不同配比农业废弃物的栽培基质对圆柏生长的影响（其他）

             刘爱荣¹，  张远兵²，  张雪平¹，  王雪娟²，  简兴²

    （1．安徽科技学院生命科学院；2．安徽科技学院城建与环境学院，安徽凤阳233100）

摘要：过龙缸栽培圆柏试验，研究A（田园土）、B、c、D、E、F、G、H、I（B、c、D、E、F、G、H、1分别为用田园土、河沙、鸡粪、玉米芯和花生壳按不同体积比混合组成）等9种不同基质对圆柏树径和顶端分枝数、以及叶绿素、丙二醛(malonaldehyde, MDA).脯氨酸和可溶性糖含量的影响。结果表明：8种加入不同比例农业废弃物混合栽培基质的圆柏树径增长率、顶端第一分枝数、顶端第二分枝数、顶端第三分枝数及叶绿素、可溶性糖和脯氨酸含量等指标各不相同，但均高于A基质（田园土）；MDA含量也各不相同，而均低于A基质（田园土）。聚类分析显示,9种栽培基质大致可分3类：最适宜圆柏生长的基质为H、G、F；中等适宜的为I、E、D；最差的为C、B、A。隶属函数法评价显示．9种基质中栽培的圆柏生长状况由强到弱依次为H、G、F、I、E、D、C、B、A。因此，上述9种基质中以田园土、河沙、鸡粪、玉米芯和花生壳按1.0：0：0.5：1.5：1.5：1.5比例混合的栽培基质(H)最适宜圆柏生长，其次为G、F基质，再其次为I、E.D.C.B基质，田园土(A基质)效果最差。

关键词：农业废弃物；栽培基质；  圆柏；生长；  聚类分析；隶属函数法

中图分类号：X71  doi：10.3969/j．issn．1003-6504.2016.05.009    文章编号：1003-6504(2016)05-0047-06   

 当前，随着农业经济的快速发展，农产品产量不断提高的同时，农业废弃物总量和数量也呈上升趋势，尤其是农村大量劳力涌人城市和农村燃料结构的改善，降低了对可作肥料和可作燃料的农业废弃物的利用率，导致这些可作为宝贵资源的农业废弃物的浪费，同时又严重污环境。如作物残株焚烧，严重污染大气；畜禽粪便等随意堆置，污染地表水系和地下水体等。因此，利用农业废弃物，将其培肥化作肥料和改良土壤，对改善生态环境具有重要的意义。

    圆柏（Sabina chinensis）又名桧柏、刺柏、红心柏、珍珠柏，为柏科，圆柏亚科，圆柏属。常绿乔木、寿命长；树冠呈尖塔形或圆锥形，树形优美，且耐修剪；极耐寒，耐旱，幼时喜荫，成年植株喜光照；根系发达，对土壤要求不严，适应性强，常被植于建筑之北侧荫处、交通道路和景观区域等，已成为常绿园林树种之一；但因其生长速度中等而偏慢，若遇生长土壤肥力差，养护管理不及时，既降低圆柏的抗性又抑制圆柏的生长，因此其景观效应和生态效应也难以充分发挥。目前已有关于圆柏抗旱性、抗寒性、抗冻性的相关报道；又有研究认为圆柏对污染大气有较强的吸收能力，并对多种有害气体有一定抗性；吕建洲等利用新型植物生长促进剂DA-6喷施圆柏，促进其植株生长，并明显增强其抗性，同时提高了其经济价值和观赏价值。但关于利用农业废弃物作栽培基质对圆柏生长的影响的相关研究鲜见报道。为此，本试验以田园土、河沙、鸡粪、玉米芯和花生壳等为基质组成成分，配比不同比例混合的栽培基质栽培圆柏，比较圆柏的生长状况，旨在为筛选适宜圆柏生长的栽培基质提供依据，同时也为土壤瘠薄的交通道路和景观区域，将农业废弃物培肥化或利用其改良土壤、促进圆柏生长、增强景观效应和改善生态环境的园林绿化生产实践提供参考。

1  材料与方法

1.1  试验材料

    试验于2009年3月在安徽科技学院生命科学学院花卉基地进行。田园土（取自凤阳县本地）过筛后备用，河沙、鸡粪、玉米芯和花生壳等基质均购置于凤阳县本地，其中鸡粪、玉米芯和花生壳均堆积腐熟后备用。上述5种基质成分按照不同比例（体积比）配成B、C、D、E、F、G、H、I等8种混合配方（表1），以田园土A为（对照）。混合配方配成后用0.1%的KMnO4溶液进行均匀喷洒消毒，再用呋喃丹杀虫，堆积1周后使用。选择长势一致的圆柏54株，3月25日栽培于直径60 cm、高为50 cm的龙缸，并修剪成同等高度（均为1.2 m），每处理重复6次，完全随机排列，移栽后各处理管理一致。

1.2  圆柏树径的测量，顶端第一分枝、第二分枝、第三分枝数的计数

    树径的测量均在圆柏树干同一位置（由地表向上主干1.2 m处），于3月25日和11月25日利用游标卡尺分别测定供试圆柏树径，树径净增值(cm)=12月25日树径-3月25日树径，树径增长率(%)：(12月25日树径-3月25日树径)/3月25日树径x100%。12月25日计数圆柏顶端第一分枝、第二分枝、第三分枝数的分枝数，以上指标的结果均以6次重复的均值表示。

1.3  叶绿素、可溶性糖、脯氨酸和MDA含量的测定

    叶绿素含量的测定采用比色法进行。MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸法进行。茚三酮比色法测定脯氨酸含量。蒽酮比色法测定可溶性糖的含量。

1.4  综合评价

    对不同基质栽培的圆柏生长状况采用最长距离的聚类分析。计算不同基质栽培的圆柏生长状况的隶属函数值。隶属函数值计算按以下公式进行：

1.5  统计分析方法

  以上试验数据用Excel处理，结果以（平均值+sd）表示，并用DPS软件对不同处理相关指标进行Duncan法多重比较。

2  结果与分析

2.1  不同栽培基质对圆柏树径净增值、树径增长率、第一分枝数、第二分枝数、第三分枝数的影响

    图1显示，9种基质中，A基质（田园土）栽培圆柏的树径净增值最小，仅为0.74 cm，H基质的最大，为1.97 cm。与A基质相比，B、C、D、E、F、G、H、I基质的分别比A基质的增加了18.69%、34.50%、48.20%、80.63%、147.30%、153.60%、165.99%、105.63%。A基质的圆柏树径增长率最小，仅为18.78%，G基质的最大，为47.07%。B、C、D、E、F、G、H、I基质的树径增长率均高于A基质的。9种基质中，树径增长率由大到小的基质依次为H>G>F>I>E>D>C>B>A。

    图2表明，同一级分枝比较，在9种基质中均以A基质的第一分枝数、第二分枝数、第三分枝数最小，分别为4.2枝，4.8枝，5.5枝；H基质的最大，分别为7.3枝，9.5枝，11.5枝；其它基质的第一分枝数、第二分枝数、第三分枝数均介于两基质之间。9种基质中，第一分枝数由多到少依次为H>G>F>E>D>I>C>B>A；第二分枝数为H>G>F>I>E>D>C>B>A；第三分枝数则为H>G>F>E>I=D>C>B>A。

2.2  不同栽培基质对圆柏叶绿素、丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性糖含量影响

    图3显示，A基质（田园土）栽培的圆柏叶绿素含量最低，仅为1.67 mg/g FW，其余8种加入不同比例农业废弃物混合的基质栽培圆柏的叶绿素含量均高于A基质（田园土），且以I基质的叶绿素含量最高，为2.83 mg/g FW;B、C、D、E、F、G、H、I基质的分别比A基质的增加了7.19%、14.93%、18.83%、36.29%、53.17%、60.31%、64.30%、69.23%。

    由图3可以看出，A基质（田园土）的圆柏叶片MDA含量最高，为13.82 n mol/g FW;其余8种不同比例混合的基质栽培圆柏的MDA含量均低于A基质的；B、C、D、E、F、G、H、I基质的分别为A基质的91.11%、80.74%、64.51%、51.51%、44.82%、43.97%、37.57%、53.21%；9种基质中以H基质的最低，为5.19nmol/g FW。

    图4显示，9种基质中，A基质（田园土）圆柏的脯氨酸含量最低，为24.76 g/g FW，H基质的最高，为59.11g/g FW。与A基质相比，B、C、D、E、F、G、H、I基质分别比A基质的增加了10.29%、31.75%、68.20%、88.18%、108.76%、121.40%、138.74%、91.71%.

图4还显示，9种基质中，A基质（田园土）的圆柏可溶性糖含量最低，为16.61 mg/g FW，H基质的最大，为30.60 mg/g FW。与A基质相比，B、C、D、E、F、G、H、I基质的分别比A基质的增加了16.85%、25.10%、32.37%、40.55%、66.23%、73.08%、84.23%、71.45%。

2.3  对不同基质栽培的圆柏生长状况进行聚类分析    

由于单用生长指标或生理指标难以全面衡量圆柏的生长状况，因此采用树径净增值、树径增长率、总分枝数、叶绿素、MDA、脯氨酸、可溶性糖含量等7项指标综合分析，才能客观地反映不同比例混合的基质栽培的圆柏生长状况。对上述7个指标数据进行了不同比例混合的基质栽培的圆柏生长状况进行最长距离聚类分析，并因此对适宜圆柏生长的9种基质进行分类判定。如图5显示，9种基质大致可分3类：即，最适宜圆柏生长的基质为H、G、F；中等适宜的为I、E、D；最差的为C、B、A。

2.4  隶属函数法比较不同比例混合的基质栽培的圆柏生长状况

    为了更详细比较不同比例混合的基质栽培的圆柏生长状况，分别计算树径净增值、树径增长率、总分枝数、叶绿素、MDA、脯氨酸、可溶性糖含量等7项指标的隶属函数值，再计算平均隶属函数值，并因此确定适宜圆柏生长的9种基质排名由强到弱依次为H、G、F、I、E、D、C、B、A(表2)。

3  讨论

    圆柏木材坚硬致密，具有芳香性，且耐腐力强，故其木材是器具雕刻、精细木工好材料；树皮及枝叶又可入药；同时树冠美观，故还是极具观赏性的园林树种。但由于该树种生长速度慢，短期内其经济价值和观赏价值难以充分体现。本试验研究以8种不同比例农业废弃物混合基质栽培的圆柏，结果显示其树径净增值、树径增长率、第一分枝数、第二分枝数、第三分枝数不尽相同，但均高于田园土栽培的圆柏，说明加入农业废弃物配制的8种基质均促进圆柏生长；但由于8种基质的配比不同，可能其物理性质、化学性质、及肥力因素也均不同（今后将对这些基质相关理化特性进一步研究），故对圆柏生长的促进效应也不同。

    叶绿素主要功能是吸收、传递和转换光能，它是植物进行光合作用的物质基础，叶绿素含量高低可代表光合能力的强弱，在一定程度上可反映植物生长势的强弱、营养状况及对环境适应能力。丙二醛( MDA)是膜脂过氧化产物，植物叶片中MDA含量的增加与细胞膜透性破坏密切相关，MDA含量越高反映植物细胞膜透性增大，受伤害加重，其适应环境能力就越差。试验中以8种不同比例混合的基质栽培的圆柏，其叶绿素含量各不相同，但均高于田园土栽培的圆柏；MDA含量也各不相同，而均低于田园土栽培的圆柏等结果，显示8种不同比例混合的基质栽培圆柏的生长势，营养状况和环境适应能力因栽培基质配比不同而存在差异，但均优于田园土栽培的圆柏植株，细胞膜受伤害程度则均低于田园土栽培的圆柏植株。另外，比较8种不同比例混合的基质栽培的圆柏，其叶绿素含量最高是I基质，但分析其树径净增值、树径增长率、第一分枝数、第二分枝数、第三分枝等生长势指标均以H基质长势最好；比较H基质与I基质配比，H基质的鸡粪比I基质少0.5个体积，河沙则多了0.5个体积，由于河沙的营养很少等；因此，说明鸡粪过多，虽促进叶绿素合成，但对其长势反而略有抑制作用，因此在基质的配比中由于鸡粪肥力强，不能过多加入。

    植物体内常见有机渗透调节物质包含脯氨酸和可溶性糖等，这些物质的存在或积累可以增强细胞的保水能力，并能保护原生质的生命物质及细胞膜免受破环，避免膜脂和蛋白质的过氧化作用；同时也是植物逆境中的重要能量物质和营养物质。圆柏栽培中8种加入不同比例农业废弃物混合的基质，其叶片脯氨酸和可溶性糖含量各不相同，其中H基质栽培的圆柏含量最高，并且8种基质中的圆柏脯氨酸和可溶性糖含量均高于田园土栽培的，表明8种加入不同比例农业废弃物混合的基质栽培的圆柏叶片在逆境中保护原生质生命物质和低于逆境的能力也各不相同，以H基质栽培的圆柏最强；并且8种基质中保护细胞免受伤害能力均优于田园土栽培的圆柏。

    孙铁军等通过聚类分析将10种禾草按苗期抗旱性大小分为强抗旱性、中抗旱性和弱抗旱性3类。董琼等对8种不同基质的树番茄穴盘育苗相关发芽指标进行聚类分析，将8种基质聚为3类，并确定其中的2种基质可作为树番茄定向培育的首选基质。本试验中，对9种基质栽培的圆柏生长状况的7项指标进行了聚类分析，得出最适宜圆柏生长的基质为H、G、F。隶属函数法具有简单及准确等优点，因此在环境科学及生物学中常被应用评价样本间的差异性。刘朝晖等利用隶属函数法，对农业废弃物不同配方营养块的黄瓜幼苗综合素质进行分析，得出以芦苇残渣、牛粪、泥炭为7:3:0最好。由于以不同比例混合的基质栽培圆柏的单项指标难以全面判断其生长状况，因此通过隶属函数法综合评价，确定了适宜圆柏生长9种栽培基质的排名为H、G、F、I、E、D、C、B、A。