全 文 ：福建农林大学学报( 自然科学版) 第 41 卷 第 3 期
Journal of Fujian Agriculture and Forestry University ( Natural Science Edition) 2012 年 5 月
收稿日期: 2011 － 08 － 10 修回日期: 2011 － 12 － 10
基金项目:福建省种苗科技攻关项目( 闽林科［2009］4 号) 和国家“948”项目( 2006 － 4 － 52) ．
作者简介:丁国昌( 1970 － ) ，男，副教授．研究方向:人工林培育．通讯作者林思祖( 1953 － ) ，男，教授．研究方向:人工林培育．
基质径级和 NPK水平对马占相思
光自养幼苗的影响
丁国昌，林思祖，陈 宇，仇金维
( 福建农林大学林学院 /福建省杉木研究中心，福建 福州 350002)
摘要: 研究了 4 个不同沙粒径级和 3 个不同 N、P、K水平对马占相思光自养幼苗生根率、根系活力、叶绿素含量和可溶性糖
含量的影响．结果表明，利用 0．5 － 1．0 mm的沙粒基质培养马占相思光自养幼苗时，生根率、叶绿素含量、根系活力和可溶
性糖含量都比较高，幼苗生长最佳．单纯改变 N、P或 K水平，不利于马占相思光自养微繁殖苗的生长，但 N、P、K水平对马
占相思光自养微繁殖苗的影响都达到显著水平．
关键词: 光自养微繁殖; 马占相思; 基质径级; NPK水平
中图分类号: S792．99 文献标识码: A 文章编号: 1671-5470( 2012) 03-0238-05
Effect of medium diameter and NPK level on photoautotrophic micropropagation
seedling of Acacia mangium
DING Guo-chang，LIN Si-zu，CHEN Yu，QIU Jin-wei
( College of Forestry，Fujian Agriculture and Forestry University /Chinese Fir
Research Center of Fujian，Fuzhou，Fujian 350002，China)
Abstract: With 4 levels of sand grain diameter and 3 levels of NPK nutrients，their effects on rooting rate，root activity，chlorophyll
content and soluble sugar content of Acacia mangium photoautotrophic seedlings were studied． The result showed the 4 indexes were
optimal under the condition of 0．5 － 1．0 mm sand matrix． Single change of the nutrient N，P or K was not good for the growth of the
seedlings，but nutrients of N，P and K did have significant effect on the seedlings，respectively．
Key words: photoautotrophic micropropogation; Acacia mangium; matrix diameter; NPK nutrient level
光自养微繁殖技术是 20 世纪 80 年代由日本千叶大学的古田丰树教授提出的一种全新组织培养技
术［1，2］．光自养微繁殖技术采取提高 CO2 浓度、提高光照强度和降低相对湿度等环境控制方法，减少污染，
促进植株的生长和发育，缩短培养周期，实现优质苗的生产．因此，该技术成为目前苗木繁殖领域的研究热
点［1 － 14］．近年来，光自养微繁殖技术的研究主要集中在培养容器［15 － 16］、支撑材料［17 － 20］、根区微生物环境
及化学环境［7，21 － 22］等方面．光自养微繁殖技术在木本植物种苗繁育中已有一些应用研究［3，7，12，22］．高淑慧
等［23］研究表明，2 个相思树种的光自养微繁殖采用沙子做为基质，幼苗生长最好，但对不同径级沙子颗粒
对幼苗生长的影响未做深入研究．研究表明，矿质营养元素对光合作用的影响有着不可忽略的作用，如 N
素是叶绿素的重要组成成分，P素是光合作用中光合磷酸化所不可缺少的成分，K可以促进光合作用提高
CO2 的同化率
［24］．目前尚未见矿质营养元素对光自养幼苗影响的相关报道．
马占相思( Acacia mangium) 属于含羞草科金合欢属的常绿乔木，原产于澳大利亚昆士兰北部沿海和
巴布亚新几内及印度尼西亚等湿润热带地区，我国于 1979 年引种．马占相思适应性强、生长迅速、干形通
直，成为我国热带、亚热带地区优良纸浆材和用材树种之一［25］．
本研究采用组织培养获得的马占相思无菌苗，研究不同基质径级以及不同 NPK水平对光自养马占相
思幼苗生长的影响，以期为马占相思的光自养微繁殖应用开发及揭示光自养微繁殖机理提供依据．
DOI:10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2012.03.015
1 材料与方法
1．1 材料来源
( 1) 选用组织培养获得的马占相思无菌苗．挑选长势良好且生长一致的无菌苗，切成( 3．0 ± 0．5 ) cm
带 2 － 3 个叶片的茎叶小段，接种到沙粒基质培养瓶中．为便于统计和对比，培养容器为不带盖的玻璃瓶．
( 2) 基质为从福建农林大学西区乌龙江边取得的沙子．
1．2 方法
1．2．1 不同径级沙子的分选 用土壤筛对沙子进行筛选，获得径级分别为 D1 ( 0．5 － 1．0 mm) 、D2 ( 1．0 －
2．0 mm) 、D3 ( 2．0 － 3．0 mm) 和 D0 ( 未曾分选) 的沙子．
1．2．2 营养液配置 共设计了 1 个标准对照配方( CK) 和 6 种实验配方． CK为标准的 MS营养液( N元素
3 mmol·L －1、P元素 0．06 mmol·L －1、K元素 1 mmol·L －1 ) ．相对于对照，N、P、K各设 1 个高浓度和 1 个
低浓度处理，分别为 N 2．5、3．5 mmol·L －1 ( 以下简称 N －、N + ) 、P 0．05、0．07 mmol·L －1 ( 以下简称 P －、
P + ) 和 K 0．8、1．2 mmol·L －1 ( 以下简称 K －、K + ) ．培养基质为 D0．
1．2．3 评价指标 以生根率、根系活力、叶绿素含量及可溶性糖含量为衡量指标．幼苗生根率采用百分比
统计法．根系活力的测定采用 TTC法，叶绿素含量的测定采用分光光度计法，可溶性糖含量的测定采用苯
酚法［24］．
每个沙粒径级与营养液处理各 9 瓶，3 次重复，采用 SPSS 11．5 进行统计分析．
1．2．4 光自养微繁殖条件 在 0 － 7 d时，光照强度为 33 － 40 μmol·m －2·s － 1，光照时间 12 h·d －1 ; 在 8
－ 10 d时，光照强度为 53 － 66 μmol·m －2·s － 1，光照时间 14 h·d －1 ; 10 d以后光照强度为 79 － 106 μmol
·m －2·s － 1，光照时间 14 h·d －1 ; CO2 浓度为 1200 mg·kg
－1 ;相对湿度 90% ;温度为 25 ℃ ．
2 结果与分析
2．1 沙粒径级对马占相思光自养幼苗生长的影响
表 1 沙粒径级对马占相思光自养幼苗生长的影响1)
Table 1 Effect of sand grain diameter on the growth of A． mangium
photoautotrophic micropropagation seedling
处理 生根率%
叶绿素
mg·g － 1
根系活力
μg·g － 1·h －1
可溶性糖
mg·g － 1
D1 66．67 3．7540 118．94 17．92
D2 46．67 4．0867 78．87 14．94
D3 46．67 1．1105 87．64 9．63
D0 53．33 2．2072 104．15 10．89
1) D1 : 0．5 －1．0 mm; D2 : 1．0 －2．0 mm; D3 : 2．0 －3．0 mm; D0 :未曾分选．
2．1．1 生根率 从表 1 可以看出，不同径级的沙
粒基质对马占相思光自养微繁殖苗生根率的影响
不同． D1 处理的生根率最高，平均生根率达
66．67%，D0 处理的生根率为 53．33%，而 D2 和 D3
处理的生根率相等，都为 46． 67% ． 方差分析表
明，不同径级沙粒基质对马占相思生根率的影响
达极显著水平( F = 103．99，Sig = 0．000) ．因此，合
适的径级有利于光自养微繁殖苗生根率的提高．
2．1．2 叶绿素含量 叶绿素是参与光合作用的
重要因子，其含量的高低很大程度上反映了幼苗的生长状况和叶片的光合潜力［24］．光自养微繁殖技术主
要依靠环境调控来提高光自养微繁殖苗的光合作用．从表 1 可以看出，不同径级的沙粒基质对马占相思叶
绿素含量有显著影响．方差分析表明，其影响达极显著水平( F = 425．03，Sig = 0．000) ． D2 处理径级的叶绿
素含量最高( 4．0867 mg·g －1 ) ，叶绿素含量最低的为径级最大的 D3 处理( 径级为 2．0 － 3．0 mm) ．
2．1．3 根系活力 植物根系是活跃的吸收器官和合成器官，根的生长情况和活力水平直接影响地上部的
生长和营养状况及产量水平［24］．从表 1 可以看出，不同径级的根系活力大小各不相同，依次为: D1 ＞ D0 ＞
D3 ＞ D2 ．方差分析表明，不同沙粒径级对马占相思光自养微繁殖苗根系活力的影响达极显著水平( F =
123．16，Sig = 0．000) ．
2．1．4 可溶性糖含量 可溶性糖含量的高低，反映了叶片合成光合产物的能力［24］．从表 1 可以看出，不
同径级沙粒培养基质上的马占相思光自养微繁殖苗可溶性糖含量各异，总体上随着沙粒径级的增加呈下
降趋势． D1 处理的可溶性糖含量最高，达 17．92 mg·g
－1，比 D3 处理高 89．23% ．方差分析表明，不同径级
沙粒基质对马占相思光自养微繁殖苗可溶性糖含量的影响达极显著水平( F = 90．68，Sig = 0．000) ．
·932·第 3 期 丁国昌等:基质径级和 NPK水平对马占相思光自养幼苗的影响
2．2 NPK水平对马占相思光自养幼苗生长的影响
2．2．1 生根率 从图 1 可见，不同 NPK水平对马占相思光自养幼苗生长的影响有类似规律，但程度各不
相同．无论是 N +、P +和 K +的处理，还是 N －、P －和 K －的处理，马占相思光自养微繁殖苗的生根率都
低于对照，但是 N +、P +和 K +处理的生根率都高于 N －、P －和 K －处理． N +处理的生根率是 N －处理
的 1．25 倍，但只有标准营养液( CK) 的 0．81 倍． P +处理的生根率是 P －处理的 1．33 倍，是 CK的 0．90 倍．
K +处理的生根率是 K －处理的 1．04 倍，是 CK的 0．87 倍．均值比较表明，与 CK相比，不同浓度的 NP 处
理后马占相思光自养微繁殖苗生根率的差异达极显著水平( Sig = 0．000) ，但 K 处理对生根率的影响未达
到显著水平．
2．2．2 叶绿素含量 从图 2 可见，不同 NPK水平对马占相思光自养微繁殖苗叶绿素含量的影响与对生根
率的影响有类似的规律． N +处理的叶绿素含量是 N －处理的 1．14 倍，是 CK的 0．58 倍． P +处理的叶绿素
含量是 P －处理的 1．18 倍，是 CK的 0．84 倍． K +处理的叶绿素含量是 K －处理的 1．21 倍，是 CK的 0．91
倍．与 CK相比，N处理对叶绿素含量的影响达极显著水平( Sig = 0．000) ，P处理对叶绿素含量的影响达显
著水平，但 K处理对叶绿素含量的影响未达到显著水平．
2．2．3 根系活力 从图 3 可以看出，不同 NPK水平对马占相思光自养微繁殖苗根系活力的影响与对生根
率和叶绿素含量的影响规律相似． NPK处理后的马占相思光自养微繁殖苗的根系活力都低于 CK． N +处
理的根系活力是 N －处理的 1．48 倍，只有对照的 0．92 倍． P +处理的根系活力是 P －处理的 1．92 倍，但
P +处理与 CK相比，无显著差异． K +和 K －处理对根系活力的影响最大，K +处理的根系活力是 K －处理
的 1．47 倍，但只有 CK的 0．68 倍．
2．2．4 可溶性糖含量 从图 4 可见，不同 NPK 水平对马占相思光自养微繁殖苗可溶性糖的影响基本相
同，无论是 N +、P +和 K +，还是 N －、P －和 K －，其可溶性糖含量都小于 CK． N +、K +处理的可溶性糖含
量和 N －、K －处理的含量差异很小，N +处理的可溶性糖含量只有 N －处理的 1．07 倍，是 CK的 0．76 倍，
K +处理的可溶性糖含量是 K －处理的 1．10 倍，是 CK的 0．77 倍．方差分析表明，P +处理可溶性糖含量是
P －处理的 1．32 倍，是 CK的 0．90 倍．与 CK相比( 均值比较) ，NPK处理的马占相思光自养微繁殖苗可溶
性糖含量的差异都达到显著水平．
3 结论
光自养微繁殖技术是近年新发展起来的苗木繁殖技术．由于木本植物具有苗木生长周期长等与草本
植物不同的特点，因此光自养微繁殖技术仅用在桉树、黑木相思和厚荚相思等少数树种的繁殖，并且主要
研究基质及其参数的优化［26 － 28］．
·042· 福建农林大学学报( 自然科学版) 第 41 卷
本研究探索了基质颗粒径级及主要营养元素 NPK 对马占相思光自养微繁殖苗的影响．沙粒径级和
NPK营养水平对马占相思光自养微繁殖幼苗的生理特征都有较大的影响．利用 0．5 － 1．0 mm径级的沙粒
培养马占相思光自养幼苗，其生根率、叶绿素含量、根系活力和可溶性糖含量等指标都优于其他径级．光自
养微繁殖技术主要依靠环境调控手段，促进小苗的生长．根区环境是重要的生长环境．本研究所筛选的较
优基质径级，一方面保证了地下部良好的透气性，另一方面可以使地下部与基质更好地接触，使地下部能
够更好地吸收矿质营养元素，有利于生长发育．
本研究还表明，单纯改变 NPK水平，不利于马占相思光自养微繁殖苗的生长，其生根率、根系活力及
可溶性糖含量都小于 CK( 图 1、3、4) ，但 NPK水平对马占相思生长的影响都达到显著水平，也说明不同营
养元素对植物具有不同的生理效应，但需要合理配比．这为以进一步优化营养配方为主要内容的根区化学
环境的调控提供了依据，但更精准的营养调控有待进一步研究．
参考文献
［1］曲英华，胡秀婵，吴毅明．植物组织培养新技术———光独立培养法［J］．农业工程学报，2001，17( 6) : 90 － 93．
［2］KOZAI T，FUJIWARA K，WATANABE I． Effects of stoppers and vessels on gas exchange rates between inside and outside of
vessels closed with stoppers［J］． Agric Meterol，1986，42: 119 － 127．
［3］KHAN S V． Growth and water relations of Paulownia fortunei under photomixotrophic and photoautotrophic conditions［J］． Biol
Plant，2003，46( 2) : 161 － 166．
［4］TEIXIRADA SILVA J A，GIANG D D T，TANAKA M． Photoautotrophic micropropagation of Spathiphyllum［J］． Photosynthet-
ica，2006，44( 1) : 53 － 61．
［5］YEO-JOONG Y，MOHAMMAD M，EUN-JOO H，et al． Impact of in vitro CO2 enrichment and sugar deprivation on acclamato-
ry responses of Phalaenopsis plantlets to ex vitro conditions［J］． Environmental and Experimental Botany，2009，65: 183 － 188．
［6］QU Y H，LIN C，ZHOU W，et al． Effects of CO2 concentration and moisture content of sugar-free media on the tissue-cultured
plantlets in a large growth chamber［J］． Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation，2009，14: 322 － 330．
［7］SOAMI F C D，ANGELA M S，RENATO P，et al． Effect of the culture environment on stomatal features，epidermal cells and
water loss of micropropagated Annona glabra L． plants［J］． Scientia Horticulturae，2008，117: 341 － 344．
［8］AMBROZIC-DOLINSEK J，CAMLOH M． Phytoplasma infection may affect morphology，regeneration and pyrethrin content in
pyrethrum shoot culture［J］． Scientia Horticulturae，2008，116: 213 － 218．
［9］XIAO Y L，KOZAI T． Photoautotrophic growth and net photosynthetic rate of sweet potato plantlets in vitro as affected by the
number of air exchanges of the vessel and type of supporting material［J］． Tsinghua Science and Technology，2006，11: 481 －
489．
［10］XIAO Y L，KOZAI T． In vitro multiplication of statice plantlets using sugar-free media［J］． Scientia Horticulturae，2006，
109: 71 － 77．
·142·第 3 期 丁国昌等:基质径级和 NPK水平对马占相思光自养幼苗的影响
［11］MORINI S，MELAI M． Net CO2 exchange rate of in vitro plum cultures during growth evolution at different photosynthetic
photon flux density［J］． Scientia Horticulturae，2005，105: 197 － 211．
［12］SHA VALLI KHANl P S，KOZAI T，NGUYEN Q T，et al． Growth and net photosynthetic rates of Eucalyptus tereticornis
Smith under photomixotrophic and various photoautotrophic micropropagation conditions［J］． Plant Cell，Tissue and Organ
Culture，2002，71: 141 － 146．
［13］肖玉兰．植物无糖组培快繁工厂化生产技术［M］．昆明:云南科技出版社，2003．
［14］AFREEN-ZOBAYED F，BAYED SMA，KUBATA C，et al． Supporting material affects the growth and development of in vitro
sweet potato plantlets cultured photoautotrophically［J］． In Vitro Cellular ＆ Developmental Biology Plant，1999，35: 470 －
474．
［15］HEO J，KOZAI T． Forced ventilation micropropagation system for enhancing photosynthesis，growth and development of sweet
potato plantlets［J］． Environ Cont Bio，1999，37: 83 － 92．
［16］HEO J，WILSON S，KOZAI T． A forced ventilation micropropagation system for production of photoautotropic sweet potato
plug plantlets in a scaled-up culture vessel growth and uniformity［J］． Hort Tech，2001，11: 90 － 94．
［17］ROCHE T D，LONGR D，SAYEGH A J． Commercial scale photoautotrophic micropropagations in Irish agriculture，horticul-
ture and forestry［J］． Acta Hort，1996，440: 515 － 520．
［18］蔡能，易自力，李祥．改善植物大规模组织培养条件的研究进展［J］．植物学通报，2003，20( 6) : 745 － 751．
［19］曲英华，胡秀婵，吴毅明．植物组织培养新技术:光独立培养法［J］．农业工程学报，2001，17( 6) : 90 － 93．
［20］徐志刚．组培微环境与规模化育苗设施环境调控的研究［D］．南京: 南京农业大学，2002: 128．
［21］肖玉兰．植物无糖微繁快繁工厂化生产技术［M］．昆明:云南科技出版社，2003: 176．
［22］DUFFY E M，CASSELLS A C． The effect of inoculation of potato ( Solanum tuberosum L． ) microplants with arbuscular my-
corrhizal fungi on tuber yield and tuber size distribution［J］． Applied Soil Ecology，2000，15: 137 － 144．
［23］高淑慧．厚荚相思和黑木相思光自养微繁殖技术的研究［D］．福州:福建农林大学，2007: 10 － 12．
［24］潘瑞炽．植物生理学［M］．北京:高等教育出版社，2004: 58 － 83．
［25］潘志刚，游应天．中国主要外来树种引种栽培［M］．北京:北京科学技术出版杜，1994: 402 － 406．
［26］SHA VALLI KHAN P S，KOZAI T，NGUYEN Q T，et al． Growth and net photosynthetic rates of Eucalyptus tereticornis Smith
under photomixotrophic and various photoautotrophic micropropagation conditions［J］． Plant Cell，Tissue and Organ Culture，
2002，71: 141 － 146．
［27］丁国昌，高淑慧，林思祖，等．黑木相思开放式光自养微繁殖的研究［J］．福建林学院学报，2010，30( 1) : 11 － 14．
［28］丁国昌，高淑慧，林思祖，等．厚荚相思光自养微繁殖技术研究［J］．西南林学院学报，2009，29( 5) : 32 － 36．
( 责任编辑: 陈幼玉)
·242· 福建农林大学学报( 自然科学版) 第 41 卷