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Effect of soil preparation and fertilization on foliage and shoot growth of Ginkgo biloba and its medicine content

不同整地施肥措施对银杏构件生长及药用成分的影响



全 文 :不同整地施肥措施对银杏构件生长及
药用成分的影响 3
何丙辉1  钟章成2 3 3
(1 西南农业大学资源环境学院 ,重庆 400716 ;2 西南师范大学生命科学学院 ,重庆 400715)
【摘要】 研究了田间条件下不同整地施肥措施对银杏构件生长及药用成分的影响. 结果表明 ,对银杏株高
生长促进作用最大的措施依次为 :施农家肥 + 间作 > 爆破整地 + 间作 > 施农家肥 > 爆破整地 > 间作 ,提高
生长量分别为 1415 %、816 %、517 %、312 %和 0 ;对银杏当年新梢生长促进作用最大的措施依次为 :施农家
肥 + 间作 > 爆破整地 + 间作 > 间作 > 施农家肥 > 爆破整地 ,提高生长量分别为 5811 %、3616 %、3311 %、
3012 %和 1410 % ;不同的整地、施肥和间作措施样地长枝数无显著差异 ,而短枝数量与总叶数有显著差
异 ;施农家肥加间作措施对提高银杏药用成分含量作用最大 ,叶片中 皮素和芦丁含量分别为对照的 412
倍和 212 倍.
关键词  银杏  整地  施肥  构件   皮素  芦丁
文章编号  1001 - 9332 (2004) 06 - 0979 - 04  中图分类号  Q948111219  文献标识码  A
Effect of soil preparation and fertilization on foliage and shoot growth of Ginkgo biloba and its medicine con2
tent. HE Binghui1 ,ZHON G Zhangcheng2 (1 College of Resources and Envi ronment , Southwest A gricultural U2
niv rsity , Chongqing 400716 , China ;2 Faculty of L if e Science , Southwest China Norm al U niversity , Chongqing
400715 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (6) :979~982.
The study showed that the efficiency of various treatments in improving the height growth of Ginkgo biloba was
organic fertilizer plus intercropping > soil preparation by blasting plus intercropping > organic fertilizer > soil
preparation by blasting > intercropping ,and the height growth increased by 14. 5 % ,8. 6 % ,5. 7 % ,3. 2 % and 0 ,
respectively. The efficiency of the treatments in improving new shoot growth was organic fertilizer plus intercrop2
ping > soil preparation by blasting plus intercropping > intercropping > organic fertilizer > soil preparation by
blasting ,and the new shoot growth increased by 58. 1 % ,36. 6 % ,33. 1 % ,30. 2 % and 14. 0 % ,respectively. Soil
preparation ,organic fertilization and intercropping had no different effect on the number of long shoots ,but their
effect on the numbers of short shoots and leaves was significantly different . The most efficient treatment in im2
proving the medicine content was organic fertilization plus intercropping. Compared with control ,the content of
quercetin and rutin in Ginkgo biloba leaves increased by 420 % and 220 % ,respectively.
Key words  Ginkgo biloba L . , Soil preparation , Fertilization , Modular , Quercetin , Rutin.3 国家自然科学基金项目 (30370279) 、重庆市科委项目 (200227535)
和西南农业大学博士 (后)启动基金资助项目.3 3 通讯联系人.
2003 - 06 - 18 收稿 ,2004 - 01 - 17 接受.
1  引   言
构件是植物体上具有生死过程和潜在分生能力
的形态学单位 ,植物种群的构件生长特性不仅是种
群动态的重要方面 ,而且对揭示物种与环境之间的
相互作用机理具有重要意义[10 ,12 ] . 近 20 年来 ,植物
构件理论和应用的研究发展很快 ,已逐渐成为植物
生态学研究的一个热点[16 ,17 ,19 ] ,对叶[3 ] 、蕨叶[1 ,18 ] 、
花[6 ] 、树的芽[15 ] 和茎[7 ] 、块 茎[4 ] 、杂 草[2 ,9 ] 、牧
草[22 ] 、野生大豆[8 ] 、大头茶[13 ,21 ]和银杏[11 ]等的构
件理论研究已取得了一些有价值的成果. 但这些研
究都是在实验室、小尺度条件下进行的 ,而在野外和
大尺度条件下针对药用木本植物的各种构件结构动
态的系统研究至今尚未见报道.
银杏 ( Gi nkgo biloba L . ) 为银杏科落叶乔
木[20 ] ,是我国特产的珍贵孑遗树种 ,属国家二级保
护植物 ,具有很高的经济价值和药用价值. 为了探讨
野外和大尺度条件下药用木本植物构件的生长及其
内源成分的变化规律 ,本文以银杏为研究对象 ,对不
同整地施肥等技术措施对银杏构件生长发育的影响
进行了研究.
2  研究地区与研究方法
211  研究地区概况
研究区位于重庆市潼南县的哨楼乡、小渡乡和双江镇 ,
属中亚热带湿润季风气候区 ,气候温和 ,夏无酷暑 ,冬无严
寒 ,四季分明 ,无霜期长 ;雨热同季 ,热量丰富 ,雨量充沛 ,但
应 用 生 态 学 报  2004 年 6 月  第 15 卷  第 6 期                               
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 2004 ,15 (6)∶979~982
表 1  样地基本情况表
Table 1 Basic situation of plots
样地号
Plot No.
海拔
Altitude (m)
坡度
Gradient (°)
整 地
Soil preparation
施 肥
Organic fertilizer
间 作
Intercropping
1 330 12 未爆破整地 No soil preparation 未施肥 No fertilizer 无间作 No intercropping
2 320 15 爆破整地 Soil preparation by blasting 未施肥 No fertilizer 无间作 No intercropping
3 300 10 未爆破整地 No soil preparation 施农家肥 Organic fertilizer 无间作 No intercropping
4 340 10 爆破整地 Soil preparation by blasting 未施肥 No fertilizer 有间作 Intercropping
5 345 15 未爆破整地 No soil preparation 施农家肥 Organic fertilizer 有间作 Intercropping
6 310 10 未爆破整地 No soil preparation 未施肥 No fertilizer 有间作 Intercropping
雨量分配不均 ,夏旱频繁 ;秋多阴雨 ,日照少 ,年均日照时数
1 20016 h ,多年平均气温 1719 ℃,年均降雨量 99219 mm ,年
蒸发量 524 mm. 研究区土壤为遂宁组紫色土 ,研究区于
1998 年底开始实施“银杏绿色长廊工程”,共栽植 4 年生银
杏实生苗 1 500 hm2 .
在研究区内选择银杏样地 6 块 ,每块样地土壤及地形条
件基本一致 ,面积均为 100 m2 ,土层为 > 45 cm ,栽植的银杏
苗大小规格一致 ,栽植株行距一致 ,采取不同的整地、施肥及
间作措施. 样地基本情况如表 1.
212  研究方法
21211 构件生长  1998 年秋季 ,对 2、3 号样地进行爆破整
地 ,每个种植穴爆破一次 ,爆破穴的直径和深度均为 80 cm ,
1999 年 3 月 ,将生长健壮、规格基本一致的 4 年生银杏实生
苗栽植于样地 ,栽植株行距 2 m ×215 m ,每个样地栽植株数
均为 20 株 ,同时按样地设计要求对样地进行施肥、间作处
理 ,3 号、5 号样地进行施肥处理 ,在种植时进行 ,每个种植穴
施农家肥 10 kg ,农家肥为利用农作物秸秆堆制而成的普通
堆肥 ,养分含量为全氮 0135 %、全磷 0111 %、全钾 0140 %、
p H 716 ,4~6 号样地进行间作处理 ,在银杏种植行间间作红
薯 ,1999 年 9 月 ,对样地银杏各项生长指标进行测定. 采用
SPSS 910 统计分析软件的单因素方差分析 (ANOVA) 中的
LSD 法[5 ,14 ] (Least2significant difference) 对株高、当年生新梢
长、长枝数、短枝数及总叶数进行方差分析.
21212 药用成分测定
1)仪器与试药 :岛津 LC26A 高速液相色谱仪 ,C2R3A 色
谱数据处理机 , SCL26A 型系统控制器 , SPD26AV 紫外可见
检测器. 银杏叶片取自试验样株 ,以 皮素、芦丁为对照标
样.
2)试验条件为色谱柱 :CLC2ODSC18 ;流动相 :甲醇2水 ,
梯度洗脱 ,0~20 min (甲醇) 从 50 %变到 90 % ;流速 : 1 ml·
min - 1 ;检测波长 :254 nm ;柱温 :35 ℃;进样量 :20μl. 精密称
取经五氧化二磷干燥 48 h 的 皮素、芦丁适量 ,加甲醇分别
制成浓度为 0117 和 01835 mg·ml - 1的标样.
3) 供试液制备与测定 :1999 年 9 月 ,在每一样地中每株
银杏采集叶片 15 片 ,混合在一起作为一个样品 ,105 ℃温度
下在烘箱中烘干 8 h ,然后每个样品中取银杏干叶 115 g ,剪
碎 ,用索氏提取器在温度 60~70 ℃条件下以甲醇提取 8 h ,
提取液浓缩后 ,在 100 ml 容量瓶中加甲醇定容 ,摇匀 ,从中
取出 1 ml 用 30 %乙醇定容至 10 ml ,作为供试液.
精密吸取标样溶液和供试品溶液各 10μl ,注入液相色
谱仪 ,测定各组分峰面积积分值. 计算供试品浓度计算式 :
CX = S X/ SS ×CS . 式中 , CX 为样品浓度 ( mg·ml - 1 ) ; S X
为样品峰面积 (cm2) ; SS 为标样峰面积 (cm2) ; CS 为标样浓
度 (mg·ml - 1) .
3  结果与分析
311  不同处理样地株高生长比较
方差分析结果表明 ,不同处理的样地 ,其组间平
方和为 1 4731611 ,自由度为 5 ,均方为 2941722 , P
= 0100 ,远小于 0105 ,说明 6 块样地总体上株高生
长呈显著差异. 再应用 L SD 法对各处理间的差异进
行多重比较 ,1 号样地和 6 号样地之间差异不显著
( P = 01818 > 0105) ,说明在不爆破整地、不施肥的
情况下 ,有无间作措施对株高的生长没有显著影响.
而其余样地之间两两比较 , P 值均远小于 0105 ,说
明是否整地、施农家肥和采取间作措施对株高的生
长都有显著影响.
表 2  不同处理样地构件生长比较
Table 2 Comparison of modular growth in different plots( n = 20)
样地号
Plot
No.
株 高
Height growth
(cm)
当年新梢高
New top’s
height (cm)
长枝数
Number of
long branches
短枝数
Number of
short branches
总叶数
Total
leaves
1 6815 ±113 1712 ±016 3 ±015 4 ±014 42 ±314
2 7017 ±110 1916 ±017 3 ±016 5 ±016 49 ±413
3 7214 ±019 2214 ±016 4 ±016 4 ±015 55 ±410
4 7414 ±112 2315 ±016 3 ±015 4 ±013 42 ±313
5 7814 ±016 2712 ±017 3 ±014 2 ±015 35 ±310
6 6814 ±016 2219 ±016 3 ±014 3 ±016 42 ±315
  从样地比较来看 ,对银杏株高生长促进作用最
大的措施依次为 :施农家肥 + 间作 > 爆破整地 + 间
作 > 施农家肥 > 爆破整地 > 间作 ,提高生长量分别
为 1415 %、816 %、517 %、312 %和 01 在不爆破整
地、不施肥情况下 ,有无间作措施对株高的生长没有
明显影响. 这是因为样地土壤均为遂宁组母质发育
的紫色土 ,易风化 ,土层浅薄 ,除了含 K 量较高外 ,
肥力很低 ,保肥保水能力差 ,如果没有爆破整地与施
肥作基础 ,单纯的间作措施几乎对株高的生长没有
任何作用 ;爆破整地则能有效地疏松土壤 ,加深土
层 ,同时爆破后炸药的遗留物含 N 量丰富 ,所以爆
089 应  用  生  态  学  报                   15 卷
破整地有利于植物的生长 ;施农家肥则能为该土壤
提供所需的全面的营养成分 ,弥补其 N、P 等养分的
不足 ,有类似平衡施肥的促进生长效果.
312  不同处理样地当年新梢生长比较
对 6 块样地的当年新梢生长数据方差分析结果
表明 ,不同处理的样地 ,其组间平方和为 1 1811686 ,
自由度为 5 , 均方为 2361337 , P = 0100 , 远小于
0105 ,说明 6 块样地当年新梢生长有显著差异. 再应
用 L SD 法对各处理间的差异进行多重比较 ,6 种处
理相互间两两比较 , P 最大为 01017 ,最小为 0 ,均远
小于 0105 ,说明不同的整地、施肥和间作措施对当
年新梢的生长有显著影响.
从不同样地新梢增长的平均值来看 (表 2) ,对
银杏当年新梢生长促进作用最大的措施依次为 :施
农家肥 + 间作 > 爆破整地 + 间作 > 间作 > 施农家肥
> 爆破整地 ,提高生长量分别为 5811 %、3616 %、
3311 %、3012 %和 1410 %.
313  不同处理样地银杏长枝数量比较
对银杏长枝数量方差分析结果表明 ,不同处理
的样地 ,其组间平方和为 161667 ,自由度为 5 ,均方
为 31333 , P = 01152 ,远大于 0105 ,说明总体上 6 块
样地长枝数没有显著差异. 再应用 L SD 法对各处理
间的差异进行多重比较 ,6 种处理两两比较 ,仅 3 号
样地 (施农家肥组) 与其余样地之间 P < 0105 ,说明
爆破整地和间作措施对长枝数量的增加没有影响 ,
而施农家肥对长枝数量的增加有促进作用.
314  不同处理样地银杏短枝数量比较
对银杏短枝数量方差分析结果表明 ,不同处理
的样地组间平方和为 11315 ,自由度为 5 ,均方为
2217 , P = 0 ,远小于 0105 ,说明 6 块样地短枝数量有
显著差异. 再应用 L SD 法对各处理间的差异多重比
较 ,6 种处理两两比较 ,1 号、3 号、4 号样地间 P 均
为 1 ,说明施农家肥组和爆破整地加间作组与对照
组 (1 号样地) 相比 ,其短枝数没有明显差异 ;而 2
号、5 号、6 号样地与其余样地间 P 均小于 0105 ,说
明整地、施肥加间作及单纯间作三种措施都能显著
影响短枝数量.
从不同样地短枝数的平均值来看 (表 2) ,爆破
整地组短枝数要高于对照 ,施农家肥加间作组与间
作组要低于对照. 这是由于爆破整地改善了造林地
的立地条件 ,特别是提高了其蓄水保水能力 ,幼树在
这种较优越的环境条件下可以以短枝数的增生方式
来增加其总叶数 ,加强其同化能力 ,以实现其加速生
长 ;而施农家肥加间作组与间作组由于引入了间作
品种 ,间作物必然要与银杏幼树在光、温、水等方面
产生竞争. 因为幼树这时在高度和大小上并不居于
优势 ,竞争的结果是幼树短枝数和总叶数受到抑制 ,
所以施农家肥加间作组与间作组要低于对照.
315  不同处理样地银杏总叶数比较
对银杏总叶数方差分析结果表明 ,不同处理的
样地 ,其组间平方和为 4 6951842 ,自由度为 5 ,均方
为 9391168 , P = 0 ,远小于 0105 ,说明 6 块不同处理
样地总叶数有显著差异. 再应用 L SD 法对各处理间
差异进行多重比较 , 6 种处理间两两比较 , 1 号、4
号、6 号样地间 P 均为 1 ,说明单纯间作组和爆破整
地加间作组与对照组 (1 号样地) 相比 ,其总叶数没
有明显差异 ;而 2 号、3 号、5 号样地与其余样地间 P
均小于 0105 ,说明爆破整地、施农家肥及施农家肥
加间作三种措施都能显著影响银杏总叶量. 从不同
样地总叶数的平均值来看 (表 2) ,爆破整地组与施
农家肥组总叶数要高于对照 ,施农家肥加间作组总
叶数要低于对照.
316  不同养分及种植条件下银杏药用成分含量的
比较
由表 3 可以看出 ,银杏的两种黄酮成分 皮素
和芦丁在不同处理的样地中其含量变化规律比较一
致 ,叶片 皮素含量以施农家肥加间作处理为最高 ,
达 01026 mg·g - 1 ,其次为施农家肥处理 ,而只有间
作措施处理的其叶片 皮素含量仅略大于对照样
地 ;叶片芦丁含量也以施农家肥加间作处理为最高 ,
其次为施农家肥处理 ,与 皮素含量变化规律相一
致.但爆破整地加间作处理与单纯间作处理其芦丁
含量基本相等 ,而 皮素含量爆破整地加间作处理
显著大于单纯间作处理. 另外 ,在芦丁含量的比较
中 ,单纯爆破整地处理要大于爆破加间作处理 ,这可
能与样地的其他因素有关.
表 3  不同处理样地银杏药用成分含量比较
Table 3 Comparison of flavone content in different plots( mg·g - 1)
样地号
Plot No.
样本数
Sample
皮素含量
Quercetin content
芦丁含量
Rutin content
1 20 01005 ±010005 01009 ±010005
2 20 01014 ±010008 01024 ±010009
3 20 01025 ±010011 01025 ±01001
4 20 01017 ±010007 01017 ±010008
5 20 01026 ±010012 01029 ±010014
6 20 01009 ±010006 01018 ±010009
  由分析中还可看出 ,施农家肥能显著提高银杏
叶片的黄酮含量 ,如果施农家肥能与间作相结合 ,则
银杏药用成分产量能大幅度提高. 这是由于样地土
壤均为紫色土 ,土层浅薄 ,除了含 K量较高外 ,肥力
1896 期            何丙辉等 :不同整地施肥措施对银杏构件生长及药用成分的影响            
很低 ,保肥保水能力差 ,而农家肥含有各种植物生长
所需的养分 ,施农家肥就像生产上提倡的平衡施肥
一样 ,能为这种土壤提供其所需的全面的营养成分 ,
弥补其 N、P 及一些微量元素等养分的不足. 同时 ,
农家肥有机质含量很高 ,施农家肥能改善土壤结构 ,
增加其保肥、保水能力 ,所以施肥后其黄酮含量有较
大幅度的提高 ;施农家肥与间作结合后 ,由于间作物
在高度上与银杏幼树相差不大 ,可以为幼树提供适
度的遮荫条件 ,避免强光造成的光抑制 ,有利于银杏
叶片黄酮的合成. 因此 ,施肥与间作结合后 ,黄酮含
量还会进一步提高.
4  结   论
整地、施农家肥和间作措施对株高的生长有显
著影响. 爆破整地有利于植物的生长 ,爆破整地的同
时 ,如果能采取间作措施 ,则株高生长还能增加
512 % ,施农家肥加间作措施对株高生长促进作用最
大. 但在不爆破整地、不施肥的情况下 ,有无间作措
施对株高的生长没有显著影响.
不同整地、施肥和间作措施对当年新梢的生长
有显著影响. 对银杏当年新梢生长促进作用最大的
措施依次为 :施农家肥 + 间作 > 爆破整地 + 间作 >
间作 > 施农家肥 > 爆破整地.
不同整地、施肥和间作措施样地长枝数没有显
著差异. 其中整地和间作措施对长枝数量的增加没
有影响 ,而施农家肥对长枝数量的增加有促进作用.
不同整地、施肥和间作措施短枝数量有显著差
异 ,爆破整地组短枝数要高于对照 ,施农家肥加间作
组与间作组要低于对照. 不同的整地、施肥和间作措
施银杏总叶数有显著差异 ,爆破整地组与施农家肥
组总叶数要高于对照 ,施农家肥加间作组总叶数要
低于对照.
施农家肥能显著提高银杏叶片的黄酮含量 ,如
果施农家肥能与间作相结合 ,则银杏药用成分产量
能大幅度提高.
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作者简介  何丙辉 ,男 ,1966 年生 ,博士 ,副教授 ,主要从事
植物生态学与水土保持方面的研究 ,发表论文 47 篇. Tel :
023268251249 ; E2mail :binhui @swau. cq. cn
289 应  用  生  态  学  报                   15 卷