毛竹林下七叶一枝花各器官养分含量及分配格局

柏明娥

(浙江省林业科学研究院, 杭州 310023)

七叶一枝花(ParispolyphyllaSmith var.chinensis)又名华重楼,为百合科(Liliaceae)重楼属(Paris)多年生草本植物[1],其根状茎可入药,具有消肿止痛、清热解毒、定惊凉肝等功效,是一种传统名贵中药,在我国用药历史悠久,收载于历代本草典籍[2]。七叶一枝花在我国的四川、云南、江苏、安徽、浙江、江西、湖南、湖北、福建、广西等省区均有分布,一般生于海拔400～1500 m的山谷常绿阔叶林、竹林、杂木林、灌木丛下、阴坡林缘等湿润且荫蔽度较大的地带,是典型的阴生植物[3-5]。 随着人们对七叶一枝花药用价值和经济价值认识的不断提高,市场对其需求量逐渐增大,人工栽培技术也不断提高,而充分利用林地空间和林荫优势发展林下经济,不仅能缓解药、田、林争地的矛盾,还能促进森林资源和七叶一枝花产业的可持续发展,是一种高效的生态栽培模式[6-7]。浙江省具有丰富的毛竹(Phyllostachysedulis)资源,为缓解近几年由于劳动力成本高、毛竹材价格低等引起的竹林经济效益不佳的现实问题,已在毛竹林下开展了多种林-药、林-菌等高效复合栽培模式[8-9]。七叶一枝花作为重要的林下中药材发展林下经济也在多地得到推广和应用[10-12]。目前针对七叶一枝花林下栽培技术的研究主要集中在林分选择、郁闭度控制、立地质量、病虫害防治等方面[13-17],而对林下栽培七叶一枝花各器官的营养元素含量及分配等方面的研究报导较少,因此了解和掌握毛竹林下七叶一枝花各器官主要营养元素的含量及分配格局,对后续指导七叶一枝花的林下栽培具有一定的理论支撑作用。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验区位于浙江省杭州市西部的浙江省林业科学研究院白岩寺林区,地 理 位 置119°59′58″E,30°10′03″N,海拔102 m,属亚热带季风气候区,四季分明,气候温和,雨量充沛,全年平均气温16.5 ℃,年平均湿度81%,土壤类型为红壤,毛竹林郁闭度0.7～0.8%。试验地0～20 cm土层土壤养分含量测定结果见表1。土壤有机质和水解性氮含量相对较高,而有效磷含量稍偏低,速效钾处于中等水平,pH值4.87,为酸性。

表1 毛竹林地土壤养分含量

1.2 样品采集与处理

试验用七叶一枝花系2018年人工种植,种植时为4年生小苗,种源来自浙江龙泉,种植株行距(30～40)cm×(40～50)cm,2022年5月中旬于七叶一枝花花期进行采样,于样地内随机选取三个采样点,每个采样点各取3株长势基本一致的植株进行整株挖取,经清洗、整理干净后按照须根、块茎、叶、茎、花各器官进行分解,3株一组为一个重复,共3个重复。植物器官样品先于105 ℃烘箱内杀菌30 min,然后降温至70～80 ℃,赶尽水分,经粉碎机粉碎,过40目筛后进行养分测定。

1.3 养分含量测定

称取植物器官样品0.1～0.5 g经H2SO4-H2O2消煮、定容、过滤后用于测定氮、磷、钾养分含量(NY/T2017-2011),氮含量测定采用凯氏定氮仪法,磷含量测定采用钼锑抗比色法,钾含量测定采用火焰原子吸收分光光度法;植物器官样品中钙和镁含量的测定分别参照GB5009.92-2016、GB5009.241-2017采用原子吸收分光光度法测定。所测养分含量均为全量。

1.4 数据处理

试验结果利用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0软件进行统计分析。不同器官间的养分含量采用单因素方差分析(one-wayANOVA)和最小显著性检验(LSD),各器官间的养分相关性采用双变量相关分析(Bivariate)。

2 结果与分析

2.1 七叶一枝花各器官的养分含量及分配

由图1(a)可知,七叶一枝花花期各器官的氮含量的变化范围为8.15～31.48 g/kg,平均为17.82 g/kg。各器官的氮含量从高到低依次为叶>花>须根>块茎>茎,叶器官中的氮含量最高,达31.48 g/kg,显著高于其它各器官(P<0.05),其次为花器官,含量为21.71 g/kg,与其它器官也有显著差异(P<0.05)。

图1 毛竹林下七叶一枝花各器官养分含量

由图1(b)可知,七叶一枝花各器官的磷含量的变化范围为1.17～2.17 g/kg,平均为1.67 g/kg。各器官中的磷含量从高到低依次为花>叶>茎>须根>块茎,含量较高的为花、叶、茎,含量分别为2.17、2.08、1.61 g/kg,三者间差异不显著(P>0.05),但与须根和块茎间有显著差异(P<0.05)。

由图1(c)可知,七叶一枝花各器官的钾含量的变化范围为3.38～11.66 g/kg,平均为9.49 g/kg。各器官的钾含量从高到低依次为须根>叶>花>茎>块茎,含量较高的为须根、叶、花和茎器官,分别为11.66、11.48、11.36、9.58 g/kg,且各器官间的含量差异不显著(P>0.05);钾含量最低的为块茎,含量为3.38 g/kg,显著低于其它各器官(P<0.05)。

由图1(d)可知,七叶一枝花各器官钙含量的变化范围1.31～6.15 g/kg,平均为4.19 g/kg。各器官的钙含量从高到低依次为茎>须根>块茎>叶>花,含量最高的为茎,达6.15 g/kg。方差分析表明茎、须根和块茎间的含量差异不显著(P>0.05),但与叶和花中的含量有显著差异(P<0.05)。

由图1(e)可知,七叶一枝花各器官镁含量的变化范围为1.33～5.39 g/kg,平均为2.75 g/kg。各器官的镁含量从高到低依次为须根>叶>花>块茎>茎,含量最高的为须根,达5.39 g/kg,显著高于其它各器官(P<0.05),其它各器官间也存在显著差异(P<0.05)。

2.2 七叶一枝花同一器官不同养分含量的比较

由图1可以看出,七叶一枝花同一器官中不同养分含量也不尽相同。从叶器官来看,氮含量为最高,钙含量为最低,从大到小依次为氮>钾>镁>磷>钙;从花器官来看,各元素含量从大到小依次为氮>钾>镁>磷>钙;茎器官中各元素含量从大到小依次为钾>氮>钙>镁>磷;块茎中各元素含量从大到小依次为氮>钙>钾>镁>磷;须根中各元素含量从大到小依次为氮>钾>钙>镁>磷;从各器官养分含量的平均值来看,从大到小依次为氮>钾>钙>镁>磷。最大的为氮元素,其次为钾元素,最低的为磷元素。从七叶一枝花各器官中氮、磷、钾营养元素含量的化学计量比(表2)可以看出,叶片中的N∶P平均为15.34,位于14～16之间,而其它器官的N∶P均小于14。

表2 七叶一枝花各器官中氮、磷、钾元素含量的化学计量比

2.3 七叶一枝花各器官养分含量间的相关性分析

七叶一枝花各器官养分含量间的相关系数见表3。由表3可知,须根中的氮含量与钾含量呈极显著正相关(P<0.01);块茎中的镁含量与钙含量呈显著正相关(P<0.05);叶中的磷含量与钾含量呈显著正相关(P<0.05);茎中钾含量与钙含量呈极显著正相关(P<0.01);花中的磷含量与钾含量呈显著正相关(P<0.05)。其余指标间的相关性均未达显著水平。

表3 七叶一枝花各器官养分间的相关系数

3 结论与讨论

七叶一枝花为多年生宿根草本植物,生长缓慢,每年2～3月份立春左右茎芽开始萌动冲出地面,之后到4月份左右是其生长发育的旺盛期,地上茎抽出后,花芽已在茎顶端长成,至5月份已抽薹开花,6～7月份形成初果,9～10月份种子成熟,随后茎叶慢慢枯萎,逐步进入休眠期。通过本试验分析表明,七叶一枝花花期各器官中氮含量以叶中最高达31.48 g/kg,其次为花,磷含量以花中最高2.17 g/kg,其次为叶,钾含量以须根中最高达11.66 g/kg,其次为叶和花。大量研究表明[18-19]植物叶片由于其进行光合作用维持植物生长而成为吸收氮、磷、钾最活跃的器官,因而这些元素在叶中的含量明显高于其他部位,七叶一枝花也具有类似的分配特征,且由于研究采样时间为5月份,是七叶一枝花营养生长和生殖生长都较为旺盛时期,因而大部分营养元素都集中在叶、花和须根器官中。同时由于钙是非活跃性元素,流动性差,因而使其在茎中的含量较高。氮、磷是植物生长代谢中最活跃的酶和遗传物质的重要组成成分,并且它们通常成为限制性元素阻碍生物体的生长[20-21]。根据Koerselman等[22]的研究表明植物叶片N∶P<14表示生长受N限制,叶片N∶P>16表示受P限制,而N∶P位于14～16之间时,表示受二者的共同限制或均不限制。本研究表明七叶一枝花叶片N∶P平均为15.35,位于14～16之间,鉴于毛竹林地土壤养分磷含量偏低的情况来看,七叶一枝花的生长可能是受氮、磷的共同限制,具体尚需通过养分试验进一步研究确定。通过植物器官营养元素含量间的相关性分析可以了解各养分元素间的相互作用,本研究表明七叶一枝花须根中氮含量与钾含量、茎中钾含量与钙含量呈极显著正相关(P<0.01),块茎中的镁含量与钙含量、叶中和花中的磷含量与钾含量呈显著正相关(P<0.05),说明七叶一枝花植物体内的氮、磷、钾、钙、镁等营养元素间存在相互促进作用。根据毛竹林下七叶一枝花各器官的养分含量及分配格局,建议在花期可通过配施氮肥和磷肥,改善土壤养分条件,提高养分供应能力,同时七叶一枝花主要是以收获地下块茎为培育目标,可根据需要摘除花蕾以减少养分消耗。