密花豆扦插苗與種子苗的生長及光合特性研究

張珍賢 趙毅 張鵬 張潔 李泓池 彭開鋒 冷其霖 龔云 蔡傳濤

〔摘要〕 目的 探究密花豆（Spatholobus suberectus Dunn）扦插苗與種子苗的生長動態(tài)和光合特性差異。方法 通過盆栽及大田栽培試驗(yàn)，對同齡密花豆扦插苗與種子苗的株高、基徑、成活率及光合特性進(jìn)行對比分析。結(jié)果 在盆栽及大田試驗(yàn)中，密花豆扦插苗與種子苗的株高和基徑均呈直線增大趨勢，且種子苗的長勢優(yōu)于扦插苗。盆栽及大田條件下，密花豆種子苗的成活率分別為80%和86%，高于扦插苗的70%和62%。密花豆種子苗的最大凈光合速率在盆栽及大田試驗(yàn)中比扦插苗高44.71%和54.65%，且種子苗的表觀量子效率及光飽和點(diǎn)均高于扦插苗，表明密花豆種子苗較之扦插苗具有較高的光合潛能和較強(qiáng)的光適應(yīng)性。結(jié)論 密花豆種子苗的株高和基徑的生長量及光合潛力均優(yōu)于扦插苗，其移栽成活率也高于扦插苗。

〔關(guān)鍵詞〕 密花豆;扦插苗;種子苗;生長;光響應(yīng)曲線;光合特性

〔中圖分類號〕R282.2? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)志碼〕A? ? ? ? 〔文章編號〕doi：10.3969/j.issn.1674-070X.2022.02.005

Study on the growth and photosynthetic characteristics of cutting seedlings and seed

seedlings of Spatholobus suberectus

ZHANG Zhenxian1， ZHAO Yi2， ZHANG Peng2， ZHANG Jie1， LI Hongchi1， PENG Kaifeng2， LENG Qilin2，

GONG Yun2*， CAI Chuantao1，3*

（1. CAS Key Laboratory of Tropical Plant Resources and Sustainable Use， Xishuangbanna Tropical Botanical Garden， Chinese Academy of Sciences， Kunming， Yunnan 650223， China; 2. Zhuzhou Qianjin Pharmaceutical Co.， Ltd.， Zhuzhou， Hunan 412007， China; 3. Core Botanical Garden of Chinese Academy of Sciences， Mengla， Yunnan 666303， China）

〔Abstract〕 Objective To explore the differences in growth dynamics and photosynthetic characteristics between cutting seedlings and seed seedlings of Spatholobus suberectus. Methods The plant height， stem diameter， survival rate and photosynthetic characteristics of cutting seedlings and seed seedlings of Spatholobus suberectus of the same age were compared and analyzed in pot and field cultivation experiments. Results In the pot and field experiments， the plant height and stem diameter of both cutting seedlings and seed seedlings of Spatholobus suberectus showed a linear increasing trend， and the growth of seed seedlings was better than that of cuttings. Under the the pot and field experimental conditions， the survival rate of the seed seedlings was 80% and 86%， respectively， which was higher than that of the cutting seedlings （70% and 62%）. In the pot experiment and field experiment， the maximum net photosynthetic rate of the seed seedlings of Spatholobus suberectus was 44.71% and 54.65% higher than that of the cutting seedlings. Meanwhile， the apparent quantum yield and light saturation point of the seed seedlings were both greater than those of the cutting seedlings. These results indicated that the seed seedlings had higher photosynthetic potential and stronger light adaptability than the cutting seedlings. Conclusion The plant height， stem diameter and photosynthetic potential of Spatholobus suberectus are greater in seed seedlings than in cutting seedlings， and the transplanting survival rate of the former is larger.

〔Keywords〕 Spatholobus suberectus; cutting seedling; seed seedling; growth; light response curve; photosynthetic characteristic

密花豆（Spatholobus suberectus Dunn）為豆科密花豆屬多年生木質(zhì)攀援藤本[1]，是1977年版至2020年版《中華人民共和國藥典》中收載的雞血藤藥材的唯一基原植物[2-3]。雞血藤是中國、韓國和日本傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用的用于治療血瘀證相關(guān)疾病的活血祛瘀藥[4]，其藥用價值高，市場需求量大。在國內(nèi)以雞血藤為原料生產(chǎn)的中成藥達(dá)178種，其中不少為常用的中成藥，如婦科千金片（膠囊）、花紅片、金雞膠囊、活血通脈片及正天丸等[5-6]。多年來由于利益驅(qū)動，密花豆資源遭到無節(jié)制地掠奪式采伐，致使其野生資源趨于枯竭。當(dāng)前醫(yī)藥企業(yè)使用的雞血藤藥材基本依靠緬甸、老撾、越南等國進(jìn)口，其價格和供給易受到國際關(guān)系的影響[7]。此外，人類活動（毀林開荒、經(jīng)濟(jì)林種植等），導(dǎo)致密花豆的生境也遭到嚴(yán)重破壞，且其種群恢復(fù)與更新速度較慢[8]?！吨袊锒鄻有约t色名錄-高等植物卷》已將密花豆列為易危物種[9]。因而，開展密花豆人工栽培勢在必行，這既能滿足臨床用藥需求，促進(jìn)雞血藤藥材產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，又有利于密花豆野生資源的天然保護(hù)，是解決植物保護(hù)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求關(guān)系最直接、最有效的方法。

密花豆在國內(nèi)主要分布于云南、廣西及廣東3個省區(qū)[1]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廣西和廣東地區(qū)密花豆原生境地中少見密花豆花果，且尚存的野生居群中也鮮少甚至未發(fā)現(xiàn)實(shí)生幼苗，因而，兩廣的密花豆人工栽培研究中均采用扦插苗[8，10]。根據(jù)以密花豆扦插苗為種苗的種植基地統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，林下或坡地種植時，密花豆成活率只有20%～30%，主要因?yàn)榍げ迕绺挡簧醢l(fā)達(dá)，起苗時易斷根，傷根嚴(yán)重，且大面積野外種植通常無灌溉能力，嚴(yán)重影響種植效率和基地效益[11]。此外，扦插過程復(fù)雜，且需要大量的插穗，如進(jìn)行規(guī)?；罅慨a(chǎn)苗，操作性比較差。同時，還面臨著插穗來源單一，從而導(dǎo)致種群遺傳多樣性下降，進(jìn)而導(dǎo)致苗木適應(yīng)環(huán)境變化的能力減弱、易發(fā)病蟲害，并會引起品種退化而影響藥材質(zhì)量。因此，種子繁殖在生境擴(kuò)展性、繁殖速度與繁殖潛力上比無性繁殖更具優(yōu)勢。

云南野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)密花豆能正常開花結(jié)果，且種源充足。但當(dāng)前密花豆人工栽培研究尚處于起步階段，無相關(guān)研究探索密花豆種子苗和扦插苗定植后其農(nóng)藝性狀的差異。因而，本研究組開展了盆栽控制試驗(yàn)和大田栽培試驗(yàn)，探究密花豆種子苗與扦插苗定植后幼樹的生長及光合特性的差異，以期為密花豆人工種植基地構(gòu)建選擇合適的種苗材料及其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)示范提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園（21°54′15′′ N， 101°16′32′′ E，海拔580 m）內(nèi)進(jìn)行。西雙版納地區(qū)受西南季風(fēng)的影響，一年中有3個明顯的季節(jié)劃分：干熱季（3～4月）、雨季（5～10月）和霧涼季（11月～次年2月）。年平均降雨量為1500～1600 mm，其中雨季降雨量占全年降雨量的80%以上;霧涼季降雨量開始減少，但早晚濃霧彌漫，空氣濕度較大，氣溫較低;干熱季氣溫高、降雨量少，易發(fā)生旱情。年均溫度為21.5 ℃，最熱月為6月，最冷月為1月，年相對濕度為86%。盆栽試驗(yàn)在植物園的蔭棚中開展，大田試驗(yàn)樣地設(shè)在植物園內(nèi)的柚子林中。柚子林是于2002年人工種植的純果林，樣地內(nèi)除柚子樹（Pterocarpus macrocarpus）外還有少量雞蛋果樹（Cassia siamea）、野芭蕉（Musa wilsonii）、滇南狗脊（Woodwardia magnifica）和馬唐（Digitaria sanguinalis）等物種。

1.2? 試驗(yàn)材料

密花豆扦插苗為課題組扦插的6～7月齡（2019年10月扦插）營養(yǎng)袋裝苗，穗條采自植物園內(nèi)定植3年的密花豆植株的木質(zhì)化硬枝。種子苗為課題組培育的5～6月齡（2019年12月移袋芽苗）營養(yǎng)袋裝苗，種子采自云南省景東縣海拔1500 m左右的無量山。

1.3? 試驗(yàn)方法

1.3.1? 試驗(yàn)設(shè)計? 2020年4月將長勢一致株高為30 cm左右的密花豆種子苗及新芽高度約20 cm的扦插苗各90株移栽至上口直徑31 cm、下底直徑17 cm、高24 cm的花盆中，每盆定植1株苗。盆栽苗置于低光下進(jìn)行適應(yīng)生長，并觀察成活率，及時補(bǔ)苗。盆中插一根細(xì)竹竿，以便使藤本幼苗攀緣。適應(yīng)生長1個月后，移入一層遮陽網(wǎng)下，并隨機(jī)掛牌30株開始后續(xù)的定株觀測。每15天輕微移動花盆1次，防止扎根地下。同年5月，將長勢一致的密花豆種子苗和扦插苗各300株定植于上述相似立地條件的柚子林。在植株適應(yīng)生長1個月后，隨機(jī)掛牌50株開始后續(xù)的定株觀測。

1.3.2? 指標(biāo)測定

（1）形態(tài)生長指標(biāo)：每月定期用鋼卷尺（精確到0.1 cm）及數(shù)顯游標(biāo)卡尺（精確到0.01 mm）測定各試驗(yàn)中密花豆的株高和基徑，株高于表土之上測量，基徑的測量位置為主干離表土2 cm處。2021年7月對各試驗(yàn)中扦插苗和種子苗的成活率進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計。

（2）光響應(yīng)曲線：在2021年8月份天氣晴朗時進(jìn)行測定。不同試驗(yàn)處理的密花豆選擇生長良好的5株，每株選取植株頂端第3～5葉位成熟健康的向陽葉片1片，用Li-6400XT （Li-COR， Lincoln， USA）便攜式光合儀于上午8：30～11：30測定其光響應(yīng)曲線。測量時采用紅藍(lán)光源Li-64002B （Li-COR， Lincoln，USA），樣本室內(nèi)氣流速率為500 μmol·s-1，葉室內(nèi)CO2濃度用緩沖瓶調(diào)控，葉室溫度控制在（28.1±1.2） ℃，光響應(yīng)曲線設(shè)置了2000、1500、1200、1000、800、600、400、200、150、100、80、60、40、20、10、0 μmol·m-2·s-1共16個光強(qiáng)梯度，盡量保持葉片在植株上原位測量，測定前先將葉片在光強(qiáng)2000 μmol·m-2·s-1下進(jìn)行10 min光誘導(dǎo)，待凈光合速率（Pn， μmol·m-2·s-1）趨于穩(wěn)定后啟動自動測量程序。

以光照強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，凈光合速率為縱坐標(biāo)，繪制光響應(yīng)曲線。同時，參照尚三娟等[12]的研究方法，利用非直角雙曲線模型對光響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合，計算光響應(yīng)參數(shù)：表觀量子效率（AQY， μmol·mol-1）、最大凈光合速率（Pmax， μmol·m-2·s-1）、暗呼吸（Rd，

μmol·m-2·s-1）、光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP， μmol·m-2·s-1）和光飽和點(diǎn)（LSP， μmol·m-2·s-1）。

1.4? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析，當(dāng)P<0.05表示處理間差異有統(tǒng)計學(xué)意義，用Sigma Plot 12.5繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1? 密花豆扦插苗和種子苗株高與基徑的生長動態(tài)

由圖1可知，在觀測周期中，隨著時間的推移，盆栽和大田試驗(yàn)中密花豆扦插苗和種子苗的株高和基徑均呈直線增大趨勢。盆栽試驗(yàn)中，扦插苗的株高從35.5 cm增長到235.4 cm，基徑從4.50 mm增長到8.02 mm;種子苗的株高從48.2 cm增長到213.8 cm，基徑從5.10 mm增長到9.07 mm。扦插苗與種子苗的株高分別增長了199.8 cm和165.6 cm，基徑分別增長了3.51 mm和3.97 mm。扦插苗株高的增長量大于種子苗，而基徑的增長量則小于種子苗（圖1A-1B）。大田試驗(yàn)中，扦插苗的株高從29.1 cm增長到128.6 cm，基徑從4.76 mm增長到8.15 mm;種子苗的株高從49.0 cm增長到211.1 cm，基徑從4.86 mm增長到8.94 mm。扦插苗與種子苗的株高分別增長了99.5 cm 和162.1 cm，基徑分別增長了3.39 mm 和4.08 mm，扦插苗株高及基徑的增長量均小于種子苗（圖1C-1D）。

截至觀測時間2021年7月，在4.0 mm至14.0 mm的基徑范圍內(nèi)，盆栽扦插苗的基徑呈“雙峰”分布，波動大;而種子苗的基徑呈“單峰”分布，觀測植株的基徑大多分布在8.0～9.9 mm范圍（圖2A）。大田試驗(yàn)中，扦插苗和種子苗的基徑均呈“單峰”分布，但峰值不同，扦插苗的峰值范圍為6.0～7.9 mm，而種子苗的峰值范圍為8.0～9.9 mm（圖2B）。

2.2? 密花豆扦插苗和種子苗葉片光響應(yīng)曲線

在相同的試驗(yàn)條件下，密花豆扦插苗和種子苗光響應(yīng)曲線的變化趨勢相同，但不同試驗(yàn)中，密花豆葉片的凈光合速率（Pn）隨著光合有效輻射（PAR）的響應(yīng)不同（圖3）。當(dāng)PAR為0～200 μmol·m-2·s-1時，兩個試驗(yàn)中密花豆扦插苗和種子苗的Pn均快速上升，且增幅相似。然而，隨著PAR的增大，密花豆種子苗的Pn增幅在兩種試驗(yàn)條件下均顯著高于扦插苗。同時，在盆栽試驗(yàn)中，兩種密花豆種苗的Pn在PAR為400～800 μmol·m-2·s-1的范圍內(nèi)逐漸穩(wěn)定，而當(dāng)PAR為>800 μmol·m-2·s-1以后，兩種密花豆種苗的Pn呈下降趨勢（圖3A）。但是，在大田試驗(yàn)中，當(dāng)PAR為>400 μmol·m-2·s-1時Pn趨于穩(wěn)定（圖3B）。

在盆栽和大田試驗(yàn)中，種子苗的最大凈光合速率（Pmax）均顯著高于扦插苗，分別高出44.71%和54.65%。同時，密花豆種子苗的表觀量子效率（AQY）和光飽和點(diǎn)（LSP）均大于扦插苗，且在大田試驗(yàn)中種苗的AQY值差異顯著。然而，在兩個試驗(yàn)中，密花豆扦插苗和種子苗的暗呼吸（Rd）和光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）均無顯著差異，但種子苗的Rd在盆栽試驗(yàn)中略小于扦插苗，而在大田試驗(yàn)中大于扦插苗（表1）。

根據(jù)定植一年后，2021年7月密花豆扦插苗和種子苗的成活率調(diào)查可知，盆栽及大田試驗(yàn)中扦插苗的成活率分別為70%及62%，而種子苗的成活率為80%和86%，顯著大于扦插苗的成活率（表1）。

3 討論

通過盆栽及大田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，密花豆種子苗較之扦插苗有更大的生長優(yōu)勢。這與臧傳富等[13]及蔣玲等[14]對云南紅豆杉的研究結(jié)果一致。在盆栽試驗(yàn)中，雖然扦插苗的株高增長量大于種子苗，但其基徑增長量小于種子苗，植株細(xì)弱，抵抗外界不利環(huán)境能力差，而種子苗基徑增粗有利于承受更重的地上部分生物量以及提高抗風(fēng)雨吹打的能力。在大田條件下，密花豆種子苗表現(xiàn)出明顯的生長優(yōu)勢，其株高、基徑的生長量均大于扦插苗。此外，定植一年后，盆栽和大田試驗(yàn)中，種子苗的成活率均大于扦插苗。這可能與扦插苗根系幼嫩，水肥吸收能力差，苗木生長相對弱，抗逆能力差，進(jìn)而導(dǎo)致扦插苗移栽成活率低于種子苗。

植物通過光合作用進(jìn)行有機(jī)物合成、能量儲存和轉(zhuǎn)化，光合作用是決定植物生長、發(fā)育和繁殖的關(guān)鍵。植物光合特性受遺傳特性和環(huán)境因素的雙重影響[15]。光響應(yīng)曲線能有效地評價植物葉片利用光能的潛力和植物對生長環(huán)境的適應(yīng)性。表觀量子效率（AQY）反應(yīng)了植物葉片在弱光下的光合能力，其值越大，說明葉片光能轉(zhuǎn)化效率越高[15-16]。在本研究中，在盆栽和大田兩種試驗(yàn)條件下，密花豆種子苗的AQY均大于扦插苗，說明密花豆種子苗在弱光條件下捕獲光量子的能力高于扦插苗。同時，密花豆種子苗的最大凈光合速率（Pmax）在盆栽和大田兩種條件下均顯著大于扦插苗，表明密花豆種子苗在有效光照條件下其葉片的光合潛能顯著高于扦插苗。光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）和光飽和點(diǎn)（LSP）分別反映植物葉片對弱光和強(qiáng)光的利用能力[12]。在盆栽和大田兩種試驗(yàn)條件下，密花豆種子苗和扦插苗的LCP和LSP均無顯著差異，但種子苗的LSP均大于扦插苗，說明密花豆種子苗較之扦插苗具有較強(qiáng)的光適應(yīng)性。

總之，在試驗(yàn)周期中，盆栽控制及大田條件下，密花豆種子苗的生長能力、成活率及光合潛力均強(qiáng)于扦插苗。此外，種子苗培育簡單、成本低，可能是未來密花豆規(guī)模化人工種植中最具潛力的壯苗來源。但密花豆為多年生藤本植物，生長周期長，本研究中取得的數(shù)據(jù)（8個月及12個月的生長指標(biāo)）只是其全部生命周期中的一個小片段，此研究結(jié)果只能作為密花豆（種子苗和扦插苗）后期研究的基礎(chǔ)，今后應(yīng)根據(jù)多年的生長觀測指標(biāo)，來完善密花豆人工栽培技術(shù)體系。

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