土壤质地对青蒿生长发育、生理特性及产量品质的影响

论文摘要

青蒿(Artemisia annua L.)是我国的传统中药。青蒿素(artemisinin)是从青蒿的叶和花蕾中分离获得的,为抗疟特效药。青蒿在大多数土壤中都能生长发育,但在不同质地的土壤中,其生长发育和生理状况均有差异,有效成分的含量和产量也会高低不一,其品质受到很大的影响,这给青蒿素生产带来一定的困难。本文以“渝青1号”青蒿种子为材料,以砂土、砂质壤土、粉砂质壤土、粘壤土、粉砂质粘壤土、壤质粘土六种不同土壤质地为种植土壤,系统深入地研究土壤质地对青蒿生长发育、产量品质及主要生理特性等的影响,选出适合青蒿生长、青蒿素产量与含量高的土壤质地,为青蒿优质高产栽培基地的选择及土壤改良提供理论依据。不同质地土壤中,粉砂质壤土和粘壤土上的青蒿株高、茎粗、分枝数、一级分枝和二级分枝长度等生长指标最好,粉砂质粘壤土和砂质壤土上的青蒿其生长特性较好,砂土和粘土上的青蒿生长较差。青蒿叶片叶绿素含量以粘壤土和粉砂质壤土上较高,且整个生长期变幅较小,砂土上的青蒿叶绿素含量较低,变幅较大。不同质地中青蒿叶片的SOD、POD、CAT活性在整个生育期内变化一致,均呈先上升后下降趋势;生育后期,粘壤土和粉砂质壤土上青蒿叶片的保护酶活性较高,粘土和砂土较低。生长期内,青蒿叶片可溶性糖含量呈单峰曲线,峰值出现前,砂土中含量较高;峰值出现后,粉砂质壤土和粘壤土中较高。粘壤土和粘土上叶片全氮含量在生育前期较高,砂土和砂质壤土则到中期达到较高水平。青蒿在生育前期,C/N比值较低,叶片中氮素代谢活跃,有利于叶片的生长,中后期C/N比值较高。整个生育过程中,青蒿对氮和钾的吸收量远远大于磷,对氮磷钾的吸收量在分枝盛期达到峰值。单株青蒿氮、磷、钾的绝对积累量表现为粉砂质壤土＞粘壤土＞粉砂质粘壤土＞砂质壤土＞壤质粘土＞砂土。青蒿收获时,各器官中氮、磷、钾素积累量表现为叶≥枝>茎≥根。青蒿对Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu的阶段吸收量以分枝盛期时最大,对各元素的吸收表现为Ca＞Mg＞Fe＞Mn＞Zn＞Cu。不同质地土壤中青蒿对各营养元素吸收的动态模型均符合Logistic方程。不同质地土壤中,青蒿植株干物质积累均呈“S”曲线变化。粉砂质壤土和粘壤土,青蒿总干物质积累量较大;砂土和粘土上青蒿的总干物质积累量较小。生长前期,叶片的干物质分配率最高,生长后期,各器官分配率表现为:枝＞叶＞茎＞根。粉砂质壤土和粘壤土上青蒿生长旺盛,分枝形成较多,干物质分配到叶、分枝中的比例较高。粘壤土上,青蒿叶片中青蒿素含量最大,粉砂质壤土次之,砂土最小。粉砂质壤土上青蒿的生物产量最高,粘壤土次之,砂土最低。从青蒿素产量来看,粉砂质壤土＞粘壤土＞粉砂质粘壤土＞砂质壤土＞壤质粘土＞砂土。相关分析表明,青蒿素含量与形态指标中株高、茎粗、一级分枝长度、二级分枝长度呈正相关,与一级分枝数、二级分枝数呈显著的负相关。生理指标中,青蒿素含量与叶片可溶性糖含量、游离氨基酸、C/N、POD活性、CAT活性均呈正相关,与SOD活性、叶绿素含量呈负相关;与青蒿叶片中N、K、Ca、Mg、Fe含量呈正相关,与P、Mn、Zn、Cu含量呈负相关。各项指标与青蒿素产量的相关分析显示,青蒿素产量与植株的株高、茎粗、一级分枝数、二级分枝数、一级分枝长度、二级分枝长度均呈正相关;与青蒿叶片中叶绿素、可溶性糖含量、游离氨基酸、C/N、CAT活性均呈正相关,与POD活性、SOD活性呈负相关;与青蒿叶片中K、Ca、Mn、Fe含量呈正相关,与N、P、Mg、Zn、Cu含量呈负相关。综合上述分析,适合青蒿生长的土壤可分为三类:粉砂质壤土和粘壤土为适宜类;砂质壤土和粉砂质粘壤土为较适宜类;砂土和粘土为不适宜类。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 1 前言
• 1.1 研究问题的由来
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 青蒿国内外研究概况
• 1.2.1.1 青蒿的生物学特性
• 1.2.1.2 青蒿素的药理作用
• 1.2.1.3 青蒿栽培技术的研究
• 1.2.2 土壤质地与植物生长发育
• 1.2.3 碳氮代谢与养分吸收和积累规律的研究
• 1.2.3.1 碳氮代谢
• 1.2.3.2 养分吸收与积累规律
• 1.3 研究目的
• 2 材料与方法
• 2.1 试验地概况
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 试验设计
• 2.3.2 测定指标及方法
• 2.3.2.1 土壤理化性质的测定
• 2.3.2.2 生长指标
• 2.3.2.3 生理指标
• 2.3.2.4 青蒿素含量和产量
• 2.4 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 不同质地土壤对青蒿生长动态的影响
• 3.1.1 对株高的影响
• 3.1.2 对茎粗的影响
• 3.1.3 对分枝数的影响
• 3.1.4 对分枝长度的影响
• 3.2 不同质地土壤对青蒿生理指标的影响
• 3.2.1 对叶片叶绿体色素含量的影响
• 3.2.1.1 对叶片叶绿素a（Chl.a）含量的影响
• 3.2.1.2 对叶片叶绿素b（Chl.b）含量的影响
• 3.2.1.3 对叶片叶绿素a/叶绿素b（Chl.a/Chl.b）含量的影响
• 3.2.1.4 对叶片叶绿素（a+b）含量的影响
• 3.2.1.5 对类胡萝卜素含量的影响
• 3.2.2 对叶片保护酶活性的影响
• 3.2.2.1 对叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
• 3.2.2.2 对叶片过氧化物酶（POD）活性的影响
• 3.2.2.3 对叶片过氧化氢酶（CAT）活性的影响
• 3.3 不同质地土壤对青蒿碳氮代谢的影响
• 3.3.1 对叶片碳氮代谢的影响
• 3.3.1.1 叶片可溶性糖含量的动态变化
• 3.3.1.2 叶片游离氨基酸含量的动态变化
• 3.3.1.3 可溶性糖与游离氨基酸含量的关系
• 3.3.1.4 叶片全氮含量的动态变化
• 3.3.1.5 叶片碳氮比（C/N）的变化动态
• 3.3.2 对茎的碳氮代谢的影响
• 3.3.2.1 茎的可溶性糖含量的动态变化
• 3.3.2.2 茎的游离氨基酸含量的动态变化
• 3.3.2.3 茎的全氮含量的动态变化
• 3.3.2.4 茎的碳氮比（C/N）的变化动态
• 3.3.3 对分枝碳氮代谢的影响
• 3.3.3.1 分枝可溶性糖含量的动态变化
• 3.3.3.2 分枝游离氨基酸含量的动态变化
• 3.3.3.3 分枝全氮含量的动态变化
• 3.3.3.4 分枝碳氮比（C/N）的变化动态
• 3.3.4 对根碳氮代谢的影响
• 3.3.4.1 根的可溶性糖含量的动态变化
• 3.3.4.2 根的游离氨基酸含量的动态变化
• 3.3.4.3 根的全氮含量的动态变化
• 3.3.4.4 根的碳氮比（C/N）的变化动态
• 3.4 不同质地土壤对青蒿植株养分吸收和分配的影响
• 3.4.1 对青蒿植株氮素吸收和分配的影响
• 3.4.1.1 青蒿各器官氮素百分含量变化
• 3.4.1.2 对氮素吸收的影响
• 3.4.1.3 氮素在各器官中的分配
• 3.4.2 对青蒿植株磷素吸收和分配的影响
• 3.4.2.1 青蒿各器官磷素百分含量变化
• 3.4.2.2 对磷素吸收的影响
• 3.4.2.3 磷素在各器官中的分配
• 3.4.3 对青蒿植株钾素吸收和分配的影响
• 3.4.3.1 青蒿各器官钾素百分含量变化
• 3.4.3.2 对钾素吸收的影响
• 3.4.3.3 钾素在各器官中的分配
• 3.4.4 不同土壤质地青蒿不同发育阶段氮磷钾的吸收
• 3.4.5 对青蒿植株Ca、Mg吸收和分配的影响
• 3.4.5.1 青蒿体内Ca、Mg浓度的变化
• 3.4.5.2 青蒿体内Ca、Mg的吸收与累积特点
• 3.4.5.3 青蒿体内Ca、Mg的分布
• 3.4.6 对青蒿植株Fe、Mn、Zn、Cu吸收和分配的影响
• 3.4.6.1 青蒿体内Fe、Mn、Zn、Cu浓度的变化
• 3.4.6.2 青蒿体内Fe、Mn、Zn、Cu的吸收与累积
• 3.4.6.3 青蒿体内Fe、Mn、Zn、Cu的分布
• 3.4.7 不同土壤质地青蒿养分吸收的动态模型
• 3.4.7.1 青蒿N、P、K吸收的动态模型
• 3.4.7.2 青蒿Ca、Mg吸收的动态模型
• 3.4.7.3 青蒿Fe、Mn、Zn、Cu吸收的动态模型
• 3.5 不同质地土壤对青蒿干物质积累的影响
• 3.5.1 总干物质积累的变化
• 3.5.2 不同器官干物质分配率的变化
• 3.5.3 对叶片干物质积累的影响
• 3.5.4 叶片干物质积累的动态模型
• 3.6 不同质地土壤对青蒿素含量和产量的影响
• 3.6.1 对青蒿素含量变化的影响
• 3.6.2 与青蒿素含量相关的因素分析
• 3.6.2.1 形态指标与青蒿素含量的相关分析
• 3.6.2.2 主要生理指标与青蒿素含量的相关分析
• 3.6.2.3养分含量与青蒿素含量的相关分析
• 3.6.3 对青蒿素产量的影响
• 3.6.4 与青蒿素产量相关的因素分析
• 3.6.4.1 形态指标与青蒿素产量的相关分析
• 3.6.4.2 主要生理指标与青蒿素产量的相关分析
• 3.6.4.3 养分含量与青蒿素产量的相关分析
• 3.6.5 青蒿最佳采收期的确定
• 3.7 土壤理化性质与青蒿素含量和产量的关系
• 3.7.1 土壤物理性质与青蒿素含量和产量的相关分析
• 3.7.2 土壤肥力因子与青蒿素含量和产量的关系
• 3.7.2.1 与青蒿素含量和产量的相关分析
• 3.7.2.2 与青蒿素含量和产量的通径分析
• 3.7.3 土壤微量元素与青蒿素含量和产量的相关分析
• 3.7.4 青蒿土壤适宜性研究
• 3.7.4.1 土壤指标聚类分析
• 3.7.4.2 土壤适宜性分析
• 4 讨论
• 4.1 土壤质地对青蒿生长发育的影响
• 4.2 土壤质地对青蒿生理指标的影响
• 4.3 土壤质地对青蒿养分吸收和分配的影响
• 4.4 土壤质地对青蒿干物质积累的影响
• 4.5 土壤质地对青蒿素含量和产量的影响
• 4.6 青蒿土壤适宜性研究
• 参考文献
• 致谢
• 附录