光伏大棚设施环境下甘草耐阴性研究

黄艳国++曹华斌++赵明++任永吉++韩英杰

摘要 采用对比法，研究光伏大棚设施环境下甘草的耐阴性。结果表明，在光伏电池板下遮荫条件下，甘草株高、水分、甘草酸含量、甘草苷含量、芦头粗度与不遮荫条件下差异较小，但较大的遮光率会导致甘草生物量急剧降低。因此，在光伏日光温室大棚下种植甘草时，要尽量配置大的株行距，以保证甘草获得充足的光照，提高产量和质量。

关键词 甘草；耐阴性；光伏大棚

中图分类号 S567.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）19-0055-02

光伏日光温室大棚是集太阳能光伏发电、智能温控系统、现代高科技种植为一体的温室大棚，大棚采用钢制骨架，上覆盖太阳能光伏组件，同时保证太阳能光伏发电和整个温室大棚农作物的采光需求。甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.），又称国老、甜草、乌拉尔甘草、甜根子，属豆科、甘草属多年生草本，根与根状茎粗壮，是一种补益中草药。建国以来，甘草的销量一直呈上升趋势，特别是近20多年来，增幅更大。因国内外需求量增加，市场走俏，诱发了对野生甘草的大量采挖，使野生资源遭到严重破坏[1]。这使得甘草的种植生产方式向人工种植发展。对于甘草的耐阴性文献多报道为喜阳植物[2-6]，同时也有许多文献报道甘草可与芦苇、胡杨等高大植物形成伴生群落[7-8]，这说明甘草可能具有一定的耐阴潜力。笔者从农艺性状观测及多个数据测量对甘草的耐阴性进行了研究，旨在为光伏农业种植中草药提供可靠的理论依据及技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用材料为同一厂家提供的乌拉尔甘草。

1.2 试验方法

在光伏温室大棚之间有800 m2的棚间空地，试验地长84 m、宽9.5 m，整块试验地为东西走向，受光伏电池板影响，常年有3 m左右为遮荫区域，光照条件不足。在遮荫处与不遮荫处分别种植甘草作为试验组与对照组，3次重复，小区面积为2 m2。2015年5月中旬田间移栽种植，定植密度为30 cm×15 cm，为确保试验数据的准确性，试验组与对照组在田间管理过程中完全一致，控制单一变量（光照度）。试验测定工作于种植后进行，每天定时在6个小区测量试验组与对照组试验地的温度、湿度、光照度、光合有效辐射，每周测量1次遮荫组与对照组的甘草株高。于10月中旬，每小区随机选取10株（合计60株）测定地下部分生长指标和生物量，在甘草光照区与遮荫区平行方向各选3 m2，分为6个采样点，每个采样点1 m2，取采样点全部根系，分开排放并做好标记，防止混乱。甘草按不同试验组进行晒干。当晒至6～7成干时，分别进行捆紧，送往甘肃数字本草检验中心有限公司，由专业试验人员进行甘草水分、甘草苷、甘草酸含量（HPLC法）检测。

2 结果与分析

2.1 遮荫对甘草农艺性状的影响

2.1.1 遮荫对甘草地上部分株高的影响。多数研究表明，植物无论是木本还是草本，当所处环境的光照强度在生理范围内不断降低时，其营养生长会发生改变，如改变株高生长，分配更多的生物量给侧枝生长，增大叶面积等[9-10]，其目的主要是为了接受更多的光能，这是植物对遮荫环境的一种适应性能力。由表1、图1可知，在甘草整个生长期中，株高均是试验组低于对照组，且由于7—8月连续高温，导致试验组与对照组的株高差异加大，但株高的差异均在6 cm左右。由此可见，甘草在光伏电池板下具有一定的适应性，能正常生长。

2.1.2 遮荫对甘草地下部分生长特性的影响。甘草的地下根部为药用部分，基部茎粗、芦头粗度对甘草等级的划分有重要的外观质量要求。由图2可知，試验组甘草在遮荫条件下生长，其基部茎粗、芦头粗度均有不同程度的降低，甘草基部茎粗对遮荫最为敏感，2015年、2016年试验组基部茎粗均为4 cm，但2015年、2016年正常光照情况下甘草基部茎粗测量值平均为7.5 cm，差异较大，芦头粗度差异仅为0.25 cm。由此表明，遮荫对甘草的产量和质量产生了影响，这主要是由于光伏电池板的遮荫影响了甘草的光合作用，进而影响有机物积累造成的。

2.2 遮荫对甘草品质的影响

由图3可知，甘草检测指标中试验组甘草苷、甘草酸、水分含量分别为1.42%、2.20%、8.90%，均大于甘草草苷标准、小于甘草对照组的含量，但都符合《中国药典》的检测标准，较低的水分含量利于运输和储存甘草。在相同条件下，试验组水分较对照组和标准都低，这有利于板蓝根的储存和运输。由此表明，甘草在遮荫条件下与光照生长状况保持一致，其有效成分含量无太大差异，完全适应项目地光伏农业大棚遮荫条件下生长。

2.3 遮荫对甘草光合进程的影响

本试验地上方光伏日光温室大棚所用的太阳能光伏组件通透性较差，由图4、表2可知，试验地遮荫处光照度平均值为24 689 lx，见光处为73 297 lx，见光处光照度平均高出遮荫处48 608 lx，遮荫处的光照度远低于植物生长所需的阈值。高等绿色植物对环境有着复杂的适应机制，无论从形态上还是生理上，植物都有其相应的适应策略。结合图1～3可以看出，试验组甘草地上部分生长性状、地下生长性状与品质与对照组相差不大，并且试验组甘草检测指标都符合《中国药典》的检测标准，这说明甘草在叶绿素含量上对遮荫表现出很强的适应性。

2.4 遮荫对甘草产量的影响

由图5可知，试验组由于受光照影响其长势明显弱于对照组。通过对试验地测产发现，其2015年鲜重产量为试验组7 305 kg/hm2，对照组8 595 kg/hm2，对照组产量高于试验组1 290 kg/hm2。产量差异是由于遮荫影响了甘草的光合作用及土壤水分含量，进而影响了甘草地下部产量。

3 结论与讨论

光伏电池板下甘草具有一定的适应能力。采利尼克尔认为，植物的耐阴与否并不是绝对的，而只是个量的问题，植物对其所处的光照条件的适应性反应是植物的一种本能[11]，本研究的结果也证实这一点。甘草虽为喜阳植物，但其在生长和生理上也对遮荫表现出了很强的适应性，主要表现为在遮荫条件下甘草株高、水分、甘草苷含量、甘草酸含量及芦头粗度差异较小。

遮荫对甘草基部茎粗产生了影响，但不能说明遮荫与（下转第60页）

基部茎粗含量之间存在明显的关联。甘草对遮荫的适应性与甘草的产量成反比，可以初步认为较大的遮光率会导致甘草的生物量急剧降低，生存困难。这就要求在光伏日光温室大棚下种植甘草时，要尽量配置大的株行距，以保证甘草获得充足的光照，提高产量与质量。

4 参考文献

[1] 杨春花.不同产地甘草的质量评价研究[D].长春：吉林农业大学，2006.

[2] 王立，李家恒.西北地区甘草人工栽培技术体系研究[J].林业科学，1999，35（1）：131-134.

[3] 周成明，孔祥飞，马贻淑，等.北京大兴地区乌拉尔甘草栽培技术研究[J].中国中药杂志，2000，25（3）：140.

[4] 牛建强，张丰.红皮甘草栽培技术[J].新疆农垦科技，2001（2）：21.

[5] 安力.河西沙区甘草资源的保护与发展[J].甘肃林业科技，1997（1）：48.

[6] 肖培根，杨世林.药用动植物种养加工技术：甘草分册[M].北京：中国中医药出版社，2000.

[7] 崔国盈，赵桂林，杨启元，等.新疆甘草资源的分布及其开发利用的研究[J].草食家畜，1999（2）：43-45.

[8] 王立，李家恒.中国甘草属植物研究进展[J].草业科学，1999，16（4）：28.

[9] 裴保华，郭进起，张素菊.“741杨”扦插苗耐阴性的研究[J].植物生态学报，1996，20（3）：272-278.

[10] 采利尼克尔.木本植物耐阴性的生物学原理[M].王世绩，译.北京：科学出版社，1986：242.

[11] BJORKMAN O.High-irradiance stress in higher plants and interactionwith other stress factors[J].Prog Phtotosyn Res，1987（4）：11.endprint