品種和密度對(duì)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(wú)患子科Sapindaceae 文冠果屬Xanthoceras 落葉灌木或小喬木，主要分布在我國(guó)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(shù)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(zhǎng)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(duì)地上光照和地下水分養(yǎng)分資源的相互競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)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(duì)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(guò)調(diào)節(jié)自身的生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(jiàn)關(guān)于栽植密度對(duì)文冠果的生長(zhǎng)及次生代謝物積累影響的相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)通過(guò)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(shì)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(duì)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(duì)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(chǎng)。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(wú)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(chǎng)2 年生文冠果實(shí)生苗，接穗來(lái)源于沈陽(yáng)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(zhǎng)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(duì)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(cè)定：用葉面積掃描儀（YMJ-D，托普云農(nóng)，中國(guó)）測(cè)量其復(fù)葉面積；數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)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(cè)定：采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖的含量[10]；采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白的含量[10]；采用硝酸鈉- 硝酸鋁比色法[11]測(cè)定總黃酮含量；參照國(guó)標(biāo)，采用福林酚法[12] 測(cè)定總多酚的含量；采用香草醛- 高氯酸比色法[13]測(cè)定總皂苷含量。

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

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shì)。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(shì)。‘中石4 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(duì)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(duì)文冠果營(yíng)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(yíng)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(shì)。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(duì)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(duì)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(duì)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(shì)。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(shì)。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(duì)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(shì)，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）。總黃酮含量最低的為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(duì)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）?！惺? 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）?！惺? 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(yíng)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(yíng)養(yǎng)元素的含量和藥用物質(zhì)含量是評(píng)價(jià)葉用樹(shù)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(duì)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(duì)文冠果葉片性狀的影響

對(duì)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(guò)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(zhǎng)[15]。不同品種因?yàn)榛蛐筒煌?，葉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(shì)，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(zhǎng)發(fā)育。李?yuàn)^燦[17] 對(duì)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(shì)，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(duì)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(yíng)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(duì)文冠果營(yíng)養(yǎng)元素及生理特性的影響

密度會(huì)影響植物生長(zhǎng)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(yíng)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(shì)，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?，耐貧瘠，因此?duì)光資源的競(jìng)爭(zhēng)能力隨著密度的增加較強(qiáng)烈，而對(duì)水分、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和地下空間等資源的競(jìng)爭(zhēng)能力較弱。此外，可溶性糖在植物的生長(zhǎng)和次生代謝積累中發(fā)揮著重要作用，它們對(duì)植物的生長(zhǎng)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(duì)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(shuō)明在高密度下，葉片相互遮陰，加劇株間資源競(jìng)爭(zhēng)，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(duì)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(shì)，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(lái)維持滲透平衡，降低其對(duì)植物的傷害。

3.3 密度和品種對(duì)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(guò)程。環(huán)境條件對(duì)植物生長(zhǎng)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(yíng)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(zhǎng)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(shì)，這可能是因?yàn)榈兔芏壤谖墓诠纳L(zhǎng)，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(zhǎng)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(duì)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(kāi)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(guò)高的栽植密度易造成病蟲(chóng)害，因此后續(xù)可對(duì)不同栽植密度文冠果的冠層結(jié)構(gòu)、微氣候、病蟲(chóng)害發(fā)生情況等進(jìn)行調(diào)查研究，旨在為我國(guó)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(chóng)害的防治，同時(shí)，應(yīng)控制適宜的冠幅及樹(shù)高，并合理控制枝量。