花椒園對套作蓮花白生長及生理特性的影響

李春梅，汪揚媚，阿約扯貴，祝銘謙，劉永勝

（1.涼山彝族自治州林業草原科學研究院，四川 涼山 615000；2.涼山彝族自治州農業科學研究院，四川 涼山 615000；3.涼山州森林木綠化有限責任公司，四川 涼山 615000）

花椒為蕓香科花椒屬落葉小喬木，耐旱喜陽，分布在山西、河北、陜西、云南、四川等地區，分布廣泛，在我國東北南部、五嶺北坡、西藏東南地區均有栽培。

受市場價格影響，近幾年四川省涼山彝族自治州（以下簡稱涼山州）花椒栽培面積擴大。據不完全統計，涼山州現有花椒面積約為136 460 hm2，投產面積81 062.3 hm2，盛果期面積36 439.4 hm2，盛產面積僅為總面積的26.70%，涼山州花椒投產面積平均產鮮花椒僅5 670 kg/hm2左右，千粒重僅有9.87 g/hm2，與漢源縣花椒差距較大，經濟收入差額達18 萬元/hm2。

花椒的單一大規模種植在一定年限后會出現一些生態環境問題，包括群落結構簡單、土壤板結、土壤肥力降低、生物多樣性減少、水土流失較重等。另外，花椒純林表現出的樹體生長不良、樹勢過早衰退、產量下降等問題同樣困擾著農戶。因此，要解決大面積種植帶來的惡劣影響，應采用適宜可持續發展的花椒農林復合種植模式，維護園地生態環境，推動花椒經濟林健康可持續發展［1-2］。

研究花椒樹及其凋落物的化感作用多采用水浸法，粉碎凋落物后浸提，培養種子和幼苗，觀察形態指標和初期種子萌發及幼苗生長的抗性生理反應。這種單一變量的處理方式可能會使自然狀態下產生的化感物質進一步集中，也可能會與花椒林實際化感效應存在差異。盆栽試驗缺乏真實的林下環境，相比大田試驗，其研究結果能為生產實踐提供更有力的理論支撐，能得出更準確的結果，更具參考和推廣價值。文章以蓮花白為研究對象，利用大田試驗，探索花椒林中復合種植植物在自然狀態下的生長狀況，研究花椒中的化感物質對蓮花白的作用機理，以期推動花椒園區的生態運作及其可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗田位于西昌市普詩鄉四呷村一組，東經102°25′47.54″，北緯27°51′54.82″，海拔2 036 m，屬亞熱帶高原季風氣候，年平均氣溫17.5 ℃，年平均相對濕度61%，年平均降水量1 100 mm，年總日照時數1 627～2 562 h，無霜期230～306 d。

1.2 供試材料

蓮花白種子購自涼山州的園藝公司，2018 年5—6 月經過催芽處理后，播種于200 穴的育苗盤中（2.4 cm×2.4 cm），待其生長適應30 d 后選健壯的幼苗移栽，確保株高、莖粗基本一致。供試土壤為當地農耕土壤表層（0～20 cm），土壤基本理化性質如表1、表2 所示。

表1 供試土壤性質

表2 供試土壤元素含量

1.3 試驗設計

本試驗采取單因子隨機區組試驗的方式。由于花椒多種于山坡、丘陵地帶，試驗田小區很難保證統一尺寸。以6 m×2 m 為參考，精準測量設置的小區面積，設置冠幅邊緣（X1）、花椒冠幅內（X2）以及無花椒樹（CK）三因子試驗。本試驗中花椒冠幅約為3 m，定義2～3 m 為花椒樹冠幅邊緣（X1），花椒樹下2 m 內為花椒冠幅內（X2）。蓮花白的種植行距與間距均為40 cm。2021 年8 月29 日移苗，利用HH2 便攜式土壤水分測定儀（mL2x，GBR）監測土壤含水量，使土壤含水量控制在80%左右。分別于移苗后20 d（9 月18 日幼苗期）、30 d（9 月28 日蓮座期）、40 d（10 月8 日結球期）取樣測定不同處理條件下蓮花白的生長、生理指標，待花椒采收時測定產量及千粒重。

1.4 指標測定及方法

1.4.1 形態指標

植株移栽時，用精確到0.1 cm 的直尺測量株高，用精確到0.01 mm 的游標卡尺測量地徑，以后每隔7 d 測量一次株高和地徑，到盛花期時計算株高和地徑增加量（n=5）。

1.4.2 生物量測定

參考相關學者的方法測定植株盛花期的生物量。將植物采收后分成地上和地下2 個部分，用蒸餾水漂洗干凈，放入105 ℃的烘箱內殺青0.5 h，然后置于75 ℃的環境中烘干至恒重，接著用精度為0.000 1 g 的電子天平稱生物量。

1.4.3 蓮花白葉片抗性生理的測定

樣品提取：取蓮花白葉片，用去離子水洗凈后用潔凈的濾紙將葉片表面水分吸凈，用電子天平稱取蓮花白鮮樣0.100 0 g 于預冷的研缽中，加預冷的0.05 mol/L 磷酸緩沖液8 mL（pH 值7.8），在冰浴上研磨成勻漿，用磷酸緩沖液將研缽沖洗干凈，將清洗液轉移至離心管內，在4 ℃下15 000 r/min 離心15 min 后靜置，取上清液待測。

超氧化物歧化酶（SOD）活性：取上清液50 μL，參照Chen（2015）的方法測定。SOD 活性以抑制NBT光化還原的50%為1 個酶活性單位表示，SOD 總活性=SOD 總活性/蛋白質總濃度。

過氧化物酶（POD）活性：比色杯中加入上清液1 mL，參考Zhang 等（2020）的方法測定。

過氧化氫酶（CAT）活性：取20 mL 試管，移取緩沖液1.5 mL、酶提取液0.2 mL 和蒸餾水1 mL 于其中，參考Fang（2019）的方法測量。

1.5 數據統計分析

利用微軟Excel 2010 初步整理數據，利用SPSS 20.0 軟件（SPSS Inc.，USA）統計分析，利用Shapiro-Wilk 法對數據分布進行正態性檢驗。若通過，進一步采用Levene 法進行方差齊性檢驗以及各處理或各指標的單因素方差分析（方差齊采用LSD 法進行多重比較，若方差不齊則采用Tamhane法進行多重比較，顯著性水平設定為0.05）；若未通過，采用非參數測試（克魯斯克—瓦利斯法）。利用OriginPro 2019 軟件制圖，采用微軟Excel 2010制表。

衡量花椒對蓮花白的化感作用，用威拉姆森提出的敏感指數RI作為衡量指標，如下式。

式中：T為處理值，C為對照值，當RI＞0 為促進作用，RI＜0 為抑制作用，RI的絕對值代表化感作用強度的大小。其作用強度用SPSS 17.0（SPSS Inc.，USA）分別對數據進行One-way ANOVA 分析，若差異顯著（P＜0.05），采用LSD法進行多重比較。

2 結果分析

2.1 對蓮花白形態生長的影響

蓮花白球葉數及地上部分鮮重的變化如表3所示。由于花椒樹的影響，出現離花椒樹距離越近抑制趨勢越明顯的情況（p＜0.05）。20 d 時X1、X2處理的蓮花白球葉數較CK 無顯著差異（p＞0.05），但地上部分鮮重較CK 處理表現為顯著降低趨勢，較CK 處理分別降低了13%和23%。30 d 和40 d時，X1 和X2 處理蓮花白球葉數及生物量與CK 相比均為顯著減少。隨著生長時間的延長，花椒樹對蓮花白球葉數及鮮重的抑制作用呈更明顯的趨勢。40 d 時，X2 球葉數和鮮重的化感抑制指數最高，分別為-0.36 和-0.30，說明在花椒樹冠幅內，花椒樹降低了蓮花白生物量的積累，對蓮花白的生長表現為抑制作用。

表3 不同條件下蓮花白的球葉數、地上部分鮮重

2.2 對花椒籽粒產量的影響

由表4 可以看出，與蓮花白球葉數和地上部分鮮重不同，花椒樹下復合種植蓮花白會顯著提高花椒千粒重，且在X1、X2 處達到顯著水平（p＜0.05），X1、X2 處理花椒千粒重較CK 分別增加了20.88%、30.93%，說明花椒樹下套作蓮花白不僅有一定蓮花白產出，更能提高花椒產量。

表4 不同條件下的花椒千粒重

2.3 對抗氧化酶活性的影響

由圖1 可以看出，花椒樹對蓮花白SOD 活性的影響隨著距離花椒樹越近呈現出顯著的升高趨勢。在蓮花白生長初期（20 d），僅X2 處理較CK 顯著增加了16.01%，X1 和X2 處理隨著時間的延長呈現明顯的上升趨勢。處理末期（40 d），X1 和X2 處理較CK 增加了30.86%和48.32%。

圖1 不同處理對蓮花白球抗氧化酶和丙二醛含量的影響

蓮花白POD 活性相比于SOD 活性表現更為敏感。在處理初期（20 d），X1 和X2 處理較CK 表現為顯著的升高趨勢，分別增加了23.02%和42.37%，POD 活性增加的趨勢一直保持到蓮花白生長末期。

類似于SOD 活性和POD 活性的表現，蓮花白CAT 活性與花椒樹的距離也成正比，花椒樹下種植的蓮花白CAT 活性比空白地帶種植的蓮花白高。移栽40 d 后，X1 和X2 處理蓮花白CAT 活性較CK處理顯著提高，高達242.07%和394.72%。

綜上可知，花椒樹下的蓮花白葉片抗氧化酶活性（SOD、POD 和CAT 酶活性）整體表現為促進作用，可能與花椒樹化感作用脅迫下蓮花白抗氧化酶系統被激活有關。

2.4 對蓮花白丙二醛含量的影響

由圖1 可知，20 d 時僅X1 處理MDA 含量相比于CK 顯著升高，隨著蓮花白生長，30 d 和40 d 時，X1 和X2 處理MDA 含量與CK 相比均表現為顯著升高趨勢。X2 處理較CK 增加了175.19%和452.01%，且達到極顯著水平（p＜0.05），說明花椒樹冠幅下種植蓮花白會導致蓮花白葉片膜脂過氧化，對于蓮花白生長表現為抑制作用。

3 結論

花椒與作物復合種植模式可優化種植結構，實現生態效益和經濟效益的全面提升。椒園復合種植不僅可以形成園區良好的生態環境，而且對花椒生長有一定的促進作用，可提高花椒產量，但花椒樹冠幅下蓮花白種植的抑制作用比較明顯，因此建議在花椒樹冠幅的邊緣栽植。

4 討論

各處理蓮花白超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性表現出不同程度的增強，但蓮花白葉片中丙二醛（MDA）含量表現為顯著的升高，尤其表現在花椒樹冠幅下種植的蓮花白葉片中，可能是因為即使SOD、POD 和CAT 活性有所升高，仍不能有效清除多余的H2O2，導致膜脂過氧化，造成細胞膜系統破壞，繼而影響蓮花白生長。王啟等（2021）［3］利用花椒葉浸提液試驗紫云英種子所得結果相似。Radwan 等（2020）研究發現，化感物質中的一些多酚類化合物會破壞細胞膜的功能，可能是受體植物的保護酶活性會受到化感物質影響，導致活性氧增高，從而破壞細胞膜結構。在這項試驗中，種植在花椒樹冠幅的蓮花白葉片MDA 含量明顯增加，表明這種種植方式對蓮花白葉片的細胞膜有明顯的過氧化損害，所以抑制蓮花白生長的主要原因可能是膜質過氧化傷害［4-5］。