我国甜叶菊栽培技术研究与进展

2021-12-06 19:59马冉田英豪刘恩琪张宏彦
河北农业科学 2021年4期
关键词:含量生长

马冉,田英豪,刘恩琪,张宏彦,*

(1.中国农业大学资源与环境学院,北京100193;2.中国农业大学曲周实验站,河北 曲周057250)

甜叶菊,别名甜菊、糖草,是菊科、甜叶菊属多年生草本植物。甜叶菊叶片可提取甜菊糖苷、黄酮类和绿原酸类物质,甜菊糖苷作为一种甜味剂,具有热量低、甜度高、味质好的特点[1],对高血压、糖尿病等具有辅助治疗作用,黄酮类和绿原酸类物质具有抗氧化、抗炎、抗癌等活性,因此甜叶菊提取物在食品、医药等行业具有较高的利用价值[2,3]。甜叶菊原产于南美洲,1977年由日本引入中国,目前在我国已有43 a的种植历史。由于甜叶菊适应性强,在我国的安徽、黑龙江、山东、江苏、江西等20多个省市均有种植。目前我国是世界最大的甜叶菊种植、甜菊糖苷生产和出口国家[4]。通过查询文献概括和总结了主要学者在甜叶菊栽培技术方面的研究进展,旨在为甜叶菊研究者提供参考。

1 甜叶菊对气候、土壤条件的需求

1.1 光照

甜叶菊属于短日照植物,对光照时间敏感,临界日照约13 h[5]。甜叶菊开花期受光照时间制约,在短日照地区,甜叶菊开花较早,生殖生长时间较长;在长日照地区,甜叶菊开花、结实较少,营养生长期较长,甜叶菊产量及甜菊糖苷的累积量高[6]。光照强度影响甜菊糖的味质,短时间降低光照强度,能够降低叶片中STV含量,提高甜菊糖味质[7]。甜叶菊种子萌发对光照敏感,光照可以增加种子萌发率,黑暗条件下将抑制种子萌发[8]。

1.2 温度

适宜的温度是甜叶菊生长发育的必要条件。甜叶菊整个生育期均需要较高的温度,种子萌发适宜温度为20~25℃;生长期适宜温度为25~29℃,全生育期需要积温4 600℃(≥10℃),≥15℃的活动积温为4 100℃;当日平均气温低于15℃时将停止生长[6,9]。苗期低温会使得根系生长缓慢[10]。受温度的影响,甜叶菊整个生育期总体生长趋势是前期缓慢,中期迅速,现蕾开花期最快。

1.3 土壤

甜叶菊耐贫瘠,土壤pH值为5.5~7.9均可生长,育苗期土壤pH值过高或过低均能引起死苗[11]。对土壤肥力要求不高,土壤质地以砂壤土最佳[6,12]。董海涛等[13]研究表明,随着土壤中风沙土含量的增加,甜叶菊的生长呈现先升高后降低的趋势,土壤中风沙土含量为20%~40%时,甜叶菊地上部生物量最大;通气良好、保水保肥能力强、有机质丰富的土壤有利于根系生长,能促进地上部的生长、干物质累积,提高甜叶菊的抗旱性。甜叶菊种植具有连作障碍,同一地块连续种植甜叶菊不得超过3 a。前茬作物以蔬菜等为宜,忌玉米和棉花[14]。

2 甜叶菊栽培研究进展

2.1 育苗方式

我国甜叶菊种植多采用先育苗再移栽的方式,已有的育苗方式包括扦插育苗、种子育苗、组织培养等[15]。扦插育苗是目前采用最多的育苗方式,这种育苗方式能保持母本的优良性状,变异性低,并且成苗快,育苗期短,操作简单。扦插时减去多余的叶片,保留两叶一心,减少水分的蒸发。在扦插前将插条用生长调节剂萘乙酸浸泡,有利于发根[16]。种子育苗是较为普遍的有性繁殖方式,种子育苗繁殖系数高,且便于包装、贮藏和运输;但同时存在发芽率低、后代变异性大、品种退化的问题。组织培养能保持甜叶菊品种的优良特性,繁殖速度快,规模大,且不受外界环境的影响。在组织培养中,外植体的取样部位影响培养结果,以茎尖为外植体进行甜叶菊的组织培养,能够获得较高的出芽率[17~19]。

2.2 移栽时间和移栽密度

甜叶菊的移栽时间多集中在3~4月,过早移栽或温度过低使得甜叶菊叶片茎尖末梢组织、根系受损[10],降低甜叶菊移栽苗的存活率,过晚移栽使得甜叶菊营养生长阶段缩短从而降低甜叶菊产量。在气候条件能满足的情况下,适时早移栽能够延长甜叶菊生育期,提高产量及糖苷含量[20]。甜叶菊适宜移栽密度大多在1.2万~1.8万株/hm2[21,22],合理密植能够保障甜叶菊良好通风,充分进行光合作用。甜叶菊的实际移栽密度应根据温、土、肥、种等具体条件确定。温度低的地区,甜叶菊生长缓慢,酌情提高移栽密度;温度高的地区,甜叶菊生长迅速,酌情降低移栽密度。根据不同品种的特点,应调整移栽密度,分枝数较多的甜叶菊品种,移栽密度应降低;在优质水肥条件下,提高移栽密度能增加甜叶菊产量[23]。

2.3 养分吸收规律与肥料管理

2.3.1 养分吸收规律氮磷钾是甜叶菊生长所必需的营养元素,甜叶菊对钾素需求量最大,其次是氮素,对磷素的需求相对较少[6]。甜叶菊植物体中氮含量为1.0%~2.7%,对氮的吸收呈前期缓慢,中期加快,现蕾期达到高峰,随后逐渐降低;甜叶菊植物体中钾含量为1.5%~4.0%[6],与氮吸收规律相似,盛蕾期需钾量达到高峰,随后逐渐降低。甜叶菊植物体中磷含量为0.3%~0.5%[6],苗期需磷量达到小高峰,随后需求量平稳,生殖生长后,甜叶菊对磷吸收量又有所增加。甜叶菊植株吸收氮、磷、钾的比例变动区间为1∶0.25∶1.29~1∶0.31∶1.58[24]。

2.3.2 肥料管理合理配施氮、磷、钾肥,可增加甜叶菊产量,提高品质[25,26]。应采用前轻中重后补的原则[27]。氮肥对甜叶菊单株叶干重的影响最大[25],随着施氮量的增加,甜叶菊干叶重呈现先增加后减小的趋势,适当施用氮肥可促进甜叶菊光合作用,提高甜菊糖味质[28];过量施用氮肥,甜叶菊感病相率增加[29],容易发生倒伏。适当施用钾肥可增加甜叶菊的株高、茎粗、干重,增强抗逆性,改善甜菊糖味质[30]。甜叶菊生长前期施适量磷肥,能够改善地上部和根系发育[6]。栾良福等[31]认为,甜叶菊总施肥量应控制在900 kg/hm2,包亚英等[28]认为,甜菊生育期内适宜的氮磷钾的施用量分别为600~900 mg/kg、200~300 mg/kg、600~900 mg/kg。杨永恒等[25]认为,适宜甜叶菊生产的N、P2O5和K2O施用量分别为365.26~701.11、160.20~176.96和528.35~793.91 mg/kg。

2.4 水分需求与灌溉

甜叶菊根系分布在25 cm深的土层内,根系分布较浅,因此甜叶菊具有喜湿怕旱的特点。出苗期根浅苗小,耐旱性差,是需水的关键期。移栽过程中根系易受损,使得吸水能力下降,应供应充足的水分。分枝期生长旺盛,叶面积大,同时进入高温季节,植株和土壤蒸腾增加,需水量也大幅度增加。在全生育期内,随灌溉量株高、光合速率、以及叶片中的糖苷含量呈先增后减的趋势[32]。遵循旱即灌,涝则排的灌溉原则,保持田间水分适宜。采用漫灌、喷灌和滴灌的灌溉方式,其中膜下滴灌高效节水,具有降低田间湿度、减少发病率,促进肥料利用,提高产量等特点[33]。

2.5 病虫害防治

甜叶菊抗病虫害性较强,但由于多年重茬、轮作,甜叶菊病虫害有逐年上升的趋势。目前已发现的甜叶菊的病害有立枯病、菌核病、黑斑病、枯萎病、斑枯病、白绢病等。主要虫害有蚜虫、棉铃虫、烟粉虱、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、红蜘蛛、茶黄螨、绿盲蝽象、蛴螬等[34]。对于病虫害的防治,以预防为主、防重于治为原则,物理生物防治为主、化学防治为辅的措施[35]。科学管理苗床,并进行土壤杀菌处理,实施轮作换茬,能够较好地预防立枯病、枯萎病等土传病害[36,37];齐艳春[38]从甜叶菊根部土壤中分离到放线菌A01和A64菌株,可有效降低斑枯病病情指数,显著提高甜叶菊叶片产量。

2.6 除草剂选择

不同的除草剂对杂草的防治效果、甜叶菊安全性差异较大。陈叶等[39]研究表明,苗期封闭性除草剂41%异丙草·莠除草效果差,对甜叶菊苗有药害作用,41%草甘膦异丙胺盐作为移栽前封闭性除草剂效果好,且安全。张武杰等[40]研究表明,拿捕净12.5%EC对甜叶菊种植田一年生禾本科杂草及阔叶杂草的防治效果较好,且无药害。郑庆伟[41]研究表明,喹禾糠酯、精喹禾灵、吡氟禾草灵、氟乐灵、精噁唑禾草灵、仲丁灵、烯草酮、高效氟吡甲禾灵、烯禾啶适宜用于甜叶菊田块杂草的防治。

3 抗逆性研究进展

3.1 干旱胁迫

甜叶菊耐旱性差,遇到不同程度干旱胁迫时,体内生理生化指标会有不同的响应。任广喜等[42]研究表明,随着干旱时间的持续,甜叶菊体内可溶性蛋白质逐渐下降,相对电导率较平稳的显著增加;SOD与POD的活性均表现出先升高后降低再升高的变化趋势。植物遇到干旱时,为增加对外界不良环境的适应能力会降低地上部的生物量,不同基因型甜叶菊在遭受不同程度的干旱时,单株干叶产量均呈现下降趋势,但干旱对甜叶菊叶片中的糖苷含量并无显著性影响。在轻度和中度干旱胁迫下,不同基因型甜叶菊的抗氧化作用和渗透调节能力有升高趋势,但是在重度干旱胁迫下,植株的生物膜结构遭到破坏,代谢紊乱,生理作用受到严重影响[43]。

3.2 盐碱胁迫

植物在遭受盐、碱胁迫时,体内生理代谢会发生改变,膜系统结构破坏,有害代谢产物积累,影响植物正常生长[44]。NaCl对甜叶菊生长的影响表现出高浓度抑制、低浓度促进的趋势,低浓度NaCl胁迫下甜叶菊通过增加叶生物量适应低盐胁迫。季芳芳等[45]研究表明,初期0~20mmol/L低浓度NaCl处理可促进种子发芽,种子萌发可忍耐的Na+浓度为0~80 mmol/L;碱性盐对甜叶菊种子的抑制作用大于中性盐,抑制性总体表现为Na2CO3>NaHCO3>Na2SO4>NaCl。董海涛等[46]研究表明,0~44 mmol/L NaCl浓度有利于甜叶菊移栽苗的生长。绳仁立等[47]研究表明,不同浓度NaCl和Na2CO3混合盐碱胁迫会对不同品种甜叶菊生长造成损害。原海燕等[48]研究表明,随着盐胁迫浓度的增加和处理时间的延长,不同甜叶菊品种的脯氨酸含量均有所增加。甜叶菊种子具有一定的耐盐性,但其抗盐碱性较弱。种子在盐生环境选择压力下所获得的抗逆性可遗传给下代[45]。

4 植物生长调节剂研究进展

植物生长调节剂在提高作物产量、改善产品品质、提高作物抗逆性等方面具有重要作用[49]。不同种类及浓度的生长调节剂对甜叶菊生长的影响效果不同。喷施赤霉素使得甜叶菊株高、节长增大,叶长、叶宽减小,叶长宽比值增大,单株干叶产量降低[50]。赤霉素浓度小于200 mg/L对甜叶菊扦插苗的生根具有促进作用,等于100 mg/L对甜叶菊扦插生根促进作用最大,大于300 mg/L对甜叶菊扦插苗生根有抑制作用[51]。苗期喷施适量的水杨酸可使甜叶菊糖苷含量、莱鲍迪苷A含量、单株叶干重增大,高浓度水杨酸会抑制植物生长,水杨酸浓度为2 mg/L时效果最佳[52]。喷施植物生长调节剂能够提高甜叶菊叶片对外界逆境的抗性影响。外施植物生长调节剂S-Y,可促进甜叶菊的整体生长发育,提高整体产量及甜菊糖甙的含量,促进脯氨酸在植株体内的积累,增强植株对不良环境的抵抗能力[53]。在组织培养过程中,合理利用植物生长调节剂可促进是物体生根和增殖[54,55]。

5 结语

甜叶菊栽培技术是生产中最重要的环节,直接影响甜叶菊的产量和品质,甜叶菊自引种以来,我国学者对甜叶菊栽培领域进行了广泛的研究,但科研进度远不能满足生产发展的需要,作为一项系统研究,许多方面研究深度和广度有待提高,特别是在养分综合管理技术、水分管理、病虫害的更新和综合防治、除草剂使用等方面,需要进一步深入系统研究。

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