不同栽培環(huán)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(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)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(bǔ)中益氣，善于調(diào)和藥性，解百藥之毒，被譽(yù)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(xù)多年的掠奪性采挖使我國野生甘草資源日趨枯竭，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，通過人工栽培甘草代替野生甘草，將是實(shí)現(xiàn)甘草資源可持續(xù)利用的根本有效措施[2]。

目前，甘草人工栽培技術(shù)已經(jīng)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(fā)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(huán)境條件對甘草酸產(chǎn)量影響的研究也很普遍[4-7]。本研究著重于不同栽培環(huán)境對一年生甘草幼苗生長及抗性指標(biāo)的影響，為人工栽培甘草的應(yīng)用提供理論參考。

1　材料與方法

1.1　供試植物及試驗(yàn)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(qū)時珍中草藥技術(shù)有限公司。

試驗(yàn)地點(diǎn)：北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院綠色科技示范園，土壤為沙質(zhì)壤土，土壤有機(jī)質(zhì)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(qū)為溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為11.9 ℃，歷史最高氣溫達(dá)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(jìn)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(jìn)行催芽，種子露白后進(jìn)行播種。

1.3　播種及管理

2014年5月，分別在北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院科技示范園17號溫室內(nèi)、溫室外露地進(jìn)行播種，平整試驗(yàn)地，采用開溝點(diǎn)播，株距15 cm，行距25 cm，播種深度0.5 cm左右，播后覆土鎮(zhèn)壓。出苗前噴水保濕，出苗后常規(guī)管理。根據(jù)試驗(yàn)安排酌情澆水，6至8月之間每隔1月澆1次營養(yǎng)液。

1.4　試驗(yàn)方法

試驗(yàn)樣本采樣時間分別定在7、8、9月，每個處理以隨機(jī)取樣方式選擇5株作為試驗(yàn)樣本，樣本小心全部挖出，采樣后直接回實(shí)驗(yàn)室測定。用直尺和游標(biāo)卡尺測量苗高、主根長度和地徑，鮮質(zhì)量直接稱量測定，烘干后測定干質(zhì)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(lán)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(jié)果與分析

2.1　不同栽培環(huán)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(huán)境和溫室環(huán)境，表1的試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同栽培環(huán)境下甘草的苗高、地徑、主根長、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量等生長指標(biāo)差異顯著，自然露地栽培的甘草長勢顯著優(yōu)于溫室栽培處理，但在同一栽培環(huán)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(shù)據(jù)來看，烏拉爾甘草在自然露地栽培環(huán)境下略弱于脹果甘草，但在溫室栽培環(huán)境下略優(yōu)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(guān)性，根系生長的強(qiáng)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(zhì)量的關(guān)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(zhì)量、干質(zhì)量等生物量指標(biāo)都有顯著差異。自然露地栽培甘草地上鮮質(zhì)量是溫室栽培甘草的5.8倍以上，地下鮮質(zhì)量為5.5倍以上，地上干質(zhì)量也為5.5倍以上，地下干質(zhì)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(biāo)

注：同列數(shù)據(jù)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(huán)境對甘草葉綠素含量的影響

從試驗(yàn)結(jié)果看，本試驗(yàn)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?cè)~綠素含量為3.570 mg/g。

2.3　不同栽培環(huán)境對甘草幼苗主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.3.1不同栽培環(huán)境對甘草幼苗可溶性糖含量的影響不同栽培環(huán)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(dá)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(huán)境對甘草可溶性蛋白含量的影響不同栽培環(huán)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(yàn)結(jié)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(huán)境對甘草脯氨酸含量的影響不同栽培環(huán)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(yàn)結(jié)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(huán)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(fā)生膜脂過氧化，其中丙二醛是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，丙二醛的積累可能對膜和細(xì)胞造成一定的傷害。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，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(jié)論與討論

在一定的自然環(huán)境中，某些環(huán)境因子對生物的生長與消亡起著關(guān)鍵作用，不同的栽培環(huán)境會導(dǎo)致光、溫、水氣等環(huán)境因子的變化，往往對植物的生長發(fā)育產(chǎn)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(huán)境。

研究結(jié)果表明，在不同栽培環(huán)境下，甘草一年生實(shí)生苗苗高、地徑、主根長、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量等生長指標(biāo)都有明顯的差異，自然露地栽培的甘草長勢顯著優(yōu)于溫室栽培處理，但在同一栽培環(huán)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(shù)據(jù)來看，烏拉爾甘草在自然露地栽培環(huán)境下的生長量略低于脹果甘草，但在溫室栽培環(huán)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(zhuǎn)換的主要物質(zhì)，不同植物葉綠素的含量與組成有差異，栽培措施、營養(yǎng)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(huán)境有關(guān)，植物要用更多的葉綠素來完成光合作用，具體有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

在逆境條件下，植物體內(nèi)會積累大量的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，細(xì)胞內(nèi)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(guān)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(huán)境下，游離脯氨酸含量差別不大。

丙二醛能強(qiáng)烈地與細(xì)胞內(nèi)的各種物質(zhì)發(fā)反應(yīng)，丙二醛的積累能引起細(xì)胞膜的嚴(yán)重?fù)p傷。在本試驗(yàn)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(huán)境下，生長及抗性指標(biāo)的表現(xiàn)更具優(yōu)勢，在環(huán)境適應(yīng)性方面具有更大的適應(yīng)范圍。但是本試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)抗性表現(xiàn)不明顯或不穩(wěn)定的現(xiàn)象，可能與溫室栽培弱光高濕的環(huán)境有關(guān)，還有待進(jìn)一步試驗(yàn)分析。

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