关键词：
种群构件
连翘
表型可塑性
分布格局
产量质量
摘要：
连翘是我国常用的大宗药材之一,来源于木犀科植物连翘[Forsythia suspensa(Thunb.)Vahl.]的干燥果实,具有清热解毒、散结消肿,疏散风热之功效,主治温热、丹毒、斑疹、痈疡肿毒、瘰疬、小便淋闭等症,被历代医家称为“疮家圣药”。连翘主要分布在河北、山西、河南、陕西等地,在《全国道地药材生产基地建设规划(2018—2025年)》和《中国中药区划》中被列为华北地区的道地药材,其生态种植问题是当前药材生产研究的重要方向。目前有关连翘的种群生态学研究较少,尤其未见连翘种群构件可塑性的报道,本研究以河北井陉县万亩连翘生态种植示范基地的连翘种群为研究对象,从连翘的形态表型、构件数量、构件分布格局以及产量和质量入手,分析了冠幅、株高、地径等形态特征,枝、叶、花和果实等构件单元及其分布格局的可塑性变化规律,以及形态和分布格局变化对药材产量和质量的影响,阐释生态种植连翘的生长发育、适应环境和应对逆境的能力,进而为连翘生态种植管理及其种质资源挖掘提供科学依据,为我国连翘生态种植技术的完善和创新提供理论支持。主要研究结果如下:
1、对连翘表型可塑性的分析中发现,在相同的环境中,大小不一的连翘展现出了不同的可塑性,且可塑性随着植株个体增大,构件数量增多而降低,并呈现出明显的线性关系。已有研究表明,林木个体大小与表型可塑性的关系可能与植株竞争土壤养分有关。当土壤养分充足的时候,植物表型可塑性与植株大小呈正相关,即植株越大,表型可塑性越大;土壤养分受限制时则相反。本实验连翘样地土壤肥力较差,随着个体大小增加,需要获取和利用资源增加,植物发育受到可获取资源的限制,表型可塑性降低,进一步验证了此假设。
研究发现,不同主枝数连翘冠幅大小和各构件数量均产生了较大差距,连翘植株的形态表现出明显的生长分异现象。主枝数较多的连翘明显冠幅较大,构件数量多,生长速度快。分析分异现象产生的原因可能与土壤养分含量和竞争有关:在植株生长发育的初期,形成主枝数较多的连翘可以更多地占据空间位置,在有限的生存空间和资源竞争中处于优势地位,生长速度较快;而形成主枝数较少的连翘在生存空间和资源竞争中处于劣势,生长速度慢。
2、通过对连翘可塑性与产量的综合分析发现,五种不同主枝数连翘随主枝数增多,枝条、叶片、花朵和果实数量都呈上升趋势。枝条和叶片数量的增加可以使连翘更加有效的参与到对生存空间和资源的竞争中去,而花朵和果实数的增加提高了植株繁衍能力,两者结合,多主枝连翘就可以更好的适应环境,扩大自身空间,提高竞争优势。植株可塑性的分析表明,土壤养分受限制时,随着主枝数的增加,植株个体增大,可塑性降低,植株产量相对稳定。所以,多主枝数连翘具有较强的竞争优势和稳定的产量,虽亩产量稍逊于一主枝,但更适宜在荒山荒坡或大面积粗放式管理的条件下种植。一主枝连翘亩产量高,但其竞争能力弱产量波动幅度大,需要精细化的管理,适宜个体农户或小规模精细化管理的条件下种植。
综合连翘产量与药用成分含量分析发现,亩产量、药用成分含量除连翘酯苷A之外一主枝连翘均为最高,但由于样地种植密度大,土壤贫瘠,不排除多主枝连翘由于结果数多营养供应不足导致果实药用成分含量低,需要进一步验证。目前判断一主枝连翘为五种不同主枝数连翘中经济效益、药用价值高的优良类型。
3、通过对样地连翘构件分布格局的调查发现,在垂直于地面方向,连翘枝条主要分布在60-160 cm,其中80-120 cm的总枝数占比最多;在平行于地面的方向上,由于冠幅大小不同,枝条分布距离有所不同,但主要分布在树冠的中部。在结果枝数分布中可以看出结果枝数占比随主枝数量增加呈上升趋势,在垂直于地面的方向上,树冠中上部结果枝占比高于下部;在平行于地面的方向上,中部偏外层结果枝占比明显高于内层。在新枝数分布中可以看出新枝数占比随主枝数量增加呈下降趋势,新枝在连翘空间位置上的分布无明显规律,这说明连翘顶端优势不强,各个位置都有新枝萌发,易行成广阔而圆形的树冠。
连翘花、果实的分布规律与枝条基本相同,但不同位置间坐果率具有明显区别。总体而言,在垂直于地面方向上,树冠中层坐果率高于上、下层,树冠最上部的坐果率最低;在平行于地面的方向上,树冠中外层的坐果率明显高于内层,最内层坐果率最低。
4、通过对不同位置连翘药用成分含量分析,发现在垂直于地面方向上,140 cm以下(树冠中下层)连翘果实药用成分含量较高;在平行于地面的方向上,均呈先上升后下降再上升的趋势,即次内层与外层药用成分含量较高,内层与中层含量较低。结合连翘不同位置坐果率进行分析发现,在垂直于地面方向上,60-140 cm连翘果实坐果率和药用成分含量均较高;在平行于地面的方向上,60-80 cm,120-140 cm连翘果实坐果率和药用成分含量均较高,80-120 cm坐果率高,但药用成分含量
