不同光照强度对多花黄精生长及光合特性的影响

高秋美，任丽华，米真如，孟庆峰，董秋颖，韩金龙，王志芬

（1.济宁市农业科学研究院，山东 济宁 272131；2.山东省农业科学院，山东 济南 250100）

多花黄精（Polygonatum cyrtonema Hua）又名姜形黄精，隶属百合科黄精属（Polygonatum），为多年生草本植物［1］，其地下根茎呈长条结节块状，长短不等，数个结节连在一起，表面黄褐色，因外形像姜而得名；生长习性为喜阴、耐寒、怕干旱，大多分布在长江以南各省，具有滋阴润肺、补脾益气、提高免疫力［2］等功效，是我国传统的药食两用中药材，近年来在药膳、食品、化妆品、园林绿化等方面有着很好的开发和利用，是我国发展林下经济产业的重要作物［3－5］。

随着黄精产业的快速发展，野生黄精资源遭到无序采挖，濒临枯竭。目前，多花黄精的人工栽培大多是大田种植，林下仿野生栽培［6］还处于探索阶段，如银杏林下多花黄精种植试验［7］，山核桃林下套种多花黄精试验［8］，花椒林下黄精栽培技术研究［9］，不同郁闭度混交林下种植黄精的影响［10］，多花黄精在不同林分类型林冠下的生长情况［11］等。本试验在透光率不同的皂角林下种植多花黄精，通过对多花黄精生长指标、主要有效成分含量及光合参数进行对比，筛选出最适宜多花黄精种植的皂角林下透光率，以期为黄精林下仿野生人工栽培模式的建立提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试验地概况

试验地位于济宁市农业科学研究院中药材试验基地皂角种质资源圃内，土壤为疏松、肥沃的中壤土。当地年平均气温13.6℃，历年平均日照时数2 406.8 h，年降水量707.1 mm。

试验采用多花黄精地下根茎作为种茎，种茎大小均匀，顶端有1～2个有效新芽，且无病虫害，切口用1%多菌灵消毒，晾干后栽种。在整好的垄上按照株行距40 cm×30 cm进行开沟种植，沟深10 cm左右，每垄3行，将块茎均匀平放在沟底，然后覆土5～6 cm，稍加镇压后浇水［12－15］。

1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组设计。在皂角资源圃内选择4块符合试验要求的样地，采用冠层分析仪测定其透光率［16］，分别为：D1，透光率19.8%；D2，透光率32.3%；D3，透光率52.6%；D4，透光率71.7%。以透光率100%的空白地种植作为CK。共设5个处理，每个处理3次重复。

1.3 指标测定

1.3.1 多花黄精主要农艺性状测定 9月底对各处理多花黄精进行取样，每处理随机抽取20株，用米尺和游标卡尺分别测量株高、地径，用电子天平称地下根茎鲜重，并在80℃烘干后称其干重，用于计算折干率并估算666.7m2产量，最后进行保存率及叶片数统计，重复3次。

1.3.2 多花黄精有效成分含量测定 总多糖含量、总皂苷含量的测定依据2015年版《中国药典》一部黄精项目的检测方法［17］。

1.3.3 光合参数及其日变化参数的测定 选择晴朗的天气，采用L1－6400XT便携式光合仪，在10—12时之间测定多花黄精第10节左右的中位叶的净光合速率和蒸腾速率［18，19］。每处理测定6片叶，重复3次。

1.4 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2007进行初步分析和图表绘制，用DPS v7.55软件进行方差分析和多重比较。图表中所有数值以均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同光照强度对多花黄精农艺性状的影响

从表1可见，光照强度对多花黄精保存率、株高、地径、单株叶片数影响显著（P＜0.05）。随着透光率的增大，多花黄精的保存率、株高、地径、单株叶片数呈先增大后减小趋势，D2处理多花黄精综合农艺性状表现最好，保存率、株高、地径、单株叶片数均最高，分别为86.7%、56.31 cm、0.582 cm、69.4片；D3、D4处理次之，各性状均优于全光照处理。综合来看，在多花黄精栽培中遮阴过大或不遮阴都可能造成植株长势减弱或死亡，适当遮阴可以延长多花黄精的物候期，植株长势较好。

表1 不同光照强度对多花黄精农艺性状的影响

2.2 不同光照强度对多花黄精地下根茎的影响

从表2可以看出，单株根茎干、鲜重和666.7m2根茎干重均随着光照强度的增加呈先增加后减小趋势，D2处理值最大，与D3、D4处理间差异不显著，均大于CK和D1处理；D1处理值最小，显著低于其它处理。根茎折干率随着光照强度的增加呈逐渐升高趋势，CK处理折干率最高，为24.63%，显著高于遮阴处理。可见，适当的遮阴可以提高多花黄精根茎产量，同时还可以提高土壤的保水能力，进而提高根茎含水率，导致植株根茎的折干率降低。

表2 不同光照强度对多花黄精地下根茎的影响

2.3 不同光照强度对多花黄精主要有效成分含量的影响

从图1可以看出，多花黄精总多糖含量随着透光率的增大表现为D2＞D3＞D1＞D4＞CK，遮阴处理总多糖含量均显著高于全光照处理；其中，D2处理的总多糖含量最高为10.23%，是CK处理的1.18倍；D3处理次之，与D1处理差异不显著；各处理的总多糖含量均高于药典标准（≥7%）。总皂苷含量随着透光率的增大呈现逐渐降低的趋势，遮阴处理总皂苷含量均显著高于全光照处理；其中，D1处理的总皂苷含量最高，为29.3 mg·g－1，与D2处理差异不显著，是CK的1.17倍，显著高于D3、D4处理。表明，多花黄精有效成分受光照条件的影响比较显著，遮阴有助于地上部分向地下部分的物质转化和积累，促进其有效成分的形成与积累。

图1 不同光照强度对多花黄精总多糖和总皂苷含量的影响

2.4 不同光照强度对多花黄精净光合速率和蒸腾速率的影响

由图2可见，遮阴处理显著提高多花黄精的净光合速率和蒸腾速率，且随着透光率的增大两者均先升高后降低。除与D1处理的净光合速率差异不显著外，D2处理的净光合速率和蒸腾速率显著高于其它处理，分别是CK的2.42、1.75倍；其次是D1、D3处理，两者间差异不显著，但显著高于D4处理。表明适当遮阴能够大大提高多花黄精叶片的净光合速率和蒸腾速率，提高植株的光合能力。

图2 不同光照强度对多花黄精净光合速率和蒸腾速率的影响

3 讨论与结论

光是植物生长发育过程中必不可少的生态因子，光照强度是影响光合作用的主导因素，光合作用的强弱直接影响植物的生长发育及生物量和有效物质的积累［20，21］。多花黄精性喜阴凉、湿润，适度遮阴种植可以满足其光合作用需要的散射光，光合能力增强，植株生长健壮，有利于物质积累和转化，提高根茎产量和品质［22－25］。但过度遮阴会导致光照不足，使植株光合作用减弱，造成植株生长较弱，茎细、叶疏，容易倒伏，影响营养物质的积累及向地下根茎的转移，最终影响多花黄精的产量和品质。而全光照条件下，过多的光能同样会对多花黄精生长造成伤害，降低其光合作用效率，导致保存率降低，植株个头矮小，叶面积变小，进而影响地上部向地下部物质和能量的转化和积累，导致产量和品质的降低。

本研究将多花黄精仿野生种植在皂角林中，在保证其正常生长的前提下，通过设置不同透光率，对比分析不同光照强度对多花黄精生物量、有效成分含量及光合参数等的影响，发现多花黄精在透光率为32.3%的皂角林下种植时各指标最优，表现为保存率高、光合作用旺盛、植株健壮、地下根茎的产量和品质俱佳；透光率为52.6%时，多花黄精综合表现也较好；但透光率为19.8%时，多花黄精的保存率低，叶片稀疏，植株呈“细高”状态，倒伏现象严重，根茎产量最低。综合分析，透光率为32.3%～71.7%的皂角林下环境比较适宜多花黄精的栽培种植。本研究结果可为发展多花黄精仿野生林下种植提供参考依据。