不同遮光處理對9種藥用植物光合速率及產量的影響

韓金龍，單成鋼，王志芬

（山東省農業科學院農產品研究所/農業農村部新食品資源加工重點實驗室，濟南250100）

0 引言

光照環境對植物光能利用效率和生產力起著決定性作用[1]，光是影響植物生長發育的重要環境因子之一，植物主要通過調整光反應中心和捕光天線色素蛋白復合體的比例，以及2個光系統的比值來調整色素含量和構成以適應不同的光照條件[2]。遮陰會引起光質的改變[3]，而植物耐陰性則是指植物在弱光條件下繼續生活的能力，由植物的遺傳特性和對外部光環境變化的適應性等綜合因素決定的[4]，耐陰植物的光能利用效率和光合效率在遮陰條件下，保持較高的光能利用效率對植物生長以及許多有關的生物化學、生理和形態過程都是至關重要的[5]。

崔海巖等[6-8]研究表明，遮陰后夏玉米籽粒產量和單株干物質積累量顯著降低，降低的程度與不同的遮陰時期有關；王一等[9]以及李瑞等[10]發現，遮陰限制間套作大豆的產量；王慶美等[11]研究發現，遮陰處理使紫甘薯的塊根干物質、總淀粉含量和淀粉積累速率、花青素含量及不同膨大階段的花青素積累量明顯降低，同時遮陰處理下紫甘薯塊根淀粉品質因品種而異。隨著林地面積的不斷增加和藥用植物種植面積的不斷擴大，引藥入林、引藥入糧的種植模式越來越重視，但相關研究缺乏。本試驗于2016年3—12月，在臨沂市農科院試驗田進行，以遮陰處理對藥用植物生長和光合特性影響的研究為切入點，比較人工遮陰條件下藥用植物在植株高度、根冠比、葉面積、折干率等農藝性狀和光合速率等光合性能上的差異，結合產量差異，篩選出適合在不同郁閉度生長的藥用植物，以期為藥用植物的林下栽培提供理論和試驗依據，最終達到調整農業產業結構、發展林藥經濟的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

本試驗于2016年3—12月在臨沂市農科院試驗田進行。

1.2 試驗材料

試驗品種為山東省種植的9種大宗類藥材，種子種苗來源于山東省農科院藥用植物種質資源圃，品種名稱見表1。種植時間為2016年3月20日—5月1日，收獲時間為2016年12月。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 設置3個不同遮光處理（用不同遮蔭網遮光），遮光率分別為30%、50%、70%，另外設置對照組（未經任何處理，自然光照射），編號A、B、C和CK，試驗區面積為50 m2。

1.3.2 光合速率測定 測定儀器：植物光合測定儀（型號JFQ-3150G）；方法：選擇晴天9:00—11:00之間測定在經過遮陰處理后具有主要生育期功能葉片的光合速率。1.3.3產量及折干率的測定 在9種藥用植物的收獲時期，收集不同遮陰處理和對照組條件下的地下藥材部位，測產并計算折干率。

表1 試驗材料

1.4 統計分析

采用Excel和SPSS軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對9種藥用植物光合速率的影響

植物光合速率的變化在一定程度上反映了植物耐陰性強弱，從各處理光合速率變化看，藥用植物在自然光下的光合速率普遍高于遮光處理，結果見表2。在A處理條件下，百合、天南星光合速率比對照條件下的要高，由對照條件的 13.94a、15.92a μmol/(m2·s)，分別提高到 14.03a、16.02a μmol/(m2·s)。丹參、板藍根、土貝母、北沙參、射干、柴胡的光合速率變化不明顯。牛膝的光合速率變化較大，由 18.24a μmol/(m2·s)降低到11.71b μmol/(m2·s)；在B處理條件下，百合、天南星的光合速率雖然有所下降，但是變化不明顯，由對照條件的 13.94a、15.92a μmol/(m2·s)，分別降低到 11.47b、13.19ab μmol/(m2·s)。牛膝、射干的光合速率明顯有較大的變化趨勢，由18.24a、22.87a μmol/(m2·s)分別降低到8.86c、13.62c μmol/(m2·s)。丹參、板藍根、土貝母、北沙參、柴胡的光合速率也有所變化；在C處理條件下，百合的光合速率下降了23.39%。丹參、板藍根、射干、天南星的光合速率分別下降了36.69%、47.15%、39.83%、38.63%。土貝母、北沙參、牛膝、柴胡的光合速率分別下降了55.30%、53.61%、61.51%、60.97%，可見耐陰性較差。

表2 不同處理下9種藥用植物的光合速率 μmol/(m2·s)

2.2 不同處理對藥用植物地下部產量及折干率的影響

遮光對藥用植物折干率的影響，結果見圖1。不同處理下的藥用植物折干率變化存在一定的差異。在A處理條件下，牛膝、土貝母的折光率下降較大，分別為20.39%、15.15%。板藍根的折光率下降最不明顯為0.94%；在B處理條件下，牛膝、土貝母的折光率下降分別為40.06%、46.45%。百合、北沙參、射干、天南星的下降率分別為6.53%、5.06%、4.82%、7.54%；在C處理條件下，土貝母的下降率為67.95%。射干、天南星、百合的下降率分別為13.92%、19.18%、15.15%。

遮光對藥用植物地下部產量的影響與折干率的變化趨勢基本一致，如圖2所示。30%遮光處理條件下，土貝母、牛膝的產量分別下降了13.53%、20.93%。北沙參、柴胡、射干、天南星的產量沒有下降，反而分別提高了3.13%、3.98%、2.22%、2.92%；在50%遮光處理條件下，牛膝的產量下降了35.96%，下降幅度較大。北沙參、柴胡、天南星下降幅度較小，分別為7.23%、9.81%、7.70%；70%遮光率的條件下，牛膝、土貝母下降幅度明顯，分別為57.79%、48.92%。天南星下降幅度較小為9.75%。

圖1 不同處理下9種藥用植物的折干率變化

圖2 不同處理下9種藥用植物地下部產量變化圖

3 結論與討論

光照與植物的生長發育密切相關，光合作用是植物物質代謝和能量轉化的源泉[12-13]。相對于全光照的自然條件，遮光環境下的植物所接收的光照強度較小，環境溫度較低，空氣相對濕度和CO2濃度較高，從而調節植物的光合機制，影響植物的生理特性[14]。本研究結果初步表明，藥用植物種類不同對遮光的適應性不同，試驗的9種藥用植物中百合、丹參、板藍根、土貝母、北沙參、柴胡、天南星在50%遮光處理下仍能維持較高的光合速率，在此遮光率下北沙參、柴胡、天南星能維持較高的產量，適合林下等遮陰條件下種植；土貝母和牛膝產量受光影響較大，遮光處理后光合速率、折干率等均顯著下降，且隨著遮光率的增加其相關指標顯著下降，說明這兩種藥用植物對光照比較敏感，屬于喜光植物，不適宜在林下等遮光的條件下種植。

光照過強或過弱，都會對植物生長造成不良影響[15]，光合速率降低，生物量積累下降[16-18]，在栽培過程中要考慮光環境，適當地遮光對北沙參、柴胡、天南星的生長有促進作用。褚晨亮等[19]研究表明，高度遮光下，穿心蓮的葉片數、分蘗數明顯減少，株高明顯增高，穿心蓮有徒長現象，且干物質積累量減少，穿心蓮內酯、脫水穿心蓮內酯的合成與積累明顯減少，產量明顯降低，在遇到干旱、半干旱的天氣條件下，可采用適當的遮光促進穿心蓮的生長，與本試驗研究結果基本一致。

植物的耐陰性評價需要一個復雜的生理生化等指標的全面評測[20]，本試驗從光合速率和產量等指標考慮初步篩選出在一定遮光率下仍能夠保持較高使用能力的藥用植物品種，下一步將結合植物的其他生理指標和品質分析等對藥用植物的耐陰性做進一步的研究和論證。