毛竹林下七葉一枝花各器官養分含量及分配格局

柏明娥

(浙江省林業科學研究院, 杭州 310023)

七葉一枝花(ParispolyphyllaSmith var.chinensis)又名華重樓,為百合科(Liliaceae)重樓屬(Paris)多年生草本植物[1],其根狀莖可入藥,具有消腫止痛、清熱解毒、定驚涼肝等功效,是一種傳統名貴中藥,在我國用藥歷史悠久,收載于歷代本草典籍[2]。七葉一枝花在我國的四川、云南、江蘇、安徽、浙江、江西、湖南、湖北、福建、廣西等省區均有分布,一般生于海拔400～1500 m的山谷常綠闊葉林、竹林、雜木林、灌木叢下、陰坡林緣等濕潤且蔭蔽度較大的地帶,是典型的陰生植物[3-5]。 隨著人們對七葉一枝花藥用價值和經濟價值認識的不斷提高,市場對其需求量逐漸增大,人工栽培技術也不斷提高,而充分利用林地空間和林蔭優勢發展林下經濟,不僅能緩解藥、田、林爭地的矛盾,還能促進森林資源和七葉一枝花產業的可持續發展,是一種高效的生態栽培模式[6-7]。浙江省具有豐富的毛竹(Phyllostachysedulis)資源,為緩解近幾年由于勞動力成本高、毛竹材價格低等引起的竹林經濟效益不佳的現實問題,已在毛竹林下開展了多種林-藥、林-菌等高效復合栽培模式[8-9]。七葉一枝花作為重要的林下中藥材發展林下經濟也在多地得到推廣和應用[10-12]。目前針對七葉一枝花林下栽培技術的研究主要集中在林分選擇、郁閉度控制、立地質量、病蟲害防治等方面[13-17],而對林下栽培七葉一枝花各器官的營養元素含量及分配等方面的研究報導較少,因此了解和掌握毛竹林下七葉一枝花各器官主要營養元素的含量及分配格局,對后續指導七葉一枝花的林下栽培具有一定的理論支撐作用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗區位于浙江省杭州市西部的浙江省林業科學研究院白巖寺林區,地 理 位 置119°59′58″E,30°10′03″N,海拔102 m,屬亞熱帶季風氣候區,四季分明,氣候溫和,雨量充沛,全年平均氣溫16.5 ℃,年平均濕度81%,土壤類型為紅壤,毛竹林郁閉度0.7～0.8%。試驗地0～20 cm土層土壤養分含量測定結果見表1。土壤有機質和水解性氮含量相對較高,而有效磷含量稍偏低,速效鉀處于中等水平,pH值4.87,為酸性。

表1 毛竹林地土壤養分含量

1.2 樣品采集與處理

試驗用七葉一枝花系2018年人工種植,種植時為4年生小苗,種源來自浙江龍泉,種植株行距(30～40)cm×(40～50)cm,2022年5月中旬于七葉一枝花花期進行采樣,于樣地內隨機選取三個采樣點,每個采樣點各取3株長勢基本一致的植株進行整株挖取,經清洗、整理干凈后按照須根、塊莖、葉、莖、花各器官進行分解,3株一組為一個重復,共3個重復。植物器官樣品先于105 ℃烘箱內殺菌30 min,然后降溫至70～80 ℃,趕盡水分,經粉碎機粉碎,過40目篩后進行養分測定。

1.3 養分含量測定

稱取植物器官樣品0.1～0.5 g經H2SO4-H2O2消煮、定容、過濾后用于測定氮、磷、鉀養分含量(NY/T2017-2011),氮含量測定采用凱氏定氮儀法,磷含量測定采用鉬銻抗比色法,鉀含量測定采用火焰原子吸收分光光度法;植物器官樣品中鈣和鎂含量的測定分別參照GB5009.92-2016、GB5009.241-2017采用原子吸收分光光度法測定。所測養分含量均為全量。

1.4 數據處理

試驗結果利用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0軟件進行統計分析。不同器官間的養分含量采用單因素方差分析(one-wayANOVA)和最小顯著性檢驗(LSD),各器官間的養分相關性采用雙變量相關分析(Bivariate)。

2 結果與分析

2.1 七葉一枝花各器官的養分含量及分配

由圖1(a)可知,七葉一枝花花期各器官的氮含量的變化范圍為8.15～31.48 g/kg,平均為17.82 g/kg。各器官的氮含量從高到低依次為葉>花>須根>塊莖>莖,葉器官中的氮含量最高,達31.48 g/kg,顯著高于其它各器官(P<0.05),其次為花器官,含量為21.71 g/kg,與其它器官也有顯著差異(P<0.05)。

圖1 毛竹林下七葉一枝花各器官養分含量

由圖1(b)可知,七葉一枝花各器官的磷含量的變化范圍為1.17～2.17 g/kg,平均為1.67 g/kg。各器官中的磷含量從高到低依次為花>葉>莖>須根>塊莖,含量較高的為花、葉、莖,含量分別為2.17、2.08、1.61 g/kg,三者間差異不顯著(P>0.05),但與須根和塊莖間有顯著差異(P<0.05)。

由圖1(c)可知,七葉一枝花各器官的鉀含量的變化范圍為3.38～11.66 g/kg,平均為9.49 g/kg。各器官的鉀含量從高到低依次為須根>葉>花>莖>塊莖,含量較高的為須根、葉、花和莖器官,分別為11.66、11.48、11.36、9.58 g/kg,且各器官間的含量差異不顯著(P>0.05);鉀含量最低的為塊莖,含量為3.38 g/kg,顯著低于其它各器官(P<0.05)。

由圖1(d)可知,七葉一枝花各器官鈣含量的變化范圍1.31～6.15 g/kg,平均為4.19 g/kg。各器官的鈣含量從高到低依次為莖>須根>塊莖>葉>花,含量最高的為莖,達6.15 g/kg。方差分析表明莖、須根和塊莖間的含量差異不顯著(P>0.05),但與葉和花中的含量有顯著差異(P<0.05)。

由圖1(e)可知,七葉一枝花各器官鎂含量的變化范圍為1.33～5.39 g/kg,平均為2.75 g/kg。各器官的鎂含量從高到低依次為須根>葉>花>塊莖>莖,含量最高的為須根,達5.39 g/kg,顯著高于其它各器官(P<0.05),其它各器官間也存在顯著差異(P<0.05)。

2.2 七葉一枝花同一器官不同養分含量的比較

由圖1可以看出,七葉一枝花同一器官中不同養分含量也不盡相同。從葉器官來看,氮含量為最高,鈣含量為最低,從大到小依次為氮>鉀>鎂>磷>鈣;從花器官來看,各元素含量從大到小依次為氮>鉀>鎂>磷>鈣;莖器官中各元素含量從大到小依次為鉀>氮>鈣>鎂>磷;塊莖中各元素含量從大到小依次為氮>鈣>鉀>鎂>磷;須根中各元素含量從大到小依次為氮>鉀>鈣>鎂>磷;從各器官養分含量的平均值來看,從大到小依次為氮>鉀>鈣>鎂>磷。最大的為氮元素,其次為鉀元素,最低的為磷元素。從七葉一枝花各器官中氮、磷、鉀營養元素含量的化學計量比(表2)可以看出,葉片中的N∶P平均為15.34,位于14～16之間,而其它器官的N∶P均小于14。

表2 七葉一枝花各器官中氮、磷、鉀元素含量的化學計量比

2.3 七葉一枝花各器官養分含量間的相關性分析

七葉一枝花各器官養分含量間的相關系數見表3。由表3可知,須根中的氮含量與鉀含量呈極顯著正相關(P<0.01);塊莖中的鎂含量與鈣含量呈顯著正相關(P<0.05);葉中的磷含量與鉀含量呈顯著正相關(P<0.05);莖中鉀含量與鈣含量呈極顯著正相關(P<0.01);花中的磷含量與鉀含量呈顯著正相關(P<0.05)。其余指標間的相關性均未達顯著水平。

表3 七葉一枝花各器官養分間的相關系數

3 結論與討論

七葉一枝花為多年生宿根草本植物,生長緩慢,每年2～3月份立春左右莖芽開始萌動沖出地面,之后到4月份左右是其生長發育的旺盛期,地上莖抽出后,花芽已在莖頂端長成,至5月份已抽薹開花,6～7月份形成初果,9～10月份種子成熟,隨后莖葉慢慢枯萎,逐步進入休眠期。通過本試驗分析表明,七葉一枝花花期各器官中氮含量以葉中最高達31.48 g/kg,其次為花,磷含量以花中最高2.17 g/kg,其次為葉,鉀含量以須根中最高達11.66 g/kg,其次為葉和花。大量研究表明[18-19]植物葉片由于其進行光合作用維持植物生長而成為吸收氮、磷、鉀最活躍的器官,因而這些元素在葉中的含量明顯高于其他部位,七葉一枝花也具有類似的分配特征,且由于研究采樣時間為5月份,是七葉一枝花營養生長和生殖生長都較為旺盛時期,因而大部分營養元素都集中在葉、花和須根器官中。同時由于鈣是非活躍性元素,流動性差,因而使其在莖中的含量較高。氮、磷是植物生長代謝中最活躍的酶和遺傳物質的重要組成成分,并且它們通常成為限制性元素阻礙生物體的生長[20-21]。根據Koerselman等[22]的研究表明植物葉片N∶P<14表示生長受N限制,葉片N∶P>16表示受P限制,而N∶P位于14～16之間時,表示受二者的共同限制或均不限制。本研究表明七葉一枝花葉片N∶P平均為15.35,位于14～16之間,鑒于毛竹林地土壤養分磷含量偏低的情況來看,七葉一枝花的生長可能是受氮、磷的共同限制,具體尚需通過養分試驗進一步研究確定。通過植物器官營養元素含量間的相關性分析可以了解各養分元素間的相互作用,本研究表明七葉一枝花須根中氮含量與鉀含量、莖中鉀含量與鈣含量呈極顯著正相關(P<0.01),塊莖中的鎂含量與鈣含量、葉中和花中的磷含量與鉀含量呈顯著正相關(P<0.05),說明七葉一枝花植物體內的氮、磷、鉀、鈣、鎂等營養元素間存在相互促進作用。根據毛竹林下七葉一枝花各器官的養分含量及分配格局,建議在花期可通過配施氮肥和磷肥,改善土壤養分條件,提高養分供應能力,同時七葉一枝花主要是以收獲地下塊莖為培育目標,可根據需要摘除花蕾以減少養分消耗。