栽培模式对霍山石斛生长和主要内含物的影响

王兆成，刘 华，任 媛，朱先富，傅松玲*

(1. 安徽农业大学林学与园林学院，合肥 230036；2. 安徽皖西生物科技有限公司，六安 237341)

霍山石斛（Dendrobium huoshanense），兰科石斛属多年生草本植物，又名“米斛”，原产于大别山地区（主要为安徽省霍山和金寨县等地），为我国独有的名贵中药材[1]，野生分布于云雾缭绕的悬崖峭壁、水旁石上及树上，由于其自然繁殖率低、生长周期长及对环境要求苛刻，加之近年来人工采集过度，野生资源濒临灭绝[2]。霍山石斛富含石斛多糖和生物碱，具有较高的药用和保健价值。近年来，中药材异地种植、设施种植带来产品质量下降等问题日益凸显，回归原产地和原生态的种植模式普遍得到认可[3-4]。目前国内在石斛领域已取得一定进展，如：罗在柒等[5]探究了盆栽、大棚、石山仿野生以及仿野生贴树栽培等4 种栽培模式对铁皮石斛生长、总生物碱及多糖的差异，得出仿野生贴树栽培品质最好、适合推广种植的结论；吴婷婷等[6]研究了外源有机碳对铁皮石斛内含物积累的影响，认为α-酮戊二酸可以促进其生长发育，提高品质。霍山石斛方面，蔡永萍等[7]对比了铁皮石斛、霍山石斛和铜皮石斛的生态适应性，发现霍山石斛生长过程比铁皮石斛和铜皮石斛更短，最适温度和年积温也更低；易善勇等[8]研究了大别山区设施栽培、林下栽培和拟境栽培等3 种种植模式的综合效益，发现拟境栽培药用成分和经济效益最高，适宜规模化种植；王秀松等[9]则从林地选择、基础建设、种苗选择和栽培及管理等方面规定了霍山石仿野生栽培技术，为高品质栽培提供了参考。霍山石斛保健、药用价值较高，但分布狭窄，对环境条件敏感，而目前不同栽培模式下的生长及内含物积累的差异尚未有明确结论。鉴于此，作者在大别山区开展活树附生、林隙地栽植及大棚栽培3 种栽培模式下霍山石斛产量及品质的比较研究，旨在明确适宜的栽培模式，为实现高品质栽培提供理论及实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

研究地位于安徽省大别山金寨县燕子河镇大峡谷村（115°53'41'' E， 31°14'55'' N），属北亚热带湿润季风气候，年平均降水量1 381.5 mm，年平均气温15.5 ℃，日照时数1 500 h，年积温4 650 ℃，无霜期为228 d[10]。植被类型为阔叶混交林和针阔混交林，优势植物麻栎、枫香、马尾松等，林分密度约为每公顷240 株。

1.2 栽培模式设计

2015 年3 月，在海拔200 ～ 700 m 范围内的天然阔叶次生林内，选用1 年生健壮的组培苗，进行大棚、林隙地及活树附生栽培，并采用相同的水肥管理措施，具体栽培模式及条件见表1 和图1。

表1 霍山石斛的栽培模式概况Table 1 Cultivation modes and cultivation conditions

1.3 指标测定

2017 年3 月，随机选取3 种栽培模式的三年生霍山石斛各30 丛，全株收获后，采用游标卡尺测量每丛所有鲜条的茎长（茎的基部到茎顶端的总长度/cm）、茎粗（茎最粗部位/cm）、茎节数（个），并称重烘干(60 ℃)。将干燥样品研磨过60 目筛，将霍山石斛粉末，倒入离心管中，密封，储存于干燥箱中备用。

采用苯酚-浓硫酸法显色后，用紫外分光光度计测定每个样品的吸光值并分别计算霍山石斛多糖含量[11]。霍山石斛单糖测量方法采用液相色谱法[12]。主要检测的单糖有葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖和甘露糖。霍山石斛的石斛碱含量测定采用酸性染料比色法[13]。采用微波消解和ICP-aes 方法测定钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、锌（Zn）和铁（Fe）含量[14]。氨基酸总量检测与计算方法采用的茚三酮显色法[15]。

1.4 数据处理与分析

利用SPSS 20.0中的Pearson 相关性分别分析各指标（石斛多糖、石斛碱、葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖、甘露糖、K、Ca、Mg、Zn 和Fe 含量）的相关关系；采用LSD 多重比较分析了3 种栽培模式下各参数（茎长、茎粗、节数、单株净重、鲜重、干重、含水率、石斛多糖、石斛碱、葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖、甘露糖、K、Ca、Mg、Zn 和Fe 含量）的显著性差异，利用Sigmaplot 12.5 绘图。

2 结果与分析

2.1 栽培模式对霍山石斛生长量的影响

3 种不同栽培模式下霍山石斛的茎长差异显著（P＜ 0.05）（图2），以林隙地栽培的茎长最长，为（5.71 ± 0.99） cm；大棚栽培的次之，为（4.64 ±0.42） cm；活树附生栽培的最短，为（2.88 ± 0.12）cm。而3 种方式的霍山石斛萌蘖数、茎粗和茎节数差异不显著（图2）。

3 种栽培模式对霍山石斛的鲜重、干重和含水量影响不同。在鲜重方面，大棚栽培模式（14.37 ±2.19） g 更具优势，比活树附生栽培模式（8.95 ±0.68）g 高出 60.56%（P＜ 0.05）（图2），但均与林隙地栽培（12.30 ± 3.90）g 无显著差异。

如图3 所示，3 种栽培模式中霍山石斛干重差异不显著，含水率与鲜重的差异一致，即活树附生栽培的含水率最低（85.72 ± 2.83）%，比大棚栽培的（92.13 ± 1.48）% 低了6.41%（P＜ 0.05），但均与林隙地栽培（90.37 ± 1.35 %）无显著差异（图3）。

2.2 不同栽培模式霍山石斛主要内含物的差异

3 种栽培模式中霍山石斛活树附生方式的石斛多糖、石斛碱和氨基酸含量均较高（图4）。其中，霍山石斛活树附生方式的石斛多糖含量最高，达到（39.40 ± 2.43）mg·g-1，比大棚栽培模式高43.27%（P＜ 0.05）（图4）；石斛碱含量与石斛多糖趋势相似，活树附生栽培模式的石斛碱含量最高，为（0.95±0.07）mg·g-1，比大棚栽培（0.53 ± 0.08）mg·g-1高79.25%（P＜ 0.05），但均与林隙地栽培（0.68 ± 0.16）mg·g-1差异不显著（图4）。3 种栽培模式下霍山石斛氨基酸含量均表现显著差异（P＜ 0.05），其中活树附生的氨基酸含量最高（38.30 ± 0.61）mg·g-1，林隙地栽培的氨基酸含量居中（30.45 ± 1.72）mg·g-1，大棚栽培的氨基酸含量最低（20.80 ± 1.09）mg·g-1。

霍山石斛中不同单糖的含量有差异，6 种单糖含量均以活树附生栽培模式最高（图5）。其中，活树附生栽培的果糖和葡萄糖含量显著高于林隙地栽培和大棚栽培（P＜ 0.05）；在3 种栽培模式之间蔗糖和甘露糖的含量差异不显著（P＞ 0.05）；活树附生与林隙栽培之间半乳糖和木糖含量无显著差异（P＞0.05），但均与大棚栽培的含量差异显著（P＜ 0.05）。此外，无论哪种栽培模式，6 种单糖含量由高到低均为蔗糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖和木糖。

3 种栽培模式中霍山石斛的矿质营养元素含量不同，具体结果见图6。活树附生与林隙栽培之间K 元素含量差异不大，但与大棚栽培的K 含量之间差异显著（P＜ 0.05）。3 种栽培模式的Ca、Mg、Fe和Zn 含量均无显著差异（P＞ 0.05）。3 种栽培模式下营养元素含量排序不同，活树附生与林隙地栽培模式下矿质营养元素含量排序为：K ＞ Ca ＞ Mg ＞Fe ＞ Zn，大棚栽培模式下矿质营养元素含量排序为：Ca ＞ K ＞ Mg ＞ Fe ＞ Zn。

2.3 霍山石斛内含物的相关关系

对霍山石斛内含物进行相关性分析，可以看出霍山石斛各不同内含物含量之间均为正相关（表2）。其中，多糖和果糖、甘露糖含量之间为显著正相关（P＜ 0.05），即石斛多糖含量高时，果糖和甘露糖含量也高。葡萄糖和石斛碱、Ca、Mg 元素均为显著正相关（P＜ 0.05），即葡萄糖含量高时，石斛碱、Ca 和Mg 元素含量也较高。果糖和甘露糖为显著正相关（P＜ 0.05）。K 和Fe 元素呈显著正相关（P＜ 0.05）（表2）。

表2 霍山石斛内含物间的Pearson 相关性Table 2 Pearson correlation among constituents of D. huoshanense

3 讨论与结论

对比发现，霍山石斛的茎粗、茎节和萌蘖数不受栽培模式的影响，但是茎长存在显著差异，以林隙地栽培的霍山石斛茎长最长，大棚栽培的次之，活树附生的最短。这是因为光资源和温度是影响林下植被生长的最重要因素[16-17]，虽然林隙地环境下光照最弱、接受辐射较少，但蔡永萍等[7]研究结果表明高湿度和高光强会抑制石斛生长，加之霍山石斛向光生长，因而光照条件最差的林隙地环境中霍山石斛茎长最长，但茎粗差异不显著。

在不同栽培模式中，霍山石斛的干重差异不显著，但鲜重却存在显著差异，这与霍山石斛体内含水率相关。罗在柒等[5]研究发现含水量对铁皮石斛生长代谢过程中有效成分的累积有一定影响，石斛含水量越低，其质量越好。大棚栽培含水率及鲜重高，林隙地栽培次之，活树附生方式最低，主要原因是林隙地栽培和活树附生栽培时根系裸露在外，不容易吸收水分。多糖和石斛碱是霍山石斛主要化学成分，而K 元素在人体中起着重要的生理作用[18]。目前对于石斛属一些植物的仿野生栽培技术和影响因素的研究和探索已有初步结论。罗在柒等对不同栽培模式下的铁皮石斛品质分析中表明，仿野生贴树栽培模式中总生物碱和多糖含量明显高于大棚栽培、岩石栽培和盆栽栽培[5]。3 种栽培模式中，霍山石斛活树附生方式的多糖、石斛碱和氨基酸含量最高，大棚栽培模式最低，林隙地栽培介于两种模式之间；相似的，霍山石斛的6 种单糖含量均以活树附生栽培模式最高，活树附生栽培与林隙地栽培之间K 元素含量差异不大，但与大棚栽培的K 元素含量之间差异显著，与其他石斛属植物结论一致。因此，仿野生栽培环境下获得的霍山石斛活性成分含量更高，品质更好，这与姜殿强等[19]和易善勇等[8]研究结论一致。

综上，活树附生与林隙地栽培模式下的霍山石斛长势地低于大棚，但活性成分积累显著高于大棚栽培，且合理利用了山区山林资源，适宜大别山区推广，这2 种栽培技术要点如下。

（1）活树附生栽培：宜在3 月份进行，海拔300～600 m 的山区中，以林分郁闭度为0.6 ～ 0.7、坡度小于20°的东南向坡谷林地为宜。要求林内空气湿度要大于60%，亦可选择在下雨前定植。栽植前期清理林下的部分杂草和藤蔓，将霍山石斛驯化苗（驯化6 个月以上，每丛有茎5 根以上），用草绳绑扎在树干上，夏季林内温度高于30℃，且空气湿度低于60%时，开启人工喷雾。

（2）林隙地栽培：根据林内地形地势，沿等高线进行带状间隔整地，因地制宜设置带宽、栽植床及排水沟。栽植床基部铺5 cm 厚的石子，石子上铺设5 cm 厚的粗松树皮，，定植株行距为10 cm × 10 cm ～ 15 cm × 15 cm，定植后浇透水，或者在下雨前定植。带间间隔1 ～ 1.5 m 左右保留原生植被以利于微环境的生态维持。定植后初期，可在林隙种植地搭建小型遮荫棚，防止夏季太阳暴晒，保持林内通风顺畅。同时利用杀虫灯、粘虫板等绿色防控技术生态防治病虫害。