不同遮光处理对9种药用植物光合速率及产量的影响

韩金龙，单成钢，王志芬

（山东省农业科学院农产品研究所/农业农村部新食品资源加工重点实验室，济南250100）

0 引言

光照环境对植物光能利用效率和生产力起着决定性作用[1]，光是影响植物生长发育的重要环境因子之一，植物主要通过调整光反应中心和捕光天线色素蛋白复合体的比例，以及2个光系统的比值来调整色素含量和构成以适应不同的光照条件[2]。遮阴会引起光质的改变[3]，而植物耐阴性则是指植物在弱光条件下继续生活的能力，由植物的遗传特性和对外部光环境变化的适应性等综合因素决定的[4]，耐阴植物的光能利用效率和光合效率在遮阴条件下，保持较高的光能利用效率对植物生长以及许多有关的生物化学、生理和形态过程都是至关重要的[5]。

崔海岩等[6-8]研究表明，遮阴后夏玉米籽粒产量和单株干物质积累量显著降低，降低的程度与不同的遮阴时期有关；王一等[9]以及李瑞等[10]发现，遮阴限制间套作大豆的产量；王庆美等[11]研究发现，遮阴处理使紫甘薯的块根干物质、总淀粉含量和淀粉积累速率、花青素含量及不同膨大阶段的花青素积累量明显降低，同时遮阴处理下紫甘薯块根淀粉品质因品种而异。随着林地面积的不断增加和药用植物种植面积的不断扩大，引药入林、引药入粮的种植模式越来越重视，但相关研究缺乏。本试验于2016年3—12月，在临沂市农科院试验田进行，以遮阴处理对药用植物生长和光合特性影响的研究为切入点，比较人工遮阴条件下药用植物在植株高度、根冠比、叶面积、折干率等农艺性状和光合速率等光合性能上的差异，结合产量差异，筛选出适合在不同郁闭度生长的药用植物，以期为药用植物的林下栽培提供理论和试验依据，最终达到调整农业产业结构、发展林药经济的目的。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

本试验于2016年3—12月在临沂市农科院试验田进行。

1.2 试验材料

试验品种为山东省种植的9种大宗类药材，种子种苗来源于山东省农科院药用植物种质资源圃，品种名称见表1。种植时间为2016年3月20日—5月1日，收获时间为2016年12月。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 设置3个不同遮光处理（用不同遮荫网遮光），遮光率分别为30%、50%、70%，另外设置对照组（未经任何处理，自然光照射），编号A、B、C和CK，试验区面积为50 m2。

1.3.2 光合速率测定 测定仪器：植物光合测定仪（型号JFQ-3150G）；方法：选择晴天9:00—11:00之间测定在经过遮阴处理后具有主要生育期功能叶片的光合速率。1.3.3产量及折干率的测定 在9种药用植物的收获时期，收集不同遮阴处理和对照组条件下的地下药材部位，测产并计算折干率。

表1 试验材料

1.4 统计分析

采用Excel和SPSS软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对9种药用植物光合速率的影响

植物光合速率的变化在一定程度上反映了植物耐阴性强弱，从各处理光合速率变化看，药用植物在自然光下的光合速率普遍高于遮光处理，结果见表2。在A处理条件下，百合、天南星光合速率比对照条件下的要高，由对照条件的 13.94a、15.92a μmol/(m2·s)，分别提高到 14.03a、16.02a μmol/(m2·s)。丹参、板蓝根、土贝母、北沙参、射干、柴胡的光合速率变化不明显。牛膝的光合速率变化较大，由 18.24a μmol/(m2·s)降低到11.71b μmol/(m2·s)；在B处理条件下，百合、天南星的光合速率虽然有所下降，但是变化不明显，由对照条件的 13.94a、15.92a μmol/(m2·s)，分别降低到 11.47b、13.19ab μmol/(m2·s)。牛膝、射干的光合速率明显有较大的变化趋势，由18.24a、22.87a μmol/(m2·s)分别降低到8.86c、13.62c μmol/(m2·s)。丹参、板蓝根、土贝母、北沙参、柴胡的光合速率也有所变化；在C处理条件下，百合的光合速率下降了23.39%。丹参、板蓝根、射干、天南星的光合速率分别下降了36.69%、47.15%、39.83%、38.63%。土贝母、北沙参、牛膝、柴胡的光合速率分别下降了55.30%、53.61%、61.51%、60.97%，可见耐阴性较差。

表2 不同处理下9种药用植物的光合速率 μmol/(m2·s)

2.2 不同处理对药用植物地下部产量及折干率的影响

遮光对药用植物折干率的影响，结果见图1。不同处理下的药用植物折干率变化存在一定的差异。在A处理条件下，牛膝、土贝母的折光率下降较大，分别为20.39%、15.15%。板蓝根的折光率下降最不明显为0.94%；在B处理条件下，牛膝、土贝母的折光率下降分别为40.06%、46.45%。百合、北沙参、射干、天南星的下降率分别为6.53%、5.06%、4.82%、7.54%；在C处理条件下，土贝母的下降率为67.95%。射干、天南星、百合的下降率分别为13.92%、19.18%、15.15%。

遮光对药用植物地下部产量的影响与折干率的变化趋势基本一致，如图2所示。30%遮光处理条件下，土贝母、牛膝的产量分别下降了13.53%、20.93%。北沙参、柴胡、射干、天南星的产量没有下降，反而分别提高了3.13%、3.98%、2.22%、2.92%；在50%遮光处理条件下，牛膝的产量下降了35.96%，下降幅度较大。北沙参、柴胡、天南星下降幅度较小，分别为7.23%、9.81%、7.70%；70%遮光率的条件下，牛膝、土贝母下降幅度明显，分别为57.79%、48.92%。天南星下降幅度较小为9.75%。

图1 不同处理下9种药用植物的折干率变化

图2 不同处理下9种药用植物地下部产量变化图

3 结论与讨论

光照与植物的生长发育密切相关，光合作用是植物物质代谢和能量转化的源泉[12-13]。相对于全光照的自然条件，遮光环境下的植物所接收的光照强度较小，环境温度较低，空气相对湿度和CO2浓度较高，从而调节植物的光合机制，影响植物的生理特性[14]。本研究结果初步表明，药用植物种类不同对遮光的适应性不同，试验的9种药用植物中百合、丹参、板蓝根、土贝母、北沙参、柴胡、天南星在50%遮光处理下仍能维持较高的光合速率，在此遮光率下北沙参、柴胡、天南星能维持较高的产量，适合林下等遮阴条件下种植；土贝母和牛膝产量受光影响较大，遮光处理后光合速率、折干率等均显著下降，且随着遮光率的增加其相关指标显著下降，说明这两种药用植物对光照比较敏感，属于喜光植物，不适宜在林下等遮光的条件下种植。

光照过强或过弱，都会对植物生长造成不良影响[15]，光合速率降低，生物量积累下降[16-18]，在栽培过程中要考虑光环境，适当地遮光对北沙参、柴胡、天南星的生长有促进作用。褚晨亮等[19]研究表明，高度遮光下，穿心莲的叶片数、分蘖数明显减少，株高明显增高，穿心莲有徒长现象，且干物质积累量减少，穿心莲内酯、脱水穿心莲内酯的合成与积累明显减少，产量明显降低，在遇到干旱、半干旱的天气条件下，可采用适当的遮光促进穿心莲的生长，与本试验研究结果基本一致。

植物的耐阴性评价需要一个复杂的生理生化等指标的全面评测[20]，本试验从光合速率和产量等指标考虑初步筛选出在一定遮光率下仍能够保持较高使用能力的药用植物品种，下一步将结合植物的其他生理指标和品质分析等对药用植物的耐阴性做进一步的研究和论证。