不同坡位對11年生厚樸人工林生物量及有效成分含量的影響

摘要 以11年生厚樸人工林為研究對象，比較不同坡位對厚樸生長、生物量和有效成分積累的影響。結果表明：不同坡位厚樸樹高和胸徑的生長均表現為下坡位>中坡位>上坡位。與樹高胸徑結論類似，不同坡位厚樸樹干、樹枝、不同徑級根系、干皮、枝皮、根皮生物量大小均表現為下坡位>中坡位>上坡位，而樹葉生物量大小則表現為中坡位>下坡位>上坡位。不同坡位對厚樸酚與和厚樸酚含量的影響并不一致，其中，不同坡位枝皮中厚樸酚與和厚樸酚含量大小均表現為中坡位>上坡位>下坡位;不同坡位根皮中厚樸酚與和厚樸酚含量大小均表現為下坡位>中坡位>上坡位;不同坡位干皮中厚樸酚含量大小表現為中坡位>下坡位>上坡位，而不同坡位干皮中和厚樸酚含量大小表現為中坡位>下坡位>上坡位。總體而言，中下坡位有利于促進厚樸的生長以及生物量和根皮中有效成分的積累，而中上坡位則有利于枝皮和干皮中有效成分的積累，研究結果可為厚樸人工林培育提供參考。

關鍵詞 厚樸;厚樸酚;和厚樸酚;高效液相色譜

中圖分類號 S 567.1+1文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）23-0170-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.042

Effects of Different Slope Positions on the Accumulation of Biomass and Active Ingredients in 11-Year-Old Magnolia officinalis Plantation

HU Yong-yan

（Guanzhuang State-owned Forest Farm in Shaxian County of Fujian Province，Sanming，Fujian 365500）

Abstract In this paper，11-year-old Magnolia officinalis plantations were used as research objects，and the effects of different slope positions on M.officinalis growth，biomass and active ingredients accumulation were investigated.The results showed that the growth of M.officinalis height and DBH at different slope positions were as follows：lower slope>middle slope>upper slope.Similarity，the biomass of M.officinalis trunks，branches，roots of different diameters，bark，branch bark，root bark biomass at different slope were as follows：lower slope>middle slope>upper slope，while leaves biomass size was expressed as middle slope>lower slope>upper slope.Moreover，we also found that the effects of different slope positions on the contents of magnolol and honokiol were not consistent.Among them，the contents of magnolol and honokiol in the branches of different slope positions were as follows：middle slope>upper slope>lower slope.The contents of magnolol and honokiol in the root bark of different slope positions were as follows：lower slope>middle slope>upper slope.The content of magnolol in the trunk bark of different slope positions was：middle slope>lower slope>upper slope，and the content of magnolol in trunk bark of different slope positions was as follows：upper slope>middle slope>lower slope.In general，the middle and lower slope positions were conducive to promoting the growth of M.officinalis and the accumulation of active ingredients in root bark，while the middle and upper slope positions were beneficial to the accumulation of active ingredients in shoot bark and bark.The present reulsts can provide reference for the cultivation of M.officinalis plantation.

Key words Magnolia officinalis;Magnolol;Honokiol;High performance liquid chromatography

厚樸（Magnolia officinalis），木蘭科木蘭屬植物，廣泛分布在119°72′～102°84′E、25°41′～33°75′N的亞熱帶地區，在我國主要分布在浙江、福建、云南、四川、湖北和貴州等省份[1-2]。作為我國重要的材藥兩用樹種，厚樸具有行氣、平喘和燥濕等功效[3]，研究表明厚樸有效成分厚樸酚與和厚樸酚在抗炎[4]、抗腫瘤[5]、保護肝臟[6]等方面同樣具有重要的作用。因厚樸具有獨特的藥用價值，大量野生厚樸資源被砍伐，野生資源日益匱乏[2]。隨著中藥材逐漸受到人們的青睞，市場對中藥材的需求日益增長，厚樸供不應求。目前，我國厚樸每年收購量僅占市場需求的2/3，更無法滿足市場需求[7]。因此，開展厚樸人工林規模化培育已成為緩解厚樸資源短缺的重要手段。

研究表明，厚樸的有效成分不僅與種源有關，而且立地條件對厚樸生長及其有效成分具有非常重要的影響[8]。田有圳等[9]研究表明，坡位相較于坡向、海拔等因素對厚樸生長影響較大。鄧白羅[10]研究認為，地形、坡位等立地因子為影響厚樸胸徑與樹高的主要因素。在立地條件中，坡位代表著水分、養分等的生態梯度變化[11]，這些是影響植物生長和有效成分積累的主要原因。此外，坡位還會因地面起伏變化和環境影響，表層土壤性質可在極小范圍內形成明顯的生境異質性，對植物生長產生顯著影響[12]。盡管目前已有大量關于厚樸的相關研究，但這些研究主要集中在有效成分提取分離以及藥理學等方面[13-18]，而有關不同坡位對厚樸生長和不同器官有效成分含量的研究鮮見報道。以11年生厚樸人工林為研究對象，比較不同坡位對厚樸生長、生物量積累以及不同器官中厚樸酚與和厚樸酚含量的影響，以期為厚樸人工林的培養與經營提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 該研究厚樸林分位于尤溪國有林場華口溪工區，位于 117.8°～118.6°E、25.8°～26.4°N，屬中亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫17～19 ℃，最高氣溫 39.5? ℃，最低氣溫-4.0 ℃，年均降水量1 598.2 mm，年蒸發量134.2 mm，相對濕度82%，無霜期298～332 d。山場為低山丘陵地貌，土壤為山地紅壤，坡向西南，坡度18°～25°，海拔200 m。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選擇與調查。根據調查地11年生厚樸人工林結構特點，選擇同一坡向的林分，分別在下坡位、中坡位及上坡位各設置 3 個 20 m×20 m 的樣地，共設 9 塊樣地。在每塊樣地內進行每木檢尺，量測樹高、胸徑和立地因子調查，包括海拔、坡向、坡度、坡形、母巖、土壤類型、土壤厚度等立地因子。

1.2.2 生物量調查。根據各樣地測得的平均胸徑和平均樹高，在各樣地內分別選取 1 株厚樸平均木，分別稱量平均木干、枝、葉及根鮮生物量;根部用游標卡尺按粗度分級，<0.2 cm 為細根，0.2～<0.5 cm 為小根，0.5～2.0 cm 為中根，>2.0 cm為大根，分別稱其鮮生物量;隨后將干、枝、不同規格根的皮剝下稱量，計算其鮮生物量。

1.2.3 土壤樣品采集與理化性質測定。

在不同坡位的每塊標準地內隨機設置3個土壤剖面，采用環刀法分別采集 0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤用于測定土壤物理性質;在同一土壤剖面分別取 0～20、20～40 及 40～60 cm 土層土壤樣品約 500 g，去除土壤樣品中的枯枝落葉、石塊后裝入滅菌袋帶回實驗室，經風干后粉碎過1和0.25 mm篩，備用測定化學性質。不同坡位土壤理化性質見表1。

土壤容重、含水率等物理性質采用環刀法取樣測定。土壤化學性質測定方法全部參照 1999 年出版的《中華人民共和國林業行業標準》。其中土壤全磷參照 LY/T 1232—1999 采用酸溶-鉬銻抗比色法測定，其余土壤養分含量采用ICP-MS測定。

1.2.4 厚樸酚與和厚樸酚含量測定。

1.2.4.1 供試品溶液的制備。

將不同處理陰干的皮樣品置于60 ℃的干燥箱中干燥至恒重后進行稱量，隨后用粉碎機粉碎后過40目篩，轉干燥器中保存備用。精密稱取樣品藥材粉末 5 g，置于具塞錐形瓶中，加25 mL甲醇，搖勻，于超聲-微波協同萃取儀中進行提取，溫度30 ℃，提取時間15 min，共提取3次，過濾，合并濾液于100 mL容量瓶中，加甲醇定容至刻度，搖勻，用 0.45 μm 濾膜過濾，待測。

1.2.4.2 色譜條件。

色譜柱：Aglient Zorbax SB-C18（125 mm×4.6 mm，5 μm），流動相為甲醇∶水=78∶22（V/V），檢測波長294 nm，流速1.0 mL/min，柱溫30 ℃，進樣量10 μL。

1.2.4.3 標準曲線建立。取厚樸酚與和厚樸酚5 mg，置于25 mL容量瓶中，加甲醇定容至刻度，制成對照品溶液。分別吸取對照品溶液0、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0和8.0 mL置于25 mL容量瓶中，加甲醇定容至刻度，配成不同質量濃度梯度的系列對照品溶液，進樣量10 μL。以對照品質量濃度為橫坐標（X）、峰面積為縱坐標（Y），繪制標準曲線。得到厚樸酚與和厚樸酚的線性回歸方程分別為Y1=0.071 44X-0.225 30（R=0.999 6）和Y2=0.066 92X-0.036 10（R=0.999 9）。

1.3 數據處理 所得數據采用Excel 2010進行整理及繪圖，數據均為3次重復，取平均值±標準誤，并用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析（One-way ANOVA）和LSD多重比較分析，顯著性水平設定為P=0.05。

2 結果與分析

2.1 不同坡位對厚樸胸徑和樹高生長的影響

由圖1可知，不同坡位對厚樸胸徑和樹高的生長具有顯著影響。不同坡位對厚樸胸徑和樹高生長的影響均表現為下坡位>中坡位>上坡位。其中，下坡位的胸徑和樹高生長量分別較中坡位和上坡位增加33.95%、85.18%和35.08%、90.28%，而且不同坡位間的胸徑與樹高均存在顯著差異（P<0.05）。可見中下坡位更有利于促進厚樸的生長。

2.2 不同坡位對厚樸地上部分各器官生物量積累的影響

由圖2可知，不同坡位對厚樸樹干、樹枝和樹葉生物量的積累存在不同影響。其中，不同坡位樹干與樹枝生物量大小均為下坡位>中坡位>上坡位（圖2A、2B），而不同坡位樹葉生物量大小則表現為中坡位>下坡位>上坡位（圖2C）。其中，下坡位樹干和樹枝生物量分別較中坡位與上坡位提高56.13%、429.16%和298.73%、1 068.76%;中坡位樹葉生物量分別較下坡位及上坡位提高48.09%和153.29%，而且不同坡位間的樹干、樹枝、樹葉生物量大小均存在顯著差異（P<0.05）。

2.3 不同坡位對厚樸不同徑級根系生物量積累的影響

不同坡位對厚樸不同徑級根系生物量的積累存在顯著影響（圖3），而且不同坡位下不同徑級根系生物量大小均表現為下坡位>中坡位>上坡位。其中，下坡位細根生物量分別較中坡位和上坡位提高83.98%和431.95%（圖3A），下坡位小根生物量分別較中坡位和上坡位提高66.63%和558.28%（圖3B），下坡位中根生物量分別較中坡位和上坡位提高83.11%和763.48%（圖3C），大根生物量分別較中坡位和上坡位提高62.43%和557.71%（圖3D），而且不同坡位間不同徑級根系生物量大小均存在顯著差異（P<0.05）。

2.4 不同坡位對厚樸地上部各器官皮生物量積累的影響

由圖4可知，不同坡位厚樸干皮和枝皮生物量的大小均表現為下坡位>中坡位>上坡位。其中，下坡位干皮生物量分別較中坡位與上坡位提高30.13%和439.42%（圖4A），下坡位枝皮生物量分別較中坡位與上坡位提高149.28%和717.20%（圖4B），而且不同坡位間的干皮、枝皮生物量大小均存在顯著差異（P<0.05）。

2.5 不同坡位對厚樸地下部分各器官皮生物量的影響

不同坡位對厚樸不同徑級根系根皮生物量大小的影響均表現為下坡位>中坡位>上坡位（圖5）。其中，下坡位小根皮和中根皮生物量分別較中坡位與上坡位提高117.50%、515.29%和98.87%、609.33%（圖5A、5B），下坡位大根皮生物量分別較中坡位與上坡位提高243.41%和1 168.29%（圖5C），而且不同坡位不同根級根皮生物量大小均存在顯著差異（P<0.05）。

2.6 不同坡位對厚樸不同器官中有效成分含量的影響

2.6.1 不同坡位對厚樸不同器官皮中厚樸酚含量的影響。

由圖6可知，不同坡位對厚樸不同器官皮中厚樸酚含量存在不同的影響。其中，枝皮中厚樸酚含量大小表現為中坡位>上坡位>下坡位（圖6A），干皮中厚樸酚含量大小表現為中坡位>下坡位>上坡位（圖6B），根皮中厚樸酚含量大小為下坡位>中坡位>上坡位（圖6C）。中坡位厚樸枝皮中厚樸酚含量分別較上坡位和下坡位增加22.83%、189.53%，中坡位干皮中厚樸酚含量分別較下坡位和上坡位增加31.70%和58.60%，下坡位根皮中厚樸酚含量分別較中坡位和上坡位增加18.09%和29.03%。不同坡位干皮、枝皮中厚樸酚含量均存在顯著差異（P<0.05）。

2.6.2 不同坡位對厚樸不同器官皮中和厚樸酚含量的影響。

由圖7可知，不同坡位對不同器官皮中和厚樸酚含量存在不同的影響。其中，枝皮中含量大小表現為中坡位>上坡位>下坡位（圖7A），干皮中含量大小表現為中坡位>下坡位>上坡位（圖7B），根皮和厚樸酚含量大小表現為下坡位>中坡位>上坡位（圖7C）。枝皮中和厚樸酚含量中坡位分別較上坡位和下坡位提高74.46%和315.71%，干皮中和厚樸酚含量上坡位分別較中坡位和下坡位提高6.73%和56.00%，根皮中和厚樸酚含量下坡位分別較中坡位和上坡位提高66.98%和108.90%，而且不同坡位下干皮、枝皮、根皮均呈顯著差異（P<0.05）。

3 討論與結論

林木的生長與立地條件密切相關，而不同立地條件下土壤養分含量的差異是導致其對林木生長產生不同影響的關鍵因素。中上坡位因雨水的沖刷作用使其養分隨雨水向下坡匯集沉積[17] ，從而導致不同坡位間養分含量的差異。一般情況下，下坡位土壤中養分元素含量高于中上坡位，從而使下坡位植物生長優于中上坡位。該研究發現，下坡位不同土層土壤養分含量，如磷、鉀和鎂含量均高于中上坡位，而且土壤物理性質如土壤孔隙度也顯著大于中上坡，容重顯著小于中上坡位，表明下坡位土壤理化性質均優于中上坡位，這與張順平等[19]研究結果類似，表明下坡位的土壤更適合植物生長。與土壤理化性質結果相一致的是，該研究發現下坡位厚樸樹高和胸徑均顯著大于中上坡位，表明下坡位更有利于促進厚樸的生長[20]。另一方面，發現下坡位厚樸樹干、樹枝、根部、干皮、枝皮、根皮等的生物量均顯著大于中上坡位，該結果與黃欽忠[21]研究一致，表明下坡位有利于厚樸生物量的積累。

厚樸酚與和厚樸酚屬于植物次生代謝產物。研究表明，植物產生的次生代謝物與其生存環境密切相關，次生代謝產物的形成主要被植物用于抵抗逆境脅迫，提高其對逆境的抗性[22]。因此，一般而言適當的逆境脅迫刺激更有利于促進次生代謝產物的合成與積累。該研究表明，與植物生長和生物量不同，養分含量相對充足的下坡位枝皮和干皮中的厚樸酚與和厚樸酚含量顯著低于中上坡位（上坡位干皮除外），但是下坡位根皮中的厚樸酚與和厚樸酚含量顯著高于中上坡位，可見干皮和枝皮中厚樸酚與和厚樸酚含量整體上與土壤中養分元素含量呈負相關。換而言之，適度的養分缺乏脅迫更有利于厚樸酚與和厚樸酚的積累。此外，該研究還發現根皮中的厚樸酚與和厚樸酚含量顯著高于枝皮和干皮。

綜上所述，下坡位更有利于厚樸的生長、生物量的積累以及根皮中厚樸酚與和厚樸酚的積累，而中上坡位更有利于厚樸枝皮和干皮中厚樸酚與和厚樸酚的積累。因此，在厚樸經營過程中，應根據培育的目的有針對性地選擇適宜坡位開展厚樸的定向培育。

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作者簡介 胡永顏（1971—），男，福建尤溪人，高級工程師，從事森林培育研究。

收稿日期 2020-04-15