黃芩高產(chǎn)栽培及質(zhì)量調(diào)控生理生態(tài)機制研究.pdf

1、黃芩(Scutellaria baicalensis Georgi)為唇形科多年生草本植物，傳統(tǒng)上以根入藥，為我國常用大宗中藥材，隨著中藥現(xiàn)代化的不斷進步，黃芩藥材需求量不斷加大，野生資源銳減，已不能滿足市場需求。黃芩已被我國列為三級保護瀕危植物，栽培黃芩已成為我國黃芩藥材的主要來源，但是，尚缺乏系統(tǒng)化的科學研究。因此，開展黃芩規(guī)范化種植技術和質(zhì)量控制生理生態(tài)機制研究，對實現(xiàn)藥材原料的安全供應與質(zhì)量的穩(wěn)定可控具有重要意義。 試驗

2、選擇吉林省具有代表性的臨江、長春和洮南市3個不同生態(tài)區(qū)域進行人工種植黃芩，綜合考慮播種時間、播種密度、施肥、最佳采收期等栽培措施和水分、光照、土壤等生態(tài)因子對中藥材黃芩產(chǎn)量和品質(zhì)的影響；明確黃芩生長發(fā)育規(guī)律，重點研究不同生態(tài)區(qū)黃芩產(chǎn)量、品質(zhì)和生理生態(tài)特性；探討不同生態(tài)區(qū)影響黃芩產(chǎn)量和品質(zhì)的主要影響因子；確定黃芩最適宜的生態(tài)區(qū)，為黃芩GAP基地建設和優(yōu)質(zhì)藥材規(guī)范化生產(chǎn)提供科學依據(jù)。 黃芩試驗期間定期取樣，測定黃芩根莖葉形態(tài)指標、生

3、物產(chǎn)量和黃芩苷、總黃酮含量，黃芩苷測定用美國產(chǎn)Agilent1100高效液相色譜儀，總黃酮測定用UV-1700紫外分光光度計；黃芩光合生理生態(tài)指標測定用英國PP Systems公司生產(chǎn)的TPS-1便攜式光合作用系統(tǒng)；常規(guī)方法測定黃芩保護酶活性和可溶性蛋白、可溶性糖含量。主要結(jié)果如下： 1.栽培措施對黃芩藥材產(chǎn)量和外觀品質(zhì)的影響 1.1環(huán)境條件對黃芩種子發(fā)芽率和保護酶活性的影響 1.1.1環(huán)境條件對種子千粒重和發(fā)芽

4、率的影響 生境條件和采種時間影響黃芩種子千粒重，8月采收的洮南黃芩種子千粒重大；不同生境條件下，黃芩種子千粒重不同，但對黃芩種子發(fā)芽率沒有影響，三地黃芩種子發(fā)芽率變化趨勢一致，發(fā)芽率相差微?。环N子貯存時間長，發(fā)芽率降低，貯存2年以上的種子不宜做生產(chǎn)用種；黃芩浸種時的適宜水溫為40～50℃，浸種時間6h～12h，發(fā)芽適宜溫度為20～25℃，在無光環(huán)境下黃芩發(fā)芽率顯著提高。 1.1.2黃芩種子發(fā)芽率與保護酶活性的關系

5、 超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性與黃芩種子發(fā)芽率呈顯著或極顯著正相關。黃芩種子發(fā)芽過程中，幾種保護酶活性均是當年新種子>1年種子>2年種子，保護酶活性與黃芩種子抗逆性關系密切，黃芩種子隨貯存年限增加，種子抗逆性降低。 1.2播種時間對黃芩產(chǎn)量的影響 1年生黃芩產(chǎn)量秋播和春播高于夏播，播期對2年生黃芩產(chǎn)量影響不明顯。 1.3播種方式對黃芩的影響 1、2年生平作和壟作

6、栽培黃芩干物質(zhì)積累與分配規(guī)律基本一致：黃芩平作枝根多，壟作枝根少；土壤板結(jié)枝根多，土壤松軟枝根少。 1.4播種密度對黃芩的影響 密植枝根少，稀植枝根多；適當密植單位面積產(chǎn)量高，外觀品質(zhì)好，但單株產(chǎn)量低；稀植地上部與地下均生長良好，單株干物質(zhì)積累多，但單位面積產(chǎn)量低。 2.生態(tài)因子對黃芩藥材產(chǎn)量和外觀品質(zhì)的影響 2.1水分供給量對黃芩產(chǎn)量的影響 在黃芩生長期內(nèi)，150 mm供水量黃芩生物量降低，根莖

7、變細，根長變短，改變了黃芩地上與地下物質(zhì)分配比例，影響外觀品質(zhì)；450 mm供水量黃芩花、果重量增加，但黃芩根產(chǎn)量和總生物量較低；250 mm和350 mm供水量黃芩根、莖優(yōu)勢明顯，外觀品質(zhì)好，根重、地上重、總生物量均高；黃芩具有較強的耐旱性。 2.2施肥對黃芩產(chǎn)量的影響 1年生黃芩單獨施用氮、磷、鉀肥時，氮肥效果明顯，主莖變長變粗，產(chǎn)量提高，氮肥過量影響產(chǎn)量；與氮肥相比，磷、鉀肥單獨施用效果不明顯，鉀肥增量施用，黃芩干

8、物質(zhì)增加。 2.3光對黃芩產(chǎn)量的影響 相同環(huán)境條件下，光照強長勢好，根和總生物量大。 2.4土壤對黃芩產(chǎn)量的影響 長春黑土黃芩根、莖、葉和總生物量大于臨江棕色森林土和洮南沙質(zhì)暗栗鈣土。 3.不同生態(tài)區(qū)黃芩藥材產(chǎn)量及生長規(guī)律 3.11、2年生黃芩生長規(guī)律 1年生黃芩根長、主莖長和生物量呈增加趨勢，8月前以地上生長為主，8月后以根生物量積累為主；2年生黃芩主莖7月中旬以前生長較快，之后

9、生長緩慢，根長和根生物量一直緩慢增加；地上重和總生物量呈單峰曲線變化，峰值出現(xiàn)在8月末，之后下降。 3.2不同生態(tài)區(qū)黃芩產(chǎn)量差異及原因 不同生態(tài)區(qū)1年生黃芩根生物產(chǎn)量差異較大，洮南最輕，長春生物產(chǎn)量前期低于臨江，后期與臨江生物產(chǎn)量持平；2年生黃芩根和地上生物產(chǎn)量長春高于臨江和洮南。臨江降水多，土壤和空氣濕度大，1年生黃芩容易得葉枯病；洮南降水量少，黃芩出苗困難，黃芩生物量低，影響單位面積黃芩產(chǎn)量；長春降水量適宜，土壤肥沃

10、，黃芩生物產(chǎn)量和黃芩有效成分含量都比較高，適合建立黃芩規(guī)范化種植基地。 4.黃芩光合生理生態(tài)特性 4.11、2年生黃芩光合特性 1年生黃芩和2年生黃芩上、中部葉片光合速率日變化趨勢基本一致，早晨和中午較高；2年生黃芩下部葉片凈光合速率早晨高，略有下降后升高，中午達到峰值，“光合午休”現(xiàn)象較輕。 4.2黃芩不同時期光合特性 2年生黃芩不同時期光合作用日變化均呈雙峰或多峰曲線，峰谷出現(xiàn)的時間各不相同；

11、5月份黃芩處于旺長期，6月份黃芩光合速率日變化較平穩(wěn)，8月和9月黃芩光合速率日變化波動較小。5月、6月、8月和9月黃芩日均凈光合速率是20.69μmolCO2·m-2.s·-1、9.81μmolCO2·m-2·s-1、5.39μmolcO2·m-2.s-1、4.37μmolCO2·m-2·s-1。 4.3黃芩光合生理生態(tài)的關系 1年生黃芩光合速率與光合有效輻射呈極顯著正相關；2年生黃芩上、中、下部葉片光合速率與光合有效輻

12、射呈顯著正相關，2年生黃芩下部葉片光合速率與水氣壓、空氣相對濕度呈極顯著負相關，與大氣溫度呈顯著正相關；不同季節(jié)黃芩光合速率生育前期與光合有效輻射呈極顯著正相關，與水氣壓呈極顯著正相關，生育后期與光合有效輻射呈顯著正相關，與其他環(huán)境因子的關系因季節(jié)不同差異較大。 不同生態(tài)區(qū)黃芩凈光合速率中午降低均為氣孔限制，低的空氣濕度是光合中午降低的重要生態(tài)因子；臨江生態(tài)區(qū)高溫高濕、長春生態(tài)區(qū)葉溫高及大氣CO2濃度低、洮南生態(tài)區(qū)高溫低濕是影響

13、黃芩凈光合速率的主要環(huán)境因子。 5.黃芩藥材質(zhì)量與生理生態(tài)因子關系 5.1水分對黃芩藥材質(zhì)量的影響 適宜供水量可以提高黃芩蛋白質(zhì)和可溶性糖的含量，提高黃芩的抗逆性；黃芩生長期250 mm～350 mm供水量黃芩凈光合速率高，各器官物質(zhì)分配合理，生物產(chǎn)量、黃芩苷和總黃酮都比較高；1年生供水量處理黃芩苷和總黃酮與黃芩生物量呈正相關。 5.2不同生態(tài)區(qū)和黃芩年齡對黃芩藥材質(zhì)量影響 5.2.1不同生態(tài)區(qū)黃

14、芩藥材質(zhì)量差異 1年生黃芩苷含量，洮南略高于長春，長春高于臨江，1年生黃芩根黃酮不同生態(tài)區(qū)差異較小；2年生黃芩苷含量長春>臨江>洮南；單位面積黃芩苷平均含量長春高，洮南低。 5.2.2不同年齡黃芩藥材質(zhì)量差異 不同生態(tài)區(qū)1、2年生黃芩苷、黃酮積累動態(tài)在不同季節(jié)變化趨勢基本一致；2年生黃芩的黃芩苷和總黃酮含量高于1年生黃芩。長春2年生黃芩在9月中上旬單位面積黃芩苷產(chǎn)量高。 5.3黃芩藥材質(zhì)量與黃芩生物產(chǎn)量的

15、關系 綜合分析不同生態(tài)區(qū)黃芩質(zhì)量和產(chǎn)量關系表明：1、2年生黃芩苷和總黃酮均與黃芩根部生物量積累呈極顯著負相關(p<0.01)，單位面積黃芩苷和總黃酮產(chǎn)量與黃芩生物產(chǎn)量尤其是根的產(chǎn)量呈正相關。 5.4黃芩藥材質(zhì)量與黃芩可溶性蛋白和可溶性糖的關系 1年生黃芩苷和總黃酮與黃芩葉片中可溶性蛋白和可溶性糖呈正相關；2年生黃芩苷和總黃酮與黃芩葉片中可溶性蛋白相關性較低，2年生黃芩苷和總黃酮與黃芩葉片中可溶性糖呈負相關。