光伏大棚設施環境下甘草耐陰性研究

黃艷國++曹華斌++趙明++任永吉++韓英杰

摘要 采用對比法，研究光伏大棚設施環境下甘草的耐陰性。結果表明，在光伏電池板下遮蔭條件下，甘草株高、水分、甘草酸含量、甘草苷含量、蘆頭粗度與不遮蔭條件下差異較小，但較大的遮光率會導致甘草生物量急劇降低。因此，在光伏日光溫室大棚下種植甘草時，要盡量配置大的株行距，以保證甘草獲得充足的光照，提高產量和質量。

關鍵詞 甘草；耐陰性；光伏大棚

中圖分類號 S567.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0055-02

光伏日光溫室大棚是集太陽能光伏發電、智能溫控系統、現代高科技種植為一體的溫室大棚，大棚采用鋼制骨架，上覆蓋太陽能光伏組件，同時保證太陽能光伏發電和整個溫室大棚農作物的采光需求。甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.），又稱國老、甜草、烏拉爾甘草、甜根子，屬豆科、甘草屬多年生草本，根與根狀莖粗壯，是一種補益中草藥。建國以來，甘草的銷量一直呈上升趨勢，特別是近20多年來，增幅更大。因國內外需求量增加，市場走俏，誘發了對野生甘草的大量采挖，使野生資源遭到嚴重破壞[1]。這使得甘草的種植生產方式向人工種植發展。對于甘草的耐陰性文獻多報道為喜陽植物[2-6]，同時也有許多文獻報道甘草可與蘆葦、胡楊等高大植物形成伴生群落[7-8]，這說明甘草可能具有一定的耐陰潛力。筆者從農藝性狀觀測及多個數據測量對甘草的耐陰性進行了研究，旨在為光伏農業種植中草藥提供可靠的理論依據及技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用材料為同一廠家提供的烏拉爾甘草。

1.2 試驗方法

在光伏溫室大棚之間有800 m2的棚間空地，試驗地長84 m、寬9.5 m，整塊試驗地為東西走向，受光伏電池板影響，常年有3 m左右為遮蔭區域，光照條件不足。在遮蔭處與不遮蔭處分別種植甘草作為試驗組與對照組，3次重復，小區面積為2 m2。2015年5月中旬田間移栽種植，定植密度為30 cm×15 cm，為確保試驗數據的準確性，試驗組與對照組在田間管理過程中完全一致，控制單一變量（光照度）。試驗測定工作于種植后進行，每天定時在6個小區測量試驗組與對照組試驗地的溫度、濕度、光照度、光合有效輻射，每周測量1次遮蔭組與對照組的甘草株高。于10月中旬，每小區隨機選取10株（合計60株）測定地下部分生長指標和生物量，在甘草光照區與遮蔭區平行方向各選3 m2，分為6個采樣點，每個采樣點1 m2，取采樣點全部根系，分開排放并做好標記，防止混亂。甘草按不同試驗組進行曬干。當曬至6～7成干時，分別進行捆緊，送往甘肅數字本草檢驗中心有限公司，由專業試驗人員進行甘草水分、甘草苷、甘草酸含量（HPLC法）檢測。

2 結果與分析

2.1 遮蔭對甘草農藝性狀的影響

2.1.1 遮蔭對甘草地上部分株高的影響。多數研究表明，植物無論是木本還是草本，當所處環境的光照強度在生理范圍內不斷降低時，其營養生長會發生改變，如改變株高生長，分配更多的生物量給側枝生長，增大葉面積等[9-10]，其目的主要是為了接受更多的光能，這是植物對遮蔭環境的一種適應性能力。由表1、圖1可知，在甘草整個生長期中，株高均是試驗組低于對照組，且由于7—8月連續高溫，導致試驗組與對照組的株高差異加大，但株高的差異均在6 cm左右。由此可見，甘草在光伏電池板下具有一定的適應性，能正常生長。

2.1.2 遮蔭對甘草地下部分生長特性的影響。甘草的地下根部為藥用部分，基部莖粗、蘆頭粗度對甘草等級的劃分有重要的外觀質量要求。由圖2可知，試驗組甘草在遮蔭條件下生長，其基部莖粗、蘆頭粗度均有不同程度的降低，甘草基部莖粗對遮蔭最為敏感，2015年、2016年試驗組基部莖粗均為4 cm，但2015年、2016年正常光照情況下甘草基部莖粗測量值平均為7.5 cm，差異較大，蘆頭粗度差異僅為0.25 cm。由此表明，遮蔭對甘草的產量和質量產生了影響，這主要是由于光伏電池板的遮蔭影響了甘草的光合作用，進而影響有機物積累造成的。

2.2 遮蔭對甘草品質的影響

由圖3可知，甘草檢測指標中試驗組甘草苷、甘草酸、水分含量分別為1.42%、2.20%、8.90%，均大于甘草草苷標準、小于甘草對照組的含量，但都符合《中國藥典》的檢測標準，較低的水分含量利于運輸和儲存甘草。在相同條件下，試驗組水分較對照組和標準都低，這有利于板藍根的儲存和運輸。由此表明，甘草在遮蔭條件下與光照生長狀況保持一致，其有效成分含量無太大差異，完全適應項目地光伏農業大棚遮蔭條件下生長。

2.3 遮蔭對甘草光合進程的影響

本試驗地上方光伏日光溫室大棚所用的太陽能光伏組件通透性較差，由圖4、表2可知，試驗地遮蔭處光照度平均值為24 689 lx，見光處為73 297 lx，見光處光照度平均高出遮蔭處48 608 lx，遮蔭處的光照度遠低于植物生長所需的閾值。高等綠色植物對環境有著復雜的適應機制，無論從形態上還是生理上，植物都有其相應的適應策略。結合圖1～3可以看出，試驗組甘草地上部分生長性狀、地下生長性狀與品質與對照組相差不大，并且試驗組甘草檢測指標都符合《中國藥典》的檢測標準，這說明甘草在葉綠素含量上對遮蔭表現出很強的適應性。

2.4 遮蔭對甘草產量的影響

由圖5可知，試驗組由于受光照影響其長勢明顯弱于對照組。通過對試驗地測產發現，其2015年鮮重產量為試驗組7 305 kg/hm2，對照組8 595 kg/hm2，對照組產量高于試驗組1 290 kg/hm2。產量差異是由于遮蔭影響了甘草的光合作用及土壤水分含量，進而影響了甘草地下部產量。

3 結論與討論

光伏電池板下甘草具有一定的適應能力。采利尼克爾認為，植物的耐陰與否并不是絕對的，而只是個量的問題，植物對其所處的光照條件的適應性反應是植物的一種本能[11]，本研究的結果也證實這一點。甘草雖為喜陽植物，但其在生長和生理上也對遮蔭表現出了很強的適應性，主要表現為在遮蔭條件下甘草株高、水分、甘草苷含量、甘草酸含量及蘆頭粗度差異較小。

遮蔭對甘草基部莖粗產生了影響，但不能說明遮蔭與（下轉第60頁）

基部莖粗含量之間存在明顯的關聯。甘草對遮蔭的適應性與甘草的產量成反比，可以初步認為較大的遮光率會導致甘草的生物量急劇降低，生存困難。這就要求在光伏日光溫室大棚下種植甘草時，要盡量配置大的株行距，以保證甘草獲得充足的光照，提高產量與質量。

4 參考文獻

[1] 楊春花.不同產地甘草的質量評價研究[D].長春：吉林農業大學，2006.

[2] 王立，李家恒.西北地區甘草人工栽培技術體系研究[J].林業科學，1999，35（1）：131-134.

[3] 周成明，孔祥飛，馬貽淑，等.北京大興地區烏拉爾甘草栽培技術研究[J].中國中藥雜志，2000，25（3）：140.

[4] 牛建強，張豐.紅皮甘草栽培技術[J].新疆農墾科技，2001（2）：21.

[5] 安力.河西沙區甘草資源的保護與發展[J].甘肅林業科技，1997（1）：48.

[6] 肖培根，楊世林.藥用動植物種養加工技術：甘草分冊[M].北京：中國中醫藥出版社，2000.

[7] 崔國盈，趙桂林，楊啟元，等.新疆甘草資源的分布及其開發利用的研究[J].草食家畜，1999（2）：43-45.

[8] 王立，李家恒.中國甘草屬植物研究進展[J].草業科學，1999，16（4）：28.

[9] 裴保華，郭進起，張素菊.“741楊”扦插苗耐陰性的研究[J].植物生態學報，1996，20（3）：272-278.

[10] 采利尼克爾.木本植物耐陰性的生物學原理[M].王世績，譯.北京：科學出版社，1986：242.

[11] BJORKMAN O.High-irradiance stress in higher plants and interactionwith other stress factors[J].Prog Phtotosyn Res，1987（4）：11.endprint