田曉雅,王娜靈,張棕豪,黎俊杰,張顯卓,彭秀建*
(1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212400;2.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖南 吉首 416000;3.湖南湘泉制藥有限公司,湖南 吉首 416000)
丹參的有效成分按照溶解性可以分為水溶性成分和脂溶性成分。水溶性成分主要為多聚酚酸類化合物,包括丹參素、原兒茶醛、丹酚酸等,具有抗心肌缺血活性[1-2];脂溶性成分是以丹參酮為代表的脂溶性松香烷二萜類化合物,具有抗癌、抗炎等臨床藥理作用[3-4]。在丹參栽培過程中,需要兼顧產(chǎn)量與有效成分含量。種植密度是栽培措施上的關(guān)鍵技術(shù),有研究表明,單位面積丹參根重與種植密度負(fù)相關(guān),產(chǎn)量隨種植密度增加呈拋物線趨勢[5-6],丹參總丹參酮含量與根莖直徑負(fù)相關(guān)[7-8]。因此,合理密植方能達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。對不同種植密度下的丹參進(jìn)行產(chǎn)量及有效成分含量差異性分析研究,有助于建立更合理有效的丹參栽培方式。
以四川丹參為材料,設(shè)置3 個種植密度,分別為密度Ⅰ(120 000 株/hm2)、密度Ⅱ(150 000 株/hm2)、密度Ⅲ(180 000 株/hm2)。小區(qū)面積為22.5 m2左右,設(shè)3 次重復(fù)。以尿素(含氮46%)為氮肥,施用量為500 kg/hm2;過磷酸鈣(含P2O516%)為磷肥,施用量為400 kg/hm2;氯化鉀(含K2O 50%)為鉀肥,施用量為250 kg/hm2。所有肥料于耕地時一次性施入。
丹參移栽后35 d,每隔30 d 取樣1 次,每10 株為1 個重復(fù),烘干稱重。
將丹參根樣品磨粉過篩,稱取0.3 g 置于具塞錐形瓶中,加入甲醇50 mL 并密塞,超聲提取1 h 后過濾,取濾液作為樣品進(jìn)行測定。
丹參素、原兒茶醛:用高效液相色譜系統(tǒng)(美國water 公司)進(jìn)行測定,以甲醇-醋酸(10∶90)混合溶液為流動相,流速1.5 mL/min,柱溫30 ℃,檢測波長為280 nm。使用丹參素、原兒茶醛對照品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。
丹參酮ⅡA、隱丹參酮:用高效液相色譜系統(tǒng)(美國water 公司)進(jìn)行測定,以85%甲醇溶液為流動相,流速0.8 mL/min,柱溫30 ℃,檢測波長260 nm。使用丹參酮ⅡA、隱丹參酮、丹參素對照品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。
如圖1所示,從移栽到收獲,單位面積丹參根部干物質(zhì)總量呈持續(xù)上升趨勢。
圖1 不同密度處理下根部干物質(zhì)量積累動態(tài)
密度Ⅰ、密度Ⅱ下,單位面積丹參根部干物質(zhì)總量增長速率在155~185 d 達(dá)到最大,日增長質(zhì)量分別為50 kg(密度Ⅰ)、61 kg(密度Ⅱ),密度Ⅲ在95~125 d 時日增長速率最大,日增長質(zhì)量為54 kg。從125 d 開始,密度Ⅱ下單位面積丹參根部干物質(zhì)總量日增長速率高于密度Ⅲ。在35~185 d 期間,單位面積丹參根部干物質(zhì)總量為密度Ⅲ>密度Ⅱ>密度Ⅰ,185 d 時密度Ⅱ的單位面積丹參根部干物質(zhì)總量與密度Ⅲ無顯著差異,215 d 時密度Ⅱ>密度Ⅲ。整個生育期中,密度Ⅰ下單位面積丹參根部干物質(zhì)總量始終低于密度Ⅱ、密度Ⅲ。
在生長前期,種植密度對丹參素含量影響不顯著,生長至125 d 丹參素含量與種植密度呈負(fù)相關(guān),依次為密度Ⅰ>密度Ⅱ>密度Ⅲ,詳見圖2(a)。
圖2 不同密度處理下有效成分積累動態(tài)
原兒茶醛含量增長趨勢與丹參素一致,在生長前期不同種植密度下原兒茶醛含量無顯著差異,生長至125 d 含量與種植密度呈負(fù)相關(guān),依次為密度Ⅰ>密度Ⅱ>密度Ⅲ,詳見圖2(b)。
丹參酮ⅡA含量在65~95 d 高速增長,然后在95~215 d 保持一個較為穩(wěn)定的水平,且與種植密度正相關(guān),依次為密度Ⅲ>密度Ⅱ>密度Ⅰ,詳見圖2(c)。
隱丹參酮含量在生長前期持續(xù)增長,至125 d時達(dá)到高峰,隨后下降,且其含量與種植密度負(fù)相關(guān),依次為密度Ⅰ>密度Ⅱ>密度Ⅲ,詳見圖2(d)。
密度效應(yīng)是作物種植中不可忽視的問題,種植密度對產(chǎn)量的影響不僅來自于單位面積株數(shù)差異,還來自于單株產(chǎn)量差異。不同種植密度導(dǎo)致的資源競爭,比如肥料、水分、光照等均能影響作物生長[9-10]。研究顯示,在生長前期,不同種植密度下丹參單株根干物質(zhì)量增長速率無顯著差異,單位面積丹參根部干物質(zhì)總量與種植密度正相關(guān)。因為此時植株較小,土壤肥力及光照充足,植株生長不受限,單位面積丹參株數(shù)越多干物質(zhì)總量越高,所以日增長速率依次為密度Ⅲ>密度Ⅱ>密度Ⅰ。但隨著植株生長,地下根部生長空間受限,密度過大甚至?xí)?dǎo)致死根爛根,且地上部生長過密導(dǎo)致光照不足[11],從而限制了植株生長[12],導(dǎo)致在收獲時產(chǎn)量為密度Ⅱ>密度Ⅲ。
種植密度同時也會影響藥材的有效成分含量[13-14]。丹參有效成分在根的各部位分布不同,根部結(jié)構(gòu)的變化直接影響了有效成分的含量。種植密度較大時,有限的地下空間限制了根系分布、根的直徑、分枝數(shù)量,影響了根的表皮面積、韌皮部和木質(zhì)部厚度,從而影響有效成分的含量。比如丹參酮ⅡA主要分布在周皮中,其含量隨著周皮比例增加而增加,較大的種植密度下根部生長受限直徑較小,周皮占根部總量比例大,所以丹參酮ⅡA含量與種植密度正相關(guān)。與丹參酮ⅡA相反,丹參素、原兒茶醛、隱丹參酮的含量與種植密度呈負(fù)相關(guān)。研究顯示,種植密度對不同有效成分含量的影響不同,因此在種植時需要綜合考慮,選取合適的種植密度,保證藥材中各有效成分含量均能處于較高水平。
作物生產(chǎn)也是群體生產(chǎn),群體產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)與種植密度正相關(guān),但超過一定限度后由于個體發(fā)育受到限制和破壞,導(dǎo)致群體產(chǎn)量也隨之降低。因此合理密植、構(gòu)建健康的群體結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)個體和群體共同發(fā)展,有助于提高丹參產(chǎn)量、改善丹參品質(zhì)。在本研究中,綜合產(chǎn)量和有效成分含量,密度Ⅱ(15 萬株/hm2)為最適宜的種植密度。