 10 2. 01 d 0. 09 c Mn 1. 01 2. 06 bc 1. 65 4. 00 bc 0. 15 bc B 0. 90 1. 90 cd 1. 56 4. 03 bc 0. 17 bc Cu 1. 10 2. 73 ab 1. 98 5. 71 ab 0. 22 ab Zn 0. 97 2. 23 bc 1. 58 4. 27 bc 0. 15 bc Mo 0. 75 1. 59 cd 1. 87 5. 45 bc 0. 21 ab3 讨论本试验研究结果表明 : 12 种营养元素对阳春砂仁的生长都起着重要的作用 ， 缺少任何一种元素 ， 阳春砂仁幼苗都会遭到不同程度的伤害 ， 生长受到抑制 。其中以缺 N， P， K， Fe 4 个处理反应敏感 ， 症状明显 ， 对幼苗的生长影响也最大 。缺 Ca 和缺 Mg 在培养中表现出徒长现象 ， 植株纤弱 ， 干物质积累较少 ， 根系发黄 、受抑制明显 。其它缺素处理产生的症状虽然不十分明显 ， 但较完全营养液培养相比 ， 各指标生长量也都受到一定的抑制 ， 且培养后期叶片均表现出不同程度的黄化和脱落等现象 ， 顶叶提前长出 ， 生长接近停滞 。缺素对阳春砂仁幼苗根的影响与对地上部的影响不同 。缺 P 和缺 K 的根长显著高于对照 ，但根 量 少 ， 这 与 台 德 卫 7、曹 敏 建 8、曾 秀成 9等在水稻 、玉米和大豆上的研究结果类似 。台德卫等 7认为 ， 磷胁迫会明显促进单根的生长 ， 可能是磷胁迫下作物调整了对光合作用产物的分配 ， 将光合作用生产的物质优先转移到根部用于根系生长 ， 以便最大限度的获取磷营养 ， 满足生长需要 。缺 N 和缺 S 对幼苗根系的影响不明显 ; 其它缺素处理对根系生长的抑制作用均显著 ， 其中以缺 B 和缺 Fe 处理根生长受抑制最严重 。关于作物缺素症状的研究 ， 自 20 世纪 60 年代后期就开始有报道 ， 近年来在粮食 、经济 、药用 、园艺等多种作物上都进行了相关研究 10， 不同作物对缺素胁迫的反应既有相似之处 ， 也有不同之处 。大部分作物都显示出对 N， P， K 胁迫最为敏感 11 16， 其次对 Fe， Ca， Mg 胁迫表现出不同的敏感性 ， 如湿地松 、加勒比松对缺 Fe 较为敏感 13， 刺梨对缺 Ca 和缺 Fe 较为敏感 14， 桉树对缺 Mg 较为敏感 15， 亚麻对缺 Ca 更敏感等 16。阳春砂仁幼苗在缺 N， P， K， Fe 营养元素时 ， 表现出的生长严重受抑制现象及典型的缺素症状 ，与多数作物报道类似 ， 但在缺 Ca 和缺 Mg 时所表现出的徒长现象 ， 其它作物未见报道 ， 其原因还有待进一步探讨 。阳春砂仁是多年生草本植物 ， 在西双版纳已有近 40 年的栽培历史 ， 连续种植阳春砂仁导致土壤严重退化 。通过对产区阳春砂仁地土壤养分测定 ， 结果显示种植阳春砂仁后土壤速效磷 、速效钾 、有效硫 、有效铁 、有效铜 、有效硼含量均偏低 ， 土壤营养元素的缺乏必然导致407 云南农业大学学报 第 26 卷植株养分的变化 ， 从而导致植株缺素的可能性 。本试验的研究表明 ， 阳春砂仁缺素症状大多表现在叶片上 ， 可为营养元素缺乏的快速诊断提供可能 ， 从而为进一步开展田间肥料试验提供理论依据 。植物生活需要各种必需的营养元素 ，