周新華 肖智勇 曾平生 姚甲寶 武曉玉 黃宇濤

( 1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，江西 新余 336600；2. 宜春市林業(yè)科學(xué)研究所，江西 宜春，336000)

多花黃精（Polygonatum cyrtonema）別名南黃精、山姜、野生姜、姜形黃精等，隸屬于百合科（Liliaceae）黃精屬（Polygonatum），為多年生草本植物，分布于四川、貴州、湖南、湖北、江西、安徽、江蘇、浙江、福建、廣東和廣西等省區(qū)，是我國(guó)傳統(tǒng)大宗名貴藥食兩用的中藥材，具有健脾潤(rùn)肺、補(bǔ)氣養(yǎng)陰、益腎壯陽(yáng)、降三高、抗菌、抗病毒、抗腫瘤等功效，是我國(guó)發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)重要的經(jīng)濟(jì)植物，也是工廠(chǎng)化規(guī)模生產(chǎn)藥品、保健品的重要原料[1-8]。多花黃精屬陰生植物，喜溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境，一般分布在海拔500～2 100 m的林冠下、山邊、溝谷邊、林緣等土壤濕潤(rùn)疏松肥沃地帶[9-11]。多花黃精生長(zhǎng)和藥用活性成分含量是決定藥材產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因子，也是決定其能否產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用的決定性因素。目前，國(guó)內(nèi)在多花黃精人工林下栽培方面的研究主要在毛竹林（Phyllostachys heterocyclacv.Pubescens）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、馬尾松林（Pinus massoniana）及不同坡位林分條件下對(duì)多花黃精生長(zhǎng)量的影響[6，12-16]，但未見(jiàn)不同林分、不同栽植年限下多花黃精生長(zhǎng)和藥用成分含量的研究報(bào)道。近年來(lái)，由于人們對(duì)天然多花黃精資源掠奪性地采挖，導(dǎo)致野生多花黃精資源近乎衰竭，僅靠野生資源供給已很難滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，開(kāi)展人工仿野生栽培是解決資源短缺的重要途徑。為此，本試驗(yàn)探討了2012—2017年期間，多花黃精在6種不同林下生境和生長(zhǎng)年限其生長(zhǎng)和藥用活性成分變異規(guī)律，以期為多花黃精規(guī)范化、規(guī)模化種植提供模式參考和技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省新余市分宜縣鈐山鎮(zhèn)年珠實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，地處東經(jīng) 114°30′～114°45″，北緯27°30′～27°50′，為分宜、安福兩縣交界處。氣候溫暖濕潤(rùn)，光照和熱量充足，年均降雨量1 643.6 mm，年均蒸發(fā)量1 503 mm，年均日照時(shí)數(shù)1 535.3 h，年均無(wú)霜期270 d，年均氣溫17.2 ℃，土壤主要為花崗巖發(fā)育而成的黃紅壤。年珠實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)森林資源豐富，杉木、毛竹和闊葉林資源面積1 015.06 hm2，是中國(guó)林科院亞林中心重要的杉、闊和毛竹科研實(shí)驗(yàn)研究示范平臺(tái)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

以2011年10月底采收的多花黃精塊莖為試驗(yàn)材料，經(jīng)沙藏處理至2012年3月份取出，然后將塊莖掰分成帶1～2個(gè)芽的多花黃精種塊，栽植密度為100塊/m2，質(zhì)量在500 g左右。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2012年3月在馬褂木（Liriodendron chinensis）林、杉木林、毛竹林、馬尾松林、油茶（Camellia oleifera）林和木荷（Schimaspp.）林下選擇地勢(shì)平緩林地整地（林分情況見(jiàn)表1），林分郁閉度控制在0.5～0.7。多花黃精不同生長(zhǎng)年限栽培試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)置生長(zhǎng)年限為1～6 a，每個(gè)林分按不同生長(zhǎng)年限要求設(shè)置1 m×2 m樣地6個(gè)，重復(fù)3次，每個(gè)林分共計(jì)設(shè)置樣地18個(gè)。按設(shè)計(jì)要求整理好樣地后，在3月底按10 cm×10 cm栽植密度將多花黃精種塊栽植下去，并在栽植前稱(chēng)量每個(gè)樣地的用種質(zhì)量。栽后的每年4、6、8月份各除草1次，并在每年3月份施用復(fù)合肥1次。試驗(yàn)期間，做好人畜管理，防止人畜對(duì)試驗(yàn)樣地的破壞，同時(shí)在多花黃精的生長(zhǎng)季節(jié)嚴(yán)格做好病蟲(chóng)害的防治工作，保障試驗(yàn)順利開(kāi)展下去。

表 1 不同林下生境試驗(yàn)地概況Table 1 General situation of experimental sites under different forest habitats

2.3 指標(biāo)測(cè)定

2.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

2012—2017年，每年9月份測(cè)定不同林下生境中多花黃精各生長(zhǎng)年限的生長(zhǎng)指標(biāo)值。每個(gè)處理隨機(jī)選擇50株，重復(fù)3次，采用數(shù)字顯示游標(biāo)卡尺測(cè)定多花黃精地徑值，采用不銹鋼卷尺測(cè)量多花黃精株高，測(cè)量的同時(shí)統(tǒng)計(jì)保存率。待多花黃精地上部分完全凋落后，每年12月份，將對(duì)應(yīng)生長(zhǎng)年限樣地中的多花黃精全部挖取出，洗凈晾干稱(chēng)其質(zhì)量，并計(jì)算出其生長(zhǎng)量值。

2.3.2 皂苷和多糖含量測(cè)定

黃精多糖和皂苷的測(cè)定分別采用蒽酮-硫酸比色法和RP-HPLC法[17-18]。測(cè)定每個(gè)處理的主要藥用活性成分含量時(shí)，按照測(cè)定方法流程及要求，

每個(gè)處理稱(chēng)取混合均勻了的樣品1 g，每次測(cè)定3份，重復(fù)3次，以所測(cè)得的含量數(shù)據(jù)平均值作皂苷和多糖的含量數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)分析

采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤來(lái)表示所測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)保存率這一指標(biāo)采用反正弦法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，對(duì)其他的數(shù)量指標(biāo)進(jìn)行平方根轉(zhuǎn)換，然后運(yùn)用社會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件SPSS 25.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多因素方差

分析和顯著度在0.05水平上的鄧肯多范圍比較分析。隸屬函數(shù)的計(jì)算公式為：，此式中、和分別為表示某一個(gè)處理指標(biāo)的實(shí)際測(cè)定值、最大值和最小值。

3 結(jié)果與分析

3.1 方差分析

雙因素方差分析結(jié)果（表2）可知：在2個(gè)主效應(yīng)因素中，生長(zhǎng)年限對(duì)多花黃精生長(zhǎng)和藥用活性成分的影響最大，除保存率和株高為顯著水平（P＜0.05）外，地徑、生長(zhǎng)量、多糖含量和皂苷含量等指標(biāo)均為極顯著影響水平（P＜0.01）；生境類(lèi)型對(duì)多花黃精生長(zhǎng)和藥用活性成分的影響最小，除地徑影響不顯著外，株高、保存率、生長(zhǎng)量、多糖含量和皂苷含量均達(dá)顯著水平。在雙因素交互作用中，生境類(lèi)型×生長(zhǎng)年限的交互作用除保存率影響不顯著外，對(duì)其他指標(biāo)的影響均為顯著。雙因素方差分析的F值顯示，生境類(lèi)型×生長(zhǎng)年限的交互作用主要來(lái)源于生長(zhǎng)年限，這表明生長(zhǎng)年限是影響多花黃精生長(zhǎng)和次生代謝物積累的主要因素。

3.2 生境類(lèi)型影響分析

生境類(lèi)型和生長(zhǎng)年限對(duì)多花黃精生長(zhǎng)及次生代謝物含量的影響見(jiàn)表3。

表 2 多花黃精生長(zhǎng)指標(biāo)的雙因素方差分析（F值）Table 2 Two-factor ANOVA of growth index of P. cyrtonema (F value)

表 3 生境類(lèi)型和生長(zhǎng)年限對(duì)多花黃精生長(zhǎng)及次生代謝物含量的影響Table 3 Effects of habitat types and growth years on the growth and secondary metabolites content of P. cyrtonema

由表3可知，生境類(lèi)型對(duì)多花黃精部分生長(zhǎng)指標(biāo)及全部次生代謝物指標(biāo)的影響顯著。在多花黃精不同林下生境類(lèi)型的栽培試驗(yàn)中：毛竹林下栽培多花黃精的保存率、年生長(zhǎng)量和多糖含量3個(gè)指標(biāo)最高，且均顯著高于其他生境類(lèi)型下栽培的多花黃精，其保存率分別比馬褂木、杉木、馬尾松、油茶和木荷林下高0.89%、0.92%、7.84%、11.43%和2.13%，其年生長(zhǎng)量分別比馬褂木、杉木、馬尾松、油茶和木荷林下高19.03%、9.45%、31.35%、32.27%和1.47%，其黃精多糖含量分別比馬褂木、杉木、馬尾松、油茶和木荷林下高14.47%、11.11%、24.85%、22.51%和1.59%；杉木林下栽培多花黃精的皂苷含量顯著好于其他生境類(lèi)型，其值分別比馬褂木、毛竹、馬尾松、油茶林和木荷林下高3.85%、19.23%、7.69%、15.38%和1.92%；此外，生境類(lèi)型對(duì)多花黃精株高和地徑的影響不顯著。

3.3 生長(zhǎng)年限影響分析

方差分析結(jié)果表明，生長(zhǎng)年限對(duì)多花黃精生長(zhǎng)指標(biāo)和次生代謝物的積累影響非常顯著（表3），但各指標(biāo)在不同生長(zhǎng)年限間表現(xiàn)不一致。株高和地徑2個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)隨著生長(zhǎng)年限的增加而不斷增加，增長(zhǎng)幅度在1～2 a間最大，其后隨著生長(zhǎng)年限的增加其增幅不斷呈現(xiàn)縮小趨勢(shì)；保存率指標(biāo)隨著生長(zhǎng)年限的增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，1 a時(shí)的保存率最高，其值為90.56%，6 a時(shí)的保存率最低，其值為79.22%；年生長(zhǎng)量、黃精多糖含量和黃精皂苷含量3個(gè)指標(biāo)均隨著生長(zhǎng)年限的增加而呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，當(dāng)生長(zhǎng)年限為4 a時(shí)，年生長(zhǎng)量最大為626.37 g/m2，分別比1、2、3、5 a和6 a高67.97%、36.17%、16.62%、33.20%和43.83%，當(dāng)生長(zhǎng)年限為5 a是，黃精多糖含量和黃精皂苷含量最大，黃精多糖含量最大值為130.74 mg/g，分別比1、2、3、4 a和 6 a高31.26%、25.48%、4.86%、1.77%和0.92%，黃精皂苷含量最大值為0.57 mg/g，分別比1、2、3、4 a和6 a高43.86%、29.82%、8.77%、5.26%和8.77%。

3.4 最佳生境類(lèi)型和生長(zhǎng)年限選擇

通過(guò)上述分析發(fā)現(xiàn)，生境類(lèi)型、生長(zhǎng)年限及其交互作用對(duì)多花黃精生長(zhǎng)和次生代謝物積累的影響不一致，使用某個(gè)或部分指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)多花黃精的生長(zhǎng)效果不夠全面，故而，為了能夠得到最優(yōu)的多花黃精栽培林分和栽培年限，運(yùn)用隸屬函數(shù)法對(duì)各生境類(lèi)型不同栽培年限的生長(zhǎng)指標(biāo)和次生代謝物累積指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的36個(gè)組合平均隸屬函數(shù)值排名前5的見(jiàn)表4。由表4可知，在排名前5為的組合中，生境類(lèi)型為毛竹林的占了3個(gè)，多花黃精的生長(zhǎng)指標(biāo)要顯著優(yōu)于其他生境類(lèi)型，這就說(shuō)明毛竹林下非常適合栽種多花黃精；在不同生長(zhǎng)年限中，4年生的多花黃精占了3個(gè)，多花黃精的藥用活性成分指標(biāo)要顯著優(yōu)于其他生長(zhǎng)年限，這就說(shuō)明生長(zhǎng)年限達(dá)4 a有助于多花黃精次生代謝物的累積。在生境類(lèi)型和生長(zhǎng)年限的組合中，當(dāng)生境類(lèi)型為毛竹、生長(zhǎng)年限為4 a時(shí)這一組合的平均隸屬函數(shù)值最大（0.938），在所有組合中排名第1位，其次是生境類(lèi)型為毛竹、生長(zhǎng)年限為5 a組合的隸屬函數(shù)值（0.877），排名第3位的是生境類(lèi)型為杉木、生長(zhǎng)年限為4 a的組合。

表 4 不同因素組合對(duì)多花黃精生長(zhǎng)和藥用活性指標(biāo)的隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)Table 4 Different combinations of factors on growth and medicinal activity index of P. cyrtonema membership function evaluation

4 結(jié)論與討論

1）生境類(lèi)型是影響多花黃精生長(zhǎng)和次生代謝物累積的因子之一[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同的林下生境類(lèi)型對(duì)多花黃精塊莖生長(zhǎng)和藥用成分含量的影響較大。隨著生境類(lèi)型的不斷變化，多花黃精林下生長(zhǎng)的光照、溫度和空氣濕度等因子也在不斷變化，因而導(dǎo)致多花黃精栽培在不同的林分條件下其生長(zhǎng)和次生代謝物累計(jì)存在差異。當(dāng)多花黃精種植在毛竹林下時(shí)，因其林分結(jié)構(gòu)單一，林下空間較大，林分內(nèi)的散射光照較為充足，空氣濕潤(rùn)，非常有利于多花黃精的生長(zhǎng)和次生代謝物的合成，結(jié)果導(dǎo)致其保存率、年生長(zhǎng)量和黃精多糖含量為各生境類(lèi)型中的最高。就保存率、年生長(zhǎng)量和黃精多糖含量這3個(gè)指標(biāo)而言，在多花黃精不同林下生境的種植過(guò)程中，選擇栽種在毛竹林下為最佳。

2）生長(zhǎng)年限是影響多花黃精生長(zhǎng)和次生代謝物累積的主要因素。多花黃精的生長(zhǎng)年限不僅影響年生長(zhǎng)量，而且直接影響其次生代謝物的合成與累積。多花黃精種植在不同的林下生境條件下，株高和地徑與生長(zhǎng)年限的關(guān)系均大體表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，且在1～2 a間的絕對(duì)增長(zhǎng)幅度最大；保存率與生長(zhǎng)年限的關(guān)系卻表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，這有兩個(gè)方面原因，一是多花黃精自然生長(zhǎng)過(guò)程中隨時(shí)間存在一個(gè)自然淘汰死亡，另一個(gè)是人為或動(dòng)物的破壞；而生長(zhǎng)量、黃精多糖和皂苷含量與生長(zhǎng)年限卻表現(xiàn)出先呈正相關(guān)后呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)栽植年限為4 a時(shí)，多花黃精的年生長(zhǎng)量最大，當(dāng)栽植年限為5 a時(shí)，多花黃精中黃精多糖含量和黃精皂苷含量最大。就黃精多糖含量和皂苷含量與生長(zhǎng)年限的關(guān)系，劉佳等[20]在多花黃精適宜采收期初步研究中也得到與本研究相類(lèi)似的研究結(jié)果，即隨著生長(zhǎng)年限的不斷增加，多花黃精體內(nèi)次生代謝物的累積量持續(xù)提升，但當(dāng)生長(zhǎng)年限增加到一定程度后，多花黃精逐漸衰老，導(dǎo)致大量活性成分被消耗，消耗的量大于新增累積量時(shí)，藥用成分含量便出現(xiàn)降低趨勢(shì)。因此，在選擇最佳栽植年限時(shí)，可根據(jù)生長(zhǎng)指標(biāo)和藥用成分指標(biāo)同時(shí)達(dá)到最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)年限來(lái)選擇，本試驗(yàn)兩者均達(dá)最大值時(shí)應(yīng)該為4～5 a。

3）在多花黃精的規(guī)?；N植產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，根莖不同擺放方法[21]、不同的光照和溫度[22]、不同的施肥方法[23]、不同的立地條件[24]均對(duì)多黃黃精的生長(zhǎng)和生理有較為顯著的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，不同林下生境、生長(zhǎng)年限不僅單獨(dú)影響多花黃精塊莖生長(zhǎng)和次生代謝物的累積，且兩者之間還有著顯著的交互效應(yīng)。林下生境×生長(zhǎng)年限交互效應(yīng)除對(duì)保存率影響不顯著外，對(duì)多花黃精的株高、地徑、年生長(zhǎng)量、黃精多糖含量和皂苷含量等指標(biāo)均有顯著影響。因此，在進(jìn)行多花黃精種植時(shí)最佳林下生境和種植年限的選擇不能僅僅依據(jù)單因素方差分析結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合選擇。本試驗(yàn)是在雙因素方差分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用了隸屬函數(shù)平均值來(lái)選擇和評(píng)價(jià)各生境和生長(zhǎng)年限條件下多花黃精生長(zhǎng)和次生代謝物累積效果，并給出了最佳的林下生境和生長(zhǎng)年限組合：當(dāng)生境類(lèi)型為毛竹林、生長(zhǎng)年限為4 a時(shí)，以及排名前5的多花黃精種種植模式組合，這些組合可廣泛運(yùn)用到多花黃精林下經(jīng)濟(jì)規(guī)?；N植中。