不同种植年限桔梗的农艺性状与相关环境因子分析

杨盼盼, 李尚擘, 李焰焰, 聂传朋

(1. 安徽大学 生命科学学院， 合肥 230601；2. 阜阳师范学院 抗衰老中草药安徽省工程技术研究中心， 阜阳 236037)

不同种植年限桔梗的农艺性状与相关环境因子分析

杨盼盼1, 2, 李尚擘1, 2, 李焰焰2, 聂传朋2

(1. 安徽大学 生命科学学院， 合肥 230601；2. 阜阳师范学院 抗衰老中草药安徽省工程技术研究中心， 阜阳 236037)

摘要桔梗作为一种多年生且药食兼用的经济作物，其种植年限的长短除直接影响根部商品器官外，对耕作环境也有相互影响。为了确定桔梗在皖北地区的最佳种植年限，测定了2种主要种植年限下桔梗的根重、茎粗、株高等15个农艺性状，比较了2种种植年限下桔梗的根、茎、叶、花、蕾、果实的生物量分配差异，并在桔梗盛花期测定了光照强度、露点温度、湿度以及地表、地下温度等环境因子的日变化。结果表明，种植2年的桔梗，其株高、根长、叶面积、主分枝数、二级分枝数、单株花、蕾、果实数等多数农艺性状均优于种植3年的桔梗，同时，2年生桔梗与3年生桔梗相比，其盛花期地表温度低、湿度大、光照强、这与其优异的综合农艺性状表现是相关的，据此建议桔梗在安徽产区种植年限以2年为佳。

关键词桔梗；种植年限；农艺性状；环境因子

桔梗Platycodongrandiflorum(Jacq.)A.DC是菊目(Asterales)桔梗科(Campanulaceae)桔梗属(Platycodon)的一种多年生草本植物，又名：钟形花、道拉基(吉林)、和尚帽子(辽宁)等[1-3]。原产地位于我国，而朝鲜、韩国、日本和俄罗斯远东地区也有种植，我国从华南到东北广有种植，其地理范围跨度从东经100°到145°，从北纬20°到55°[4]。在《中国药典》2010版中记载，桔梗主要以根部入药，“春、秋二季采挖，趁鲜剥去外皮或不去外皮，干燥”，其性苦、辛平，主治宣肺、利咽、祛痰、排脓[5]。此外，桔梗还有抗炎、降血糖、调节血糖平衡，降血脂，护肝等效果[6-8]。桔梗除了作为一种药用植物之外，还是一种传统美食，在包括我国东北在内的东亚地区都用作常用蔬菜，此外桔梗作为一种观赏植物在欧美庭院中可见。因此，桔梗是一种兼具药、食、赏3种作用的植物。

安徽省是桔梗的主要产区之一，尤其是皖北地区的太和、亳州等地，桔梗种植面积大、产量高[9-11]。其中太和县种植量最大，常销往国内药材市场或出口日韩地区作为泡菜食用，被誉为“桔梗之乡”。

桔梗作为一种多年生植物，根为其产品器官，种植年限可以2年到多年，皖北产区的桔梗一般以2年、3年生为主，由于桔梗种植后的采收年限随每年市场收购价格波动的影响很大，因此，本产区也能收购到少量生长期长达4、5年的桔梗。不同种植年限的桔梗不仅在根产量上有区别，且一般情况下多年生植物在不同年限对环境的影响也往往不同。因此，确定最优的桔梗种植年限，不仅能得到优质的根部产品，还能科学利用土地和劳动力，减轻对耕作环境的压力。本文主要比较2种主要种植年限下，桔梗的农艺性状差异，同时结合对相关环境因子的分析，综合得出皖北地区桔梗种植的最佳年限，以期指导当地药农更好地实现综合效益。

1 材料与方法

1.1采样地

采样地点选择的是安徽省阜阳市太和县李兴镇方杨村(北纬N33°28′10.25″ 东经E115°29′33.03″)，气温：年平均14.9℃。1月份最冷，平均0.7℃，7月份最热，平均27.9℃，年温差27.2℃，年降水量900 mm，无霜期214 d。选取李兴镇方杨村的2年生桔梗和3年生桔梗田各3块。

1.2取样及测定

时间为2014年7月15日(桔梗盛花期)。分别对所选的6个田块测定以下指标：地表裸光照强度、露点温度、湿度和地表温度、地下10 cm温度、地下15 cm温度。所用仪器为托普公司的TNHY-4型手持农业气象监测仪和地温计。从7:00到18:00共11个小时的时段中分7次记录环境因子的数值。

各田块随机取样20株，测定以下指标：株高、平均根长、平均主分枝数、平均二级分枝数、单株花数、单株蕾数、单株果实数、单株叶片数、根、茎、叶、花、蕾、果实各部分的鲜、干重和含水量。单株总叶面积用叶面积仪测定。干物质积累用各部分的干重比值来计算。

1.3数据分析

数据处理使用EXCEL2013和SPSS20.0对所得数据进行统计和处理。

2 结果与分析

2.1不同年限桔梗的农艺性状分析

对2年生桔梗和3年生桔梗的农艺性状测定结果如表1所示。在株高、平均根长、平均主分枝数、平均二级分枝数、单株花数、单株蕾数、单株果实数、单株叶片数和单株总叶面积上，2年生桔梗均高于3年生桔梗，仅平均茎粗数据表现略低。同时对2种年限桔梗各器官的干重进行干物质积累分析(图1)。根是桔梗的药用及食用器官，2年生桔梗的单根干重达到了干物质总干重的50%，而3年生桔梗仅有37%。此外，从各主要器官所占总干重的比率来看，3年生桔梗的干物质近乎均匀地分布于茎和根之中，其次是叶片，而2年生桔梗干物质分配主要集中在根中。同时，在生殖器官部分，2年生桔梗得果率较高，达到总干重的3%，而3年生桔梗尚不足1%，其它部分(花和蕾)所占总干重比率在2种年限桔梗之间基本相同。可见，在本地区桔梗的实际生产中，无论是收获桔梗根部还是采收种子，均以栽培2年为佳。

图1 不同生长年限桔梗各器官干物质积累分布

2.2不同生长年限桔梗田间相关环境因子分析

在桔梗盛花期测定田间地表环境因子，选取地温(图2)、湿度、照度和露点温度(图3)4个因子。

从地温来看(图2)，2种桔梗田均表现为7:00至12:00温度逐渐升高，其后温度开始下降，于18:00 3处温度降至相似水平。且地表温度始终明显高于10 cm土温，而10 cm土温高于15 cm土温。2年生桔梗田的3处地温在早上7时几乎相同，随之三者皆逐渐升高，到中午12:00 3处的温差达到最大，地表温度几乎达到55℃，而10 cm土温仅40℃，15 cm土温约32℃。14:00后地表温度开始回升，至16:00下降。3年生桔梗田的地温日变化整体呈现更明显的倒“V”形，地表温度除14:00—16:00没有回升外，总体与两年生桔梗田类似，下午的地下温度比2年生桔梗田的略低。

光照强度表现：从上午9:00到下午4:00这段时间内，2年生桔梗田的光强高于3年生桔梗田，与土温折线图结合分析可见，12:00到14:00之间光强快速下降，与此同时地表温度也较快下降；14:00到16:00光强下降较为平缓，地表温度下降也随之减缓；16:00到18:00光强急速衰减，地表温度也急速下降，3年生桔梗田地表温度甚至降到10 cm土温之下。

从露点温度图中可以看出，2种桔梗田，7:00至18:00露点温度均在20℃～30℃之间。2年生桔梗田露点温度图呈现倒“V”字形，10:00之前略低于3年生桔梗田，随后略高，12:00到达峰值。3年生桔梗田露点温度图呈现“M”形，出现8:00和12:00 2个峰值。

从田间地表湿度来看，7:00空气湿度较高，2年生桔梗田达到90%，3年生桔梗田接近75%。随之下降，中午12:00降至最低，随后开始增高。2年生桔梗田在上午高于3年生桔梗田，下午除14:00出现反弹外，自16:00开始，一直低于3年生桔梗田。

图2 不同生长年限桔梗田间地温日变化

Fig 2 Daily dynamic changes of soil temperature with different planting years ofPlatycodongrandiflorus

图3 不同生长年限桔梗田间地表环境因子日变化

2.3相关分析

分别用2年生桔梗和3年生桔梗的主要农艺性状指标与各自田间环境因子数值进行相关性分析(表1、2)。

根鲜重是食用桔梗品质的核心指标，影响2年生桔梗根鲜重的有：露点温度、株高、茎粗、根长、二级分枝数、花果数、叶面积、茎鲜重、地上部鲜重及总生物量。而对于3年生桔梗来说地表温度、光照、露点温度、湿度和根长是主要影响因素。

从环境因素来看，田间环境因子对3年生桔梗总生物量的影响大于对2年生桔梗的影响。2年生桔梗的营养器官及生殖器官指标均与露点温度有较大的相关性，与地表光照强度和湿度也有一定的相关性，但与地表温度相关性不大。对于3年生桔梗来说，露点温度对其影响较大，而地表温度、光照和湿度对其生长有一定的影响，主要影响根长和根鲜重。

表1 不同生长年限桔梗农艺性状比较

表2 桔梗主要农艺性状与环境因子相关分析

右上半角为3年生桔梗的相关分析；左下半角为2年生桔梗的相关分析

3结论

桔梗是一种具有丰富营养价值、药学价值和观赏价值的经济植物，根部为其主要产品器官，目前主要来自人工种植。但已有的研究表明，桔梗、三七、人参等药用植物都有明显的连作障碍[12]，桔梗连续种植2年以上，品质和产量出现明显下降，连续种植4至5年，出现严重根腐病，产量降低50% 以上，甚至绝收。

本文通过对皖北地区2年生桔梗和3年生桔梗的株高、茎粗、根长、主分枝数、二级分枝数、单株花数、单株蕾数、单株果实数、单株叶片数、叶面积等农艺性状，以及主要器官的生物量测定分析，发现2年生桔梗的多数农艺性状均优于3年生桔梗，2年生桔梗干物质分配主要集中在根中。尤其是单根干重，达到了干物质总干重的50%，而3年生桔梗仅有37%。同时，茎、叶等多种组分的鲜、干重也普遍比3年生桔梗高。并且，2年生桔梗的得果率也较高。

田间土温、光照、地表湿度和露点温度等的测量数据反映出，皖北地区栽培桔梗的盛花期天气炎热，空气干燥，土温均在20℃以上，地表温度在中午12:00甚至达到55℃，地表湿度降到30%以下，对植物的生长和光合作用有很大的抑制性。从环境因子与桔梗农艺性状的相关性分析可知，多数环境因子与3年生桔梗根部指标的相关性更大，而与2年生桔梗根部指标的相关性较弱。而已有研究表明，随着桔梗种植时间的增加，土壤环境的影响日益加大，3年生桔梗已出现明显的土壤板结，土壤密度变小，土壤空隙变小，从而进一步导致桔梗根部质量变差[13]。从此看来，随着桔梗的持续种植，土壤环境对其影响也越来越重，可能是桔梗连作障碍原因之一。因此，综合以上分析，皖北地区桔梗生产的栽培期限以2年为佳。

参考文献：

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[11]张玲, 王德群. 安徽省桔梗科药用植物资源调查[J]. 安徽中医学院学报, 2003, 22(6): 48-50.

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Analysis of agronomic traits and environmental factors of different planting-years of Platycodon grandiflorum

YANG Pan-pan1, 2, LI Shang-bo1, 2, LI YAN-yan2, NIE Chuan-peng2

(1. College of Life Science, Anhui University, Hefei 230601; 2. Engineering Technology Research Center of Anti-aging Chinese Herbal Medicine of Anhui Province, Fuyang Normal University, Fuyang 236037, China)

AbstractPlatycodon grandiflorum is a perennial economic crop. It can be used as medicine and food. As a perennial plant, planting-years can also affect the interaction between the root and the cultivation environment. In order to determine the best planting years of Platycodon grandiflorum, 15 agronomic traits of two different planting years of Platycodon grandiflorum were tested, such as root weight, stem diameter and plant height. The biomass distribution of the two planting years Platycodon grandiflorum were tested too, including roots, stems, leaves, flowers, buds and fruit. Environmental factors such as the light strength, dew point temperature, humidity and surface and subsurface temperature were tested during the flowering time. The results showed that most agronomic characters of biennial Platycodon grandiflorum were better than those of three years old, including the plant height, root length, leaf area, primary branch number, secondary branch number, flower, buds and fruit number. At the same time, the field environments such as surface low temperature, high humidity, strong light of biennial Platycodon grandiflorum during flowering time were better than those of three years planting Platycodon grandiflorum. All these environments of biennial Platycodon grandiflorum were related with its excellent comprehensive agronomic performance. According to the investigations of Platycodon grandiflorum in Anhui area, planting period of two years is preferred.

Key wordsPlatycodon grandiflorum; planting years; agronomic traits; environmental factors

收稿日期：2015-08-31；修回日期：2015-09-28

基金项目：安徽省高校自然科学重点项目(KJ2015A217)；安徽省高校中青年教师企事业挂职锻炼合作项目；安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(gxyqZD2016195)；阜阳师范学院科研项目(2015FSKJ03ZD)

作者简介：杨盼盼，硕士研究生，主要从事药用植物资源学及植物分子生物学等方面的研究，E-mail:1229045468@qq.com； 通信作者：李焰焰，教授，主要从事植物资源学方面的研究，E-mail: linie@126.com。

中图分类号Q948.12

文献标识码A

文章编号2095-1736(2016)03-0066-04

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2016.03.066