不同栽培模式下金花茶的光合特性及品質分析

王 坤，李寶財，李紀元，韋曉娟，廖健明，傅鏡遠，李開祥

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院 廣西特色經濟林培育與利用重點實驗室，廣西南寧 530002；2.中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所，浙江杭州 311400；3.合浦佳永金花茶開發有限公司，廣西合浦 536100）

金花茶（Camellia nitidissima）屬山茶科（Theace?ae）山茶屬金花茶組（SectionChrysanthaChang）植物，是國家一級保護珍稀瀕危植物，主要分布在中國廣西西南部、云南和貴州以及越南等地[1-3]。金花茶是廣西一種傳統的中草藥，其葉片和花朵中含有多種活性成分[4-7]，具有明顯的醫學利用價值[8-12]，開發利用價值極高[13-14]，已被國家衛生部列入新資源食品原料，作為重點林藥植物進行開發利用。植物與光的相互關系備受植物學者的關注[15]，瀕危植物與光環境的關系更是植物界研究的熱點[16]，從光合生理及生態學角度研究瀕危植物對不同生境的適應性，對其種群復壯和保護具有重要意義。金花茶屬于典型的陰生植物[17]，適合林下套種。林下復合套種栽培模式在南方地區是一種較為常見的復合經營模式，選擇合適的遮蔭樹種，能給林下金花茶營造天然遮蔭環境，還能提升經濟效益。本研究在廣西合浦佳永金花茶開發有限公司龍門江基地，對不同密度的落葉樹種印度紫檀（Pterocarpus indicus）和常綠樹種荔枝（Litchi chinensis）林下種植金花茶進行評價，探索金花茶在不同栽培模式下光合特性及品質的差異，為在實際生產中林下套種金花茶提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地設在廣西合浦佳永金花茶開發有限公司龍門江基地（109°21'E，21°67'N），地處廣西壯族自治區北海市合浦縣，海拔12 m，屬亞熱帶海洋季節性氣候，年均氣溫22.4 ℃，年均降水量1 667 mm，年平均日照時長1 927.1 h，相對濕度75% ～86%。在印度紫檀和荔枝林下種植金花茶，模式1 為栽培密度6.0 m × 7.5 m 的印度紫檀林下套種金花茶，模式2 為栽培密度4.0 m×5.0 m 的印度紫檀林下套種金花茶，模式3 為栽培密度5.0 m × 6.0 m 的荔枝林下套種金花茶，金花茶密度均為2.0 m × 2.5 m。印度紫檀樹齡為16年，荔枝樹齡為20年，金花茶樹齡均為15年。

1.2 測定方法

1.2.1 溫、濕度和光強測定

在測定日10:00 ～12:00 利用溫、濕度計測定林下溫度及濕度，每個星期測定3 次，每3 個月（3—5月、6—8月、9—11月和12—2月）的平均值為春、夏、秋、冬的溫度和濕度。在林下選擇5個點，分別在春季（2019年4月17日）、夏季（2019年8月7日）、秋季（2019年11月27日）和冬季（2019年1月29日）利用Li-6400 便攜式光合測定儀，在10:00 ～12:00測定光強，取平均值作為林下四季的光強。

1.2.2 光合特性參數測定

每個處理選取長勢一致的3 株金花茶，測定每株金花茶從上至下第3 ～4 片功能葉，分別在春季（2019年4月17—19日）、夏季（2019年8月7—9日）、秋季（2019年11月27—29日）和冬季（2019年1月29—31日）采用Li-6400 便攜式光合測定儀對葉片的光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）進行測定（表1）。將利用Li-6400 便攜式光合測定儀探頭上的外置光量子傳感器在10:00 ～12:00測定的實際平均光強作為該樣點下的設定光強。

表1 不同栽培模式林下光強變化Tab.1 Changes of light intensity in different cultivation models

1.2.3 葉綠素熒光參數測定

分別在春季（2019年4月17—19日）、夏季（2019年8月7—9日）、秋季（2019年11月27—29日）和冬季（2019年1月29—31日）利用脈沖調制式熒光測定系統（FMS-2，Hansatech），每日9:00 ～12:00 測定葉綠素熒光參數。選取長勢一致的3 株金花茶，測定每株金花茶從上至下第3 ～4片健康功能葉，置于葉夾中暗適應30 min，每個處理及栽培模式測定20 個葉片，主要測定參數包括初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、可變熒光（Fv）、PSⅡ潛在光化學效率（Fv/Fm）和PSⅡ最大光化學效率（Fv/Fo）[18]。

1.2.4 光合色素含量測定

將新鮮金花茶葉片剪碎后放入乙醇-丙酮混合液（1∶1）中提取色素，當葉片完全褪色后即可測定。利用全自動全波長酶標儀（INFINITE M200 PRO）進行測定，分別在663 和645 nm 波長處測定葉綠素a、b 的吸光度值A663、A645，然后通過公式計算光合色素的含量[19]。

1.2.5 活性成分含量的測定

分 別 于2019年3月12日、2019年6月11日、2019年8月7日、2019年11月1日和2020年1月9日采集金花茶從上至下第3 ～4 片健康功能成熟葉片，2019年11月28日采集金花茶嫩葉（長至成熟葉大小、軟嫩、未革質化、紅褐色），對葉片的總黃酮、總多糖和總多酚含量進行測定；待金花茶花朵花瓣打開至“碗型”，采集花朵測定總黃酮、總多糖和總多酚的含量，測定方法參照文獻[20]。

1.2.6 花蕾數量的測定

3 種不同栽培模式下隨機選取12 株金花茶植株，在未開花之前數其花蕾數量，取平均值。

1.2.7 數據處理

采用Excel 和SPSS 19.0 軟件進行數據處理，利用Duncan法進行多重比較并進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同林下栽培模式的微生境

在春季，模式3 林下平均溫度最低、濕度最高；在夏季，模式1林下平均溫度最高、濕度最低，模式2林下平均溫度最低、濕度最高；在秋冬季，模式1 林下平均溫度最高、濕度最低（表2）。隨著印度紫檀春季、夏季、秋季、冬季的變化，模式1的林下遮蔭度分別為75.0%、83.3%、44.8%和0%，模式2 的林下遮蔭度分別為80.0%、87.5%、55.2%和0%；模式3 荔枝林為常綠樹種，林下四季的遮蔭度分別為95.0%、96.7%、96.0%和95.0%（表1）。

表2 不同林下栽培模式基本情況Tab.2 Basic situations of different understory cultivation models

2.2 不同林下栽培模式中金花茶光合特性分析

在春季，3種栽培模式下金花茶葉片的Pn和Ci差異顯著（P＜0.05），Tr和Gs差異不顯著，模式1的Pn最大（3.26 μmol·m-2·s-1），模式3 最小（1.53 μmol·m-2·s-1），模式3的Ci最大（321 μmol/mol），模式2最小（221 μmol/mol）；在夏季，不同模式下葉片的Pn、Tr、Gs和Ci差異顯著（P＜0.05），模式1 的Pn最大（3.41 μmol·m-2·s-1），模式3最小（0.10 μmol·m-2·s-1）；在秋季和冬季，不同模式下葉片的Pn差異顯著（P＜ 0.05），Tr、Gs和Ci差異不顯著，模式1和模式2的Pn顯著高于模式3（P＜0.05）（表3）。

表3 不同栽培模式下金花茶葉片光合特性參數的差異Tab.3 Differences of photosynthetic characteristics of C.nitidissima leaves in different cultivation models

2.3 不同林下栽培模式中金花茶葉綠素熒光參數分析

4 個不同季節下，不同模式的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）、Fo和Fm差異顯著（P＜0.05），模式3中葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）、Fo和Fm均最高（表4～5）。在春季和冬季，模式3下的Fv/Fm和Fv/Fo比值最高，在春季，模式1 和模式2 的Fv/Fm比模式3分別降低了1.53%和0.86%，在冬季，模式1和模式2的Fv/Fm比模式3降低了7.66%和4.71%。Fv/Fm值僅在冬季模式1下低于0.80，其余均在0.80 ～0.86。

表4 不同栽培模式中金花茶葉片葉綠素含量差異Tab.4 Differences of ch lorophyll contents of C.nitidissima leaves in different cultivation models

表5 不同林下栽培模式中金花茶葉片葉綠素熒光參數差異Tab.5 Differences of chlorophyll fluorescence parameters of C.nitidissima leaves in different cultivation models

2.4 不同林下栽培模式中金花茶品質分析

2.4.1 花產量及花中活性成分分析

不同模式的總黃酮含量、總多酚含量和總多糖含量差異顯著（P<0.05）（表6）。模式2的花蕾數最多（463個），比模式3多出了15.46%。模式3的總黃酮含量最高（37.47%），模式2的最低（29.47%）；模式2 的總多酚含量最高（7.02%），模式3 最低（5.21%）；模式3 的總多糖含量最高（4.06%），模式1 最低（3.13%）。

表6 不同林下栽培模式中金花茶花蕾數量及花中總黃酮、總多酚及總多糖含量分析Tab.6 Contents of total flavonoids,total polyphenols and total polysaccharides in C.nitidissima flowers in different cultivation models

2.4.2 葉片活性成分分析

2019年3月，不同栽培模式下葉片的活性成分含量差異顯著（P＜0.05），模式1 的總黃酮含量最高（22.99%），模式3 最低（13.91%），模式2 的總多酚含量最高（2.84%），模式3 最低（0.30%），模式1 的總多糖含量最高（4.07%），模式2 最低（3.30%）；6月，不同栽培模式下葉片的活性成分含量差異顯著（P＜ 0.05），模式2 的總黃酮含量、總多酚含量和總多糖最高，分別為19.18%、2.73%和4.22%，模式3 的最低，分別為8.34%、1.87%、4.00%；8月，總多酚含量差異顯著（P＜0.05），模式2 的總多酚含量最高（3.86%）；11月，不同栽培模式下葉片的活性成分含量差異不顯著，模式1 和模式2 下葉片的活性成分含量均比模式3 高；2020年1月采摘的葉片為11月抽稍嫩葉成熟后的葉片，不同栽培模式下葉片的總黃酮含量和總多糖含量差異顯著（P＜0.05），總多酚含量差異不顯著，模式1 的總黃酮含量最高（22.98%），模式3 最低（17.87%），模式2 的總多糖含量最高（5.04%），模式3 最低（3.90%）（表7）。不同栽培模式下，金花茶葉片總黃酮和總多酚含量的整年平均值差異顯著（P<0.05），總多糖含量差異不顯著。模式2 的總黃酮含量最高（21.88%），模式3 最低（17.03%）；模式2 的總多酚含量最高（3.39%），模式3最低（2.52%）。

表7 不同林下栽培模式中金花茶葉片中總黃酮、總多酚及總多糖含量分析Tab.7 Contents of total flavonoids,total polyphenols and total polysaccharides in C.nitidissima leaves in different cultivation models （%）

3 結論與討論

3 種栽培模式下，隨著上層林印度紫檀春季、夏季、秋季、冬季的變化，林下金花茶的光合生理特性參數存在一定差異，主要體現在Pn上，在4個不同時期，模式1的Pn均最大，其次為模式2，模式1和模式2 在秋季和冬季不存在顯著性差異，但在春季和夏季存在顯著性差異；模式3 下金花茶葉片Pn均最小并且與其他兩個模式有顯著性差異。

Fo與葉片的葉綠素含量有關，最大Fm是光系統Ⅱ反應中心處于關閉時的熒光產量，與光系統Ⅱ的電子傳遞能力有關。Fv/Fm和Fv/Fo比值分別反映了光系統Ⅱ反應中心原始光能轉化效率和光系統Ⅱ潛在光化學活力，比值越高，說明光系統Ⅱ反應中心能量捕獲效率越高。在春季和冬季，模式3 的金花茶具有較高的光系統Ⅱ原始光能轉化效率和光系統Ⅱ反應中心潛在活力，能把所捕獲的光能充分地轉化為植物所需要的化學能，可能是金花茶處于常綠荔枝林下，比起套種在落葉樹種印度紫檀林下的金花茶捕獲光能的能力更強，可以滿足自身生長所需的光能。研究表明在健康生理狀態下高等植物的Fv/Fm值大約在0.8 ～0.85[21]，春季、夏季和秋季金花茶處于一定郁閉度下時，Fv/Fm值均在0.80 ～0.86，林下金花茶均處于健康生理狀態；冬季模式1下，印度紫檀處于全落葉狀態，Fv/Fm比值為0.778 8，說明處于此光環境下的金花茶生理狀態出現略微異常，等春季印度紫檀開始長葉時，Fv/Fm比值為0.836 7，金花茶又恢復正常；金花茶在模式2和模式3下生長狀態正常。

3 種林下栽培模式下，花蕾數量差異不顯著，模式2 的花蕾數最多（463 個）；模式2 花中總多酚含量最高（7.02%），總多糖含量較高（3.26%）。模式2 的葉片總黃酮含量和總多酚含量的整年平均值最高，分別為21.88% 和3.39%，其次為模式1，分別為21.32%和3.13%，模式3 的最小。說明金花茶在模式1 和模式2 下可以吸收較多的光照，通過植物光合作用吸收的光能積累更多的有機物，生長更快。雖然金花茶在模式3 下生長狀態正常，但由于其陽光透過率較低，吸收光能較少，凈光合速率值低，不能通過光合作用積累較多的有機物來促進生長，此模式下的金花茶生長緩慢，花蕾數量最少，花中總多酚含量較低，葉片中總黃酮含量和總多酚含量的整年平均值最小。

在珍稀植物金花茶的上層種植珍貴樹種印度紫檀的復合栽培模式為首次推廣應用的林下經濟“雙珍”栽培模式，該“雙珍”模式基于印度紫檀和金花茶各自的生長習性，利用印度紫檀春夏兩季枝葉茂密的優勢為金花茶遮蔭，而在秋冬兩季落葉后有利于金花茶吸收更多陽光，促進其在較低氣溫條件下生長、開花，同時提高了金花茶花及葉中主要活性成分含量。