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不同種植密度對積雪草光合特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2022-09-14 08:45姚紹嫦明如宏傅鵬潘東進蔣向軍李良波黃榮韶
廣東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年7期
關(guān)鍵詞:積雪草羥基葉綠素

姚紹嫦,明如宏,傅鵬,潘東進,蔣向軍,李良波,黃榮韶

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,廣西 南寧 530200;2.桂林亦元生現(xiàn)代生物技術(shù)有限公司,廣西 桂林 541004)

【研究意義】積雪草為傘形科積雪草屬植物積雪草[Centella asiatica(L.) Urban]的干燥全草,別名雷公根、崩大碗,分布于我國廣東、廣西、四川、云南、陜西、福建、臺灣等省區(qū)和印度、斯里蘭卡、馬來西亞、印度尼西亞、大洋洲群島、日本、澳大利亞及中非、南非等國家[1]。積雪草始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,是歷年版《中華人民共和國藥典》收載的常用中藥材,也被《廣西壯族自治區(qū)壯藥質(zhì)量標(biāo)準》(第一卷,2008 版)收載[2],是廣西常見的壯瑤藥材。積雪草味苦、辛,性寒,具有清熱利濕、解毒消腫的功效,用于治療濕熱黃疸、中暑腹瀉、石淋血淋、癰腫瘡毒、跌撲損傷等[3]。已有研究表明,積雪草具有促進傷口愈合、修復(fù)皮膚瘢痕、抗過敏、抑制黑色素、抗氧化、抗胃潰瘍及防治心血管疾病等藥理作用,被廣泛用于醫(yī)藥、美容保健等行業(yè)[4-7],具有較好的經(jīng)濟價值與市場前景。積雪草的應(yīng)用形式多樣,其干燥葉片可作為茶飲,新鮮葉片常被用作蔬菜、沙拉或榨汁直接飲用[8]。由于臨床療效明確、資源分布廣泛,目前積雪草已被納入多個國家的藥典,如中國藥典[3]、美國藥典[9]、歐洲藥典[10]、波蘭藥典[11]等。據(jù)不完全統(tǒng)計,積雪草藥材的年需求量已超過9 000 t,2020 年的統(tǒng)貨價為14元/kg,高含量(總苷質(zhì)量分數(shù)>3%)的積雪草藥材價格甚至高達30 元/kg 以上且供不應(yīng)求。隨著全球化妝品市場的飛速發(fā)展,在護膚品與化妝品的生產(chǎn)上使用綠色環(huán)保、天然植物成分是美妝行業(yè)的必然發(fā)展趨勢,而積雪草目前已成為法國歐萊雅復(fù)顏積雪草修護微精華露、上海百雀羚積雪草舒潤修護精華水等幾十種美容化妝品的核心原料。因此,開展積雪草的人工栽培技術(shù)研究,生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的藥材供應(yīng)市場需求迫在眉睫?!厩叭搜芯窟M展】中藥材生產(chǎn)過程的主要栽培技術(shù)措施是影響中藥生產(chǎn)與品質(zhì)形成的重要因素,適宜的種植密度能增加植株葉片光合速率及光合產(chǎn)物的積累,既可保障藥材品質(zhì)優(yōu)良又可提高經(jīng)濟效益[12-13]。目前,關(guān)于積雪草的人工栽培技術(shù)已有少量報道,但這些技術(shù)僅涉及種質(zhì)資源評價、農(nóng)藝性狀對比、種苗繁育技術(shù)等方面。張小剛[14]結(jié)合化學(xué)多樣性和遺傳多樣性對積雪草種內(nèi)變異和品質(zhì)評價進行研究,可為積雪草優(yōu)良種質(zhì)的遴選和GAP 基地的建立提供科學(xué)依據(jù)。以帶芽的匍匐莖為外植體,積雪草的組培快繁技術(shù)得到了突破[15-16]。對積雪草的人工種植,劉曲山等[17]以盆栽方式考察了土壤類型、種植密度、基肥、施肥方式及蔭蔽度等不同因素對種植效果的影響,但研究結(jié)果對于指導(dǎo)大面積推廣種植具有一定的局限性?!颈狙芯壳腥朦c】廣西是積雪草的道地產(chǎn)區(qū)之一,具有開展人工種植的適宜環(huán)境條件,但目前對于不同種植密度對積雪草光合特性、產(chǎn)量與品質(zhì)的影響尚未見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用單因素完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計的方法,考察在大棚種植方式下不同種植密度對積雪草葉片光合特性、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,以期為積雪草的人工種植田間技術(shù)優(yōu)化提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試積雪草來源于廣西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院中藥資源研究團隊與桂林亦元生現(xiàn)代生物技術(shù)有限公司合作共建的積雪草人工種植及育苗基地,經(jīng)廣西中醫(yī)藥大學(xué)譚勇教授鑒定為傘形科積雪草屬積雪草〔Centella asiatica(L.) Urban〕。

儀器:電子天平(YP502N,上海菁華儀器有限公司),臺稱(TC10KB,江蘇雙杰儀器有限公司),日本島津高效液相色譜儀LC40(帶自動進樣器),德國海道夫Hei-VAP Core HL 小型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,便攜式光合測定系統(tǒng)Li-6400(Li-Cor Inc.,Lincoln,USA),紫外分光光度計(WD-9403B,北京六一生物科技有限公司)。

試劑:甲醇、乙腈(Fisher,色譜純),β-環(huán)糊精(批號7585-39-9,純度≥98%)、對照品積雪草苷(批號16830-15-2,純度≥98%)、羥基積雪草苷(批號34540-22-2,純度≥98%)均購自中國食品藥品檢定研究所。其他試劑均為分析純。

1.2 試驗方法

試驗地設(shè)在廣西壯族自治區(qū)南寧市賓陽縣武陵鎮(zhèn)沙井村(23°16' 06.90"N,108°86'20.38"E),海拔119.2 m,年均溫度21.0 ℃,無霜期360.5 d,南亞熱帶氣候區(qū),土壤以砂頁巖赤紅壤、石灰?guī)r亦紅壤為主,地勢平整開闊,宜種性廣。

試驗采用單因素完全隨機區(qū)組設(shè)計,在大棚種植條件下,積雪草種植密度設(shè)置3 萬、6 萬、12 萬、16 萬、25 萬株/hm25 個水平,,小區(qū)面積24 m2(1.2 m×20 m),3 次重復(fù),共30 個小區(qū),試驗地周圍設(shè)保護行。2020 年11 月,對積雪草進行扦插育苗。2021 年4 月上旬,種植前犁耙土塊細碎,起畦寬120 cm、高20 cm,整平畦面,施用微生物有機肥3 000 kg/hm2與畦面土壤混勻。采用圓木樁+竹竿搭建簡易大棚,圓木樁在大棚四周及內(nèi)部主要的受力點垂直牢固扎于地面,竹竿在棚頂平行于地面搭建成棚架,用繩子捆綁固定;棚高1.8 m,棚頂用遮光度30%的遮陽網(wǎng)覆蓋,棚四周垂下1.0 m 遮陽網(wǎng)作簾子。2021 年4 月15日定植,定植后統(tǒng)一進行常規(guī)田間管理。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 植株葉片形態(tài) 于2021 年6 月中旬,每個小區(qū)隨機挑選旺盛生長期的10 株積雪草統(tǒng)計植株的分枝數(shù),并隨機挑選10 片完整、生長旺盛、無病蟲害的葉片進行形態(tài)指標(biāo)測定。用游標(biāo)卡尺測量植株莖粗、葉片厚度;用直尺量取每張葉片的長度、寬度和葉柄長度;用天平稱量植株的單株鮮質(zhì)量,然后以50 ℃恒溫烘箱烘干至恒重后稱量單株干質(zhì)量。重復(fù)3 次。

1.3.2 葉片光合參數(shù) 于2021 年6 月中旬晴朗無云天氣的上午10:00~11:00,每個小區(qū)隨機挑選旺盛生長期的5 株積雪草進行葉片光合參數(shù)測定。測定前先將儀器設(shè)定好估測的飽和光強800 μmol/(m2·s),并對被測葉片進行光誘導(dǎo)30 min,每個植株選取完整、健康、成熟的向陽葉片3 片進行測定,待儀器的凈光合速率(Pn)參數(shù)的變化幅度小于0.1 時開始記錄數(shù)據(jù),記錄凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)和氣孔導(dǎo)度(Gs)等主要光合參數(shù),重復(fù)3 次。

1.3.3 葉綠素含量 積雪草葉片的葉綠素a、葉綠素b 及葉綠素總含量采用丙酮乙醇混合溶液法測定。將新鮮葉片剪成細絲狀后,準確稱量2 g,放入50 mL 容量瓶中,加入丙酮乙醇混合液定容,在黑暗的室溫條件下抽提12 h,取上清提取液備用。用分光光度計測定不同樣品分別于663 nm 和645 nm 波長下的光密度值(OD 值),計算葉綠素含量(mg/g):

葉綠素a 含量=(12.7×OD663-2.69×OD645)×V/1000×W

葉綠素b 含量=(22.9×OD645+4.68×OD663)×V/1000×W

葉綠素總含量=(20.2×OD645+8.02×OD663)×V/1000×W

式中,V為提取液體積(mL),W為葉片鮮質(zhì)量。

1.3.4 產(chǎn)量 2021 年8 月15 日,每個小區(qū)隨機挑選1 m2收獲積雪草的地上部分,測量鮮質(zhì)量,然后在50 ℃恒溫烘箱烘干至恒重后稱量干質(zhì)量,折算每公頃積雪草鮮質(zhì)量、干質(zhì)量以及折干率。

1.3.5 植株主要成分質(zhì)量分數(shù) 采用高效液相色譜法測定積雪草苷、羥基積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)。

供試品溶液制備:參照《中華人民共和國藥典》(2020 年版)[3]的方法。將干燥后的積雪草樣品粉碎過四號篩(孔徑0.25 mm),取粉末約1 g,精密稱定,置于50 mL 圓底離心管中,加入80%甲醇25 mL,密塞、稱重,浸泡1 h 后,超聲提取30 min,放冷后再稱重,用80%甲醇補足減失的重量,搖勻,10 000 r/min 離心5 min,取上清液,用0.22 μm 濾膜過濾即得供試液。

對照品溶液制備:分別取積雪草苷、羥基積雪草苷對照品適量,精密稱重,加甲醇制成2 mg/mL 溶液,得到2 種對照品儲備液;稀釋配制質(zhì)量濃度依次為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL 的工作溶液,分別進樣10 μL。以對照品溶液的進樣量為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo),繪制對照品標(biāo)準工作曲線。積雪草苷的回歸方程為y=3278.84x(r=0.9999),羥基積雪草苷的回歸方程為y=3304.40x(r=0.9999)。積雪草總苷質(zhì)量分數(shù)為同樣品中的積雪草苷質(zhì)量分數(shù)與羥基積雪草苷質(zhì)量分數(shù)之和。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 和SPSS 24.0 軟件進行統(tǒng)計分析與作圖,并進行正態(tài)檢驗和方差齊性檢驗,組間比較采用單因素方差分析,采用Duncan法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度對積雪草葉片形態(tài)指標(biāo)的影響

由圖1 可知,種植2 個月時,積雪草正處于旺盛生長期,密度6 萬~25 萬株/hm2積雪草已逐漸覆蓋滿畦面。除密度25 萬株/hm2的積雪草單株鮮質(zhì)量顯著低于其他密度外,分枝數(shù)、單株干質(zhì)量、莖粗、葉片厚度、葉柄長、葉長、葉寬等形態(tài)指標(biāo)在不同種植密度下均無顯著差異(表1)。

表1 不同種植密度對積雪草葉片形態(tài)指標(biāo)的影響Table 1 Effects of different planting densities on morphological indexes of Centella asiatica

圖1 不同種植密度的積雪草生長情況Fig.1 Growing states of Centella asiatica under different planting densities

2.2 不同種植密度對積雪草光合特性的影響

2.2.1 凈光合速率(Pn)由圖2 可知,不同種植密度對積雪草葉片的凈光合速率影響較大。隨著種植密度的提高,積雪草葉片的凈光合速率(Pn)呈先升高后降低的變化趨勢,以12 萬株/hm2的凈光合速率最大、為15.24 μmol CO2/(m2·s),而3 萬株/hm2的凈光合速率最小、為12.81 μmol CO2/(m2·s);12 萬株/hm2的Pn顯著高于3萬、16 萬、25 萬株/hm2,但6 萬與12 萬株/hm2密度兩者之間差異不顯著。表明積雪草葉片的Pn在低密度時隨種植密度的增加而增加,但高密度時隨種植密度的增加而降低,6 萬~12 萬株/hm2的種植密度更有利于積雪草葉片凈光合速率的增加。

圖2 不同種植密度對積雪草凈光合速率的影響Fig.2 Effects of different planting densities on net photosynthetic rate of Centella asiatica

2.2.2 氣孔導(dǎo)度(Gs)氣孔導(dǎo)度的增加有利于CO2進入植物體內(nèi)進行氣體交換,為光合作用提供充足原料,從而提高光合作用效率。由圖3可知,隨著種植密度的增加,積雪草葉片的Gs呈先升高后降低的變化趨勢,其中6 萬株/hm2的Gs顯著高于其他密度,達0.59 mmol/(m2·s),表明6 萬株/hm2更適合積雪草葉片氣體交換,光合作用效率更高;在3 萬株/hm2,積雪草葉片Gs最小、為0.40 mmol/(m2·s),表明種植密度過小也會造成葉片Gs迅速下降。

圖3 不同種植密度對積雪草氣孔導(dǎo)度的影響Fig.3 Effects of different planting densities on stomatal conductance of Centella asiatica

2.2.3 胞間CO2濃度(Ci)由圖4 可知,3萬、12 萬、16 萬、25 萬株/hm2密度的Ci值均較小,且處理間差異不顯著;6 萬株/hm2的Ci值為349.61 μmol/L,顯著高于其他密度處理,比12 萬株/hm2的Ci值(323.79 μmol/L)提高7.97%。表明適宜種植密度有利于提高Ci值,在種植密度為6 萬株/hm2時,積雪草的Ci值顯著高于其他密度。

圖4 不同種植密度對積雪草胞間CO2 濃度的影響Fig.4 Effects of different planting densities on the concentration of intercellular CO2 in Centella asiatica

2.2.4 蒸騰速率(Tr)類似于Pn,Tr也呈先升高后降低的變化規(guī)律,在6 萬株/hm2時獲得最大值,為3.08 μmol/(m2·s),顯著高于其他密度(圖5),比3 萬株/hm2提高44.97%。因此,我們認為積雪草在密度6 萬株/hm2下生長更容易獲得較高的葉片蒸騰速率。

圖5 不同種植密度對積雪草蒸騰速率的影響Fig.5 Effects of different planting densities on transpiration rate of Centella asiatica

2.3 不同種植密度對積雪草葉綠素含量的影響

類似于Pn與Tr,積雪草葉片的葉綠素含量,包括葉綠素a、葉綠素b 與葉綠素總量隨著種植密度的增加而呈先上升后下降的變化規(guī)律。由圖6 可知,在低密度下,適當(dāng)增加種植密度可顯著提高葉綠素a 含量,與種植密度最小的3 萬株/hm2相比,6 萬株/hm2的葉綠素a 含量為3.74 mg/g,增加17.63%;種植密度最大的25 萬株/hm2葉綠素a 含量反而最小、僅為2.76 mg/g,顯著低于其他密度,表明密度過高也不利于葉綠素a 的生成。葉綠素b 含量也在6 萬株/hm2下最高,達1.64 mg/g,顯著高于其他密度。類似于葉綠素a 與葉綠素b 含量的變化趨勢,葉綠素總量(5.38 mg/g)在6 萬株/hm2下也顯著高于其他密度,比25 萬株/hm2的葉綠素總量(4.01 mg/g)提高34.17%。不同種植密度的葉綠素a/b 比值范圍為2.12~2.52,均低于3,表明積雪草屬于耐陰藥用植物。

圖6 不同種植密度對積雪草葉綠素含量的影響Fig.6 Effects of different planting densities on chlorophyll content in Centella asiatica

2.4 不同種植密度對積雪草產(chǎn)量的影響

由表2 可知,積雪草產(chǎn)量在不同種植密度下差別較大,其中6 萬株/hm2獲得最高的單位面積鮮質(zhì)量2.14 kg/m2、公頃鮮質(zhì)量21.44 t/hm2、公頃干質(zhì)量4.20 t/hm2,均顯著高于其他密度,與3 萬株/hm2相比,6 萬株/hm2的單位面積鮮質(zhì)量、公頃鮮質(zhì)量與公頃干質(zhì)量分別高75.41%、75.59%和77.22%;從折干率來看,6 萬株/hm2的折干率最高、為19.60%,而折干率最低的為6 萬株/hm2、僅16.52%,6 萬株/hm2的折干率比25 萬株/hm2高3.08 個百分點,差異顯著。因此,我們認為在積雪草的人工栽培過程中6 萬株/hm2能夠?qū)崿F(xiàn)更高的產(chǎn)量。

表2 不同種植密度對積雪草產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of different planting densities on yield of Centella asiatica

2.5 不同種植密度對積雪草品質(zhì)的影響

由圖7 可知,不同種植密度積雪草的積雪草苷與羥基積雪草苷總質(zhì)量分數(shù)為1.95%~2.73%,均遠高于藥典標(biāo)準,且積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)均高于羥基積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)。隨著種植密度的增加,積雪草苷與羥基積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)均呈先緩慢上升再下降的變化趨勢,其中6 萬株/hm2下積雪草苷、羥基積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)最高,分別為1.55%和1.18%,但與3 萬株/hm2無顯著差異;25 萬株/hm2密度下積雪草苷與羥基積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)最小,顯著低于其他密度。我們用總苷的質(zhì)量分數(shù)來表示積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)與羥基積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)之和,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同種植密度的積雪草總苷質(zhì)量分數(shù)從高到低依次為6萬、3萬、12 萬、16 萬、25 萬株/hm2,且3 萬株/hm2與6萬株/hm2、12 萬株/hm2與16 萬株/hm2間均無顯著差異。

圖7 不同種植密度對積雪草主要成分的影響Fig.7 Effects of different planting densities on main compositions in Centella asiatica

2.6 積雪草光合特性與產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)性分析

從表3 可以看出,蒸騰速率(Tr)與積雪草鮮質(zhì)量(FW)呈顯著正相關(guān),而積雪草干質(zhì)量(DW)與Pn、Tr、Ci、Gs等主要光合參數(shù)均呈正相關(guān)關(guān)系,且與Tr、Gs的相關(guān)性達顯著水平;積雪草干質(zhì)量(DW)還與葉綠素總量(Chl)呈顯著正相關(guān),表明光合特性越強,葉綠素含量越高,光合效率越強,藥材產(chǎn)量越高。雖然積雪草苷(As.)的質(zhì)量分數(shù)與羥基積雪草苷(Ma.)的質(zhì)量分數(shù)之間呈極顯著正相關(guān),但它們與光合特性、葉綠素總量、產(chǎn)量等指標(biāo)的相關(guān)性較小,均不顯著。

表3 積雪草光合特性與產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis among photosynthetic characteristics,yield and quality of Centella asiatica

3 討論

3.1 適宜種植密度能有效提高積雪草葉片的葉綠素含量

光合作用是植物體內(nèi)重要的代謝過程,葉片是進行光合作用最主要的器官。在葉片葉肉細胞中,含有進行光合作用的主要色素——葉綠素,其含量直接影響葉片光合效率[19]。測量葉綠素含量的方法有分光光度法、葉綠素儀法、原子吸收光譜法等,其中分光光度法的應(yīng)用最廣泛[20]。本研究中,我們利用分光光度法測定不同種植密度對積雪草葉片葉綠素含量的影響,發(fā)現(xiàn)葉綠素a、葉綠素b 與葉綠素總量均在6 萬株/hm2達到最高,表明此時光合能力較強。陳雷等[21]、王雪萊等[22]分別在花生與裸燕麥上證實隨著種植密度的增加葉綠素含量呈下降趨勢。陳康等[23]研究表明,種植密度20 萬株/hm2的花生成熟期葉綠素含量分別比12 萬、28 萬株/hm2密度高3.70%~27.82%和6.10%~18.94%,差異均達顯著水平。本研究也得到類似的結(jié)果,6 萬株/hm2的積雪草葉片葉綠素含量最高,在一定范圍內(nèi)(6萬~25 萬株/hm2)隨著種植密度的增加,積雪草葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量均呈下降趨勢,且下降幅度隨著密度的增加而增大,表明密度過大不利于積雪草葉片保持較高葉綠素含量,會降低其光合效率。葉綠素含量在3 萬株/hm2密度下較低,可能是由于積雪草植株在密度過小時無法形成合理冠層結(jié)構(gòu)所致。關(guān)于葉綠素a/b比值,有學(xué)者認為陰生植物葉片的葉綠素a/b 小于3[24],且遮陰條件能使其葉綠素a、葉綠素b 以及葉綠素a/b 比值增加[25]。本研究發(fā)現(xiàn)積雪草在遮陰條件不同密度下的葉綠素a/b 比值范圍為2.12~2.52,均低于3,這一結(jié)果為證明積雪草是適宜陰生環(huán)境的植物提供了依據(jù),同時也提示在人工栽培生產(chǎn)中進行適當(dāng)遮陰處理有利于積雪草植株生長。

3.2 適宜種植密度能有效提高積雪草葉片的光合特性

凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)和氣孔導(dǎo)度(Gs)等主要光合參數(shù)可作為判斷植物光合作用強弱的指標(biāo)[26]。Pn直接反映植物光合能力,維持較高的凈光合速率是作物獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。有研究表明,隨著種植密度的增加,裸燕麥[22]、芝麻[27]、桔梗[13]的Pn均逐漸降低。不同于前人研究,本研究從低密度(3萬株/hm2)到中密度(12 萬株/hm2)時Pn逐漸升高,但從中密度(12 萬株/hm2)到高密度(25萬株/hm2)時Pn逐漸降低;Tr、Ci、Gs等主要光合參數(shù)也呈現(xiàn)出隨種植密度增加而呈先升高后降低的趨勢,其原因可能在于低密度下植株的冠層結(jié)構(gòu)及冠層內(nèi)光分布較合理,Ci和Gs均保持在較高水平,使得冠層內(nèi)光合特性得到提高;而在過高密度條件下,冠層內(nèi)通風(fēng)透光不良,從而削弱了中下部葉片的光照條件,導(dǎo)致光合生產(chǎn)率下降。

3.3 適宜種植密度能有效提高積雪草藥材的產(chǎn)量和有效成分含量

作物生長常受遺傳特性、種植區(qū)域與栽培管理措施等多種因素綜合影響。合理密植有利于構(gòu)建優(yōu)良群體結(jié)構(gòu),緩解群體與個體之間 高作物群體光能利用率,進而增加作物產(chǎn)量[18]。因此,為使積雪草獲得較高產(chǎn)量,應(yīng)選擇適宜的種植密度。本研究中,積雪草的鮮質(zhì)量與干質(zhì)量均隨種植密度的增加呈先升高后降低的變化趨勢,均在6 萬株/hm2時達到最大值,表明當(dāng)種植密度為6萬株/hm2時,積雪草群體結(jié)構(gòu)合理,群體光能利用率較高。相關(guān)性分析結(jié)果顯示,Tr與積雪草的鮮質(zhì)量之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而積雪草干質(zhì)量則與Tr、Gs等主要光合參數(shù)以及葉綠素總量均呈顯著正相關(guān),表明產(chǎn)量與光合特性之間具有較強相關(guān)性。因此,在本研究中,積雪草在低密度下的光合同化能力表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,單位面積生物量較高,但倘若群體相對較小(如3 萬株/hm2),仍未能得到較高產(chǎn)量;在過高密度下,積雪草單株的光合同化能力會明顯受到限制,單位面積生物量較低,最終也會導(dǎo)致產(chǎn)量下降。這與劉凱強等[28]在燕麥上的研究結(jié)果相一致。

對藥用植物,除要求一定產(chǎn)量外,更注重藥材質(zhì)量。藥用植物的有效成分是其發(fā)揮臨床療效的物質(zhì)基礎(chǔ),也是評價藥材質(zhì)量的重要指標(biāo),而這些有效成分的質(zhì)量分數(shù)通常與栽培技術(shù)密切相關(guān)[29]。劉超等[30]研究發(fā)現(xiàn),不同種植密度對紅花的紅花黃色素含量有一定影響,種植密度過大,紅花黃色素減少,當(dāng)種植密度減小到一定程度時,其質(zhì)量分數(shù)基本保持不變。本研究也得到類似結(jié)果,在種植密度3 萬~6 萬株/hm2范圍內(nèi),積雪草苷與羥基積雪草苷質(zhì)量分數(shù)差異較小,而在種植密度12 萬~25 萬株/hm2時積雪草苷與羥基積雪草苷質(zhì)量分數(shù)逐漸減小。根據(jù)《中華人民共和國藥典》(2020 年版)的規(guī)定,積雪草干燥藥材的積雪草苷(C48H78O19)和羥基積雪草苷(C48H78O20)的總量不得少于0.80%。本研究中,積雪草不同種植密度的積雪草苷與羥基積雪草苷總量范圍為1.95%~2.73%,均遠超《中國藥典》2020 年版的規(guī)定。隨著種植密度的增加,積雪草苷與羥基積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)均呈先緩慢上升再下降的變化趨勢,以6 萬株/hm2的積雪草苷與羥基積雪草苷質(zhì)量分數(shù)總和最高、為2.73%??梢?,6 萬株/hm2的種植密度能使積雪草達到藥材高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的效果,是積雪草人工栽培的適宜密度。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,雖然積雪草的分枝數(shù)、單株干質(zhì)量、莖粗、葉片厚度、葉柄長、葉長與葉寬等形態(tài)指標(biāo)在不同種植密度下均無顯著差異,但種植密度對葉片的葉綠素含量、光合特性、藥材產(chǎn)量與品質(zhì)均具有顯著影響。隨著種植密度的增加,積雪草葉片的葉綠素含量、凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、產(chǎn)量及主要成分質(zhì)量分數(shù)均呈先升高后降低的變化趨勢。當(dāng)種植密度為6 萬株/hm2時,積雪草葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量、Gs、Ci、Tr均達到最大值,顯著高于其他密度,表明6 萬株/hm2能有效增強積雪草的光合特性、促進葉綠素積累、增加光合效率;藥材的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、折干率在6 萬株/hm2的密度下分別達到21.44、4.20 t/hm2、19.60%,均顯著高于其他密度,表明在此密度下更有利于光合產(chǎn)物的積累從而提高產(chǎn)量。在該密度下,積雪草苷與羥基積雪草苷的質(zhì)量分數(shù)最高、達到2.73%,遠超《中國藥典》2020 年版規(guī)定(0.8%)。因此,我們認為6 萬株/hm2是積雪草大棚栽培最適宜的種植密度,能有效增強積雪草光合特性、增加光合效率,進而提高藥材的產(chǎn)量與品質(zhì)。

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