遮阴处理对白及生长特性及品质的影响*

陈云飞,胡 毅,任启飞,刘 芳,马菁华,欧明烛

(贵州省植物园,贵州 贵阳 550001)

白及Bletillastriata(Thunb.)Reichb.f.是兰科白及属多年生草本植物,别名白根、紫兰、刀口药、连及草等。白及为贵州道地药材,也为《中华人民共和国药典》收载药物。以块茎供药用,性微寒,味苦,能收敛止血,消肿生肌[1]。最早于《本草纲目》中对其药效有所记载,随着现代研究的深入,发现白及中含量较高的白及胶可以替代阿拉伯胶等胶剂作为混悬剂及乳化剂,可广泛用于食品、化工领域。可见白及在生物医药、保健食品、纺织印染、特种涂料和日用化工等方面有巨大的商业利用价值。因野生白及为国家二级保护植物[2],野生资源稀少,自然状况下萌发率极低,分株繁殖系数较低,加之其成药时间较长(需四年以上),多年乱挖滥采,白及资源量急剧下降,故探索发展人工优质高产栽培技术迫在眉睫。

光是植物生长过程中重要的环境因素之一,光强不足或过剩都会对植物的光合作用产生不利的影响[3],王健健[4]等发现光强为70%～75%最有利于钩藤幼苗生长和生物量积累,光强为30%～35%对钩藤幼苗有效成分的积累最适宜。目前已有杨平飞、崔波、袁秀云[5-7]等利用遮阴处理对白及生长、块茎产量和有效成分、叶片结构等的影响进行研究,但遮荫对白及一年生苗生长特性及品质的研究未见报道。本研究拟开展遮荫条件下一年生白及生长特性及品质的研究,为探索白及优质高产种植的关键技术及进一步产业化提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为贵州省植物园自主繁殖获得的1年生白及块茎苗,尽量选择生长状况一致、无病虫害的健壮带芽块茎。

1.2 主要器材

聚乙烯遮阴网(阴蔽度:2针;颜色:黑色、银色)和自搭木架。

1.3 试验设计

试验于2015年在贵州省植物园白及种植基地内进行,1月开始布置准备工作,设计4个水平的光照处理:CK为全光照,A为轻度遮阴,遮荫度25%,B为中度遮阴,遮荫度50%,C为重度遮阴,遮荫度75%。30株为一个处理小区,设置三个重复小区。于1月种植在贵州省植物园白及种植示范基地内,3月至10月遮阴,在此期间观察白及生长特性。

1.4 数据测量

从2015年1月开始记录白及物候特征,每个小区随机测定10株,利用直尺和游标卡尺测定记录株高、茎粗、叶片长度和叶片宽度,重复3次。于2015年11月采挖鳞茎,测定其多糖(分光光度法)、总酚(比色法)和苹果酸酯(高效液相色谱法)含量,重复3次。

1.5 数据处理

利用Excel,SPSS26.0对试验数据进行基础数据处理和方差分析。

2 结果与分析

2.1 遮阴对白及物候特征的影响

如表1所示,在全光照下白及出芽期开始为1月9日,重度遮荫后出芽期推迟6天;全光照下展叶期开始在2月15日,遮荫后推迟了8～10天;全光照下盛叶期在3月20日,遮荫后推迟了5～13天;全光照下开花期在4月17日,遮荫后推迟了5～10天;全光照下谢花期在5月12日,遮荫后推迟了10～21天;全光照下倒苗时间为9月15日,重度遮阴倒苗期要比其晚一个月。总体看来,遮阴对白及物候特征的影响非常明显,各个遮阴处理的白及生长物候表现与全光照相比都有所推迟,尤其表现在中度和重度遮荫。

表1 遮阴对白及物候特征的影响

2.2 遮阴对白及形态建成的影响

如表2所示,对不同遮阴处理下白及茎粗、茎高、叶长、叶宽进行了方差分析,结果显示,全光照和遮荫处理下茎粗差异显著,且茎粗随遮阴程度的加重呈现减小趋势;各遮荫处理下茎高差异显著,且随遮阴程度的加重而呈现增加趋势,这可能与植物在低光照环境中为了捕获更多的光能而向上生长抢占上层空间有关,认为是对低光照的适应性;叶长变化差异不显著,但呈现随遮阴程度的加重而变长的趋势;叶宽的变化差异显著,随遮阴程度的加重而呈现变窄的趋势,形成这种差异的原因可能是在全光照下白及植株周围的环境温度较高,较大的叶面积有利于蒸腾作用而快速散热,而遮荫下环境温度适宜不需要增加散热。总之,方差分析的结果表明,各遮阴处理下除叶长与对照无明显差异外,茎粗、茎高与叶宽均呈现一定显著差异性,说明遮荫对白及的形态建成造成了显著影响。

表2 遮阴对白及形态建成的影响

2.3 遮阴对白及品质的影响

白及在11月采收后,我们测定了其多糖、总酚和苹果酸酯含量。如表3所示,多糖含量大小排序为B>CK>A>C,中度遮阴条件下含量最高达29.51%,相较全光照高出30.75%,在重度遮阴条件下最低为19.63%;全光照总酚含量最大,且呈现随遮阴程度的增加而逐渐减小的趋势;苹果酸酯含量大小排序为B>A>C>CK,中度遮阴下含量最高,达0.261 mg/g,高出全光照一倍以上。总体表现为遮荫对其品质产生了一定影响,在中度遮荫下多糖和苹果酸酯含量最优,总酚则是全光照条件下最优。

表3 遮阴处理对白及品质的影响

3 结论与讨论

国内外普遍认为,植物的生长对遮荫响应十分敏感,由于遮荫弱光处理改变了植物生长的微环境[8],从而对植物的生长特性、形态建成、物质代谢等生理过程产生重要影响[3]。本研究发现,遮阴对白及物候特征影响非常明显,各个遮阴处理的白及生长物候表现与全光照相比都有所推迟,尤其表现在中度和重度遮荫,说明了白及对遮荫的响应敏感,其季节性生长周期发生了改变,这在白及的栽培生产上会产生一定影响。

遮荫对植物的影响,最直观的外在体现就是其形态的重塑[9]。本研究中遮荫对白及的形态建成造成了显著影响,各遮荫处理下茎高差异显著,叶长变化差异不显著,但均随遮阴程度的加重而呈现增加趋势,这可能与植物在低光照环境中为了捕获更多的光能而向上生长抢占上层空间有关,是对低光照的适应性;全光照和遮荫处理下茎粗及叶宽的变化差异显著,随遮阴程度的加重而呈现下降趋势,形成这种差异的原因可能是在全光照下白及植株周围的环境温度较高,较大的叶面积有利于蒸腾作用而快速散热,而遮荫下环境温度适宜不需要增加散热。杨平飞[5]等对白及的遮荫研究表示40%～55%遮阴处理的株高、茎径、块茎径、分叉茎总长均最优。袁秀云[7]等对2年生白及的遮荫研究显示,遮荫促进了白及株高、叶长、叶宽和叶面积的增加,其中50%遮荫处理下增长最突出。造成结论差异的原因可能为本研究中的材料为1年生苗,生长初期需要更多的光照以加速生物量的积累。

有研究显示,光照强度对植物有效成分的积累会产生显著影响,调控光照条件可改善植物的产量和有效成分含量[10-11]。本研究发现遮荫对白及品质产生了一定影响,中度遮阴条件下多糖和苹果酸酯含量最高,前者达29.51%,高出对照30.75%,后者达0.261 mg/g,高出对照一倍以上。崔波[6]等以三年生白及开展了遮荫试验,发现白及块茎的总酚含量、多糖含量、多糖得率和总抗氧化能力随着遮荫的加深呈先上升后下降的趋势,且均在 50%遮阴处理下达到最高水平,本研究结论与之一致。综上所述,中度遮阴处理对白及块茎有效成分的积累最为有利。