不同光照強度對多花黃精生長及光合特性的影響

高秋美，任麗華，米真如，孟慶峰，董秋穎，韓金龍，王志芬

（1.濟寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟寧 272131；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 濟南 250100）

多花黃精（Polygonatum cyrtonema Hua）又名姜形黃精，隸屬百合科黃精屬（Polygonatum），為多年生草本植物［1］，其地下根莖呈長條結(jié)節(jié)塊狀，長短不等，數(shù)個結(jié)節(jié)連在一起，表面黃褐色，因外形像姜而得名；生長習(xí)性為喜陰、耐寒、怕干旱，大多分布在長江以南各省，具有滋陰潤肺、補脾益氣、提高免疫力［2］等功效，是我國傳統(tǒng)的藥食兩用中藥材，近年來在藥膳、食品、化妝品、園林綠化等方面有著很好的開發(fā)和利用，是我國發(fā)展林下經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的重要作物［3－5］。

隨著黃精產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，野生黃精資源遭到無序采挖，瀕臨枯竭。目前，多花黃精的人工栽培大多是大田種植，林下仿野生栽培［6］還處于探索階段，如銀杏林下多花黃精種植試驗［7］，山核桃林下套種多花黃精試驗［8］，花椒林下黃精栽培技術(shù)研究［9］，不同郁閉度混交林下種植黃精的影響［10］，多花黃精在不同林分類型林冠下的生長情況［11］等。本試驗在透光率不同的皂角林下種植多花黃精，通過對多花黃精生長指標(biāo)、主要有效成分含量及光合參數(shù)進行對比，篩選出最適宜多花黃精種植的皂角林下透光率，以期為黃精林下仿野生人工栽培模式的建立提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗地概況

試驗地位于濟寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院中藥材試驗基地皂角種質(zhì)資源圃內(nèi)，土壤為疏松、肥沃的中壤土。當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?3.6℃，歷年平均日照時數(shù)2 406.8 h，年降水量707.1 mm。

試驗采用多花黃精地下根莖作為種莖，種莖大小均勻，頂端有1～2個有效新芽，且無病蟲害，切口用1%多菌靈消毒，晾干后栽種。在整好的壟上按照株行距40 cm×30 cm進行開溝種植，溝深10 cm左右，每壟3行，將塊莖均勻平放在溝底，然后覆土5～6 cm，稍加鎮(zhèn)壓后澆水［12－15］。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計。在皂角資源圃內(nèi)選擇4塊符合試驗要求的樣地，采用冠層分析儀測定其透光率［16］，分別為：D1，透光率19.8%；D2，透光率32.3%；D3，透光率52.6%；D4，透光率71.7%。以透光率100%的空白地種植作為CK。共設(shè)5個處理，每個處理3次重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 多花黃精主要農(nóng)藝性狀測定 9月底對各處理多花黃精進行取樣，每處理隨機抽取20株，用米尺和游標(biāo)卡尺分別測量株高、地徑，用電子天平稱地下根莖鮮重，并在80℃烘干后稱其干重，用于計算折干率并估算666.7m2產(chǎn)量，最后進行保存率及葉片數(shù)統(tǒng)計，重復(fù)3次。

1.3.2 多花黃精有效成分含量測定 總多糖含量、總皂苷含量的測定依據(jù)2015年版《中國藥典》一部黃精項目的檢測方法［17］。

1.3.3 光合參數(shù)及其日變化參數(shù)的測定 選擇晴朗的天氣，采用L1－6400XT便攜式光合儀，在10—12時之間測定多花黃精第10節(jié)左右的中位葉的凈光合速率和蒸騰速率［18，19］。每處理測定6片葉，重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007進行初步分析和圖表繪制，用DPS v7.55軟件進行方差分析和多重比較。圖表中所有數(shù)值以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照強度對多花黃精農(nóng)藝性狀的影響

從表1可見，光照強度對多花黃精保存率、株高、地徑、單株葉片數(shù)影響顯著（P＜0.05）。隨著透光率的增大，多花黃精的保存率、株高、地徑、單株葉片數(shù)呈先增大后減小趨勢，D2處理多花黃精綜合農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最好，保存率、株高、地徑、單株葉片數(shù)均最高，分別為86.7%、56.31 cm、0.582 cm、69.4片；D3、D4處理次之，各性狀均優(yōu)于全光照處理。綜合來看，在多花黃精栽培中遮陰過大或不遮陰都可能造成植株長勢減弱或死亡，適當(dāng)遮陰可以延長多花黃精的物候期，植株長勢較好。

表1 不同光照強度對多花黃精農(nóng)藝性狀的影響

2.2 不同光照強度對多花黃精地下根莖的影響

從表2可以看出，單株根莖干、鮮重和666.7m2根莖干重均隨著光照強度的增加呈先增加后減小趨勢，D2處理值最大，與D3、D4處理間差異不顯著，均大于CK和D1處理；D1處理值最小，顯著低于其它處理。根莖折干率隨著光照強度的增加呈逐漸升高趨勢，CK處理折干率最高，為24.63%，顯著高于遮陰處理。可見，適當(dāng)?shù)恼陉幙梢蕴岣叨嗷S精根莖產(chǎn)量，同時還可以提高土壤的保水能力，進而提高根莖含水率，導(dǎo)致植株根莖的折干率降低。

表2 不同光照強度對多花黃精地下根莖的影響

2.3 不同光照強度對多花黃精主要有效成分含量的影響

從圖1可以看出，多花黃精總多糖含量隨著透光率的增大表現(xiàn)為D2＞D3＞D1＞D4＞CK，遮陰處理總多糖含量均顯著高于全光照處理；其中，D2處理的總多糖含量最高為10.23%，是CK處理的1.18倍；D3處理次之，與D1處理差異不顯著；各處理的總多糖含量均高于藥典標(biāo)準(zhǔn)（≥7%）。總皂苷含量隨著透光率的增大呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，遮陰處理總皂苷含量均顯著高于全光照處理；其中，D1處理的總皂苷含量最高，為29.3 mg·g－1，與D2處理差異不顯著，是CK的1.17倍，顯著高于D3、D4處理。表明，多花黃精有效成分受光照條件的影響比較顯著，遮陰有助于地上部分向地下部分的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和積累，促進其有效成分的形成與積累。

圖1 不同光照強度對多花黃精總多糖和總皂苷含量的影響

2.4 不同光照強度對多花黃精凈光合速率和蒸騰速率的影響

由圖2可見，遮陰處理顯著提高多花黃精的凈光合速率和蒸騰速率，且隨著透光率的增大兩者均先升高后降低。除與D1處理的凈光合速率差異不顯著外，D2處理的凈光合速率和蒸騰速率顯著高于其它處理，分別是CK的2.42、1.75倍；其次是D1、D3處理，兩者間差異不顯著，但顯著高于D4處理。表明適當(dāng)遮陰能夠大大提高多花黃精葉片的凈光合速率和蒸騰速率，提高植株的光合能力。

圖2 不同光照強度對多花黃精凈光合速率和蒸騰速率的影響

3 討論與結(jié)論

光是植物生長發(fā)育過程中必不可少的生態(tài)因子，光照強度是影響光合作用的主導(dǎo)因素，光合作用的強弱直接影響植物的生長發(fā)育及生物量和有效物質(zhì)的積累［20，21］。多花黃精性喜陰涼、濕潤，適度遮陰種植可以滿足其光合作用需要的散射光，光合能力增強，植株生長健壯，有利于物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)化，提高根莖產(chǎn)量和品質(zhì)［22－25］。但過度遮陰會導(dǎo)致光照不足，使植株光合作用減弱，造成植株生長較弱，莖細(xì)、葉疏，容易倒伏，影響營養(yǎng)物質(zhì)的積累及向地下根莖的轉(zhuǎn)移，最終影響多花黃精的產(chǎn)量和品質(zhì)。而全光照條件下，過多的光能同樣會對多花黃精生長造成傷害，降低其光合作用效率，導(dǎo)致保存率降低，植株個頭矮小，葉面積變小，進而影響地上部向地下部物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化和積累，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)的降低。

本研究將多花黃精仿野生種植在皂角林中，在保證其正常生長的前提下，通過設(shè)置不同透光率，對比分析不同光照強度對多花黃精生物量、有效成分含量及光合參數(shù)等的影響，發(fā)現(xiàn)多花黃精在透光率為32.3%的皂角林下種植時各指標(biāo)最優(yōu)，表現(xiàn)為保存率高、光合作用旺盛、植株健壯、地下根莖的產(chǎn)量和品質(zhì)俱佳；透光率為52.6%時，多花黃精綜合表現(xiàn)也較好；但透光率為19.8%時，多花黃精的保存率低，葉片稀疏，植株呈“細(xì)高”狀態(tài)，倒伏現(xiàn)象嚴(yán)重，根莖產(chǎn)量最低。綜合分析，透光率為32.3%～71.7%的皂角林下環(huán)境比較適宜多花黃精的栽培種植。本研究結(jié)果可為發(fā)展多花黃精仿野生林下種植提供參考依據(jù)。