光伏大棚設(shè)施環(huán)境下甘草耐陰性研究

黃艷國(guó)++曹華斌++趙明++任永吉++韓英杰

摘要 采用對(duì)比法，研究光伏大棚設(shè)施環(huán)境下甘草的耐陰性。結(jié)果表明，在光伏電池板下遮蔭條件下，甘草株高、水分、甘草酸含量、甘草苷含量、蘆頭粗度與不遮蔭條件下差異較小，但較大的遮光率會(huì)導(dǎo)致甘草生物量急劇降低。因此，在光伏日光溫室大棚下種植甘草時(shí)，要盡量配置大的株行距，以保證甘草獲得充足的光照，提高產(chǎn)量和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 甘草；耐陰性；光伏大棚

中圖分類號(hào) S567.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）19-0055-02

光伏日光溫室大棚是集太陽(yáng)能光伏發(fā)電、智能溫控系統(tǒng)、現(xiàn)代高科技種植為一體的溫室大棚，大棚采用鋼制骨架，上覆蓋太陽(yáng)能光伏組件，同時(shí)保證太陽(yáng)能光伏發(fā)電和整個(gè)溫室大棚農(nóng)作物的采光需求。甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.），又稱國(guó)老、甜草、烏拉爾甘草、甜根子，屬豆科、甘草屬多年生草本，根與根狀莖粗壯，是一種補(bǔ)益中草藥。建國(guó)以來，甘草的銷量一直呈上升趨勢(shì)，特別是近20多年來，增幅更大。因國(guó)內(nèi)外需求量增加，市場(chǎng)走俏，誘發(fā)了對(duì)野生甘草的大量采挖，使野生資源遭到嚴(yán)重破壞[1]。這使得甘草的種植生產(chǎn)方式向人工種植發(fā)展。對(duì)于甘草的耐陰性文獻(xiàn)多報(bào)道為喜陽(yáng)植物[2-6]，同時(shí)也有許多文獻(xiàn)報(bào)道甘草可與蘆葦、胡楊等高大植物形成伴生群落[7-8]，這說明甘草可能具有一定的耐陰潛力。筆者從農(nóng)藝性狀觀測(cè)及多個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量對(duì)甘草的耐陰性進(jìn)行了研究，旨在為光伏農(nóng)業(yè)種植中草藥提供可靠的理論依據(jù)及技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用材料為同一廠家提供的烏拉爾甘草。

1.2 試驗(yàn)方法

在光伏溫室大棚之間有800 m2的棚間空地，試驗(yàn)地長(zhǎng)84 m、寬9.5 m，整塊試驗(yàn)地為東西走向，受光伏電池板影響，常年有3 m左右為遮蔭區(qū)域，光照條件不足。在遮蔭處與不遮蔭處分別種植甘草作為試驗(yàn)組與對(duì)照組，3次重復(fù)，小區(qū)面積為2 m2。2015年5月中旬田間移栽種植，定植密度為30 cm×15 cm，為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)組與對(duì)照組在田間管理過程中完全一致，控制單一變量（光照度）。試驗(yàn)測(cè)定工作于種植后進(jìn)行，每天定時(shí)在6個(gè)小區(qū)測(cè)量試驗(yàn)組與對(duì)照組試驗(yàn)地的溫度、濕度、光照度、光合有效輻射，每周測(cè)量1次遮蔭組與對(duì)照組的甘草株高。于10月中旬，每小區(qū)隨機(jī)選取10株（合計(jì)60株）測(cè)定地下部分生長(zhǎng)指標(biāo)和生物量，在甘草光照區(qū)與遮蔭區(qū)平行方向各選3 m2，分為6個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)1 m2，取采樣點(diǎn)全部根系，分開排放并做好標(biāo)記，防止混亂。甘草按不同試驗(yàn)組進(jìn)行曬干。當(dāng)曬至6～7成干時(shí)，分別進(jìn)行捆緊，送往甘肅數(shù)字本草檢驗(yàn)中心有限公司，由專業(yè)試驗(yàn)人員進(jìn)行甘草水分、甘草苷、甘草酸含量（HPLC法）檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮蔭對(duì)甘草農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 遮蔭對(duì)甘草地上部分株高的影響。多數(shù)研究表明，植物無(wú)論是木本還是草本，當(dāng)所處環(huán)境的光照強(qiáng)度在生理范圍內(nèi)不斷降低時(shí)，其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)會(huì)發(fā)生改變，如改變株高生長(zhǎng)，分配更多的生物量給側(cè)枝生長(zhǎng)，增大葉面積等[9-10]，其目的主要是為了接受更多的光能，這是植物對(duì)遮蔭環(huán)境的一種適應(yīng)性能力。由表1、圖1可知，在甘草整個(gè)生長(zhǎng)期中，株高均是試驗(yàn)組低于對(duì)照組，且由于7—8月連續(xù)高溫，導(dǎo)致試驗(yàn)組與對(duì)照組的株高差異加大，但株高的差異均在6 cm左右。由此可見，甘草在光伏電池板下具有一定的適應(yīng)性，能正常生長(zhǎng)。

2.1.2 遮蔭對(duì)甘草地下部分生長(zhǎng)特性的影響。甘草的地下根部為藥用部分，基部莖粗、蘆頭粗度對(duì)甘草等級(jí)的劃分有重要的外觀質(zhì)量要求。由圖2可知，試驗(yàn)組甘草在遮蔭條件下生長(zhǎng)，其基部莖粗、蘆頭粗度均有不同程度的降低，甘草基部莖粗對(duì)遮蔭最為敏感，2015年、2016年試驗(yàn)組基部莖粗均為4 cm，但2015年、2016年正常光照情況下甘草基部莖粗測(cè)量值平均為7.5 cm，差異較大，蘆頭粗度差異僅為0.25 cm。由此表明，遮蔭對(duì)甘草的產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生了影響，這主要是由于光伏電池板的遮蔭影響了甘草的光合作用，進(jìn)而影響有機(jī)物積累造成的。

2.2 遮蔭對(duì)甘草品質(zhì)的影響

由圖3可知，甘草檢測(cè)指標(biāo)中試驗(yàn)組甘草苷、甘草酸、水分含量分別為1.42%、2.20%、8.90%，均大于甘草草苷標(biāo)準(zhǔn)、小于甘草對(duì)照組的含量，但都符合《中國(guó)藥典》的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，較低的水分含量利于運(yùn)輸和儲(chǔ)存甘草。在相同條件下，試驗(yàn)組水分較對(duì)照組和標(biāo)準(zhǔn)都低，這有利于板藍(lán)根的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。由此表明，甘草在遮蔭條件下與光照生長(zhǎng)狀況保持一致，其有效成分含量無(wú)太大差異，完全適應(yīng)項(xiàng)目地光伏農(nóng)業(yè)大棚遮蔭條件下生長(zhǎng)。

2.3 遮蔭對(duì)甘草光合進(jìn)程的影響

本試驗(yàn)地上方光伏日光溫室大棚所用的太陽(yáng)能光伏組件通透性較差，由圖4、表2可知，試驗(yàn)地遮蔭處光照度平均值為24 689 lx，見光處為73 297 lx，見光處光照度平均高出遮蔭處48 608 lx，遮蔭處的光照度遠(yuǎn)低于植物生長(zhǎng)所需的閾值。高等綠色植物對(duì)環(huán)境有著復(fù)雜的適應(yīng)機(jī)制，無(wú)論從形態(tài)上還是生理上，植物都有其相應(yīng)的適應(yīng)策略。結(jié)合圖1～3可以看出，試驗(yàn)組甘草地上部分生長(zhǎng)性狀、地下生長(zhǎng)性狀與品質(zhì)與對(duì)照組相差不大，并且試驗(yàn)組甘草檢測(cè)指標(biāo)都符合《中國(guó)藥典》的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，這說明甘草在葉綠素含量上對(duì)遮蔭表現(xiàn)出很強(qiáng)的適應(yīng)性。

2.4 遮蔭對(duì)甘草產(chǎn)量的影響

由圖5可知，試驗(yàn)組由于受光照影響其長(zhǎng)勢(shì)明顯弱于對(duì)照組。通過對(duì)試驗(yàn)地測(cè)產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，其2015年鮮重產(chǎn)量為試驗(yàn)組7 305 kg/hm2，對(duì)照組8 595 kg/hm2，對(duì)照組產(chǎn)量高于試驗(yàn)組1 290 kg/hm2。產(chǎn)量差異是由于遮蔭影響了甘草的光合作用及土壤水分含量，進(jìn)而影響了甘草地下部產(chǎn)量。

3 結(jié)論與討論

光伏電池板下甘草具有一定的適應(yīng)能力。采利尼克爾認(rèn)為，植物的耐陰與否并不是絕對(duì)的，而只是個(gè)量的問題，植物對(duì)其所處的光照條件的適應(yīng)性反應(yīng)是植物的一種本能[11]，本研究的結(jié)果也證實(shí)這一點(diǎn)。甘草雖為喜陽(yáng)植物，但其在生長(zhǎng)和生理上也對(duì)遮蔭表現(xiàn)出了很強(qiáng)的適應(yīng)性，主要表現(xiàn)為在遮蔭條件下甘草株高、水分、甘草苷含量、甘草酸含量及蘆頭粗度差異較小。

遮蔭對(duì)甘草基部莖粗產(chǎn)生了影響，但不能說明遮蔭與（下轉(zhuǎn)第60頁(yè)）

基部莖粗含量之間存在明顯的關(guān)聯(lián)。甘草對(duì)遮蔭的適應(yīng)性與甘草的產(chǎn)量成反比，可以初步認(rèn)為較大的遮光率會(huì)導(dǎo)致甘草的生物量急劇降低，生存困難。這就要求在光伏日光溫室大棚下種植甘草時(shí)，要盡量配置大的株行距，以保證甘草獲得充足的光照，提高產(chǎn)量與質(zhì)量。

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