毛竹林下七葉一枝花各器官養(yǎng)分含量及分配格局

柏明娥

(浙江省林業(yè)科學(xué)研究院, 杭州 310023)

七葉一枝花(ParispolyphyllaSmith var.chinensis)又名華重樓,為百合科(Liliaceae)重樓屬(Paris)多年生草本植物[1],其根狀莖可入藥,具有消腫止痛、清熱解毒、定驚涼肝等功效,是一種傳統(tǒng)名貴中藥,在我國(guó)用藥歷史悠久,收載于歷代本草典籍[2]。七葉一枝花在我國(guó)的四川、云南、江蘇、安徽、浙江、江西、湖南、湖北、福建、廣西等省區(qū)均有分布,一般生于海拔400～1500 m的山谷常綠闊葉林、竹林、雜木林、灌木叢下、陰坡林緣等濕潤(rùn)且蔭蔽度較大的地帶,是典型的陰生植物[3-5]。 隨著人們對(duì)七葉一枝花藥用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值認(rèn)識(shí)的不斷提高,市場(chǎng)對(duì)其需求量逐漸增大,人工栽培技術(shù)也不斷提高,而充分利用林地空間和林蔭優(yōu)勢(shì)發(fā)展林下經(jīng)濟(jì),不僅能緩解藥、田、林爭(zhēng)地的矛盾,還能促進(jìn)森林資源和七葉一枝花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,是一種高效的生態(tài)栽培模式[6-7]。浙江省具有豐富的毛竹(Phyllostachysedulis)資源,為緩解近幾年由于勞動(dòng)力成本高、毛竹材價(jià)格低等引起的竹林經(jīng)濟(jì)效益不佳的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,已在毛竹林下開展了多種林-藥、林-菌等高效復(fù)合栽培模式[8-9]。七葉一枝花作為重要的林下中藥材發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)也在多地得到推廣和應(yīng)用[10-12]。目前針對(duì)七葉一枝花林下栽培技術(shù)的研究主要集中在林分選擇、郁閉度控制、立地質(zhì)量、病蟲害防治等方面[13-17],而對(duì)林下栽培七葉一枝花各器官的營(yíng)養(yǎng)元素含量及分配等方面的研究報(bào)導(dǎo)較少,因此了解和掌握毛竹林下七葉一枝花各器官主要營(yíng)養(yǎng)元素的含量及分配格局,對(duì)后續(xù)指導(dǎo)七葉一枝花的林下栽培具有一定的理論支撐作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于浙江省杭州市西部的浙江省林業(yè)科學(xué)研究院白巖寺林區(qū),地 理 位 置119°59′58″E,30°10′03″N,海拔102 m,屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,氣候溫和,雨量充沛,全年平均氣溫16.5 ℃,年平均濕度81%,土壤類型為紅壤,毛竹林郁閉度0.7～0.8%。試驗(yàn)地0～20 cm土層土壤養(yǎng)分含量測(cè)定結(jié)果見表1。土壤有機(jī)質(zhì)和水解性氮含量相對(duì)較高,而有效磷含量稍偏低,速效鉀處于中等水平,pH值4.87,為酸性。

表1 毛竹林地土壤養(yǎng)分含量

1.2 樣品采集與處理

試驗(yàn)用七葉一枝花系2018年人工種植,種植時(shí)為4年生小苗,種源來(lái)自浙江龍泉,種植株行距(30～40)cm×(40～50)cm,2022年5月中旬于七葉一枝花花期進(jìn)行采樣,于樣地內(nèi)隨機(jī)選取三個(gè)采樣點(diǎn),每個(gè)采樣點(diǎn)各取3株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株進(jìn)行整株挖取,經(jīng)清洗、整理干凈后按照須根、塊莖、葉、莖、花各器官進(jìn)行分解,3株一組為一個(gè)重復(fù),共3個(gè)重復(fù)。植物器官樣品先于105 ℃烘箱內(nèi)殺菌30 min,然后降溫至70～80 ℃,趕盡水分,經(jīng)粉碎機(jī)粉碎,過(guò)40目篩后進(jìn)行養(yǎng)分測(cè)定。

1.3 養(yǎng)分含量測(cè)定

稱取植物器官樣品0.1～0.5 g經(jīng)H2SO4-H2O2消煮、定容、過(guò)濾后用于測(cè)定氮、磷、鉀養(yǎng)分含量(NY/T2017-2011),氮含量測(cè)定采用凱氏定氮儀法,磷含量測(cè)定采用鉬銻抗比色法,鉀含量測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法;植物器官樣品中鈣和鎂含量的測(cè)定分別參照GB5009.92-2016、GB5009.241-2017采用原子吸收分光光度法測(cè)定。所測(cè)養(yǎng)分含量均為全量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果利用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。不同器官間的養(yǎng)分含量采用單因素方差分析(one-wayANOVA)和最小顯著性檢驗(yàn)(LSD),各器官間的養(yǎng)分相關(guān)性采用雙變量相關(guān)分析(Bivariate)。

2 結(jié)果與分析

2.1 七葉一枝花各器官的養(yǎng)分含量及分配

由圖1(a)可知,七葉一枝花花期各器官的氮含量的變化范圍為8.15～31.48 g/kg,平均為17.82 g/kg。各器官的氮含量從高到低依次為葉>花>須根>塊莖>莖,葉器官中的氮含量最高,達(dá)31.48 g/kg,顯著高于其它各器官(P<0.05),其次為花器官,含量為21.71 g/kg,與其它器官也有顯著差異(P<0.05)。

圖1 毛竹林下七葉一枝花各器官養(yǎng)分含量

由圖1(b)可知,七葉一枝花各器官的磷含量的變化范圍為1.17～2.17 g/kg,平均為1.67 g/kg。各器官中的磷含量從高到低依次為花>葉>莖>須根>塊莖,含量較高的為花、葉、莖,含量分別為2.17、2.08、1.61 g/kg,三者間差異不顯著(P>0.05),但與須根和塊莖間有顯著差異(P<0.05)。

由圖1(c)可知,七葉一枝花各器官的鉀含量的變化范圍為3.38～11.66 g/kg,平均為9.49 g/kg。各器官的鉀含量從高到低依次為須根>葉>花>莖>塊莖,含量較高的為須根、葉、花和莖器官,分別為11.66、11.48、11.36、9.58 g/kg,且各器官間的含量差異不顯著(P>0.05);鉀含量最低的為塊莖,含量為3.38 g/kg,顯著低于其它各器官(P<0.05)。

由圖1(d)可知,七葉一枝花各器官鈣含量的變化范圍1.31～6.15 g/kg,平均為4.19 g/kg。各器官的鈣含量從高到低依次為莖>須根>塊莖>葉>花,含量最高的為莖,達(dá)6.15 g/kg。方差分析表明莖、須根和塊莖間的含量差異不顯著(P>0.05),但與葉和花中的含量有顯著差異(P<0.05)。

由圖1(e)可知,七葉一枝花各器官鎂含量的變化范圍為1.33～5.39 g/kg,平均為2.75 g/kg。各器官的鎂含量從高到低依次為須根>葉>花>塊莖>莖,含量最高的為須根,達(dá)5.39 g/kg,顯著高于其它各器官(P<0.05),其它各器官間也存在顯著差異(P<0.05)。

2.2 七葉一枝花同一器官不同養(yǎng)分含量的比較

由圖1可以看出,七葉一枝花同一器官中不同養(yǎng)分含量也不盡相同。從葉器官來(lái)看,氮含量為最高,鈣含量為最低,從大到小依次為氮>鉀>鎂>磷>鈣;從花器官來(lái)看,各元素含量從大到小依次為氮>鉀>鎂>磷>鈣;莖器官中各元素含量從大到小依次為鉀>氮>鈣>鎂>磷;塊莖中各元素含量從大到小依次為氮>鈣>鉀>鎂>磷;須根中各元素含量從大到小依次為氮>鉀>鈣>鎂>磷;從各器官養(yǎng)分含量的平均值來(lái)看,從大到小依次為氮>鉀>鈣>鎂>磷。最大的為氮元素,其次為鉀元素,最低的為磷元素。從七葉一枝花各器官中氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素含量的化學(xué)計(jì)量比(表2)可以看出,葉片中的N∶P平均為15.34,位于14～16之間,而其它器官的N∶P均小于14。

表2 七葉一枝花各器官中氮、磷、鉀元素含量的化學(xué)計(jì)量比

2.3 七葉一枝花各器官養(yǎng)分含量間的相關(guān)性分析

七葉一枝花各器官養(yǎng)分含量間的相關(guān)系數(shù)見表3。由表3可知,須根中的氮含量與鉀含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01);塊莖中的鎂含量與鈣含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05);葉中的磷含量與鉀含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05);莖中鉀含量與鈣含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01);花中的磷含量與鉀含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。其余指標(biāo)間的相關(guān)性均未達(dá)顯著水平。

表3 七葉一枝花各器官養(yǎng)分間的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

七葉一枝花為多年生宿根草本植物,生長(zhǎng)緩慢,每年2～3月份立春左右莖芽開始萌動(dòng)沖出地面,之后到4月份左右是其生長(zhǎng)發(fā)育的旺盛期,地上莖抽出后,花芽已在莖頂端長(zhǎng)成,至5月份已抽薹開花,6～7月份形成初果,9～10月份種子成熟,隨后莖葉慢慢枯萎,逐步進(jìn)入休眠期。通過(guò)本試驗(yàn)分析表明,七葉一枝花花期各器官中氮含量以葉中最高達(dá)31.48 g/kg,其次為花,磷含量以花中最高2.17 g/kg,其次為葉,鉀含量以須根中最高達(dá)11.66 g/kg,其次為葉和花。大量研究表明[18-19]植物葉片由于其進(jìn)行光合作用維持植物生長(zhǎng)而成為吸收氮、磷、鉀最活躍的器官,因而這些元素在葉中的含量明顯高于其他部位,七葉一枝花也具有類似的分配特征,且由于研究采樣時(shí)間為5月份,是七葉一枝花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)都較為旺盛時(shí)期,因而大部分營(yíng)養(yǎng)元素都集中在葉、花和須根器官中。同時(shí)由于鈣是非活躍性元素,流動(dòng)性差,因而使其在莖中的含量較高。氮、磷是植物生長(zhǎng)代謝中最活躍的酶和遺傳物質(zhì)的重要組成成分,并且它們通常成為限制性元素阻礙生物體的生長(zhǎng)[20-21]。根據(jù)Koerselman等[22]的研究表明植物葉片N∶P<14表示生長(zhǎng)受N限制,葉片N∶P>16表示受P限制,而N∶P位于14～16之間時(shí),表示受二者的共同限制或均不限制。本研究表明七葉一枝花葉片N∶P平均為15.35,位于14～16之間,鑒于毛竹林地土壤養(yǎng)分磷含量偏低的情況來(lái)看,七葉一枝花的生長(zhǎng)可能是受氮、磷的共同限制,具體尚需通過(guò)養(yǎng)分試驗(yàn)進(jìn)一步研究確定。通過(guò)植物器官營(yíng)養(yǎng)元素含量間的相關(guān)性分析可以了解各養(yǎng)分元素間的相互作用,本研究表明七葉一枝花須根中氮含量與鉀含量、莖中鉀含量與鈣含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),塊莖中的鎂含量與鈣含量、葉中和花中的磷含量與鉀含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),說(shuō)明七葉一枝花植物體內(nèi)的氮、磷、鉀、鈣、鎂等營(yíng)養(yǎng)元素間存在相互促進(jìn)作用。根據(jù)毛竹林下七葉一枝花各器官的養(yǎng)分含量及分配格局,建議在花期可通過(guò)配施氮肥和磷肥,改善土壤養(yǎng)分條件,提高養(yǎng)分供應(yīng)能力,同時(shí)七葉一枝花主要是以收獲地下塊莖為培育目標(biāo),可根據(jù)需要摘除花蕾以減少養(yǎng)分消耗。