不同遮光處理對(duì)9種藥用植物光合速率及產(chǎn)量的影響

韓金龍，單成鋼，王志芬

（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新食品資源加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南250100）

0 引言

光照環(huán)境對(duì)植物光能利用效率和生產(chǎn)力起著決定性作用[1]，光是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因子之一，植物主要通過(guò)調(diào)整光反應(yīng)中心和捕光天線(xiàn)色素蛋白復(fù)合體的比例，以及2個(gè)光系統(tǒng)的比值來(lái)調(diào)整色素含量和構(gòu)成以適應(yīng)不同的光照條件[2]。遮陰會(huì)引起光質(zhì)的改變[3]，而植物耐陰性則是指植物在弱光條件下繼續(xù)生活的能力，由植物的遺傳特性和對(duì)外部光環(huán)境變化的適應(yīng)性等綜合因素決定的[4]，耐陰植物的光能利用效率和光合效率在遮陰條件下，保持較高的光能利用效率對(duì)植物生長(zhǎng)以及許多有關(guān)的生物化學(xué)、生理和形態(tài)過(guò)程都是至關(guān)重要的[5]。

崔海巖等[6-8]研究表明，遮陰后夏玉米籽粒產(chǎn)量和單株干物質(zhì)積累量顯著降低，降低的程度與不同的遮陰時(shí)期有關(guān)；王一等[9]以及李瑞等[10]發(fā)現(xiàn)，遮陰限制間套作大豆的產(chǎn)量；王慶美等[11]研究發(fā)現(xiàn)，遮陰處理使紫甘薯的塊根干物質(zhì)、總淀粉含量和淀粉積累速率、花青素含量及不同膨大階段的花青素積累量明顯降低，同時(shí)遮陰處理下紫甘薯塊根淀粉品質(zhì)因品種而異。隨著林地面積的不斷增加和藥用植物種植面積的不斷擴(kuò)大，引藥入林、引藥入糧的種植模式越來(lái)越重視，但相關(guān)研究缺乏。本試驗(yàn)于2016年3—12月，在臨沂市農(nóng)科院試驗(yàn)田進(jìn)行，以遮陰處理對(duì)藥用植物生長(zhǎng)和光合特性影響的研究為切入點(diǎn)，比較人工遮陰條件下藥用植物在植株高度、根冠比、葉面積、折干率等農(nóng)藝性狀和光合速率等光合性能上的差異，結(jié)合產(chǎn)量差異，篩選出適合在不同郁閉度生長(zhǎng)的藥用植物，以期為藥用植物的林下栽培提供理論和試驗(yàn)依據(jù)，最終達(dá)到調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展林藥經(jīng)濟(jì)的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2016年3—12月在臨沂市農(nóng)科院試驗(yàn)田進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種為山東省種植的9種大宗類(lèi)藥材，種子種苗來(lái)源于山東省農(nóng)科院藥用植物種質(zhì)資源圃，品種名稱(chēng)見(jiàn)表1。種植時(shí)間為2016年3月20日—5月1日，收獲時(shí)間為2016年12月。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)置3個(gè)不同遮光處理（用不同遮蔭網(wǎng)遮光），遮光率分別為30%、50%、70%，另外設(shè)置對(duì)照組（未經(jīng)任何處理，自然光照射），編號(hào)A、B、C和CK，試驗(yàn)區(qū)面積為50 m2。

1.3.2 光合速率測(cè)定 測(cè)定儀器：植物光合測(cè)定儀（型號(hào)JFQ-3150G）；方法：選擇晴天9:00—11:00之間測(cè)定在經(jīng)過(guò)遮陰處理后具有主要生育期功能葉片的光合速率。1.3.3產(chǎn)量及折干率的測(cè)定 在9種藥用植物的收獲時(shí)期，收集不同遮陰處理和對(duì)照組條件下的地下藥材部位，測(cè)產(chǎn)并計(jì)算折干率。

表1 試驗(yàn)材料

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)9種藥用植物光合速率的影響

植物光合速率的變化在一定程度上反映了植物耐陰性強(qiáng)弱，從各處理光合速率變化看，藥用植物在自然光下的光合速率普遍高于遮光處理，結(jié)果見(jiàn)表2。在A處理?xiàng)l件下，百合、天南星光合速率比對(duì)照條件下的要高，由對(duì)照條件的 13.94a、15.92a μmol/(m2·s)，分別提高到 14.03a、16.02a μmol/(m2·s)。丹參、板藍(lán)根、土貝母、北沙參、射干、柴胡的光合速率變化不明顯。牛膝的光合速率變化較大，由 18.24a μmol/(m2·s)降低到11.71b μmol/(m2·s)；在B處理?xiàng)l件下，百合、天南星的光合速率雖然有所下降，但是變化不明顯，由對(duì)照條件的 13.94a、15.92a μmol/(m2·s)，分別降低到 11.47b、13.19ab μmol/(m2·s)。牛膝、射干的光合速率明顯有較大的變化趨勢(shì)，由18.24a、22.87a μmol/(m2·s)分別降低到8.86c、13.62c μmol/(m2·s)。丹參、板藍(lán)根、土貝母、北沙參、柴胡的光合速率也有所變化；在C處理?xiàng)l件下，百合的光合速率下降了23.39%。丹參、板藍(lán)根、射干、天南星的光合速率分別下降了36.69%、47.15%、39.83%、38.63%。土貝母、北沙參、牛膝、柴胡的光合速率分別下降了55.30%、53.61%、61.51%、60.97%，可見(jiàn)耐陰性較差。

表2 不同處理下9種藥用植物的光合速率 μmol/(m2·s)

2.2 不同處理對(duì)藥用植物地下部產(chǎn)量及折干率的影響

遮光對(duì)藥用植物折干率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。不同處理下的藥用植物折干率變化存在一定的差異。在A處理?xiàng)l件下，牛膝、土貝母的折光率下降較大，分別為20.39%、15.15%。板藍(lán)根的折光率下降最不明顯為0.94%；在B處理?xiàng)l件下，牛膝、土貝母的折光率下降分別為40.06%、46.45%。百合、北沙參、射干、天南星的下降率分別為6.53%、5.06%、4.82%、7.54%；在C處理?xiàng)l件下，土貝母的下降率為67.95%。射干、天南星、百合的下降率分別為13.92%、19.18%、15.15%。

遮光對(duì)藥用植物地下部產(chǎn)量的影響與折干率的變化趨勢(shì)基本一致，如圖2所示。30%遮光處理?xiàng)l件下，土貝母、牛膝的產(chǎn)量分別下降了13.53%、20.93%。北沙參、柴胡、射干、天南星的產(chǎn)量沒(méi)有下降，反而分別提高了3.13%、3.98%、2.22%、2.92%；在50%遮光處理?xiàng)l件下，牛膝的產(chǎn)量下降了35.96%，下降幅度較大。北沙參、柴胡、天南星下降幅度較小，分別為7.23%、9.81%、7.70%；70%遮光率的條件下，牛膝、土貝母下降幅度明顯，分別為57.79%、48.92%。天南星下降幅度較小為9.75%。

圖1 不同處理下9種藥用植物的折干率變化

圖2 不同處理下9種藥用植物地下部產(chǎn)量變化圖

3 結(jié)論與討論

光照與植物的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，光合作用是植物物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化的源泉[12-13]。相對(duì)于全光照的自然條件，遮光環(huán)境下的植物所接收的光照強(qiáng)度較小，環(huán)境溫度較低，空氣相對(duì)濕度和CO2濃度較高，從而調(diào)節(jié)植物的光合機(jī)制，影響植物的生理特性[14]。本研究結(jié)果初步表明，藥用植物種類(lèi)不同對(duì)遮光的適應(yīng)性不同，試驗(yàn)的9種藥用植物中百合、丹參、板藍(lán)根、土貝母、北沙參、柴胡、天南星在50%遮光處理下仍能維持較高的光合速率，在此遮光率下北沙參、柴胡、天南星能維持較高的產(chǎn)量，適合林下等遮陰條件下種植；土貝母和牛膝產(chǎn)量受光影響較大，遮光處理后光合速率、折干率等均顯著下降，且隨著遮光率的增加其相關(guān)指標(biāo)顯著下降，說(shuō)明這兩種藥用植物對(duì)光照比較敏感，屬于喜光植物，不適宜在林下等遮光的條件下種植。

光照過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱，都會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)造成不良影響[15]，光合速率降低，生物量積累下降[16-18]，在栽培過(guò)程中要考慮光環(huán)境，適當(dāng)?shù)卣诠鈱?duì)北沙參、柴胡、天南星的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。褚晨亮等[19]研究表明，高度遮光下，穿心蓮的葉片數(shù)、分蘗數(shù)明顯減少，株高明顯增高，穿心蓮有徒長(zhǎng)現(xiàn)象，且干物質(zhì)積累量減少，穿心蓮內(nèi)酯、脫水穿心蓮內(nèi)酯的合成與積累明顯減少，產(chǎn)量明顯降低，在遇到干旱、半干旱的天氣條件下，可采用適當(dāng)?shù)恼诠獯龠M(jìn)穿心蓮的生長(zhǎng)，與本試驗(yàn)研究結(jié)果基本一致。

植物的耐陰性評(píng)價(jià)需要一個(gè)復(fù)雜的生理生化等指標(biāo)的全面評(píng)測(cè)[20]，本試驗(yàn)從光合速率和產(chǎn)量等指標(biāo)考慮初步篩選出在一定遮光率下仍能夠保持較高使用能力的藥用植物品種，下一步將結(jié)合植物的其他生理指標(biāo)和品質(zhì)分析等對(duì)藥用植物的耐陰性做進(jìn)一步的研究和論證。