林下種植密度和收獲期對(duì)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(gè)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(duì)生長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(duì)金線蓮的林下種植密度與采收時(shí)期進(jìn)行了不同梯度的設(shè)置，詳細(xì)評(píng)測(cè)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(shí)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(hào)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(cè)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(duì)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(gè)林下金線蓮種植密度，每個(gè)密度設(shè)置三個(gè)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(cè)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７謩e在金線蓮種苗移栽期滿90 d、120 d、150 d、180 d、210 d時(shí)進(jìn)行采樣并測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)以獲取金線蓮的最佳采收時(shí)期。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 生物量測(cè)定

詳細(xì)統(tǒng)計(jì)不同處理金線蓮植株莖長(zhǎng)、莖粗、葉片長(zhǎng)寬、根長(zhǎng)、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(cè)定

采用四唑氮藍(lán)光還原法[5]對(duì)超氧化物歧化酶(SOD)的活性進(jìn)行測(cè)定；根據(jù)李忠光[6]等方法植物多酚氧化酶(PPO)活性測(cè)定進(jìn)行測(cè)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(zhǎng)410 nm下測(cè)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(duì)照；采用愈創(chuàng)木酚比色法[8]對(duì)過氧化物酶(POD)的活性進(jìn)行測(cè)定；采用紫外吸收法[9]測(cè)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(cè)定方法對(duì)MDA的含量進(jìn)行測(cè)定。

2.3 藥用活性成分及可溶性蛋白含量測(cè)定

根據(jù)蒽酮-硫酸比色法測(cè)定多糖含量[11]；采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法[12]測(cè)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(jì)比色法測(cè)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(jì)比色法測(cè)定總黃酮含量。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析

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

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林下種植密度對(duì)金線蓮生長(zhǎng)狀況的影響

不同處理下金線蓮植株長(zhǎng)勢(shì)情況見表1、2。

表1 不同種植密度下金線蓮植株生長(zhǎng)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)學(xué)意義。

從不同植株生長(zhǎng)狀況的測(cè)量結(jié)果可以看出，在不同栽種密度下金線蓮植株生長(zhǎng)狀況有明顯差異。基于所設(shè)的3個(gè)林下種植密度，在4 cm×4 cm種植密度條件下，其植株的根長(zhǎng)、根數(shù)、莖長(zhǎng)、莖粗、葉寬、葉長(zhǎng)等與植株長(zhǎng)勢(shì)的相關(guān)指標(biāo)明顯高于其它密度(表1)。同時(shí)，不同種植密度對(duì)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(shí)，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(jì)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(shí)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(duì)金線蓮植株生長(zhǎng)均具有重要影響，適宜的種植密度對(duì)于提高植株的長(zhǎng)勢(shì)、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(duì)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(duì)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(gè)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(shí)，會(huì)對(duì)植株生長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(shí)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(jì)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(jì)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(duì)金線蓮生長(zhǎng)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(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)，到180 d時(shí)其植株的根、莖和葉的生長(zhǎng)均顯著增加。其中，根系生長(zhǎng)在180 d基本定型；莖部長(zhǎng)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(zhǎng)寬在移栽后210 d都達(dá)到了最大值。此外，隨種植時(shí)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(zhǎng)狀況，發(fā)現(xiàn)移栽180～210 d時(shí)金線蓮植株長(zhǎng)勢(shì)良好。值得注意的是，金線蓮進(jìn)行林下移栽后隨著時(shí)間的增加其根冠比呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，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(zhǎng)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(shí)間的延長(zhǎng)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(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在移栽后180 d含量最高為19.24 mg·g-1，此后呈下降趨勢(shì)；金線蓮生物堿含量在移栽150 d時(shí)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(zhǎng)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(duì)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(shí)，對(duì)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(duì)于藥用植物栽培，合適密度的選取和最佳采收期的界定對(duì)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(tái)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(duì)研究較少。因此，林下金線蓮栽培中往往缺乏一個(gè)相對(duì)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(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益下降，移栽密度過小會(huì)導(dǎo)致積水、光合利用率下降、植物貪青徒長(zhǎng)、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(zhǎng)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(gè)重要因素[18]。采收過早使得產(chǎn)量過低、藥用活性成分相對(duì)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(duì)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(gè)方面，一是大棚栽培措施下金線蓮最佳經(jīng)濟(jì)效益時(shí)期，二是大棚栽培下不同生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)金線蓮品質(zhì)的影響。冉彩虹[19]通過對(duì)大棚栽培下金線蓮不同采收時(shí)期的經(jīng)濟(jì)效益做比對(duì)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(shí)期為120 d；蔣元斌[20]通過對(duì)比大棚栽培下的不同時(shí)期的金線蓮多糖含量，發(fā)現(xiàn)大棚移栽應(yīng)在移栽時(shí)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(duì)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(duì)于金線蓮林下仿野生栽培最佳采收期的研究相對(duì)較少。所以本研究通過詳細(xì)分析不同生長(zhǎng)時(shí)期金線蓮的生長(zhǎng)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(shí)期。結(jié)果發(fā)現(xiàn)林下仿野生栽培180 d時(shí)金線蓮的藥用活性成分達(dá)到較高值，同時(shí)，其產(chǎn)量也相對(duì)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(shí)，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(duì)本研究的支持。