论文摘要
黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）为唇形科多年生草本植物，传统上以根入药，为我国常用大宗中药材，随着中药现代化的不断进步，黄芩药材需求量不断加大，野生资源锐减，已不能满足市场需求。黄芩已被我国列为三级保护濒危植物，栽培黄芩已成为我国黄芩药材的主要来源，但是，尚缺乏系统化的科学研究。因此，开展黄芩规范化种植技术和质量控制生理生态机制研究，对实现药材原料的安全供应与质量的稳定可控具有重要意义。试验选择吉林省具有代表性的临江、长春和洮南市3个不同生态区域进行人工种植黄芩，综合考虑播种时间、播种密度、施肥、最佳采收期等栽培措施和水分、光照、土壤等生态因子对中药材黄芩产量和品质的影响；明确黄芩生长发育规律，重点研究不同生态区黄芩产量、品质和生理生态特性；探讨不同生态区影响黄芩产量和品质的主要影响因子；确定黄芩最适宜的生态区，为黄芩GAP基地建设和优质药材规范化生产提供科学依据。黄芩试验期间定期取样，测定黄芩根茎叶形态指标、生物产量和黄芩苷、总黄酮含量，黄芩苷测定用美国产Agilent 1100高效液相色谱仪，总黄酮测定用UV-1700紫外分光光度计；黄芩光合生理生态指标测定用英国PP Systems公司生产的TPS-1便携式光合作用系统；常规方法测定黄芩保护酶活性和可溶性蛋白、可溶性糖含量。主要结果如下：1栽培措施对黄芩药材产量和外观品质的影响1．1环境条件对黄芩种子发芽率和保护酶活性的影响1．1．1环境条件对种子千粒重和发芽率的影响生境条件和采种时间影响黄芩种子千粒重，8月采收的洮南黄芩种子千粒重大；不同生境条件下，黄芩种子千粒重不同，但对黄芩种子发芽率没有影响，三地黄芩种子发芽率变化趋势一致，发芽率相差微小；种子贮存时间长，发芽率降低，贮存2年以上的种子不宜做生产用种；黄芩浸种时的适宜水温为40～50℃，浸种时间6h～12h，发芽适宜温度为20～25℃，在无光环境下黄芩发芽率显著提高。1．1．2黄芩种子发芽率与保护酶活性的关系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性与黄芩种子发芽率呈显著或极显著正相关。黄芩种子发芽过程中，几种保护酶活性均是当年新种子＞1年种子＞2年种子，保护酶活性与黄芩种子抗逆性关系密切，黄芩种子随贮存年限增加，种子抗逆性降低。1．2播种时间对黄芩产量的影响1年生黄芩产量秋播和春播高于夏播，播期对2年生黄芩产量影响不明显。1．3播种方式对黄芩的影响1、2年生平作和垄作栽培黄芩干物质积累与分配规律基本一致：黄芩平作枝根多，垄作枝根少；土壤板结枝根多，土壤松软枝根少。1．4播种密度对黄芩的影响密植枝根少，稀植枝根多；适当密植单位面积产量高，外观品质好，但单株产量低；稀植地上部与地下均生长良好，单株干物质积累多，但单位面积产量低。2生态因子对黄芩药材产量和外观品质的影响2．1水分供给量对黄芩产量的影响在黄芩生长期内，150 mm供水量黄芩生物量降低，根茎变细，根长变短，改变了黄芩地上与地下物质分配比例，影响外观品质；450 mm供水量黄芩花、果重量增加，但黄芩根产量和总生物量较低；250 mm和350 mm供水量黄芩根、茎优势明显，外观品质好，根重、地上重、总生物量均高；黄芩具有较强的耐旱性。2．2施肥对黄芩产量的影响1年生黄芩单独施用氮、磷、钾肥时，氮肥效果明显，主茎变长变粗，产量提高，氮肥过量影响产量；与氮肥相比，磷、钾肥单独施用效果不明显，钾肥增量施用，黄芩干物质增加。2．3光对黄芩产量的影响相同环境条件下，光照强长势好，根和总生物量大。2．4土壤对黄芩产量的影响长春黑土黄芩根、茎、叶和总生物量大于临江棕色森林土和洮南沙质暗栗钙土。3不同生态区黄芩药材产量及生长规律3．1 1、2年生黄芩生长规律1年生黄芩根长、主茎长和生物量呈增加趋势，8月前以地上生长为主，8月后以根生物量积累为主；2年生黄芩主茎7月中旬以前生长较快，之后生长缓慢，根长和根生物量一直缓慢增加；地上重和总生物量呈单峰曲线变化，峰值出现在8月末，之后下降。3．2不同生态区黄芩产量差异及原因不同生态区1年生黄芩根生物产量差异较大，洮南最轻，长春生物产量前期低于临江，后期与临江生物产量持平；2年生黄芩根和地上生物产量长春高于临江和洮南。临江降水多，土壤和空气湿度大，1年生黄芩容易得叶枯病；洮南降水量少，黄芩出苗困难，黄芩生物量低，影响单位面积黄芩产量；长春降水量适宜，土壤肥沃，黄芩生物产量和黄芩有效成分含量都比较高，适合建立黄芩规范化种植基地。4黄芩光合生理生态特性4．1 1、2年生黄芩光合特性1年生黄芩和2年生黄芩上、中部叶片光合速率日变化趋势基本一致，早晨和中午较高；2年生黄芩下部叶片净光合速率早晨高，略有下降后升高，中午达到峰值，“光合午休”现象较轻。4．2黄芩不同时期光合特性2年生黄芩不同时期光合作用日变化均呈双峰或多峰曲线，峰谷出现的时间各不相同；5月份黄芩处于旺长期，6月份黄芩光合速率日变化较平稳，8月和9月黄芩光合速率日变化波动较小。5月、6月、8月和9月黄芩日均净光合速率是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黄芩光合生理生态的关系1年生黄芩光合速率与光合有效辐射呈极显著正相关；2年生黄芩上、中、下部叶片光合速率与光合有效辐射呈显著正相关，2年生黄芩下部叶片光合速率与水气压、空气相对湿度呈极显著负相关，与大气温度呈显著正相关；不同季节黄芩光合速率生育前期与光合有效辐射呈极显著正相关，与水气压呈极显著正相关，生育后期与光合有效辐射呈显著正相关，与其他环境因子的关系因季节不同差异较大。不同生态区黄芩净光合速率中午降低均为气孔限制，低的空气湿度是光合中午降低的重要生态因子；临江生态区高温高湿、长春生态区叶温高及大气CO2浓度低、洮南生态区高温低湿是影响黄芩净光合速率的主要环境因子。5黄芩药材质量与生理生态因子关系5．1水分对黄芩药材质量的影响适宜供水量可以提高黄芩蛋白质和可溶性糖的含量，提高黄芩的抗逆性；黄芩生长期250 mm～350 mm供水量黄芩净光合速率高，各器官物质分配合理，生物产量、黄芩苷和总黄酮都比较高；1年生供水量处理黄芩苷和总黄酮与黄芩生物量呈正相关。5．2不同生态区和黄芩年龄对黄芩药材质量影响5．2．1不同生态区黄芩药材质量差异1年生黄芩苷含量，洮南略高于长春，长春高于临江，1年生黄芩根黄酮不同生态区差异较小；2年生黄芩苷含量长春＞临江＞洮南；单位面积黄芩苷平均含量长春高，洮南低。5．2．2不同年龄黄芩药材质量差异不同生态区1、2年生黄芩苷、黄酮积累动态在不同季节变化趋势基本一致；2年生黄芩的黄芩苷和总黄酮含量高于1年生黄芩。长春2年生黄芩在9月中上旬单位面积黄芩苷产量高。5．3黄芩药材质量与黄芩生物产量的关系综合分析不同生态区黄芩质量和产量关系表明：1、2年生黄芩苷和总黄酮均与黄芩根部生物量积累呈极显著负相关（p＜0.01），单位面积黄芩苷和总黄酮产量与黄芩生物产量尤其是根的产量呈正相关。5．4黄芩药材质量与黄芩可溶性蛋白和可溶性糖的关系1年生黄芩苷和总黄酮与黄芩叶片中可溶性蛋白和可溶性糖呈正相关；2年生黄芩苷和总黄酮与黄芩叶片中可溶性蛋白相关性较低，2年生黄芩苷和总黄酮与黄芩叶片中可溶性糖呈负相关。6黄芩最佳采收期2年生黄芩苷和总黄酮含量高于1年生黄芩；3年生黄芩苷和总黄酮含量高于2年生黄芩；2年生黄芩在9月中旬和第3年春季单位面积黄芩苷产量高，适宜采收，收获后有充足时间晾晒；综合产量和黄芩苷含量，栽培黄芩最佳采收时期为第二年的9月中旬或第3年春季。
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