張 鵬，李桂榮,2，陳 強(qiáng)*，韓蕙琳，張永發(fā)

（1 山東建筑大學(xué)風(fēng)景園林研究中心，山東濟(jì)南 250101；2 山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院）

近年來，人居生態(tài)環(huán)境逐步惡化，城市熱島效應(yīng)加劇，全球工業(yè)污水、廢氣等的大量排放，使土壤污染加劇[1]，部分植物根系分泌的酸性物質(zhì)也加速了土壤的酸化。因此，為保證植物的正常生長發(fā)育，明確最適合植物生長發(fā)育的pH 值十分必要。

城市化進(jìn)程的加快，使人們更加重視“生態(tài)城市”的構(gòu)建，地被植物在現(xiàn)代城市園林綠化中的作用逐步凸顯，成為城市園林景觀中不可缺少的一部分[2]。地被植物功能表現(xiàn)在能緩解溫室效應(yīng)，降低全球變暖的影響；同時，能夠降低大量硬質(zhì)鋪裝帶來的城市內(nèi)澇，在城市綠化中變得尤為重要。合理綠化可以給城市減溫降噪、調(diào)節(jié)濕度，提供新鮮空氣，提高人們的生活水平，提供一個舒適安逸的生活環(huán)境[3]。而要營造良好的人居生活環(huán)境，園林植物品種的選育必不可少，進(jìn)而園林植物育種技術(shù)已成為國際競爭的焦點(diǎn)。Sonia 等[4]發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)不同pH 值的基質(zhì)中營養(yǎng)物質(zhì)的含量，會使植物性狀發(fā)生，從而選擇出最優(yōu)的種質(zhì)資源。種子的萌發(fā)情況始終與育種工作相互聯(lián)系[5]，提高種子發(fā)芽率已成為很多專家學(xué)者研究的目標(biāo)[6]。

甘菊（Chrysanthemum lavandulifolium）作為一種地被植物廣泛應(yīng)用于園林綠化中，甘菊抗逆性強(qiáng)，耐寒且耐旱，可在一些生態(tài)環(huán)境不良的地區(qū)栽植[7]。前人在甘菊抗逆性[8]、生長發(fā)育特性、新品種的開發(fā)、生長狀態(tài)的調(diào)節(jié)等方面開展過一些工作，以期達(dá)到最滿意的綠化效果[9-10]。此外，通過查閱前人相關(guān)文獻(xiàn)得知菊科植物最適pH 值范圍為6.0～8.0[11-12]，但此范圍跨度較大，在甘菊培育過程中造成一定困擾。為進(jìn)一步縮小界定甘菊種子發(fā)芽和幼苗生長的pH 值范圍，本研究以此為切入點(diǎn)，探索適宜于甘菊種子發(fā)芽和幼苗生長的pH值范圍。希望通過此研究獲得更加精確的pH 值范圍，進(jìn)而提高甘菊的培育水平，減少行業(yè)困惑和不必要的投入浪費(fèi)，促進(jìn)甘菊在園林綠化行業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用，豐富園林景觀配置。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2018 年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。選取籽粒飽滿、粒徑較為一致的甘菊種子作為試驗(yàn)材料，利用固體NaOH 和36%質(zhì)量濃度的HCl 混合調(diào)節(jié)為不同pH 值的溶液，后用pH 試紙進(jìn)行檢測，調(diào)節(jié)培養(yǎng)皿和穴盤基質(zhì)的pH 值。

1.2 培養(yǎng)試驗(yàn)

1.2.1 發(fā)芽試驗(yàn)。將甘菊種子置于0.2%質(zhì)量濃度的KMnO4溶液中消毒3 min，后用蒸餾水沖洗3～5 次。選取125 粒甘菊種子，分為5 組，每組25 粒。用36%質(zhì)量濃度的HCl 溶液和固體NaOH 的混合溶液將蒸餾水的pH 值調(diào)節(jié)為6.0、6.5、7.0、7.5、8.0，共5 個梯度，每個梯度為1 個處理，每個處理重復(fù)3 次，每日觀察并記錄發(fā)芽數(shù)。共需要甘菊種子375 粒，將不同pH 值的蒸餾水依次加入培養(yǎng)皿，加入蒸餾水量約為1mL，后用標(biāo)簽區(qū)分置于室溫培養(yǎng)，保持濾紙濕潤。

1.2.2 穴盤培養(yǎng)試驗(yàn)。當(dāng)甘菊莖長達(dá)1cm，移栽至穴盤，穴盤中用海綿填充，頂層覆蓋用水洗至無泡沫的細(xì)沙，用植物濃縮營養(yǎng)液（史力寶）稀釋1000 倍，用36%質(zhì)量濃度的HCl 溶液和固體NaOH 的混合溶液調(diào)節(jié)為對應(yīng)pH 值后澆灌，每次每穴盤澆灌30mL，每日添加2次，保持沙子濕潤。

1.3 測定方法

1.3.1 發(fā)芽試驗(yàn)測定。種子放入培養(yǎng)皿后每日記錄種子的發(fā)芽數(shù)，持續(xù)觀察，計算種子發(fā)芽勢。觀察根的生長情況、根毛的濃密程度，用刻度尺測量葉片大小、莖的長度，試驗(yàn)持續(xù)7d 左右，每日做好記錄。

1.3.2 穴盤培養(yǎng)試驗(yàn)測定。培養(yǎng)30d 后，測量葉片長度、植株高度，檢測幼苗葉片中葉綠素含量[12]、葡萄糖含量[13]，測定幼苗根系活力[14]以及丙二醛(MDA)含量[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計并制作相關(guān)圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同pH 值對甘菊種子發(fā)芽的影響

從圖1 可知，甘菊種子的發(fā)芽數(shù)隨天數(shù)持續(xù)增加，以pH 值為7.0 的處理發(fā)芽數(shù)上升最快，穩(wěn)定后高于其他水平。在4～5d 時，所有種子呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。在5～6d 時，種子發(fā)芽數(shù)趨于平穩(wěn)，pH 值為7.0 的處理發(fā)芽數(shù)最高，達(dá)到14 粒。在7～8d 時，所有處理的發(fā)芽數(shù)持續(xù)上升，8d 后所有處理的種子發(fā)芽數(shù)就趨向穩(wěn)定。pH 值為6.0 的處理和pH 值為8.0 的處理對比，兩者皆呈現(xiàn)持續(xù)上升狀態(tài)，4～7d 時pH 值為6.0 的處理種子發(fā)芽數(shù)高，8d 時pH 值為8.0 的處理種子發(fā)芽數(shù)超過 pH 值 為6.0 的處理，達(dá)到10 粒。pH值為6.0 的處理發(fā)芽數(shù)為9 粒。pH 值為6.5、7.5 和8.0 的處理，在4d時開始發(fā)芽，至8d 時穩(wěn)定，發(fā)芽數(shù)達(dá)到10 粒。

圖1 不同pH 值對甘菊種子發(fā)芽數(shù)的影響

在不同pH 值處理下，甘菊種子的發(fā)芽勢不同（圖2）。在5d 時，所有處理開始發(fā)芽，pH 值為7.5 和8.0 的處理發(fā)芽勢水平最低為16%，pH 值為6.0、6.5、7.0 的處理發(fā)芽勢呈現(xiàn)階梯狀遞增的態(tài)勢，pH 值為7.0 的處理發(fā)芽勢最高為28%。在6d 時，pH 值為7.0 的處理發(fā)芽勢保持不變，pH 值為6.0 和6.5 的處理發(fā)芽勢相較前一天增長4%，分別達(dá)到24%和28%，pH 值為7.5 和8.0 的處理發(fā)芽勢相同，且上升到20%。7d 時pH 值為7.0 的處理的發(fā)芽勢依然最高達(dá)到了36%，pH 值為6.0和6.5 的處理分別達(dá)到28%和32%，二者之間的發(fā)芽勢和前一天相比依然相差4%。pH 值為7.5 和8.0 的處理發(fā)芽勢不再相同，pH 值為7.5 的處理發(fā)芽勢超過了pH 值為8.0 的處理達(dá)到28%，pH 值為8.0 的處理在所有的分組里發(fā)芽勢最低為24%。8d 時所有的處理發(fā)芽勢都達(dá)到最高。pH 值為7.0 的處理發(fā)芽勢達(dá)到56%，pH 值為6.5、7.5 和8.0 的處理的發(fā)芽勢相同為40%，pH 值為6 的處理發(fā)芽勢達(dá)到最低值36%。堿性處理的發(fā)芽勢比酸性處理的發(fā)芽勢高，pH 值為6 的處理和pH 值為8 的處理對比，發(fā)芽勢低4%。

圖2 不同pH 值對甘菊種子發(fā)芽勢的影響

2.2 不同pH 值對甘菊幼苗株高的影響

所有處理的甘菊幼苗株高呈現(xiàn)出拋物線的態(tài)勢，從pH 值為6.0 的處理到pH 值為7.0 的處理甘菊幼苗株高持續(xù)增長，pH 值為7.0 的處理到pH 值為8.0 的處理持續(xù)下降（圖3）。結(jié)果表明，以中性pH 值為7.0處理的甘菊幼苗最高，株高達(dá)到了4.6cm；pH 值為8.0處理的甘菊幼苗高度最低，為2.8cm；pH 值為6 處理的甘菊幼苗高為2.9cm。pH 值為7.5 的處理甘菊幼苗高 度 為3.9cm。pH值為6.5 的處理比中性處 理 低0.6cm。試驗(yàn)表明，微酸性處理更有利于甘菊幼苗豎向上的生長。

圖3 不同pH 值對甘菊幼苗植株高度的影響

2.3 不同pH 值甘菊幼苗的地上部鮮重

由圖4 可知，不同的pH 值對甘菊幼苗地上部營養(yǎng)物質(zhì)的積累產(chǎn)生不同的影響，由酸性環(huán)境到堿性環(huán)境甘菊幼苗地上部鮮重呈拋物線的態(tài)勢，pH 值為7.0的處理甘菊幼苗重量最大為0.305g，pH 值為6.0 的處理甘菊幼苗重量最小為0.163g，pH 值為6.5 的處理比中性處理的甘菊幼苗重量低0.059g；從pH 值為7.0 的處理到pH 值為8.0 的處理甘菊幼苗的重量逐步下降。pH 值為8.0 的處理比中性處理的甘菊幼苗重量低0.124g，pH 值為7.5 的處理比中性處理甘菊幼苗重量低 0.285g?？傮w來看，酸性處理的甘菊重量要比堿性處理的甘菊重量低，中性處理最有利于甘菊地上部營養(yǎng)積累。

圖4 不同pH 值對甘菊幼苗地上部鮮重的影響

2.4 不同pH 值對甘菊幼苗葉綠素相對含量的影響

由圖5 可知，pH 值為7.5 的處理葉綠素含量最高為33.4mg/g，比最低處理量高13.8mg/g。pH 值為6.0 的處理葉綠素含量最低為19.6mg/g，pH 值為8.0 的處理葉綠素含量低于pH 值為6.5mg/g 的處理，兩者相差2.3mg/g。pH 值為7.0 的處理比pH 值為8.0 的處理葉綠素含量高5.8mg/g（圖5）。從pH 值為6.0 的處理到pH 值為7.5的處理葉綠素含量呈階梯狀上升，堿性處理比酸性處理更有利于葉綠素含量的積累。

圖5 不同pH 值對甘菊幼苗葉綠素含量的影響

2.5 不同pH 值對甘菊幼苗葡萄糖含量的影響

由酸到堿甘菊幼苗體內(nèi)葡萄糖含量先升高后降低，不同pH 值的處理葡萄糖含量存在顯著差異。pH值為7.5 的處理甘菊幼苗可溶性糖含量最高為0.689%。pH 值為6.5 的處理比pH 值等為7.0 的處理低0.231%；pH 值為8.0 的處理與pH 值為6.5 的處理葡萄糖含量接近。在所有的處理中pH 值為6.0 的處理葡萄糖含量最低為0.274%（圖6）?？傮w來看，堿性pH值的處理的葡萄糖含量比酸性pH 值的處理的葡萄糖含量更高。pH值 為 6.0、6.5和8.0 的處理葡萄糖含量在同一水平；pH 值為7.0和7.5 的處理葡萄糖含量在更高一水平。

圖6 不同pH 值對甘菊幼苗葡萄糖含量的影響

2.6 不同pH 值對甘菊幼苗根部丙二醛（MDA）含量的影響

如圖7 所示，所有處理的MDA 含量接近，由酸到堿先降低后升高，呈現(xiàn)出反拋物線的形式。pH 值為6.0的處理MDA 含量最高為7.34μmol/mg，pH 值為7.5 的處理MDA 含量最低為4.92μmol/mg，2 個處理之間相差2.42μmol/mg；pH 值為8.0 的處理比pH 值為6.5 的處理MDA 含量略低，兩者分別為6.90μmol/mg 和7.07 μmol/mg。中性的pH 值為7.0 的處理MDA 含量為6.00μmol/mg，對比中性處理pH 值為6.5 的處理要MDA 含量高1.07μmol/mg，pH 值為7.5 的處理比中性處理的MDA 含量低1.08μmol/mg。從pH 值為6.0 的處理到pH 值為7.5 的處理MDA 含量在呈階梯狀下降，從pH 值為7.5 的處理到 pH 值 為8.0 的處理MDA 含量上升。數(shù)據(jù)表明，酸性處理的MDA 含量比堿性處理的MDA 含量高，但二者數(shù)據(jù)接近。

圖7 不同pH 值對甘菊幼苗MDA 含量的影響

2.7 不同pH 值對甘菊幼苗根系活力的影響

由pH 值為6.0 的處理到pH 值為7.5 的處理甘菊幼苗的根系活力呈現(xiàn)階梯狀上升的態(tài)勢，從pH 值為7.5 的處理到pH 值為8.0 的處理甘菊幼苗的根系活力下降（圖8）。pH 值為7.5 的處理甘菊幼苗根系活力高于所有的處理為129.34μg/（g·h），pH 值為6.0 的處理甘菊幼苗根系活力最低為77.60μg/（g·h），中性處理的甘菊幼苗根系活力為119.56μg/（g·h），pH 值為6.5 的處理比中性處理的甘菊幼苗根系活力低9.78μg/（g·h），pH 值為8.0的處理比中性處理的甘菊幼苗的根系活力低23.94μg/（g·h）。由數(shù)據(jù)可得，堿性處理比酸性處理更有利于甘菊根系的生理活動。

圖8 不同pH 值對甘菊幼苗根系活力的影響

2.8 限制因子對數(shù)據(jù)的影響

在1 個月的試驗(yàn)時間內(nèi)，青島最高溫度為24℃，最低溫度為15℃，完全適合甘菊生長。甘菊種子發(fā)芽后在培養(yǎng)皿里培養(yǎng)的時間光照也很重要，均勻合適的光照會讓甘菊更好地生長。缺乏光照會使甘菊幼苗生長受到抑制[22]。在甘菊種子發(fā)芽后培養(yǎng)皿被移到窗邊，以便接受更好的光照。移栽到穴盤里后控制好基質(zhì)的水分也尤為重要，水分過多會抑制根部的呼吸作用，影響植物營養(yǎng)物質(zhì)的積累，因?yàn)樯匙颖Ｋ圆?，所以每日澆?～2 次。盡可能減少限制因子對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，不同pH 值對甘菊的形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)存在不同影響。在種子發(fā)芽率試驗(yàn)中，酸性處理與堿性處理的種子發(fā)芽率和發(fā)芽速度比中性處理低，由此看來，中性的環(huán)境有利于甘菊種子的萌發(fā)，提高甘菊種子的發(fā)芽率和發(fā)芽速度。pH 值為7.0的處理在甘菊幼苗的高度和重量上高于其他處理，微酸處理的甘菊幼苗高于微堿處理的甘菊幼苗，微堿處理的甘菊幼苗重于微酸處理的甘菊幼苗。說明甘菊微酸環(huán)境會抑制營養(yǎng)物質(zhì)的積累、重量的增加；微堿性環(huán)境會抑制甘菊的豎向生長，有利于甘菊幼苗的橫向生長。

3.2 討論

甘菊是一種喜歡冷涼氣候的植物，具有良好的耐旱性和耐蔭性[20]。生存基質(zhì)的pH 值對甘菊體內(nèi)營養(yǎng)循環(huán)和生理過程起到重要的作用。Feng 等[16]指出最佳的pH 值范圍會使植物細(xì)胞內(nèi)酶控制的代謝過程最高效進(jìn)行，因此細(xì)胞內(nèi)pH 值的穩(wěn)態(tài)是生命的基礎(chǔ)。Liu 等[17]指出不同的氣候、土壤、降水都會使植物體內(nèi)pH 值發(fā)生改變。Christopher 等[18]發(fā)現(xiàn)pH 值的變化會影響細(xì)胞纖維素的結(jié)構(gòu)，植物生物量生產(chǎn)、免疫和pH 控制之間的顯著聯(lián)系。pH 值決定著植物體內(nèi)的各種生化進(jìn)程，適宜的pH 值有助于植物生長發(fā)育。明確園林植物生長發(fā)育的最適pH 值有利于種苗的培育，促進(jìn)園林綠化的建設(shè)。

測定甘菊種子的發(fā)芽勢能夠體現(xiàn)其發(fā)芽速度和整齊度[19]，計算方法是統(tǒng)計種子從開始發(fā)芽到發(fā)芽數(shù)量最多時，發(fā)芽種子數(shù)占種子總數(shù)的份數(shù)[20]，所占份數(shù)越大，種子發(fā)芽勢越強(qiáng)。中性處理的甘菊種子發(fā)芽勢遠(yuǎn)高于其他處理，pH 值為7.0 的環(huán)境更有利于甘菊種子發(fā)芽。葉綠素含量的高低代表植物光合作用的快慢，體現(xiàn)植物營養(yǎng)物質(zhì)合成的速率[21]。植物的葉綠素含量越高，光合作用的速率越快，單位時間內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)積累的越多[22]。隨著處理的酸堿性的升高，甘菊幼苗葉片葉綠素相對含量逐漸降低，葉色逐漸變淺，pH 值為7.5 的處理植物葉片葉綠素含量最高，表明微堿性條件有助于甘菊幼苗葉片葉綠素含量的積累，酸性和堿性條件過高都會抑制甘菊幼苗葉綠素含量的積累。糖類物質(zhì)是構(gòu)成植物體的重要組成成分之一，也是新陳代謝的主要原料和儲存物質(zhì)，糖類含量的高低體現(xiàn)植物新陳代謝水平的高低，從而反映植物品質(zhì)的好壞[21]?？扇苄蕴呛孔疃嗟奶幚硎莗H 值為7.5，說明弱堿性的環(huán)境可以刺激甘菊體內(nèi)葡萄糖含量的增加。葡萄糖含量越高，甘菊體內(nèi)的新陳代謝水平越高，甘菊生長越快；同時可溶性糖的含量有助于滲透壓的調(diào)節(jié)，從而增強(qiáng)甘菊的根系活力，從而使甘菊具有更強(qiáng)的抗逆性[23]。植物根系是吸收水分和無機(jī)鹽的器官，是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)和保障，根的呼吸強(qiáng)度和活力程度直接影響地上部的生長狀態(tài)和生理狀況及營養(yǎng)物質(zhì)的生產(chǎn)速度[24]。pH 值為7.5 和7.0 的處理根系活力較高，微堿性處理有助于甘菊根系的生長。微堿性環(huán)境甘菊幼苗根系應(yīng)激能力更強(qiáng)，能更好的在逆境下生存。丙二醛含量反映甘菊細(xì)胞膜過氧化程度[25]，丙二醛含量較高時，植物細(xì)胞膜被氧化程度較高，細(xì)胞膜受到嚴(yán)重?fù)p傷。在高溫、鹽度和強(qiáng)光等不利條件下，普通植物會產(chǎn)生膜質(zhì)過氧化[26]。pH值為6.0 的處理MDA 含量最高，甘菊幼苗根系發(fā)生脅迫，環(huán)境的pH 值過低或者過高都會使甘菊幼苗發(fā)生脅迫。

本研究表明，甘菊種子發(fā)芽及幼苗生長最適合的pH 范圍為pH 值7.0～7.5。本試驗(yàn)在前人研究的基礎(chǔ)上，對甘菊生理生化指標(biāo)進(jìn)行測定，通過量化分析得出最適培育甘菊的pH 值范圍，為甘菊再為園林植物育種提供參考。