不同藥劑浸種及營養液濃度對魔芋實生種子水培生長的影響

寧 燃,李 川,*,崔 鳴

(1.安康學院 現代農業與生物科技學院,陜西 安康 725000;2.陜西富硒循環農業發展研究院,陜西 安康 725000)

0 引言

【研究意義】魔芋(Amorphophalmskonjac)又名蒟蒻,為天南星科魔芋屬多年生草本植物,是一種重要的經濟作物,在亞洲許多國家具有較高的生產潛力,且具有一定的藥用價值,在我國西南山區有悠久的種植歷史和重要的種植地位[1-3]。魔芋實生種子是魔芋有性繁殖的產物,與魔芋球莖等繁殖器官相比,有膨大系數大,易于運輸,減少病原菌傳播等優點,近年來越來越受到研究人員的重視[4]。隨著魔芋大面積種植的種群密度加大,大田種植缺少遮陰,芋種混雜病原滋生、儲存不當等原因,導致魔芋種質退化,病害加劇,嚴重影響了魔芋的產量和產業發展[5]。近年來,我國設施溫室數量和規模不斷上升,多年的蔬菜設施栽培和溫室常規化帶來的局限性,以及追求高價值溫室栽培,難以進行科學輪作,導致病蟲害頻發、土壤鹽堿化問題嚴重,不僅威脅到食品安全生產,而且降低了產量并影響質量。無土栽培技術的出現為這一問題提供了解決方案[6]。因此,進行魔芋無土栽培技術研究對控制其病蟲害發生和保護環境具有重要意義。【前人研究進展】無土栽培中,適宜濃度的營養液配方能促進作物的正常生長發育,提高果實的鮮重和品質。李俊瑜等[7]通過無土栽培模式與傳統地栽鮮切花對比研究發現,無土栽培可對植物營養吸收情況進行監測,水肥循環利用減少投入成本,產量大幅增加。吳明陽等[8]發現,加大對微量元素作用、效果以及使用濃度的研究和應用,能更好地發揮無土栽培馬鈴薯產量潛力,提高馬鈴薯的產量和品質。燕興等[9]研究發現,三種云杉的發芽率、發芽勢、發芽指數均隨營養液濃度的升高呈先增后減趨勢,沙地云杉對營養液的反應效果最明顯,其次為紅皮云杉,再次是白扦。李淑紅等[10-12]研究發現,合適的營養液濃度使生產的果實品質最優?！狙芯壳腥朦c】目前,有關魔芋水培的研究鮮見報道,因此,有必要探明不同藥劑浸種及營養液培養濃度對魔芋實生種子水培生長的影響。【擬解決的關鍵問題】比較不同藥劑及營養液處理的魔芋實生種子在水培過程中的株高、葉幅、葉幅/株高、根長、生根數、球莖重量、球莖膨大倍數等生長指標,研究不同營養液濃度對魔芋苗生長的影響,篩選適宜的營養液配方,為魔芋高品質輕簡化栽培技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 魔芋實生種子 魔芋品種為秦魔1號,由安康學院現代農業與生物科技學院選育,實生種子從開花魔芋果實中獲得。

1.1.2 試劑 硫脲購自天津市化學試劑六廠三分廠,KNO3購自成都市科隆化學品有限公司,赤霉素(GA)購自生工生物工程(上海)股份有限公司,α-萘乙酸購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.3 標準營養液 參考日本園試通用配方,其中,大量元素包括Ca(NO3)2·4H2O 945 mg/L、KNO3809 mg/L、NH4H2PO4153 mg/L、MgSO4·7H2O 493 mg/L;微量元素包括Na2Fe-EDTA 20 mg/L、H3BO32.86 mg/L、MnSO4·4H2O 2.13 mg/L、ZnSO4·7H2O 0.22 mg/L、CuSO4·5H2O 0.08 mg/L、(NH4)6Mo7O240.02 mg/L。

1.2 試驗方法

水培試驗于2020年4-12月在安康學院現代農業與生物科技學院農學大棚和植物繁育中心人工氣候室進行。

1.2.1 不同藥劑浸種試驗 選擇無病、無傷、質地飽滿的花魔芋實生種子,經1%高錳酸鉀消毒,用清水沖洗3次后于1 500 mg/L赤霉素液中浸泡24 h打破休眠,再經清水清洗后浸泡10 min,取下沉的飽滿種子分別進行不同濃度的硫脲(0.50%,1.00%)、KNO3(0.20%,0.50%)、GA(1 mg/L,5 mg/L)和α-萘乙酸(50 mg/L,100 mg/L)溶液浸種處理,以清水浸泡24 h為對照(CK)。將處理過的種子用紗布覆蓋放入培養皿中,于25 ℃的植物繁育室無光照條件下培養。每處理50粒種子,重復3次,定期澆水保濕觀察,統計30 d后的發芽數和發芽率,篩選最優的浸種藥劑。

種子發芽率=發芽種子數/供試種子數×100%

1.2.2 不同濃度營養液培養試驗 營養液培養濃度設4個處理：處理1,100%標準營養液;處理2,80%標準營養液;處理3,60%標準營養液;處理4,清水(CK)。每個處理重復3次。將催芽后的種子置于不同濃度營養液的水培槽內于人工氣候室進行培養,溫度為(25±2)℃,相對濕度為60%～70%。待魔芋苗完全展葉后測定其株高、葉輻、生根數及根長,并計算葉幅/株高。培養3個月后魔芋倒苗后測定魔芋球莖重量,計算球莖膨大倍數。

球莖膨大倍數=(收獲的魔芋球莖平均重量-實生種子平均重量)/實生種子平均重量

1.3 數據處理

利用Microsoft Excel 2010和IBM SPSS Statistics 19分別對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同藥劑浸種魔芋的萌發率

從表1看出,除100 mg/Lα-萘乙酸處理魔芋實生種子的發芽率低于CK外,其余處理均高于CK。說明,100 mg/Lα-萘乙酸對魔芋實生種子的萌發起抑制作用,其他處理則具有一定的促進作用。各藥劑浸種處理中,以1.0%硫脲處理的促萌發效果最好,發芽率達78%,比CK高48百分點;其次是5 mg/L GA處理,發芽率為68%,比CK高38百分點。

表1 不同藥劑處理魔芋種子的發芽率 Table 1 The germination rate of konjac seed treated different chemicals

2.2 不同濃度營養液處理魔芋苗的生長情況

2.2.1 株高和葉幅 從表2看出,不同濃度營養液處理魔芋的株高、葉幅和葉幅/株高均高于CK。株高：處理1最高,為14.9 cm,與處理2間差異不顯著,顯著高于處理3和CK;處理2為13 cm,顯著高于處理3和CK;處理3略高于CK,差異不顯著。葉幅：以處理1最高,為21.2 cm;其次是處理2,為14.1 cm,各處理間差異均達顯著水平。葉幅/株高：各處理均高于CK,以處理1最高,為1.42;其次是處理2,為1.08,處理1與處理2間差異不顯著,但處理1顯著高于處理3和CK;處理2、處理3、CK間差異不顯著。

表2 不同濃度營養液處理魔芋的株高和葉幅Table 2 The plant height and leaf width of konjac treated with different concentrations of nutrient solution

2.2.2 根和球莖 從表3看出,處理1的根數和根長顯著高于其他處理,分別為16條和19.7 cm,較CK高220.00%和134.52%;處理2的根數和根長分別為7條和12.2 cm,較CK顯著高40.00%和45.38%;處理3的根數和根長均低于CK,但兩者間差異不顯著。球莖重量和球莖膨大倍數均隨著營養液濃度的降低而不斷下降,球莖越重,球莖膨大倍數越高。球莖重量和球莖膨大倍數均以處理1最高,分別為13.14 g和38.54倍;其次是處理2,為10.39 g和22.83倍,處理1與處理2間差異不顯著,但均顯著高于處理3和CK,處理3略高于CK,差異不顯著。

表3 不同濃度營養液處理魔芋的根數、根長及球莖重量 Table 3 The number of root,root length and weight of protocorm of konjac treated with different concentrations of nutrient solution

3 討論

魏芳勤等[4]研究表明,沼液浸種促進種子萌發的主要表現在催芽的前期,適宜的沼液處理有促進種子新芽生長勢的作用。彭鳳梅等[13]研究表明,用PEG6000 (聚乙二醇)、BA(6 -芐氨基嘌呤 )、GA (赤霉素)、硫脲、KNO3、α-萘乙酸等藥劑浸種白魔芋實生種子,均可促進種子的萌發,以1%硫脲和5 mg/L GA處理的萌發生長效果最好。本研究表明,GA(1 mg/L,5 mg/L)、硫脲(0.5%,1.0%)、KNO3(0.2%,0.5%)供試濃度均對魔芋實生種子的萌發表現出促進作用;α-萘乙酸100 mg/L表現抑制作用,50mg/L表現促進作用,其中,以1.0%硫脲和5 mg/L GA對魔芋實生種子的萌發作用最好,與彭鳳梅等[13]的研究結果一致

植物生長量對產量的形成至關重要。營養液富含氮、磷、鉀及植物所需要的微量元素等,對植物生長有顯著促進作用[14]。本研究表明,100%標準營養液水培的魔芋株高、葉幅、葉幅/株高、生根數、根長、球莖重量、球莖膨大倍數等均優于80%標準營養液和60%標準營養液處理,隨著營養液濃度的降低魔芋實生種子各生長指標均出現逐漸降低的變化規律,且營養液培養的魔芋生長量均高于清水培養的生長量,與段曾平等[15]利用肥效微生物菌劑對魔芋的品質和產量影響的研究結果一致。

4 結論

GA、硫脲、KNO3、α-萘乙酸不同藥劑浸種處理中,除100 mg/Lα-萘乙酸對魔芋實生種子的發芽率起抑制作用外,各藥劑濃度均具有一定的促進作用,且以1.0%硫脲處理的促萌發效果最好,發芽率達78%,比清水浸泡(CK)高48百分點;其次是5 mg/L GA處理,發芽率為68%,比CK高38百分點。不同濃度營養液處理魔芋的株高、葉幅和葉幅/株高均高于CK,以100%標準營養液的水培效果最好,株高、葉幅、葉幅/株高、生根數、根長、球莖重、球莖膨大倍數均最高,分別為14.9 cm、21.2 cm、1.42、16條、19.7 cm、13.14 g和38.54倍。