大田環境下白及苗期地上部與地下部相關性研究

李詩陽，陳陽峰，聶小英，李自強，吳念慶，肖深根*

(1 湖南農業大學園藝學院，長沙 410128；2 懷化市九天界生態農業科技有限公司，湖南懷化 418000)

白及(Bletillastriata)為蘭科多年生根及根莖類藥材，地下部由塊莖、新根和宿根組成，其塊莖為入藥部位，生產中白及種苗多以塊莖分株和種子直播繁殖[1，2]。根冠生長關系是植物生長發育的外在表現[3]，前人對白及生長中總根冠比變化已進行過一些研究[4～7]。

光照強度、葉面積、株高、莖徑和塊莖生物量等影響白及幼苗成苗率和移栽成活率[8，9]。本文將傳統根冠比細分為新根根冠比、塊莖根冠比、總根冠比，研究白及幼苗不同時期三者的動態特征，并分析其與對白及幼苗長勢影響較大的新根生物量、地下部總生物量、地上部總生物量、表觀量子效率(AQY)、葉面積、株高等主要生長性狀指標的相關性，從而明確大田環境中可客觀準確表征白及幼苗生長關系的指標。

1 材料與方法

1.1 試驗地點、時間與材料

試驗設于湖南省溆浦縣九天界生態農業科技有限公司白及育苗地(分設取樣小區A1、A2、A3)、安化縣益生中藥材種植專業合作社白及育苗地(分設取樣小區B)、洪江市金土地生態農業有限責任公司白及育苗地(分設取樣小區C)和長沙市湖南農業大學園藝學院教學實驗育苗地(分設取樣小區D1、D2)。試驗材料為2018年8～10月采用種子直播或塊莖繁殖形成的紫花三叉白及幼苗。取樣時間為2019年4～9月。

1.2 試驗方法

(1)取樣小區分級。為避免大田前期誤差，根據白及幼苗初期地上部長勢將取樣小區分為三級：取樣小區A3、B為Ⅰ級(葉片數4～5葉，株高≥17 cm，莖徑≥0.30 cm)；取樣小區A2、C、D1為Ⅱ級(葉片數3～4葉，17 cm>株高≥8 cm，0.30 cm>莖徑≥0.20 cm)；取樣小區A1、D2為Ⅲ級(葉片數2～3葉，8 cm>株高≥2 cm，0.20 cm>莖徑≥0.15 cm)。其中，取樣小區A3、B、D1幼苗為塊莖繁殖，其他小區幼苗為種子直播。

(2)測定指標及方法。育苗地A、B、C小區單個面積為17 m2，育苗地D小區為3 m2，每個取樣小區設置3次重復，在4月底(初苗期)、6月初(展苗期)、7月底(旺苗期)、9月中旬(倒苗期)于不同重復區隨機采集3株幼苗測定其平均值。

株高(X1)：使用軟尺測量植株基部到最上部展開葉葉尖的距離。

葉面積(X2)：測定中心莖兩側成熟葉片的最大長和寬，采用公式(長×寬×0.7251-0.0422)[10]計算。

表觀量子效率(AQY，X3)：使用LI-COR/LI-6400XT測定0～2000 μmol/(m2·s)的光響應曲線，通過擬合直角雙曲線模型[11]計算。

地上部總生物量(X4)、新根生物量(X5)、地下部總生物量(X6)：將植株的地上部莖葉、地下部塊莖、地下部新根與宿根分開清洗，105 ℃殺青30 min后置于60 ℃烘箱干燥至恒重并稱量。

新根根冠比(Y1)、塊莖根冠比(Y2)、總根冠比(Y3)的計算：

總根冠比=地下部總生物量(g)/地上部總生物量(g)

塊莖根冠比=塊莖生物量(g)/地上部總生物量(g)

新根根冠比=新根生物量(g)/地上部總生物量(g)

1.3 數據分析

采用Excel 2003進行數據整理，采用Minitab 17軟件進行Tukey多重比較及差異顯著性檢驗，采用SPSS軟件進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 倒苗期不同取樣小區白及生長性狀比較

倒苗期中不同取樣小區白及幼苗生長性狀表現見表1。幼苗生長性狀各指標均以Ⅰ級小區B最大，Ⅲ級小區D2最小。株高以小區B最高，為55.28 cm，與除Ⅰ級小區A3外的各區均差異顯著；小區D2株高最矮為21.32 cm。葉面積以小區B最大，為94.61 cm2，與除Ⅰ級小區A3、Ⅱ級小區D1外的各區均差異顯著；小區D2葉面積最小，為19.17 cm2，與除Ⅱ級小區C外的各區均差異顯著。AQY值以小區B最高，為0.09 μmol/(m2·s)，與各區均差異顯著；小區D2最低，為0.02 μmol/(m2·s)，與除Ⅱ級小區A2外的各區均差異顯著。地上部總生物量以小區B最高，為4.19 g，與各區均差異顯著；小區D2最低，為0.34 g，與除Ⅱ小區A2外的各區均差異顯著。新根生物量以小區B最高，為2.45 g，與除Ⅰ級小區A3以外的各區差異顯著；小區D2最低，為0.14 g。地下部總生物量以小區B最高，為11.47 g，與除Ⅰ級小區A3以外各區差異顯著；小區D2最低，為0.65 g。

表1 倒苗期不同取樣小區白及幼苗生長性狀差異

2.2 不同取樣小區白及苗期根冠比

計算不同時期白及幼苗地下部新根、塊莖、總生物量與地上部總生物量比值，結果如表2。新根根冠比中各小區倒苗期較初苗期均增大，除Ⅱ級小區D1和Ⅲ級小區D2，其余小區在展苗期后迅速增大，Ⅲ級小區A1增幅最大，Ⅱ級小區D1增幅最??；塊莖根冠比和總根冠比中Ⅱ級小區D1、Ⅲ級小區D2倒苗期較初苗期減小，Ⅱ級小區A2和C、Ⅲ級小區A1、Ⅰ級小區B倒苗期較初苗期均增大。

計算不同時期白及幼苗地下部新根、塊莖、總生物量與地上部總生物量比值，結果如表2。

表2 不同取樣小區白及幼苗根冠比動態變化

新根根冠比：初苗期中以Ⅰ級小區A3最大，為0.32，與除Ⅱ小區D1、Ⅲ級小區D2外的各區差異顯著；以Ⅱ級小區A2最小，為0.02，與除Ⅱ級小區C外的各區差異顯著。展苗期中以小區D1最大，為0.48，與除Ⅰ級小區A3外的各區差異顯著；小區A2最小，為0.07，與各區均顯著差異。旺苗期中以Ⅲ級小區A1最大，為0.93，與除Ⅱ級小區C外各區差異顯著；以Ⅲ級小區D2最小，為0.22，與Ⅲ級小區A1、Ⅱ級小區C差異顯著。倒苗期中以Ⅰ級小區A3最大，為0.98，與Ⅱ級小區D1、Ⅲ級小區D2差異顯著；Ⅱ級小區D1最小，為0.37，與Ⅲ級小區A1、Ⅰ級小區A3差異顯著。

塊莖根冠比：初苗期中以Ⅱ級小區D1最大，為3.70，與各區均差異顯著；Ⅱ級小區C為0.20，與除Ⅲ級小區A1、Ⅱ級小區A2外的各區差異顯著。展苗期中以Ⅱ級小區D1最大，為2.41，與除Ⅰ級小區A3、B外各區差異顯著；Ⅱ級小區A2最大，為0.47，與除Ⅲ級小區A1、Ⅱ級小區C外各區差異顯著。旺苗期中以Ⅱ級小區D1最大，為2.83，與Ⅱ級小區A2、Ⅲ級小區D2差異顯著；以Ⅲ級小區D2最小，為0.49，與除Ⅱ級小區A2、C外各區差異顯著。倒苗期中以Ⅰ級小區A3最大，為3.47，與Ⅰ級小區B、Ⅲ級小區D2差異顯著；Ⅲ級小區D2最小，為1.46，與Ⅰ級小區A3差異顯著。

總根冠比：初苗期中以Ⅱ級小區D1最大，為4.52，與除I級小區A3外的各區差異顯著；Ⅱ級小區C最小，為0.29，與Ⅰ級小區A3、Ⅱ小區D1差異顯著。展苗期中以Ⅱ級小區D1最大，為3.38，與除Ⅰ級小區A3、B外各區差異顯著；Ⅱ級小區A2最大，為0.69，與除Ⅲ級小區A1、Ⅱ級小區C外各區差異顯著。旺苗期中以Ⅱ級小區D1最大，為3.56，與Ⅱ級小區A2、Ⅲ級小區D2差異顯著；以Ⅲ級小區D2最小，為0.83，與除Ⅱ級小區A2、C外各區差異顯著。倒苗期中以Ⅰ級小區A3最大，為4.76，與小區Ⅰ級小區B、Ⅰ級小區C、Ⅲ級小區D2差異顯著，Ⅲ級小區D2為最小，為1.91，與小區Ⅱ級小區A2、Ⅰ級小區A3差異顯著。

2.3 白及苗期生長性狀和根冠比指標的相關性分析

對倒苗期白及幼苗各指標進行相關性分析，各指標間表型相關系數如表3。生長性狀指標中，兩兩呈極顯著正相關，其中新根生物量(X5)和地下部總生物量(X6)相關系數最高，為0.968，新根生物量(X5)和葉面積(X2)相關系數最小，為0.743。根冠比指標中，兩兩呈極顯著正相關，其中塊莖根冠比(Y2)與總根冠比(Y3)相關系數最高，為0.975，新根根冠比(Y1)和塊莖根冠比(Y3)相關系數最低，為0.667。根冠比指標與生長性狀指標中僅有新根生物量(X5)與新根根冠比(Y1)存在顯著正相關，相關系數為0.478。

表3 白及幼苗主要生長性狀指標與根冠比指標的相關系數

3 討論與結論

大田試驗較室內試驗可更準確表達生產中作物真實生長狀態[12]。本試驗在前期對不同育苗地的白及幼苗不同地上部長勢進行評級可有效減少大田環境取樣造成的誤差。試驗選取9月中旬(倒苗期)對主要生長性狀指標和根冠比間相關性進行研究，是由于白及植株9月地上部基本停止生長、部分開始萎縮，直到10月下旬地上部完全倒苗；9月中旬白及地上部生長完全、地下部迅速膨大，因此9月倒苗期其地上與地下部的相關性更具有代表性。

生長發育過程中植物根冠各自分工又緊密聯系，地上與地下部間相互調控，優化資源供應，確保植物正常生長發育[13，14]。傳統根冠比通常是指植株地上與地下部總生物量的比值。白及的塊莖為入藥部位，試驗根據入藥部位的特殊性將地下部新根生物量、塊莖生物量、總生物量分別與地上部總生物量比較。不同根冠比均在初苗期和展苗期增長緩慢，在展苗期后增長迅速，這與彭焱[15]的研究結果一致；倒苗期不同等級小區新根根冠比較初苗期均增大；初苗期、展苗期等不同生長時期中塊莖根冠比和總根冠比中不同取樣小區的大小趨勢一致。

生長性狀指標是作物的表型特征，性狀指標間呈一定的相關關系，對不同性狀指標進行相關性分析，可提高選擇有效性狀指標效率和選擇準確率[16]。不同根冠比指標與主要生長性狀指標的相關性分析表明：僅有新根根冠比和新根生物量存在極顯著正相關，塊莖根冠比和總根冠比與主要生長性狀指標均不相關，說明新根根冠比較總根冠比與影響白及長勢的主要性狀指標關系更密切，因此大田環境中新根根冠比可更好地表征白及幼苗的生長。楊平飛等[17]研究也表明，白及幼苗地下部根系生長與整株生長狀態密切相關。后期可細分多年生白及根冠比進行研究，為生產中培育白及提供參考。