品種和密度對文冠果葉用價(jià)值的影響

關(guān)鍵詞：文冠果；品種；密度；葉片性狀；次生代謝物

中圖分類號(hào)：S602.4；Q945 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—8981（2024）03—0218—08

文冠果Xanthoceras sorbifolia Bunge 是無患子科Sapindaceae 文冠果屬Xanthoceras 落葉灌木或小喬木，主要分布在我國東北、西北和華北地區(qū)。文冠果耐旱、耐貧瘠，適應(yīng)性強(qiáng)，是北方沙區(qū)防風(fēng)固沙和生態(tài)建設(shè)的重要樹種[1]。文冠果的莖、葉、花均可入藥。文冠果葉富含黃酮、多酚和皂苷等多種活性成分，可以制成文冠果茶，具有抗癌、抗炎、抗氧化和增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶能力等功效[2-3]。

不同種植密度能引起植株個(gè)體間因生長資源的強(qiáng)制分配而產(chǎn)生相互作用，密度的增加導(dǎo)致植物對地上光照和地下水分養(yǎng)分資源的相互競爭，進(jìn)而影響植物的生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的形成[4]。劉慧東[5] 研究了不同種植密度對杜仲短周期矮林產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，杜仲產(chǎn)量與種植密度呈顯著負(fù)相關(guān)，并認(rèn)為在不同密度下，杜仲可以通過調(diào)節(jié)自身的生長形態(tài)，改變生物量的分配，從而使植物更好地適應(yīng)生境，實(shí)現(xiàn)資源利用的最優(yōu)化。段英姿等[6] 研究發(fā)現(xiàn)，丹參的單株干質(zhì)量、產(chǎn)量及主要活性成分含量隨種植密度變化呈一定規(guī)律性變化。此外，不同品種間的生長特性也隨著密度的變化存在差異。彭文麗等[7] 研究了不同品種油菜在相同栽培措施下的產(chǎn)量，結(jié)果表明，不同品種油菜間產(chǎn)量差異顯著。

目前，針對文冠果的研究主要集中在種子品質(zhì)、繁殖栽培技術(shù)、落花落果、遺傳變異及藥用化學(xué)成分等方面[8-9]。然而尚鮮見關(guān)于栽植密度對文冠果的生長及次生代謝物積累影響的相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)通過研究3 個(gè)品種文冠果在不同密度下的葉片性狀差異和代謝物積累差異，分析各性狀隨種植密度的變化趨勢以及各性狀在不同種植密度下的相關(guān)性，以闡明密度因子對文冠果葉片性狀及代謝物積累的影響，并運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析方法對文冠果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在篩選出適宜的品種和種植密度，為葉用文冠果人工林培育和確定適宜的育苗密度提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江蘇省鹽城林場。該地位于江蘇省鹽城市（119°27′ ～ 120°54′E，32°34′ ～ 34°28′N），屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫13.9～14.5℃，年降水量980 ～ 1 100 mm，年降水日數(shù)為100 ～ 115 d。日照充足，年均日照時(shí)間為2 199 ～ 2 362 h，年均無霜期209 ～ 218 d。土壤以沙壤土為主。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為2年生文冠果嫁接苗。于2021 年春季嫁接，砧木為鹽城林場2 年生文冠果實(shí)生苗，接穗來源于沈陽林科院，嫁接品種包括‘中石1 號(hào)’（1 號(hào)）、‘中石4 號(hào)’（4 號(hào)）、‘中石9 號(hào)’（9號(hào)）3 個(gè)文冠果品種。在苗木生長期間，進(jìn)行正常的撫育管理。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)3個(gè)密度：40 cm×40 cm（A1）、60 cm×60 cm（A2）、80 cm×80 cm（A3），每個(gè)密度設(shè)置5 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)20 株苗木。

2023年6月，對嫁接苗成活率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，成活率為100%。2023年7月采樣時(shí)，分別在苗木的東、南、西、北4 個(gè)方向采集完整且成熟的葉片裝入放有冰袋的保鮮箱帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.3 試驗(yàn)方法

葉形態(tài)指標(biāo)測定：用葉面積掃描儀（YMJ-D，托普云農(nóng)，中國）測量其復(fù)葉面積；數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量其葉片厚度；采用精度為0.001 g 的電子天平稱量百葉鮮質(zhì)量；隨后將葉片樣品置于105 ℃的烘箱殺青15 min，65 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱量其干質(zhì)量。

比葉面積（specific leaf area，SLA）計(jì)算公式為：S=S/（1000×m）。

葉生理指標(biāo)測定：采用蒽酮比色法測定可溶性糖的含量[10]；采用考馬斯亮藍(lán)染色法測定可溶性蛋白的含量[10]；采用硝酸鈉- 硝酸鋁比色法[11]測定總黃酮含量；參照國標(biāo)，采用福林酚法[12] 測定總多酚的含量；采用香草醛- 高氯酸比色法[13]測定總皂苷含量。

葉片礦質(zhì)營養(yǎng)測定：氮、磷含量通過濃硫酸-過氧化氫消煮，采用全自動(dòng)凱氏定氮儀法測定葉片全氮含量，采用鉬銻抗比色法測定葉片全磷含量[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，運(yùn)用SPSS 23.0 進(jìn)行各性狀差異性分析、相關(guān)性分析、主成分分析；利用Origin 2021 進(jìn)行作圖。數(shù)據(jù)為平均值± 標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 文冠果葉功能性狀的變化特征

對文冠果的葉片性狀指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（表1），結(jié)果表明：密度對文冠果葉片性狀各指標(biāo)均有顯著影響（P ＜ 0.05）。品種極顯著影響文冠果的復(fù)葉面積、百葉鮮質(zhì)量、百葉干質(zhì)量、比葉面積（P ＜ 0.001）。品種和密度對文冠果的百葉鮮質(zhì)量、百葉干質(zhì)量、比葉面積有顯著交互作用（P＜ 0.05）。文冠果的葉面積、百葉鮮質(zhì)量、百葉干質(zhì)量都隨種植密度增大而呈減少趨勢。小葉數(shù)、葉片厚度和比葉面積隨種植密度的增大呈現(xiàn)增大的趨勢?！惺? 號(hào)’的復(fù)葉面積在各密度下都高于其他品種。在A1 密度下，‘中石1 號(hào)’的百葉鮮質(zhì)量、百葉干質(zhì)量比‘中石9 號(hào)’顯著增加16.7%，33.6%（P ＜ 0.05）。在A3 密度下，‘中石9 號(hào)’與‘中石1 號(hào)’、‘中石4 號(hào)’的葉面積、百葉鮮質(zhì)量、百葉干質(zhì)量差異顯著（P ＜ 0.05）。

2.2 文冠果葉片性狀間相關(guān)性分析

對文冠果的葉片性狀相關(guān)性分析表明（表2）：百葉鮮質(zhì)量與百葉干質(zhì)量、復(fù)葉面積之間呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.957、0.782，與葉片厚度呈顯著負(fù)相關(guān)；百葉干質(zhì)量與復(fù)葉面積呈極顯著正相關(guān)，與葉片厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)；葉片厚度與復(fù)葉面積呈極顯著負(fù)相關(guān)；復(fù)葉面積與小葉數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。綜上所述，文冠果葉片各指標(biāo)之間既存在一定的關(guān)聯(lián)，又相互較獨(dú)立。

2.3 密度和品種對文冠果營養(yǎng)元素含量的影響

由表3 可知，密度顯著影響文冠果葉片營養(yǎng)元素的含量（P ＜ 0.05），葉片含氮量、葉片含磷量、氮磷比都隨著密度的增加而呈減小的趨勢。A3密度下的葉片含氮量、葉片含磷量顯著高于其他密度（P ＜ 0.05）。品種極顯著影響葉片含氮量、葉片含磷量和氮磷比（P ＜ 0.001）。在相同的密度下，‘中石4 號(hào)’的葉片含磷量顯著高于其他品種。此外，品種和密度對葉片含氮量、葉片含磷量和氮磷比有顯著的交互作用（P ＜ 0.05）。

2.4 密度和品種對文冠果可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

由表4 可知，密度和品種極顯著影響可溶性糖含量（P ＜ 0.001），對可溶性蛋白的影響未達(dá)到顯著水平（P ＞ 0.05）。文冠果葉片中可溶性糖的含量隨著密度的增加而呈逐漸減小的趨勢?？扇苄缘鞍椎暮侩S著密度的增加而呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。在A3 密度下，‘中石4 號(hào)’可溶性糖含量和可溶性蛋白的含量顯著高于其他品種（P ＜ 0.05）。

2.5 密度和品種對文冠果次生代謝物的影響

密度和品種極顯著影響文冠果葉總黃酮的含量（P ＜ 0.01）（表5）。由圖1 可知，同一品種文冠果總黃酮含量隨著密度的增加呈減少的趨勢，在相同密度下，不同品種總黃酮含量由大到小均表現(xiàn)為‘中石4 號(hào)’＞‘中石9 號(hào)’＞‘中石1 號(hào)’?？傸S酮含量最高的為A3 密度下‘中石4 號(hào)’，含量為84.684 mg·g^-1，顯著高于其他品種（P ＜ 0.05）?？傸S酮含量最低的為A1 密度下‘中石1 號(hào)’，含量為55.11 mg·g^-1，與該品種的其他密度相比，分別顯著降低了19.7%、22.14%（P ＜ 0.05）。

由表5 可知：品種以及品種和密度的交互作用顯著影響文冠果葉總多酚含量（P ＜ 0.01）。密度對文冠果葉總多酚含量影響不顯著（P ＞ 0.05）。由圖1 可知，A1 密度下的‘中石9 號(hào)’總多酚含量最高，含量為24.467 mg·g^-1，顯著高于‘中石1號(hào)’34.45%、‘中石4 號(hào)’20.28%（P ＜ 0.05）。‘中石1 號(hào)’和‘中石4 號(hào)’葉總多酚含量在不同密度下差異不顯著（P ＞ 0.05）。在A3 密度下，‘中石4 號(hào)’葉總多酚含量顯著高于‘中石1 號(hào)’和‘中石9 號(hào)’（P ＜ 0.05）。

由表5 可知，密度和品種極顯著影響文冠果葉中總皂苷的含量，品種和密度的交互作用極顯著影響總皂苷含量（P ＜ 0.01）。在A1 密度下，‘中石4 號(hào)’的總皂苷含量顯著高于其他品種（P ＜0.05）。在A2 與A3 密度下，不同的品種之間皂苷含量差異顯著（P ＜ 0.05）。‘中石1 號(hào)’在A2與A3 密度下的總皂苷含量顯著高于A1 密度（P ＜0.05）?！惺? 號(hào)’的總皂苷含量在A2 密度下達(dá)到最大，為253.951 mg·g^-1，顯著高于A1 密度3.7%、11.08%（P ＜ 0.05）（圖1）。

2.6 文冠果各指標(biāo)間的相關(guān)性分析

由表6 可知，可溶性糖與黃酮、N、P、N∶P呈極顯著正相關(guān)；可溶性蛋白與氮磷比呈顯著負(fù)相關(guān)；總黃酮含量與總多酚含量、總皂苷含量、N、P、N∶P 均呈極顯著正相關(guān)；總多酚含量與總皂苷含量呈極顯著正相關(guān)；總皂苷含量與N∶P 呈極顯著正相關(guān)；營養(yǎng)元素含量之間都呈顯著正相關(guān)。

2.7 不同品種文冠果的綜合分析與評(píng)價(jià)

葉用文冠果選育的最終目標(biāo)是盡可能多地提供藥用物質(zhì)，葉的形態(tài)、營養(yǎng)元素的含量和藥用物質(zhì)含量是評(píng)價(jià)葉用樹種藥用價(jià)值優(yōu)劣的重要依據(jù)。根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果及選育目標(biāo)，將14 個(gè)指標(biāo)作為核心評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行主成分分析。如表7 所示：決定第一主成分的主要是小葉數(shù)、葉片厚度、復(fù)葉面積、可溶性糖含量、總黃酮含量、N、P 和N∶P 值，決定第二主成分的主要是鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、比葉面積、可溶性蛋白含量和總皂苷含量，決定第三主成分的主要是總多酚含量，前3個(gè)主成分累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)80.098%，能反映原有性狀的大部分信息，故可以選擇前3 個(gè)主成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。分別計(jì)算每個(gè)處理的3 個(gè)主成分得分，根據(jù)所選主成分的貢獻(xiàn)率對主成分得分進(jìn)行加權(quán)平均，求得主成分綜合得分（表8）。由表8 可以看出：在相同密度下，葉用文冠果綜合評(píng)價(jià)為‘中石4 號(hào)’＞‘中石1 號(hào)’＞‘中石9 號(hào)’。在相同的品種下，不同密度按照綜合得分由高到低排序依次為A3 ＞A2 ＞ A1。

3 討論

3.1 密度和品種對文冠果葉片性狀的影響

對3個(gè)品種文冠果在3 個(gè)種植密度下的葉片性狀指標(biāo)進(jìn)行分析后表明，密度顯著影響文冠果的葉片性狀（P ＜ 0.05），品種顯著影響百葉鮮質(zhì)量、百葉干質(zhì)量、比葉面積（P ＜ 0.05）。密度通過改變植物種群內(nèi)各植株個(gè)體可利用資源的數(shù)量，如光照、溫度、土壤水分和土壤養(yǎng)分，從而影響植物的生長[15]。不同品種因?yàn)榛蛐筒煌~片性狀也存在較大差異。在本研究中，文冠果葉面積、百葉鮮質(zhì)量、百葉干質(zhì)量隨種植密度的增大而呈減少趨勢，這與胡滿平等[16] 的研究結(jié)果較為一致。葉面積和葉生物量隨種植密度的增大而減少，可能是因?yàn)楦呙芏确N植時(shí)，植物個(gè)體間通風(fēng)透光性不足，從而限制個(gè)體的生長發(fā)育。李?yuàn)^燦[17] 對不同密度下的菊芋Helianthus tuberosus 研究的結(jié)果表明，菊芋個(gè)體的比葉面積隨著種植密度的增加而呈增大的趨勢，這與本研究的結(jié)果一致，可能是因?yàn)榉N群密度越大， 文冠果葉片之間遮陰程度越大， 種群內(nèi)的通風(fēng)透光性能減弱， 植物的光合作用也隨之越弱， 較低的光合作用不利于物質(zhì)的積累，進(jìn)而影響文冠果的比葉面積。綜上所述文冠果葉片性狀對種植密度具有較強(qiáng)的依賴性，因此在造林以及森林經(jīng)營撫育管理方面要因地制宜，確定合理的種植密度。

3.2 密度和品種對文冠果營養(yǎng)元素及生理特性的影響

密度會(huì)影響植物生長的微氣候環(huán)境，合理的密度能夠?yàn)橹参锾峁┝己玫耐L(fēng)透光條件，提高光合速率，增加光合產(chǎn)物的積累，從而增加產(chǎn)量[18]。本研究結(jié)果表明，葉片營養(yǎng)元素含量和氮磷比都隨種植密度的增大而呈減少趨勢，葉片含氮量與比葉面積呈極顯著負(fù)相關(guān)，氮磷比與比葉面積呈顯著正相關(guān)。這與張劍等[19] 的研究結(jié)果不一致，可能是因?yàn)槲墓诠透珊担拓汃?，因此對光資源的競爭能力隨著密度的增加較強(qiáng)烈，而對水分、礦質(zhì)營養(yǎng)和地下空間等資源的競爭能力較弱。此外，可溶性糖在植物的生長和次生代謝積累中發(fā)揮著重要作用，它們對植物的生長起重要調(diào)節(jié)作用[20]。有研究表明，紫蘇Perilla frutescens 幼苗可溶性糖含量隨種植密度的增加先升高后降低[21]，趙小光等[22] 對不同種植密度下的甘藍(lán)型油菜Brassica napus 葉片的可溶性糖含量進(jìn)行研究，結(jié)果表明：可溶性糖含量隨密度增高而有所降低。這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果一致，說明在高密度下，葉片相互遮陰，加劇株間資源競爭，會(huì)促使葉片功能期縮短，碳氮比值降低，從而影響植物的光合能力，使光合能力下降，光能利用率降低，光合產(chǎn)物的積累隨之減少，可溶性糖含量也隨之減少。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，密度和品種對可溶性蛋白的影響未達(dá)到顯著水平，且可溶性蛋白的含量隨著密度的增加而呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，與毋柳柳[21]等的結(jié)論相似?？赡苁且?yàn)楦呙芏让{迫下，可溶性蛋白的增加和積累能提高植物的保水能力，從而來維持滲透平衡，降低其對植物的傷害。

3.3 密度和品種對文冠果次生代謝物的影響

次生代謝物在植物體內(nèi)的產(chǎn)生以及代謝是一個(gè)非常復(fù)雜的生理生化過程。環(huán)境條件對植物生長和次生代謝物質(zhì)積累具有重要的影響，比如光照強(qiáng)度和土壤營養(yǎng)元素[23-24] 等。本研究發(fā)現(xiàn)密度極顯著影響總黃酮和總皂苷的含量，品種極顯著影響總黃酮、總多酚的含量，這與溫錦麗等[25] 的研究結(jié)果一致。此外，生長是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，藥用植物產(chǎn)量取決于初生代謝產(chǎn)物的積累，其質(zhì)量取決于次生代謝產(chǎn)物的積累，保持質(zhì)量及有效性的基礎(chǔ)是植物的次生代謝[26]。在本研究中，同一品種文冠果總黃酮含量隨著密度的增加而呈減少的趨勢，這可能是因?yàn)榈兔芏壤谖墓诠纳L，提高了光能利用率，光照提高了植物關(guān)鍵酶活性，使文冠果的碳代謝非常旺盛，積累了更多的糖，而糖是植物體內(nèi)黃酮類成分次生合成代謝的起始物質(zhì)，因此低密度種植能促進(jìn)植物黃9pnAa9795Dku3EWXLch99vEbxdleyKvsYNfqxp0AUxs=酮類化合物的積累[27]，此外，礦質(zhì)元素作為植物生長發(fā)育、生理代謝的重要因素，是植物體碳、氮代謝的物質(zhì)基礎(chǔ)，對植物光合作用與碳、氮代謝起著重要的調(diào)節(jié)功能，從而也影響次生代謝物的積累。

研究剛開始時(shí)因苗齡較小，栽植密度設(shè)置較小，水平設(shè)置較少，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)進(jìn)一步選擇苗齡較大的文冠果，并篩選有利于次生代謝物積累的栽植密度，選擇及確定合理栽植密度。不同栽植密度文冠果的群體結(jié)構(gòu)、微氣候等存在差異，且過高的栽植密度易造成病蟲害，因此后續(xù)可對不同栽植密度文冠果的冠層結(jié)構(gòu)、微氣候、病蟲害發(fā)生情況等進(jìn)行調(diào)查研究，旨在為我國文冠果的生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

4 結(jié)論

‘中石1 號(hào)’‘中石4 號(hào)’和‘中石9 號(hào)’在不同密度下葉用價(jià)值的綜合排序均為A3 ＞ A2 ＞A1；在相同的密度下，不同品種文冠果葉用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)順序?yàn)橹惺? 號(hào)＞中石1 號(hào)＞中石9 號(hào)；綜合排名前3 位的為A3‘中石4 號(hào)’、A3‘中石1 號(hào)’、A2‘中石4 號(hào)’。因此，A3 時(shí)，‘中石1 號(hào)’‘中石4 號(hào)’‘中石9 號(hào)’文冠果葉用價(jià)值最大，A2 時(shí)‘中石4 號(hào)’的葉用價(jià)值最大，其余品種葉用價(jià)值均較差。A1 時(shí)，3 個(gè)文冠果品種的葉用價(jià)值均較差。因此，在后續(xù)的生產(chǎn)中，應(yīng)以‘中石4 號(hào)’作為葉用文冠果的主要品種，并根據(jù)苗齡進(jìn)一步選擇合適的栽植密度，并進(jìn)行整形修剪以及病蟲害的防治，同時(shí)，應(yīng)控制適宜的冠幅及樹高，并合理控制枝量。