纯羊粪对6种宿根花卉形态指标及生理指标的影响

孙丽清，贺学勤，矫娇娇，郝军

（1.呼和浩特市新城区园林绿化服务中心，内蒙古 呼和浩特 010051；
2.内蒙古农业大学 园艺与植物保护学院，内蒙古 呼和浩特 010018）

宿根花卉指个体寿命超过2 a，多次开花结果，地下根系正常的草本花卉。宿根花卉品种繁多，形态丰富，可以通过片植、丛植等形式表现出很强的群体效果。宿根花卉种植一次，可以多年利用，大多数具有较强的适应性和抗性，越来越受到园林工作者的重视和关注[1]。内蒙古呼和浩特市地处寒旱区，大部分地块肥力水平较低，限制了绿化中可用花卉的种类，制约了宿根花卉的观赏价值和园林应用效果。在园林生产中，肥料对花卉生长具有十分重要的作用，但是过度使用肥料，不但增加成本，也会造成土壤板结、地下水污染、资源浪费等一系列问题[2]。开发、利用、引进耐贫瘠品种，可以立足当地经济发展，有利于生态文明建设，因此，筛选耐贫瘠宿根花卉具有十分重要的意义。耧斗菜等6种宿根花卉是呼和浩特市引种栽培生长状况和适应性表现良好的品种，前人关于这几种花卉的研究主要集中在引种栽培、观赏性评价及抗旱性研究等方面[1,3-10]，但关于耐贫瘠性的研究不多。有研究表明，大多数植物在受到水分胁迫、肥料胁迫、温度胁迫等不良环境因子造成的逆境胁迫时其生理机制、形态会发生明显的变化[11-12]。逆境胁迫下植物体内活性氧代谢失调，细胞膜结构被破坏，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）作为植物体内的保护酶，通过清除活性氧自由基，保护膜系统的正常运转，维持植物正常生理功能。研究表明，适量的施肥有利于提高SOD、POD、CAT等酶活性[13-16]。丙二醛（MDA）是膜脂过氧化作用的产物，其含量高低反映了植物细胞膜脂过氧化程度。在低温、低肥、干旱等逆境胁迫下[17-19]，植物MDA含量上升。在植物生长过程中，不使用肥料容易导致植株生长势弱、出苗期长、出苗率低、花期缩短、越冬成活率低等问题[20]。羊粪含有丰富的氮、磷、钾和有机质，以及少量的微量元素，适用于碱性土地、贫瘠土地的土壤改善[21-22]。

本试验通过分析6种宿根花卉在施用纯羊粪和未施肥下的形态和花期变化及叶片内部生理指标的变化，比较引种宿根花卉的耐贫瘠性，为进一步丰富呼和浩特市耐贫瘠花卉品种及宿根花卉在呼和浩特市园林绿化中的种植应用提供参考。

1.1 试验材料

供试6种宿根花卉分别为少女石竹（Dianthus deltoidesL.）、瞿麦（Dianthus superbusL.）、欧石竹（Dianthus carthusianorumL.）、中国石竹栽培种钻石猩红（Dianthus chinensiscv. Diamond scarlet Imp.）、耧斗菜（Aguilegia viridifloraPall.）和鼠尾草（Salvia japonicaThunb.）。

1.2 试验地概况

本试验在内蒙古自治区呼和浩特市新城区鸿盛基地进行。该基地位于呼和浩特市区东北部，北纬40.88°，东经111.81°。基地园土的pH值为7.75，有机质为4.06 g/kg，有机碳为2.35 g/kg，碱解氮为23.94 mg/kg，速效磷为4.08 mg/kg，速效钾为19.10 mg/kg。

1.3 试验方法

将6种宿根花卉播种于品氏基质中，待幼苗长至4～6叶时，定植于15 cm×17 cm花盆中。盆土设置为施肥和不施肥2个处理，施肥处理为3份过筛园土加1份发酵纯羊粪，不施肥处理仅装入基地过筛园土，质量均为1.50 kg/盆。混入羊粪的盆土理化性质分别为：pH值7.65，有机质34.22 g/kg，有机碳19.85 g/kg，碱解氮47.11 mg/kg，速效磷13.55 mg/kg，速效钾81.10 mg/kg。试验采用随机区组法将花盆放置于智能温室内（昼温20～25 ℃/夜温10～15 ℃，光照10 000～40 000 lx，空气相对湿度50%左右），所有供试材料管理相同。每处理3次重复，每重复60盆。待2个处理下植株株高或株幅间差异为1.3～1.4倍时，此时记为0 d，开始测量及收集样品。随后每隔20 d测量并取样，一共测量3次。测量及采样时间均为9：00—10：00，收集的样品放入-20 ℃冰箱保存。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 株高及株幅测量 采用直尺测量株高（从植株茎基部到植株最高处距离），并计算相对生长速率。

式中，Q为定植时株高，ΔQ为测量时株高与Q的差值，T为定植到测量的天数。

采用直尺对株幅进行十字交叉测量，取平均值，并计算相对生长速率。由于少女石竹和鼠尾草丛生状生长，株高差异不明显，故测量株幅的变化。

式中，P为定植时株幅，ΔP为测量时株幅与P的差值。

1.4.2 观赏指标记录 用游标卡尺和直尺进行花横径和花序横、纵径测量。单花植物，在花完全展开后测量其直径；
具有花序的植株，测量花序横、纵径，花序横径指花序最粗处直径，花序纵径指花序底端至花序顶端的高度。并记录现蕾期（定植到植物现蕾的时间）和始花期（定植到单花植物第1朵花或第1支花序下部小花开放的时间）。

1.4.3 生理指标测定 从上至下选取植株完全展开的第4～5片健壮叶片，按照试剂盒（南京建成生物工程研究所）要求，进行POD、SOD和CAT活性及MDA含量测定。

1.5 隶属函数法评价品种的耐贫瘠性

抗逆性评价采用模糊数学中的隶属函数法[23]，依据POD、SOD、CAT活性及MDA含量进行耐贫瘠性综合评价。

式中，xi为测定指标，xmin和xmax为所有相关材料的某一种指标的最小值和最大值；
若为负相关，则用反隶属函数公式计算。

1.6 数据分析

试验数据采用 SPSS 18.0与 Microsoft Excel 2007软件进行处理及分析。

2.1 纯羊粪对6种宿根花卉生长速率的影响

欧石竹和少女石竹在定植后的第47天、瞿麦在定植后的第54天、中国石竹栽培种钻石猩红在定植后的第27天、耧斗菜在定植后的第51天、鼠尾草在定植后的第39天时，施肥处理的株高（或株幅）为未施肥处理的1.3～1.4倍，此时开始测量，记为0 d。在同一测量时间，除耧斗菜40 d外，施用纯羊粪下的6种宿根花卉的株高和株幅相对生长速率均显著高于不施用肥料（表1），表明施肥可促进植株的生长速度。

表1 不同处理下6种宿根花卉株高（或株幅）的相对生长速率比较Tab.1 Comparison of relative growth rate of plant height（or plant width） of six perennial flowers under different treatments %/d

未施肥下，欧石竹生长速度平缓，施肥后表现为早期生长速度快，随后减缓的趋势；
瞿麦在未施肥下与欧石竹相似，施肥后呈快速生长的状态；
中国石竹栽培种钻石猩红未施肥下呈前期生长较慢、后期加快的趋势，施肥后前期生长速度明显加快、后期减缓；
耧斗菜未施肥下前期生长缓慢、后期生长加快，施肥后生长的状态未改变；
鼠尾草未施肥下的生长趋势与耧斗菜一致，施肥后则表现为前期生长加快、后期变缓的趋势；
少女石竹未施肥下的生长趋势与鼠尾草相似，施肥后生长速度显著加快且平稳生长。

2.2 纯羊粪对6种宿根花卉观赏价值的影响

施肥与否对6种宿根花卉的花横径或花序横径、花序纵径均无显著影响（表2）。与未施肥相比，除耧斗菜外，施用纯羊粪均可显著提早现蕾期和始花期，分别提早3～23、5～28 d（表3）。

表2 施肥处理对6种宿根花卉花横径、花序横径和纵径的影响Tab.2 Effects of fertilization treatments on flower transverse diameter， inflorescence transverse diameter and longitudinal diameter of 6 perennial flowers

表3 施肥处理对6种宿根花卉花期的影响Tab.3 Effects of fertilization treatments on the flowering period of 6 perennial flowers d

2.3 纯羊粪对6种宿根花卉POD、SOD和CAT活性的影响

未施肥下，除瞿麦外，其余花卉的POD活性均表现为低—高—低的变化趋势；
施肥下，除瞿麦和少女石竹外，其余花卉的POD活性变化趋势均未改变。同一测量时期，除中国石竹栽培种钻石猩红0 d外，均表现为施肥处理的POD活性显著高于未施肥处理（表4）。

表4 施肥处理对6种宿根花卉POD活性的影响Tab.4 Effects of fertilization treatments on POD activity of 6 perennial flowers U/g

续表4 施肥处理对6种宿根花卉POD活性的影响Tab.4（Continued） Effects of fertilization treatments on POD activity of 6 perennial flowers U/g

未施肥下，6种花卉的SOD活性均表现为低—高—低的变化趋势；
施肥下，除少女石竹和瞿麦外，其余花卉SOD活性未改变。同一测量时期，除瞿麦0 d外，均表现为施肥SOD活性显著高于未施肥（表5）。

表5 施肥处理对6种宿根花卉SOD活性的影响Tab.5 Effects of fertilization treatments on SOD activity of 6 perennial flowers U/g

未施肥下，除少女石竹和瞿麦外，其余的CAT活性表现为低—高—低；
施肥下未影响其变化趋势。同一测量时期，除瞿麦未显著增加外，其余均表现为施纯羊粪的CAT活性高于未施肥（表6）。

表6 施肥处理对6种宿根花卉CAT活性的影响Tab.6 Effects of fertilization treatments on CAT activity of 6 perennial flowers U/mg

2.4 纯羊粪对6种宿根花卉MDA含量的影响

未施肥下，MDA含量均表现为逐渐升高的变化趋势，施肥处理未改变MDA含量在6种花卉中的变化趋势。同一测量时期，均表现为施肥处理下的MDA含量显著低于未施肥处理（表7）。

表7 施肥处理对6种宿根花卉MDA含量的影响Tab.7 Effects of fertilization treatments on MDA content of 6 perennial flowers nmol/mg

2.5 6种宿根花卉耐贫瘠性综合评定

分别以叶片中POD、SOD、CAT活性及MDA含量为指标，计算各指标隶属函数值，从最终数值看，耐贫瘠综合评价为：耧斗菜最高，鼠尾草和欧石竹耐贫瘠能力相当，位于第2位，瞿麦和中国石竹栽培种钻石猩红分别为第3、4位，少女石竹最弱（表8）。

表8 6种宿根花卉耐贫瘠性综合评价结果Tab.8 Results of comprehensive evaluation of barren tolerance of six perennial flowers

有机肥含有植物所必需的多种营养元素，能为植物生长提供良好的土壤环境和充足的营养物质，从而促进植物的生长发育，增强植物的抗逆性[24-26]。羊粪为热性微碱性有机肥，养分速效释放，施用后很快看到效果[27]，一直以来都被广泛应用。

在土壤贫瘠的情况下，植物的生长受到不同程度的抑制，植物会通过多种性状表现出来。本研究中，与未施肥相比，施羊粪的6种宿根花卉株高（或株幅）的生长速率提高，花卉现蕾期、始花期提前，表明纯羊粪能有效促进植物生长发育，并能促进提早开花。根据施肥与不施肥下植株生长速率的变化趋势及花卉观赏指标的变化，可判断花卉的喜肥程度。本研究中，施肥下，耧斗菜、瞿麦后期的生长速率加快，而中国石竹栽培种钻石猩红和鼠尾草在早期生长加快，后期生长平缓，欧石竹和少女石竹呈平稳快速生长的趋势。因此，生产中可根据花卉对肥料的反应合理进行施用。施肥处理下耧斗菜后期生长速率增加不显著，现蕾期、始花期提前均不显著，表明肥料对耧斗菜影响不显著，耐贫瘠性较强；
少女石竹施肥下生长速率快速提高，现蕾期和始花期提前最长，分别为23、28 d，表明肥料对少女石竹影响较大。因此，从羊粪对这6种宿根花卉生长及开花的影响看，耧斗菜对肥料的依赖性最小，少女石竹最大。也就是说，耧斗菜耐贫瘠性最强，少女石竹最弱。

植物的耐逆性是植物在逆境条件下，通过自身结构或代谢的反应来阻止、降低或修复逆境造成的伤害，来维持其正常生命活动的能力[28]。在正常情况下，植物体内活性氧的产生和防御系统的清除处于动态平衡，逆境胁迫下SOD、POD、CAT等膜保护系统的主要酶类，通过清除自由基维持膜系统的完整性，从而减轻不良环境对植物的伤害[29]。逆境胁迫下，SOD、POD、CAT活性越高，清除能力越强，植物的抗逆性就越强[30]。植物在逆境胁迫下其膜脂系统会受到不同程度的破坏从而导致膜脂过氧化作用产生，使细胞膜透性增大[31]。MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一，具有很强的细胞毒性，对膜和细胞中的许多生物功能分子如蛋白质、核酸和酶等均有很强的破坏作用，并参与破坏生物膜的结构与功能。MDA含量高低和细胞质膜透性变化是反映细胞膜脂过氧化作用强弱和质膜破坏程度的重要指标，且MDA含量与植物抗逆性呈负相关[32]。本试验施肥处理下，3种保护酶活性均有所提高，MDA含量均显著下降，这与前人的研究结果[26，33-36]一致。植物在贫瘠环境中生长或生存的能力，是受多种因素影响的，并通过多个途径来实现，目前尚未有一个合适、统一的评价方法。本研究中6种宿根花卉几个生理指标的变化趋势较为一致，如果仅用单一分析方法评价植物的耐贫瘠性，存在一定的局限性。隶属函数分析为一种多指标测定基础上对材料的特性进行综合评价的方法，可在一定程度上提高鉴定的准确性[37-40]。因此，本研究综合了6种花卉的各项生理指标，并利用隶属函数法综合评价其耐贫瘠性。结果表明，耧斗菜耐贫瘠性最高，鼠尾草和欧石竹耐贫瘠能力相当，位于第2位，瞿麦和中国石竹栽培种钻石猩红分别为第3、4位，少女石竹第5位。这一结果与形态指标和观赏指标获得的耐贫瘠结果一致。李艳等[30]对4种地被植物的抗旱性强弱进行研究，利用隶属函数对生理指标进行综合分析的结果与形态表现一致。因此，可采用生理指标在早期预测花卉的耐贫瘠程度。植物耐贫瘠能力的判定是一个综合过程，本试验是在温室盆栽环境下进行的，与自然环境有一定差异。在今后的研究中，还需结合自然环境条件、叶片解剖构造、光合器官等结构、分子生物学等方面进行研究、探讨，为宿根花卉的耐贫瘠研究及园林应用提供更加全面的参考。

本研究结果表明，纯羊粪能促进6种宿根花卉的生长发育，提高花卉叶片中SOD、POD、CAT活性，降低MDA含量，从而增强植株的抗逆性；
6种宿根花卉耐贫瘠性强弱依次为：耧斗菜＞欧石竹和鼠尾草＞瞿麦＞中国石竹栽培种钻石猩红＞少女石竹。