紅豆杉與構(gòu)樹(shù)林不同郁閉度對(duì)金花茶生長(zhǎng)與抗性的影響1)

于宏達(dá) 鄧蔭偉 楊鈞鈺 潘磊

(廣西師范大學(xué)，桂林，541004)

金花茶(Camellianitidissima)是山茶科山茶屬金花茶組常綠偏蔭性灌木或小喬木[1]，山茶科山茶屬中唯一開(kāi)金黃色花的類群[2-3]。金花茶物種起源古老[4]，20世紀(jì)60年代初期，在廣西防城港市第一次發(fā)現(xiàn)顏色金黃的山茶花，著名的植物學(xué)家胡先骕教授給它取了個(gè)高雅、美麗的名字——金花茶[5]，在國(guó)際上享有“植物界大熊貓”和“茶族皇后”的美譽(yù)[6]。金花茶花不僅可以作為觀賞植物，還具有許多藥用作用，醫(yī)學(xué)上金花茶多用于治療高血壓、肝硬化、和月經(jīng)不調(diào)[7]，葉片除去可做飲品與茶葉，也可用于調(diào)節(jié)人體血脂、血糖、與血壓[8]。金花茶花朵和葉片中含有類黃酮、總酚、總皂苷及總多糖[9]以及Ge、Se等微量元素[10]，具有抗腫瘤[11-12]、抗氧化[13]等多種生理功能和保健作用[14]。

目前對(duì)金花茶研究多集中于藥用機(jī)理、物種鑒定與苗木繁育等研究[15]，對(duì)栽培種植等研究較少，并且氣候等環(huán)境因素對(duì)金花茶的影響較大，導(dǎo)致金花茶種植具有局限性。研究發(fā)現(xiàn)光照強(qiáng)度對(duì)金花茶在生長(zhǎng)具有顯著影響[1]，對(duì)金花茶調(diào)查主要集中在桂南、北海和防城港等地[16]，而桂北地區(qū)金花茶的調(diào)查研究較少。本研究以桂北構(gòu)樹(shù)林與紅豆杉下種植的金花茶為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)構(gòu)樹(shù)林與紅豆杉不同郁閉度下金花茶生長(zhǎng)情況的調(diào)查分析，為今后更好開(kāi)展金花茶引種提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)基地位于廣西壯族自治區(qū)桂林市象山區(qū)同心村大洲島，地處南嶺山系的西南部，坡度為2°～3°，土壤屬紅壤土帶，以紅壤為主，pH為4.5～6.0。該島總面積31.33 hm2，海拔155 m，屬低緯度地區(qū)，中亞熱帶季風(fēng)氣候，境內(nèi)氣候溫和，雨量充沛，無(wú)霜期長(zhǎng)，平均無(wú)霜期309 d；年平均氣溫18.9 ℃，8月平均氣溫為23 ℃，1月平均氣溫15.6 ℃。年平均降水量1 949.5 mm，平均蒸發(fā)量1 490～1 905 mm，相對(duì)濕度為73%～79%；年平均日照時(shí)間為1 670 h，光照充足，熱量豐富，夏長(zhǎng)冬短，四季分明且雨熱基本同季，氣候條件十分優(yōu)越。主要植被有構(gòu)樹(shù)(Broussonetiapapyrifera)、南方紅豆杉(Taxuschinensis)、秋楓樹(shù)(BischofiajavanicaBL)、桂花(Osmanthussp.)、陰香(Cinnamomumburmann)、酢漿草(OxaliscorniculataL.)、毛花點(diǎn)草(NanocnidelobataWedd.)、鴨跖草(Commelinacommunis)、艾草(ArtemisiaargyiH. Lév. & Vaniot)、鼠麴草(GnaphaliumaffineD. Don)、通泉草(Mazusjaponicus(Thunb.) O. Kuntze)、白花紫露草(Tradescantiafiumiensis)、苧麻(Boehmerianivea(L.) Gaudich.)、杠板歸(PolygonumperfoliatumL)、三角梅(BougainvilleaspectabilisWilld.)、豬殃殃(GaliumaparineL. var. tenerum Gren. et (Godr.) Rebb.)、光葉蝴蝶草(RuelliabrittonianaLeon.)、海芋(Alocasiamacrorrhiza)、毛蕨(Cyclosorusinterruptus(Willd.) H. Ito)、剛竹(Phyllostachys)、枇杷樹(shù)(Eriobotryajaponica(Thunb.) Lindl.)、竹柏(Podocarpusnagi(Thunb.) Zoll. et Mor ex Zoll.)、檸檬(Citruslimon(L.) Burm. f.)、紅花油茶(CamelliachekiangoleosaHu)、金邊吊蘭(Chlorophytumcomosumf.variegata)等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與管理

該基地于2009年2月開(kāi)始建立，同年3月中旬種植南方紅豆杉和構(gòu)樹(shù)，南方紅豆杉來(lái)源于陽(yáng)朔縣白沙鎮(zhèn)苗木市場(chǎng)，苗高80～95 cm，株行距2.5 m×1.0 m、2.5 m×1.5 m、2.5 m×2.5 m；構(gòu)樹(shù)來(lái)源于本試驗(yàn)區(qū)苗圃，苗高40～50 cm，植株行距5.0 m×5.0 m、5.0 m×7.0 m、5.0 m×9.0 m。2013年4月在南方紅豆杉2.5 m的行間及林地邊緣種植一行金花茶，株距為1.5 m；同時(shí)，在構(gòu)樹(shù)5.0 m的行間種2行金花茶，株距為1.5 m。金花茶品種來(lái)源于廣西防城港市的普通金花茶，種植時(shí)苗木高55～70 cm，為2.5年生的營(yíng)養(yǎng)杯嫁接苗，基地面積2.0 hm2。

至2020年5月，金花茶已種植7 a，林地已郁閉，即南方紅豆杉種植株行距2.5 m×1.0 m、2.5 m×1.5 m、2.5 m×2.5 m的郁閉度分別是0.95、0.75、0.50，南方紅豆杉林邊緣西面的郁閉度為0.30；構(gòu)樹(shù)種植株行距5.0 m×5.0 m、5.0 m×7.0 m、5.0 m×9.0 m的郁閉度分別是0.80、0.60、0.40，構(gòu)樹(shù)林邊緣西面的郁閉度為0.30。試驗(yàn)地遮蔭樹(shù)種會(huì)定時(shí)修剪保持固定遮蔭空間。試驗(yàn)地每年進(jìn)行3次人工除草與機(jī)械除草，種植區(qū)每年施肥2次。每年3月中旬對(duì)金花茶樹(shù)種植的土壤松土后，撒施粒狀磷酸鉀復(fù)合肥，隨樹(shù)齡增大而增加肥量；每年8月下旬對(duì)金花茶樹(shù)種植的土壤進(jìn)行撫育松土后施水肥一次，以改善土壤營(yíng)養(yǎng)條件，促進(jìn)金花茶生長(zhǎng)。

2.2 樣地調(diào)查

2020年5月在南方紅豆杉和構(gòu)樹(shù)林下栽培的金花茶生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，每個(gè)郁閉度設(shè)3個(gè)調(diào)查樣方(樣方Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，每個(gè)樣方調(diào)查30株，即重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)240株，共調(diào)查720株。調(diào)查內(nèi)容為用卷尺對(duì)各單株的金花茶樹(shù)高、地徑、冠徑進(jìn)行測(cè)量，花芽分化量分別實(shí)測(cè)記載，同時(shí)采摘各郁閉度植株樹(shù)冠中上部葉片10片，用于葉面積、鮮葉質(zhì)量、葉綠素、可溶性蛋白的測(cè)定與分析。

2.3 各指標(biāo)的測(cè)定方法

郁閉度測(cè)定：郁閉度采用林冠數(shù)字圖像Photoshop分析法測(cè)定[17]。用單反數(shù)碼相機(jī)對(duì)林冠進(jìn)行拍攝，將獲取的影像導(dǎo)入Photoshop進(jìn)行圖像處理，分離林冠測(cè)量選區(qū)的天空影像，統(tǒng)計(jì)林冠范圍內(nèi)空隙像素和林冠像素?cái)?shù)量并計(jì)算林分郁閉度。

葉片鮮質(zhì)量的測(cè)定：葉片均從金花茶樹(shù)1.2～1.3 m處，背陰面隨機(jī)摘取金花茶葉片，用自封袋保存，用精度0.01 g的天平稱量并計(jì)數(shù)。

葉面積的測(cè)定：葉面積定運(yùn)用稱紙質(zhì)量的方法測(cè)定，取A5紙，稱取紙的質(zhì)量；將葉片按在紙上并描出葉片輪廓，將紙上的葉片輪廓剪下，稱其質(zhì)量，葉面積=(剪下紙葉質(zhì)量÷A5紙的質(zhì)量)×A5紙的面積。

葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。將葉片剪碎用丙酮、碳酸鈣、石英砂進(jìn)行研磨，用分光光度計(jì)測(cè)定波長(zhǎng)663、645 nm吸光度。

Ca=12.7A663-2.69A645；

Cb=22.9A645-4.68A633；

C=Ca+Cb；

葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(C×V×n)/m。

式中：Ca為葉綠素a的質(zhì)量濃度，Cb為葉綠素b的質(zhì)量濃度，C為總?cè)~綠素的質(zhì)量濃度，A663、A645分別為葉綠素提取液在波長(zhǎng)663、645 nm吸光度值，V為葉綠素提取液總體積，n為稀釋倍數(shù)，m為樣品葉片質(zhì)量。

蛋白質(zhì)含量測(cè)量：制備標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用考馬斯亮藍(lán)G-250溶液定容研磨離心后的上清液，用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線求出蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

按照金花茶蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制方法，以相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度在波長(zhǎng)595 nm吸光值為橫坐標(biāo)，繪制金花茶蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線(見(jiàn)圖1)。

圖1 金花茶可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線

蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=2.836 2x-0.608，R2=0.992 8。式中，x為不同蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度在波長(zhǎng)595 nm的吸光值，y為蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度。

2.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)使用SPSS20.0軟件進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同郁閉度金花茶的樹(shù)高和冠徑

由表1可知，不同樹(shù)種間不同郁閉度平均樹(shù)高和冠徑均有顯著性差異(P<0.05)。金花茶在構(gòu)樹(shù)林郁閉度0.30環(huán)境下，平均樹(shù)高最高，達(dá)299.21 cm，顯著高于其他7個(gè)郁閉度平均樹(shù)高；其次是紅豆杉林郁閉度0.3、構(gòu)樹(shù)林郁閉度0.40環(huán)境時(shí)，金花茶平均樹(shù)高為246.22、259.43 cm；金花茶平均樹(shù)高最低的是在紅豆杉林郁閉度分別為0.75、0.95，構(gòu)樹(shù)林郁閉度為0.80時(shí)，金花茶平均樹(shù)高分別為188.05、188.63、209.23 cm。從郁閉度來(lái)看，在同等郁閉度環(huán)境下，金花茶平均樹(shù)高構(gòu)樹(shù)林明顯高于紅豆杉林；從整體來(lái)看，金花茶樹(shù)高隨著郁閉度的升高而降低。

表1 不同郁閉度金花茶樹(shù)高、冠徑平均生長(zhǎng)量

紅豆杉林郁閉度0.30，構(gòu)樹(shù)郁閉度分別為0.30、0.40、0.60環(huán)境下，金花茶平均冠徑分別為181.95、202.28、182.74、195.08 cm；紅豆杉林郁閉度0.95時(shí)，平均冠徑最小，為116.28 cm。從郁閉度來(lái)看，在同等郁閉度時(shí)，金花茶平均冠徑構(gòu)樹(shù)林明顯高于紅豆杉林；從整體來(lái)看，金花茶冠徑隨著郁閉度的升高而降低。

3.2 不同郁閉度金花茶花芽的分化量

由表2可知，金花茶花芽分化量在兩個(gè)樹(shù)種不同郁閉度下，隨著郁閉度的降低而升高。紅豆杉林郁閉度0.30時(shí)，花芽分化量平均值最高，達(dá)139.03個(gè)，顯著高于其他7個(gè)郁閉度下金花茶平均花芽分化量；其次是紅豆杉林郁閉度0.50、構(gòu)樹(shù)林郁閉度0.30時(shí)，花芽分化量平均值分別為67.78、95.50個(gè)；紅豆杉林郁閉度0.95，構(gòu)樹(shù)林郁閉度分別為0.60、0.80時(shí)，平均花芽分化量最低，平均花芽分化量分別為11.03、25.70、18.70個(gè)。從整體來(lái)看，金花茶花芽分化量隨郁閉度降低而升高，金花茶在兩樹(shù)種郁閉度0.30時(shí)花芽分化量均最高。

表2 不同郁閉度金花茶花芽分化量平均值

3.3 不同郁閉度金花茶的葉片鮮質(zhì)量和葉面積

由表3可知，不同郁閉度與植株葉片鮮質(zhì)量、葉面積的均值有差異。紅豆杉林與構(gòu)樹(shù)林郁閉度為0.30時(shí)，金花茶平均單片鮮葉質(zhì)量最高，平均葉片鮮質(zhì)量達(dá)2.03、2.10 g，遠(yuǎn)高于其他6組郁閉度下的平均單片鮮葉質(zhì)量(P<0.05)，而其他6個(gè)郁閉度金花茶平均單片鮮葉質(zhì)量差異不顯著，由于郁閉度升高時(shí)，金花茶葉片水分蒸發(fā)速率相同，對(duì)葉片鮮葉質(zhì)量影響較小。

構(gòu)樹(shù)林郁閉度0.30時(shí)，金花茶平均單片葉面積最大，平均單片葉面積達(dá)41.70 cm2；其次是紅豆杉林郁閉度為0.30、構(gòu)樹(shù)林郁閉度為0.40，金花茶平均單片葉面積分別為32.98、37.38 cm2。從遮蔭樹(shù)種來(lái)看，林分郁閉度為0.30時(shí)，金花茶平均單片葉面積構(gòu)樹(shù)林比紅豆杉林大，二者相差8.72 cm2；從整體來(lái)看，金花茶平均葉片鮮質(zhì)量、單片葉面積隨郁閉度升高而降低。

表3 不同郁閉度金花茶葉片鮮質(zhì)量和葉面積平均值

3.4 不同郁閉度金花茶葉片葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由表4可知，金花茶在紅豆杉林與構(gòu)樹(shù)林不同郁閉度下生長(zhǎng)均有顯著性差異，紅豆杉林郁閉度0.30時(shí)，金花茶葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.88 mg·g-1，構(gòu)樹(shù)林郁閉度為0.30時(shí)，金花茶葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.72 mg·g-1；構(gòu)樹(shù)林郁閉度為0.80時(shí)，金花茶葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于其他7個(gè)郁閉度，葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.23 mg·g-1。從遮蔭樹(shù)種來(lái)看，金花茶葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)紅豆杉林均高于構(gòu)樹(shù)林；從整體來(lái)看，金花茶郁閉度低時(shí)，金花茶葉片葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，構(gòu)樹(shù)林分郁閉度為0.80時(shí)，葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。

表4 不同郁閉度金花茶葉片的葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值

3.5 不同郁閉度金花茶葉片可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

由表5可知，構(gòu)樹(shù)林郁閉度為0.30時(shí)，金花茶葉片可溶性蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)0.062 mg·g-1；紅豆杉林郁閉度分別為0.30、0.50，構(gòu)樹(shù)林郁閉度為0.40時(shí)，金花茶葉片可溶性蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.054、0.050、0.050 mg·g-1；紅豆杉林郁閉度為0.95、構(gòu)樹(shù)林郁閉度為0.80時(shí)，金花茶葉片可溶性蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，分別僅為0.034、0.038 mg·g-1；從遮蔭樹(shù)種來(lái)看，金花茶在郁閉度0.30時(shí)，構(gòu)樹(shù)林下金花茶生長(zhǎng)情況優(yōu)于紅豆杉林下生長(zhǎng)；從整體來(lái)看，金花茶葉片可溶性蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其他指標(biāo)均隨著郁閉度的升高而降低，表明金花茶的抗性隨林分郁閉度的減小而增強(qiáng)。

表5 不同郁閉度金花茶葉片蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

4 討論與結(jié)論

金花茶屬偏蔭性樹(shù)種，林下套種金花茶符合金花茶生物學(xué)特性和生態(tài)習(xí)性的林下經(jīng)濟(jì)栽培模式[18-20]，兩個(gè)樹(shù)種不同郁閉度環(huán)境下金花茶的生長(zhǎng)量有顯著差異(P<0.05)。從本試驗(yàn)調(diào)查中，在構(gòu)樹(shù)林郁閉度0.30時(shí)，金花茶的平均樹(shù)高值顯著高于其他7種郁閉度的平均值；從冠徑分析看，紅豆杉林郁閉度0.30，構(gòu)樹(shù)林郁閉度分別為0.30、0.40、0.60時(shí)，平均冠徑分別為181.95、202.28、182.74、195.08 cm，無(wú)顯著差異。金花茶的樹(shù)高、冠徑均在兩個(gè)樹(shù)種郁閉度較低的環(huán)境下生長(zhǎng)最優(yōu)，郁閉度低光照強(qiáng)利于金花茶的生長(zhǎng)；構(gòu)樹(shù)林郁閉度在0.60時(shí)，金花茶的冠徑的生長(zhǎng)量達(dá)195.08 cm，顯著高于紅豆杉林0.75的郁閉度，構(gòu)樹(shù)林為喬木，雖然郁閉度大，但林下空間大，適宜金花茶生長(zhǎng)。研究結(jié)果與陳文榮等[19]對(duì)福建省金花茶在不同郁閉度生長(zhǎng)效應(yīng)分析有差異，主要原因是受氣候和環(huán)境等因素的影響。

兩個(gè)樹(shù)種的郁閉度在0.30時(shí)，金花茶單株花芽分化量最高，單株花芽95.5～139.03個(gè)，顯著高于其他郁閉度的單株花芽平均值，與張帥[15]研究馬尾松和金花茶不同密度對(duì)花芽分化的影響結(jié)果不同。試驗(yàn)調(diào)查分析認(rèn)為，光照強(qiáng)弱與金花茶的花芽分化有著很大關(guān)系，光照強(qiáng)花芽分化量高，反之則低，因此在栽培金花茶過(guò)程中，在幼年期可適當(dāng)遮蔭，進(jìn)入開(kāi)花投產(chǎn)期需要有一定強(qiáng)度的光照。

兩個(gè)樹(shù)種的郁閉度在0.30時(shí)，金花茶單片鮮葉質(zhì)量的平均值最高，顯著高于其他6種郁閉度單片鮮葉質(zhì)量平均值；構(gòu)樹(shù)林郁閉度在0.30時(shí)，單片葉面積平均值最高，說(shuō)明葉片的生長(zhǎng)和鮮葉質(zhì)量與光照強(qiáng)弱有著明顯相關(guān)。

紅豆杉林郁閉度0.30時(shí)，金花茶葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的是構(gòu)樹(shù)林郁閉度0.80和紅豆杉林郁閉度0.95的兩個(gè)郁閉度高的試驗(yàn)區(qū)。構(gòu)樹(shù)林郁閉度0.3時(shí)，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高達(dá)0.062 mg/g，其次是紅豆杉林郁閉度0.30、0.50和構(gòu)樹(shù)林郁閉度0.40，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.054、0.050、0.050 mg/g；金花茶蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在兩遮蔭樹(shù)種下隨郁閉度升高而降低，但有研究表明，金花茶可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨郁閉度升高而升高，隨后下降[21]，可能是由于遮蔭樹(shù)種的不同或郁閉度調(diào)查間存在差異，導(dǎo)致金花茶可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化。

光照強(qiáng)度的升高，葉片滲透能力和葉片對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)性提高，可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)植物抗性和生長(zhǎng)極其重要，可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，金花茶在紅豆杉林與構(gòu)樹(shù)林環(huán)境下的抗性越強(qiáng)。

使金花茶植株生長(zhǎng)旺盛、產(chǎn)花和產(chǎn)葉量高，精準(zhǔn)把握金花茶產(chǎn)花產(chǎn)葉具體郁閉度對(duì)于未來(lái)大規(guī)模種植極為重要，除加強(qiáng)水肥管理與病蟲(chóng)害防治外，其種植林地的郁閉度要適當(dāng)控制。由于金花茶屬偏蔭性樹(shù)種，種植后1～3年生的幼樹(shù)，需要適當(dāng)遮蔭，郁閉度控制在0.7～0.9；當(dāng)進(jìn)入開(kāi)花投產(chǎn)期后，郁閉度控制在0.3～0.4，郁閉度小，光照強(qiáng)，適宜金花茶植株生長(zhǎng)和花芽分化，從而提高產(chǎn)花量，增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。