林下種植密度和收獲期對金線蓮產(chǎn)量和品質(zhì)的影響△

牛歡，謝卓宓，古力，梁瑩，韋坤華，王建明，李明杰，3*，張重義，3*

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 作物科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002；2.廣西壯族自治區(qū) 藥用植物園，廣西 南寧 530023；3.福建農(nóng)林大學(xué)作物遺傳育種與綜合利用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002)

金線蓮Anoectochilusroxburghii又名金線蘭、金蠶、烏人參、金線入骨消等，是一種多年生蘭科草本植物[1]。金線蓮主產(chǎn)于中國、印度等幾個亞洲國家，含多糖、微量元素、黃酮類化合物、生物堿等多種成分，具有抗衰老、提高機(jī)體免疫等功效[2]。由于金線蓮對生長環(huán)境要求嚴(yán)格，種子無胚乳、自然條件下發(fā)芽率極低，加之人為過度采收導(dǎo)致目前金線蓮野生資源嚴(yán)重匱乏。迄今為止已有不同研究人員對林下栽培技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究，比如：黃小云[3]、陳泳和[4]等對金線蓮林下仿野生栽培的栽培環(huán)境、栽后管理措施進(jìn)行了詳細(xì)研究。但目前金線蓮林下栽培的一些具體環(huán)節(jié)缺乏詳細(xì)的優(yōu)化措施，比如：栽培密度、采收期等關(guān)鍵的技術(shù)細(xì)節(jié)較為模糊。

為優(yōu)化金線蓮林下栽培中的技術(shù)環(huán)節(jié)，提升林下栽培金線蓮品質(zhì)指標(biāo)，本研究對金線蓮的林下種植密度與采收時期進(jìn)行了不同梯度的設(shè)置，詳細(xì)評測不同種植密度和不同采收階段金線蓮的品質(zhì)和最佳收益率差異。為金線蓮林下生態(tài)栽培技術(shù)體系的逐步完善提供重要的基礎(chǔ)信息，同時也為提高金線蓮的安全生產(chǎn)和有效性奠定重要栽培技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)材料和處理

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

以福建省廣泛種植的金線蓮品種泰寧一號為實(shí)驗(yàn)材料，在福建農(nóng)林大學(xué)中藥材GAP研究所泰寧縣生態(tài)定位觀測站(北緯N26°54′51.36″ 東經(jīng)E117°05′48.34″)，挑選坡度為15°～25°、遮光率為60%～70%、空氣濕度在70%～85%的闊葉林作為金線蓮林下栽培試驗(yàn)點(diǎn)，詳細(xì)研究金線蓮林下栽培技術(shù)措施對金線蓮的產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

1.2 實(shí)驗(yàn)處理

林下移栽密度：在9月份將壯苗后的金線蓮進(jìn)行林下移栽，在林下設(shè)置2 cm×2 cm、4 cm×4 cm、6 cm×6 cm三個林下金線蓮種植密度，每個密度設(shè)置三個重復(fù)，移栽后150 d后獲取不同種植密度的金線蓮植株并測定相關(guān)的生理指標(biāo)。

林下種植采收期：將種植條件設(shè)置為單一密度(4 cm×4 cm)并執(zhí)行嚴(yán)格一致?lián)嵊芾泶胧?。分別在金線蓮種苗移栽期滿90 d、120 d、150 d、180 d、210 d時進(jìn)行采樣并測定相關(guān)數(shù)據(jù)以獲取金線蓮的最佳采收時期。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 生物量測定

詳細(xì)統(tǒng)計不同處理金線蓮植株莖長、莖粗、葉片長寬、根長、根粗、鮮重、干重、根冠比、折干率等指標(biāo)。

2.2 抗氧化酶活性測定

采用四唑氮藍(lán)光還原法[5]對超氧化物歧化酶(SOD)的活性進(jìn)行測定；根據(jù)李忠光[6]等方法植物多酚氧化酶(PPO)活性測定進(jìn)行測定；采用勻漿浸提法[7]提取PPO粗酶液，加入0.5 mL酶提取液，立即于波長410 nm下測定吸光值，2 min后再記吸光值，以不加酶提取液的反應(yīng)液作為對照；采用愈創(chuàng)木酚比色法[8]對過氧化物酶(POD)的活性進(jìn)行測定；采用紫外吸收法[9]測定過氧化氫酶(CAT)活性；根據(jù)張志良主編的《植物生理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[10]中的丙二醛(MDA)的測定方法對MDA的含量進(jìn)行測定。

2.3 藥用活性成分及可溶性蛋白含量測定

根據(jù)蒽酮-硫酸比色法測定多糖含量[11]；采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法[12]測定可溶性蛋白含量；采取超聲振蕩提取法[13]在45 kHz、80 ℃條件下提取生物堿，并采用分光光度計比色法測定生物堿含量；參考王延峰[14]超聲法提取銀杏葉片黃酮的方法提取金線蓮植株中的總黃酮，采用分光光度計比色法測定總黃酮含量。

2.4 統(tǒng)計分析

用Excel對不同處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，用DPS軟件對不同處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析[15]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林下種植密度對金線蓮生長狀況的影響

不同處理下金線蓮植株長勢情況見表1、2。

表1 不同種植密度下金線蓮植株生長狀況

注：小寫字母表示不同處理在P<0.05水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義；大寫字母表示不同處理在P<0.01水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 不同種植密度下金線蓮植株生物量積累狀況成活率

注：小寫字母表示不同處理在P<0.05水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義；大寫字母表示不同處理在P<0.01水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義。

從不同植株生長狀況的測量結(jié)果可以看出，在不同栽種密度下金線蓮植株生長狀況有明顯差異?；谒O(shè)的3個林下種植密度，在4 cm×4 cm種植密度條件下，其植株的根長、根數(shù)、莖長、莖粗、葉寬、葉長等與植株長勢的相關(guān)指標(biāo)明顯高于其它密度(表1)。同時，不同種植密度對于金線蓮植株鮮重、干重也影響較大。其中，種植密度為4 cm×4 cm時，植株干、鮮重均達(dá)到最大值，分別為1.694 g/株、0.2015 g/株，但三種種植密度下的植株折干率無顯著性差異(表2)。根據(jù)調(diào)查計算其成活率發(fā)現(xiàn)，不同種植密度下金線蓮成活率存在顯著差異，在2 cm×2 cm密度條件下植株成活率最低，6 cm×6 cm密度下成活率最高，其主要原因是當(dāng)植株間距過小時水分容易堆積，降低其根部呼吸效率導(dǎo)致根莖腐爛，最終植株死亡成活率下降。綜上所述，在林下種植金線蓮密度過大或過小對金線蓮植株生長均具有重要影響，適宜的種植密度對于提高植株的長勢、生物量和成活率具有重要的意義。

3.2 不同林下種植密度對金線蓮植株抗氧化酶活性的影響

詳細(xì)分析不同種植密度下金線蓮植株體內(nèi)抗氧化酶的活性，發(fā)現(xiàn)不同種植密度對于金線蓮3種抗氧化酶活性、PPO氧化酶活性、MDA含量均有不同程度的影響。其中，金線蓮內(nèi)SOD、PPO、POD的活性隨著種植密度減小，其活性也相應(yīng)降低。在3個種植密度中，4 cm×4 cm條件下，金線蓮 CAT活性和MDA含量明顯高于其它種植密度。以上結(jié)果表明林下種植密度過大時，會對植株生長產(chǎn)生一定的脅迫作用，促使MDA含量增高，抗氧化酶略微降低。

3.3 不同種植密度對金線蓮多糖、總黃酮、總生物堿含量的影響

不同的種植密度對于金線蓮多糖、總黃酮、總生物堿含量均有不同程度的影響。其中種植密度為4 cm×4 cm時金線蓮多糖、總黃酮含量最高，分別為21.52 mg·g-1、18.66 mg·g-1；而在4 cm×4 cm與6 cm×6 cm密度條件下金線蓮總生物堿含量無明顯差異。

表3 不同種植密度下金線蓮抗氧化活性和MDA含量的影響

注：小寫字母表示不同處理在P<0.05水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義；大寫字母表示不同處理在P<0.01水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義。

注：圖A為總生物堿含量；圖B為類黃酮含量；圖C為多糖含量。圖1 不同種植密度下金線蓮藥用活性成分含量差異

3.4 不同采收期對金線蓮生長狀況的影響

詳細(xì)比較金線蓮在林下種植90、120、150、180、210 d的植株表型和藥用成分的差異。結(jié)果顯示，隨著金線蓮生長發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)，到180 d時其植株的根、莖和葉的生長均顯著增加。其中，根系生長在180 d基本定型；莖部長度在移栽后210 d達(dá)到最大值，莖粗在移栽后180 d達(dá)到最高值，葉片長寬在移栽后210 d都達(dá)到了最大值。此外，隨種植時間增加，植株干物質(zhì)積累量也逐漸增加，其折干率在移栽后210 d達(dá)到最大值。綜合整體生長狀況，發(fā)現(xiàn)移栽180～210 d時金線蓮植株長勢良好。值得注意的是，金線蓮進(jìn)行林下移栽后隨著時間的增加其根冠比呈現(xiàn)下降趨勢，與移栽后90 d相比，移栽后210 d根冠比下降了16.67%。這可能主要與金線蓮屬于陰生植物及其根系延伸幅度有關(guān)。隨著采收期的延長金線蓮成活率顯著下降，在栽后150～180 d之間成活率下降最為明顯，其主要因素可能是隨著溫度升高降雨量增加導(dǎo)致植株根莖腐爛，最終成活率下降。

進(jìn)一步分析不同采收期金線蓮多糖、總黃酮、總生物堿含量差異。發(fā)現(xiàn)不同采收期金線蓮多糖含量隨著移栽時間的延長顯著積累，在移栽后180 d達(dá)到最高值，隨后降低；金線蓮總黃酮含量在移栽后90 d含量最低，隨移栽時間的延長呈現(xiàn)逐步增長的趨勢，在移栽后180 d含量最高為19.24 mg·g-1，此后呈下降趨勢；金線蓮生物堿含量在移栽150 d時含量開始顯著增加，180 d積累最高，達(dá)到16.83 mg·g-1。

表4 不同采收期金線蓮植株生長狀況比較

注：小寫字母表示不同處理在P<0.05水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義；大寫字母表示不同處理在P<0.01水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義。

表5 不同采收期金線蓮植株生物量積累狀況及成活率比較

注：小寫字母表示不同處理在P<0.05水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義；大寫字母表示不同處理在P<0.01水平差異具統(tǒng)計學(xué)意義。

注：圖A為總生物堿含量；圖B為類黃酮含量；圖C為多糖含量。圖2 不同采收期金線蓮藥用活性成分含量差異

4 討論

金線蓮林下栽培是目前金線蓮生產(chǎn)中被廣泛采用的一種栽培模式，對于提高金線蓮的品質(zhì)和藥用活性成分具有重要作用，同時，對于提升林下區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。然而在生產(chǎn)上，金線蓮林下栽培體系散且亂，許多栽培細(xì)節(jié)目前未被詳細(xì)的研究。對于藥用植物栽培，合適密度的選取和最佳采收期的界定對于提升藥用栽培植物品質(zhì)和產(chǎn)量具有重要意義。邵清松[16]發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)的金線蓮大棚栽培的適宜種植密度不同，例如，浙江品種最適密度為3 cm×3 cm。而王光華[17]發(fā)現(xiàn)臺灣品種在大棚栽培條件下最佳密度為5 cm×5 cm。目前，金線蓮在林下栽培條件下的適宜密度范圍相對研究較少。因此，林下金線蓮栽培中往往缺乏一個相對明確的指向性密度參考值。林下環(huán)境由于不可控因素過多，移栽密度過大會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益下降，移栽密度過小會導(dǎo)致積水、光合利用率下降、植物貪青徒長、質(zhì)量下降。本實(shí)驗(yàn)用福建大面積種植的泰寧金線蓮作為研究材料，探究其林下仿野生栽培最優(yōu)的種植密度參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在4 cm×4 cm密度種植條件下，金線蓮的產(chǎn)量和品質(zhì)均達(dá)到較高水平。此外，4 cm×4 cm的種植密度下，金線蓮生長保留了一定程度的脅迫效應(yīng)，顯著促進(jìn)了次生代謝產(chǎn)物的積累。因此，初步考慮泰寧金線蓮林下最佳種植密度為4 cm×4 cm。

采收期是決定金線蓮產(chǎn)量和品質(zhì)的另外一個重要因素[18]。采收過早使得產(chǎn)量過低、藥用活性成分相對積累較少；采收過遲往往導(dǎo)致金線蓮葉片過于老化、品相較差。因此，綜合考慮在藥用活性成分最適積累期和產(chǎn)量的最佳峰值期采收金線蓮，對于提升金線蓮的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要的意義。目前，關(guān)于金線蓮大棚栽培采收期研究較多，主要集中在兩個方面，一是大棚栽培措施下金線蓮最佳經(jīng)濟(jì)效益時期，二是大棚栽培下不同生長時間對金線蓮品質(zhì)的影響。冉彩虹[19]通過對大棚栽培下金線蓮不同采收時期的經(jīng)濟(jì)效益做比對后發(fā)現(xiàn)，在大棚栽培措施下最佳經(jīng)濟(jì)效益的采收時期為120 d；蔣元斌[20]通過對比大棚栽培下的不同時期的金線蓮多糖含量，發(fā)現(xiàn)大棚移栽應(yīng)在移栽時間多于90 d后進(jìn)行采收。林下栽培金線蓮由于特殊的逆境環(huán)境，其藥用活性成分的積累相對于大棚栽培有較大差異。因此，不能以大棚的采收期作為林下栽培金線蓮的參考標(biāo)準(zhǔn)。而目前對于金線蓮林下仿野生栽培最佳采收期的研究相對較少。所以本研究通過詳細(xì)分析不同生長時期金線蓮的生長狀況與品質(zhì)變化情況，進(jìn)而綜合確定金線蓮在林下仿野生栽培模式下的最佳采收時期。結(jié)果發(fā)現(xiàn)林下仿野生栽培180 d時金線蓮的藥用活性成分達(dá)到較高值，同時，其產(chǎn)量也相對較高。因此，綜合考慮產(chǎn)量和品質(zhì)因素，初步認(rèn)為移栽后180 d為林下金線蓮的最佳效益采收期。本研究所獲取和構(gòu)建的金線蓮林下栽培密度和最優(yōu)采收期為金線蓮林下仿野生栽培技術(shù)體系的完善提供技術(shù)性依據(jù)，同時，也為進(jìn)一步提升和改善金線蓮的藥用品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

致謝：感謝作物生態(tài)與分子生理學(xué)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(福建農(nóng)林大學(xué))對本研究的支持。