謝喬穎， 王旭軍， 彭翠英， 曹基武*， 左啟可， 梁其東， 廖天柱

(1.中南林業(yè)科技大學(xué) 林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.湖南省林下特色生物資源培育與利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

光能是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要物質(zhì)來(lái)源，是影響植物生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子[1-3].光照強(qiáng)度過(guò)高會(huì)灼傷植物葉肉細(xì)胞，對(duì)其光合器官造成氧化傷害；反之則會(huì)抑制植物的光合作用能力，限制植物的正常生長(zhǎng)，甚至造成植株死亡.近年來(lái)較多研究認(rèn)為，適度遮陰不僅能夠有效減輕植物的光抑制現(xiàn)象，還能影響植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[4-5]，增加植物的干物質(zhì)積累[6-7]等.基于光照對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有一定的可塑性，人們?cè)谝N栽培的過(guò)程中，通過(guò)改變種植密度，或者搭建遮陰棚等措施來(lái)控制光照強(qiáng)度，從而獲得高產(chǎn).因此研究光照強(qiáng)度對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育影響具有重要的理論與實(shí)踐意義.

青牛膽(Tinosporasagittata(Oliv.)Gagnep.)為防己科(Menispermaceae)青牛膽屬(Tinospora)多年生常綠藤本植物，主產(chǎn)于四川、貴州、湖北、湖南等地，特別是在湖南省各地散生于海拔1 600 m以下的山谷溪邊疏林下或石縫間[8-9].青牛膽的干燥塊根為常見(jiàn)中藥材“金果欖”的基源植物之一，具清熱解毒、利咽止痛之功效，主要用于治療咽喉腫痛、癰疽疔毒、泄瀉、痢疾、脘腹疼痛等[10].現(xiàn)代藥理學(xué)研究還表明，青牛膽屬植物具有抗炎、鎮(zhèn)痛、抗應(yīng)激、抗?jié)?、抗腫瘤、抑菌、降血糖、免疫調(diào)節(jié)等作用.目前，關(guān)于青牛膽的研究主要集中于化學(xué)成分[11-13]和藥理作用[14-16]等方面，未見(jiàn)關(guān)于青牛膽引種栽培的研究報(bào)道.青牛膽多生于郁閉度極高的密林中，只能通過(guò)利用漫射光捕捉光能.因此，本文以2年生青牛膽扦插苗為材料，利用盆栽方式研究了遮陰對(duì)青牛膽生長(zhǎng)、葉片形態(tài)，以及其生物量分配等方面的影響，以期為青牛膽高效栽培提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖南省長(zhǎng)沙市雨花區(qū)的湖南省林業(yè)科學(xué)院國(guó)家林下經(jīng)濟(jì)示范基地(東經(jīng)113°01′30″，北緯28°06′40″)，海拔在60 m～80 m之間，且地勢(shì)比較平緩.氣候?yàn)榈湫偷膩啛釒Т箨懶约撅L(fēng)氣候，溫和濕潤(rùn)，季節(jié)變化明顯，冬寒夏熱，四季分明；春秋短促，冬夏綿長(zhǎng).年均氣溫17.2 ℃，年均降雨量1 411.4 mm，全年無(wú)霜期272 d.

1.2 試驗(yàn)材料

2019年1月，選取生長(zhǎng)良好、長(zhǎng)勢(shì)一致的青牛膽2年生扦插苗栽植于上口直徑15 cm、下口直徑10 cm、高度為14 cm的黃棕色塑料盆缽中，每盆栽植1株.盆栽容器基質(zhì)為黃心土∶泥炭∶有機(jī)肥=3∶4∶1.

2019年5月待盆栽青牛膽苗恢復(fù)長(zhǎng)勢(shì)后，將其放置于不同覆蓋層數(shù)的黑色遮陰網(wǎng)下，分別為全光照、一層遮陰網(wǎng)、二層遮陰網(wǎng)、三次遮陰網(wǎng)，遮陰網(wǎng)設(shè)于離地面1.8 m高度處固定.用數(shù)字式照度計(jì)在晴天10點(diǎn)～14點(diǎn)每隔1 h測(cè)定一次，并用光量子通量計(jì)算平均值以確定不同層數(shù)遮陰網(wǎng)下的相對(duì)照度.結(jié)果表明，遮陰處理梯度分別為：全光照(100%)、輕度遮陰T2(一層遮陰網(wǎng)，70%遮陰率)、中度遮陰T3(二層遮陰網(wǎng)，80%遮陰率)和重度遮陰T4(三層遮陰網(wǎng)，85%遮陰率).不同遮光度的青牛膽處理設(shè)置10盆，每盆保留1株苗，重復(fù)3次，采用完全隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)組合處理共計(jì)30盆.常規(guī)管理，保持土壤水分充足.

1.3 試驗(yàn)方法

2019年10月20日對(duì)各處理青牛膽苗進(jìn)行取樣測(cè)定.植株的外傷癥狀和移栽存活率測(cè)定：參考晁天彩(2013)[17]的方法，在遮陰處理第150 d，目測(cè)估計(jì)植株的外傷癥狀，將植株的外傷癥狀分為4級(jí)：正常生長(zhǎng)(目測(cè)不到傷害癥狀)；輕度傷害(葉片近中心部位失綠)；中度傷害(葉片中心部位及外圍不同程度失綠)；重度傷害(葉片失綠).

株高用直尺測(cè)其莖基部到頂芽處長(zhǎng)度(精確到0.1 cm)，地徑用電子游標(biāo)卡尺測(cè)定(精確到0.01 cm).

葉片形態(tài)性狀測(cè)定取從頂芽往下數(shù)第4片～6片成熟、完整葉片，用美國(guó)CAD-CI-203激光葉面積儀測(cè)定.

生物量測(cè)定：在每個(gè)處理中選取12個(gè)無(wú)病蟲害且已成熟的植株帶回室內(nèi)，洗干凈泥土，在電子天平上分別稱取葉、莖和塊莖的鮮重并編號(hào)記錄，最后將葉、莖和塊莖放入65℃烘干箱內(nèi)烘干48 h后取出稱重.統(tǒng)計(jì)塊莖冠比(塊莖生物量與莖和葉生物量之和的比)、葉質(zhì)比(葉生物量與總生物量之比)、莖質(zhì)比(莖生物量與總生物量之比)和塊莖質(zhì)比(塊莖生物量與總生物量之比)等[18].

1.4 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)采用Excel 2003進(jìn)行整理，以SPSS 24.0軟件進(jìn)行方差分析和多重比較等.

2 結(jié)果與分析

2.1 遮陰對(duì)青牛膽幼苗外傷癥狀和移栽成活率的影響

由表1可知，遮陰對(duì)青牛膽幼苗的外傷癥狀和移栽成活率影響顯著.全光照條件下，青牛膽幼苗葉片被重度灼傷，葉片失綠，甚至枯黃，光合能力失調(diào)，幾乎全部死亡(全光照處理不再進(jìn)行株高、地徑等方面的比較).說(shuō)明青牛膽必須在一定的遮陰條件下才能生存.同時(shí)，由表1還可看到，當(dāng)遮陰達(dá)到70%以上時(shí)，青牛膽幼苗隨著遮陰程度的逐漸增加，移栽成活率隨之下降，葉片也因遮陰導(dǎo)致光照太弱，生長(zhǎng)發(fā)育不良，說(shuō)明青牛膽雖然需要生活在一定的遮陰環(huán)境下，但當(dāng)光照過(guò)弱時(shí)又會(huì)抑制其生長(zhǎng).

表1 遮陰對(duì)青牛膽外傷癥狀和移栽成活率的影響Table 1 The effect of shading on the traumatic symptoms and the survival rate of transplanting of Tinospora sagittata(Oliv.) Gagnep.

2.2 遮陰對(duì)青牛膽幼苗株高、地徑的影響

由表2可知，不同遮陰處理對(duì)青牛膽幼苗苗高、地徑生長(zhǎng)影響比較明顯.當(dāng)遮陰率達(dá)85%左右時(shí)，青牛膽幼苗株高分別較輕度遮陰和中度遮陰提高9.23%和13.48%，而地徑則分別減少3.80%和10.87%.方差分析表明，3個(gè)處理間株高、地徑均無(wú)顯著性差異.這說(shuō)明隨著遮陰度的逐漸升高，青牛膽通過(guò)提升株高生長(zhǎng)的途徑而獲得更多的陽(yáng)光以維持其自身生長(zhǎng).

表2 遮陰對(duì)青牛膽株高、地徑的影響Table 2 The effect of shading on the height and ground diameter of Tinospora sagittata(Oliv.) Gagnep.

2.3 遮陰對(duì)青牛膽幼苗葉片形態(tài)性狀的影響

由表3可知，遮陰處理對(duì)青牛膽幼苗的葉長(zhǎng)、葉寬、葉長(zhǎng)寬比、比葉面積的影響均達(dá)到顯著水平.不同遮陰處理間比較來(lái)看，當(dāng)遮陰率達(dá)70%左右時(shí)，青牛膽的葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積達(dá)到最大，而且隨著遮陰程度的增加，葉長(zhǎng)和葉面積呈先降后升的趨勢(shì)，葉寬呈持續(xù)下降趨勢(shì).表明在遮陰處理下，青牛膽幼苗會(huì)改變?nèi)~片形態(tài)，從環(huán)境中捕獲光能.而葉長(zhǎng)寬比和葉面積指標(biāo)可看出，青牛膽幼苗在不同的遮陰處理里，會(huì)通過(guò)調(diào)整葉長(zhǎng)和葉寬的比例來(lái)提高光能的獲取.同時(shí)，當(dāng)遮陰率達(dá)70%左右時(shí)，青牛膽幼苗的比葉面積最小，為166.79 cm2/g，中度遮陰和重度遮陰分別比其增大了16.08%、52.29%.說(shuō)明隨著遮陰程度的增加，比葉面積不斷增大也是葉片形態(tài)變化的一種體現(xiàn).

表3 遮陰對(duì)青牛膽葉片形態(tài)性狀的影響Table 3 The effect of shading on the morphological characters of Tinospora sagittata(Oliv.) Gagnep.

不同小寫字母表示在0.05水平上顯著差異，下同

2.4 遮陰對(duì)青牛膽幼苗生物量的影響

由表4可知，遮陰處理對(duì)青牛膽幼苗的生物量的積累具有顯著影響.不同遮陰處理間，青牛膽幼苗生物量指標(biāo)之間的差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05).

表4 遮陰對(duì)青牛膽生物量的影響Table 4 The effect of shading on the biomass of Tinospora sagittata(Oliv.) Gagnep.

當(dāng)遮陰率達(dá)70%左右時(shí)，青牛膽幼苗的葉片干重、莖鮮重、莖干重、塊莖干重、折干率均達(dá)到最大值.而中度遮陰和重度遮陰之間相比，除葉片鮮重、折干率外，其他指標(biāo)均未達(dá)到顯著差異.這說(shuō)明在一定的遮陰處理下，有利于青牛膽的生物量積累，但光照過(guò)弱時(shí)會(huì)抑制其積累.

2.5 遮陰對(duì)青牛膽幼苗不同器官生物量分配比例的影響

由表5可知，遮陰對(duì)青牛膽幼苗葉質(zhì)比、莖質(zhì)比、塊莖冠比和塊莖質(zhì)比具有顯著差異.當(dāng)遮陰率在80%～85%左右時(shí)，葉質(zhì)比最大，同時(shí)莖質(zhì)比也高于輕度遮陰，這說(shuō)明隨著遮陰程度的加深，青牛膽的有機(jī)產(chǎn)物更多的向葉片分配，提高植物捕獲光能的能力.然而，青牛膽幼苗的塊莖冠比和塊莖質(zhì)比均在遮陰率70%左右時(shí)最高，并且隨著遮陰程度的增加呈現(xiàn)不斷減少的變化趨勢(shì).表明輕度遮陰能提高青牛膽地下塊莖部分生物量的積累.

表5 遮陰對(duì)青牛膽不同器官生物量分配比例的影響(%)Table 5 The influence of shading on the biomass distribution ratio of different organs of Tinospora sagittata(Oliv.) Gagnep.

3 討論

植物的葉片作為植物接受光能的媒介，對(duì)光環(huán)境變化具有較高的敏感度.本研究發(fā)現(xiàn)，在70%遮光度的遮陰處理下，青牛膽葉片外傷狀態(tài)不明顯，但隨著光照的減弱，植株逐漸出現(xiàn)矮小，葉片發(fā)黃等外傷癥狀，并且移栽存活率急劇降低.同時(shí)，在全光照下，植物不能正常的生長(zhǎng)發(fā)育，死亡率達(dá)到最高值，這表明光照過(guò)強(qiáng)與過(guò)弱，都不適合青牛膽幼苗的生長(zhǎng).這與晁天彩[17]和梁永富[19]的研究結(jié)論一致.同時(shí)，青牛膽在70%遮光度水平下，葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積增加，該變化與山麥冬[20]相似.遮陰處理后比葉面積明顯增大，說(shuō)明植物在弱光環(huán)境下必須通過(guò)改變?nèi)~片形態(tài)來(lái)提高光合速率，這與植物改變?nèi)~片形態(tài)特征適應(yīng)弱光環(huán)境有關(guān)[21].

有研究認(rèn)為，生物量的積累與分配是光照對(duì)植物生長(zhǎng)影響的最終表現(xiàn)[22].本研究中，在不同處理間，70%遮光度水平下青牛膽幼苗的葉和莖生物量分配量最低，而塊莖生物量分配最高，折干率最大，在80%～85%遮光度時(shí)卻表現(xiàn)相反.這可能是由于光照強(qiáng)度過(guò)低，造成青牛膽光合能力變?nèi)?，更多的生物量分配于葉和莖以利于植物提高光合利用效率，這與大部分植物在弱光下的生長(zhǎng)特征一致[23-26].

遮陰對(duì)植物幼苗的生長(zhǎng)代謝具有極大影響.即使是喜光植物，在幼苗期也是利用弱光環(huán)境生長(zhǎng).在幼苗期，植物吸收和利用光能的機(jī)制還不成熟.直接暴露在強(qiáng)光下將超過(guò)幼苗的生長(zhǎng)承受能力，并引起光抑制.適度遮陰能有利于植物幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育.本研究表明，青牛膽作為一種林下陰生藤本植物，直接暴露在強(qiáng)光下生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)緩慢和萎靡現(xiàn)象，而適度的遮陰處理則能保持植物的正常生長(zhǎng).當(dāng)遮陰度為70%左右時(shí)，青牛膽幼苗的葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、葉片干重、莖鮮重、莖干重、塊莖干重、折干率均達(dá)到最大值，青牛膽生長(zhǎng)發(fā)育最好.但本研究在遮陰對(duì)青牛膽幼苗生長(zhǎng)影響方面還在初步探究階段，如70%以下的遮光梯度還沒(méi)能探索，酶活性、光合特性、藥效成分等指標(biāo)尚未涉及，應(yīng)在后續(xù)的研究工作中進(jìn)一步完善.

4 結(jié)論

青牛膽在強(qiáng)光下生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)緩慢和萎靡現(xiàn)象，適度的遮陰處理則能保持植物的正常生長(zhǎng).當(dāng)遮陰度為70%左右時(shí)，青牛膽幼苗的葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、葉片干重、莖鮮重、莖干重、塊莖干重、折干率均達(dá)到最大值，青牛膽生長(zhǎng)發(fā)育最好.