不同栽培環境對甘草生長及抗性的影響

范繼紅， 高　瓊， 徐　琰， 李玉舒

(北京農業職業學院，北京 102442)

甘草是我國最常用的大宗藥材之一，藥用部位是根及根莖，味甘甜，性平和，生用瀉火解毒緩急止痛，炙用散表寒補中益氣，善于調和藥性，解百藥之毒，被譽為國之藥老，有“十方九草”之說。甘草藥材的植物來源主要有3種，分別是甘草(也稱烏拉爾甘草)、脹果甘草和光果甘草[1]。甘草作為藥食兼用植物，市場需求量巨大，連續多年的掠奪性采挖使我國野生甘草資源日趨枯竭，生態環境嚴重惡化，通過人工栽培甘草代替野生甘草，將是實現甘草資源可持續利用的根本有效措施[2]。

目前，甘草人工栽培技術已經受到重視并取得階段成果，如野生變家植馴化、人工栽培和發芽低的問題基本得到解決[3]，干旱脅迫、土壤條件、施肥、密度等環境條件對甘草酸產量影響的研究也很普遍[4-7]。本研究著重于不同栽培環境對一年生甘草幼苗生長及抗性指標的影響，為人工栽培甘草的應用提供理論參考。

1　材料與方法

1.1　供試植物及試驗地概況

供試植物：烏拉爾甘草和脹果甘草，種子購于北京市大興區時珍中草藥技術有限公司。

試驗地點：北京農業職業學院綠色科技示范園，土壤為沙質壤土，土壤有機質含量為1.205%，堿解氮含量為 50.63 mg/kg，速效磷含量為10.38 mg/kg，速效鉀含量為130.62 mg/kg，pH值為7.33。

北京地區為溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為11.9 ℃，歷史最高氣溫達43.5 ℃，最低氣溫僅-26 ℃；年平均降水量582.8 mm，年平均無霜期202 d。

1.2　種子處理

播種前進行種子浸種，浸種前用1%高錳酸鉀溶液將種子消毒30 min，以清水浸種1 d，浸種完成后將種子取出，用流水沖洗干凈。將種子均勻攤到已高溫消毒的濕紗布上，上面再蓋1層濕紗布進行催芽，種子露白后進行播種。

1.3　播種及管理

2014年5月，分別在北京農業職業學院科技示范園17號溫室內、溫室外露地進行播種，平整試驗地，采用開溝點播，株距15 cm，行距25 cm，播種深度0.5 cm左右，播后覆土鎮壓。出苗前噴水保濕，出苗后常規管理。根據試驗安排酌情澆水，6至8月之間每隔1月澆1次營養液。

1.4　試驗方法

試驗樣本采樣時間分別定在7、8、9月，每個處理以隨機取樣方式選擇5株作為試驗樣本，樣本小心全部挖出，采樣后直接回實驗室測定。用直尺和游標卡尺測量苗高、主根長度和地徑，鮮質量直接稱量測定，烘干后測定干質量。葉綠素含量采用丙酮提取法測定，可溶性糖含量采用蒽酮顯色法測定，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250法，游離脯氨酸含量采用酸性水合茚三酮顯色法測定，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸顯色法測定。

2　結果與分析

2.1　不同栽培環境對甘草幼苗生長量的影響

分別將烏拉爾甘草和脹果甘草栽植于自然露地環境和溫室環境，表1的試驗結果顯示，不同栽培環境下甘草的苗高、地徑、主根長、鮮質量、干質量等生長指標差異顯著，自然露地栽培的甘草長勢顯著優于溫室栽培處理，但在同一栽培環境下烏拉爾甘草與脹果甘草之間的差別并不顯著。從整體生長量數據來看，烏拉爾甘草在自然露地栽培環境下略弱于脹果甘草，但在溫室栽培環境下略優于脹果甘草。

從苗高、地徑來看，自然露地栽培與溫室栽培相比，苗高平均高10 cm以上，地徑平均大2.5 mm以上，差異顯著。植物的地上部分與地下部分的生長具有相關性，根系生長的強弱直接影響植物地上部分的生長和代謝，而且根作為甘草藥材的藥用部位，是考察藥材質量的關鍵部位。自然露地栽培與溫室栽培相比，主根長平均長22 cm以上，差異顯著。自然露地栽培與溫室栽培的甘草相比，鮮質量、干質量等生物量指標都有顯著差異。自然露地栽培甘草地上鮮質量是溫室栽培甘草的5.8倍以上，地下鮮質量為5.5倍以上，地上干質量也為5.5倍以上，地下干質量為4.4倍以上(表1)。

表1　9月測得不同處理甘草生長量指標

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

2.2　不同栽培環境對甘草葉綠素含量的影響

從試驗結果看，本試驗的4個處理之間葉綠素含量差異比較小。由圖1可以看出，整體上看，溫室栽培甘草葉綠素含量高于自然露地栽培處理，同時無論是自然露地栽培還是溫室栽培，烏拉爾甘草葉綠素含量均高于脹果甘草。溫室栽培的烏拉爾甘草葉綠素含量最高，葉綠素a含量為2.571 mg/g，葉綠素b含量為0.999 mg/g，總葉綠素含量為3.570 mg/g。

2.3　不同栽培環境對甘草幼苗主要滲透調節物質的影響

2.3.1不同栽培環境對甘草幼苗可溶性糖含量的影響不同栽培環境對可溶性糖含量影響較大，自然露地栽培的甘草可溶性糖含量最高，烏拉爾甘草和脹果甘草之間差異不明顯，但不同生長期可溶性糖含量有明顯差異。由圖2可知，7月測得4個處理的可溶性糖含量普遍比較低，2個自然露地栽培處理的甘草可溶性糖含量分別為1.158%和 1.153%，2個溫室栽培處理的甘草可溶性糖含量則分別為 1.136%、1.139%，4個處理之間差異不明顯。8月，甘草可溶性糖含量較7月有明顯提高，自然露地栽培處理的甘草可溶性糖含量增加最多，可溶性糖含量分別為2.708%、 2.496%，2個溫室栽培處理的甘草可溶性糖含量則分別為 1.780%、1.729%，自然露地栽培處理與溫室栽培處理之間差異較明顯。9月，4個處理的可溶性糖含量都快速增加，自然露地栽培處理的甘草可溶性糖含量增加明顯，2個溫室栽培處理的甘草可溶性糖含量雖然也有大幅提高，但可溶性糖總量還是低于前者，且差異明顯。烏拉爾甘草可溶性糖含量增加幅度最大，9月烏拉爾甘草的可溶性糖含量比8月明顯增加， 達到5.876%，是8月的2.17倍，是7月的5.07倍。

2.3.2不同栽培環境對甘草可溶性蛋白含量的影響不同栽培環境對甘草可溶性蛋白含量影響不是特別明顯，溫室栽培的甘草可溶性蛋白含量較高，烏拉爾甘草和脹果甘草之間差異不明顯，但不同生長期可溶性蛋白含量差異較明顯。圖3試驗結果顯示，7月測得4個處理的可溶性蛋白含量都普遍較低，2個自然露地栽培處理的甘草可溶性蛋白含量分別為 2.311、2.282 mg/g，2個溫室栽培處理的甘草可溶性蛋白含量分別為2.669、2.949 mg/g，溫室栽培處理可溶性蛋白含量高于自然露地栽培處理，但4個處理間差異不明顯。8月甘草可溶性蛋白含量較7月有明顯提高，溫室栽培處理的甘草可溶性蛋白含量增加較多，烏拉爾甘草、脹果甘草可溶性蛋白含量分別為4.749、4.883 mg/g，自然露地栽培處理的甘草可溶性蛋白含量則分別為4.349、4.183 mg/g，自然露地栽培處理與溫室栽培處理之間差異不明顯。9月，4個處理的甘草可溶性蛋白含量都快速增加，溫室栽培處理的甘草可溶性蛋白含量增加明顯，可溶性蛋白含量分別為8.792、8.689 mg/g，自然露地栽培處理雖然也有大幅提高，但可溶性蛋白含量還是低于溫室栽培處理，差異較明顯。

2.3.3不同栽培環境對甘草脯氨酸含量的影響不同栽培環境對甘草脯氨酸含量影響不是特別明顯，烏拉爾甘草和脹果甘草之間差異不明顯，不同生長期脯氨酸含量略有差異。圖4試驗結果顯示，7月和8月甘草脯氨酸含量變化很小，而且8月比7月略有降低，脯氨酸含量在92～107 μg/g，自然露地栽培處理與溫室栽培處理之間差異不明顯。9月，4個處理的甘草脯氨酸含量都有明顯提高，烏拉爾甘草脯氨酸含量增加較明顯，脹果甘草溫室栽培處理的脯氨酸含量增加最少，不同時期差異也不明顯。

2.4　不同栽培環境對甘草幼苗丙二醛含量的影響

植物器官在逆境下受到傷害，通常發生膜脂過氧化，其中丙二醛是膜脂過氧化最重要的產物之一，丙二醛的積累可能對膜和細胞造成一定的傷害。本試驗發現，自然露地栽培處理與溫室栽培處理之間丙二醛含量差異不明顯，自然露地栽培甘草丙二醛含量略高于溫室栽培處理。7月，丙二醛含量最高，8月、9月逐漸下降。自然露地栽培處理丙二醛含量較高，脹果甘草7月丙二醛含量為0.069 μmol/g，烏拉爾甘草7月丙二醛含量為0.065 μmol/g，溫室栽培處理丙二醛含量較低。8月，各處理間丙二醛含量差別很小，丙二醛含量在0.044～0.048 μmol/g。9月，自然露地栽培處理丙二醛含量降低，溫室栽培處理丙二醛含量相對較高。

3　結論與討論

在一定的自然環境中，某些環境因子對生物的生長與消亡起著關鍵作用，不同的栽培環境會導致光、溫、水氣等環境因子的變化，往往對植物的生長發育產生很大影響。本研究選擇自然露地栽培和溫室栽培2種常見栽培方式，通過烏拉爾甘草和脹果甘草在生長及抗性方面的差異，分析適宜甘草生長的環境。

研究結果表明，在不同栽培環境下，甘草一年生實生苗苗高、地徑、主根長、鮮質量、干質量等生長指標都有明顯的差異，自然露地栽培的甘草長勢顯著優于溫室栽培處理，但在同一栽培環境下烏拉爾甘草與脹果甘草之間的差異并不顯著。從整體生長量數據來看，烏拉爾甘草在自然露地栽培環境下的生長量略低于脹果甘草，但在溫室栽培環境下略高于脹果甘草。

葉綠素是光合作用中光能吸收、傳遞與轉換的主要物質，不同植物葉綠素的含量與組成有差異，栽培措施、營養狀況等條件的改變都會通過影響葉綠素的狀況而影響光合作用。從葉綠素含量來看，烏拉爾甘草葉綠素含量高于脹果甘草，溫室栽培甘草葉綠素含量高于自然露地栽培，這可能與溫室弱光環境有關，植物要用更多的葉綠素來完成光合作用，具體有待進一步試驗研究。

在逆境條件下，植物體內會積累大量的滲透調節物質，細胞內游離脯氨酸及可溶性糖、可溶性蛋白等與植物抗逆性之間呈正相關性。從可溶性糖含量看，自然露地栽培的甘草可溶性糖含量較高，烏拉爾甘草可溶性糖含量增加幅度最大，烏拉爾甘草9月的可溶性糖含量是8月的2.17倍，是7月的 5.07 倍。可溶性蛋白含量卻是溫室栽培的處理較高，9月溫室栽培的甘草可溶性蛋白含量增加明顯，脹果甘草可溶性蛋白含量為8.792 mg/g。在不同栽培環境下，游離脯氨酸含量差別不大。

丙二醛能強烈地與細胞內的各種物質發反應，丙二醛的積累能引起細胞膜的嚴重損傷。在本試驗中，丙二醛含量在自然露地栽培與溫室栽培之間差異并不明顯，從時間上看7月丙二醛含量較高。

綜合來看，烏拉爾甘草在不同栽培環境下，生長及抗性指標的表現更具優勢，在環境適應性方面具有更大的適應范圍。但是本試驗中也發現抗性表現不明顯或不穩定的現象，可能與溫室栽培弱光高濕的環境有關，還有待進一步試驗分析。

參考文獻：

[1]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：一部[M]. 北京：化學工業出版社，2005：148.

[2]魏勝利，王文全，王海. 我國中西部地區甘草資源及其可持續利用的研究[J]. 中國中藥雜志，2003，28(3)：202-206.

[3]徐良，葉定江，徐鶴良. 中藥無公害栽培加工與轉基因工程學[M]. 北京：中國醫藥科技出版社，2000：216-230.

[4]劉長利，王文全，李帥英，等. 干旱脅迫對甘草生長的影響[J]. 中國中藥雜志，2004，29(10)：931-934.

[5]劉長利，王文全. 外源鈣對人工培育甘草藥材中甘草酸積累的影響[J]. 中華中醫藥學刊，2009，27(11)：2281-2283.

[6]孫志蓉，翟明普，王文全，等. 密度對甘草苗生長及甘草酸含量的影響[J]. 中國中藥雜志，2007，32(21)：2222-2226.

[7]劉艷華，傅克治. 不同土壤環境生長烏拉甘草主要化學成分含量測定[J]. 中國獸藥雜志，1996，30(4)：25.