遮荫对云曼红豆杉活性成分10-DAB及矿质营养累积的影响

光照是植物生长的必要环境因子,揭示不同遮荫处理对云曼红豆杉苗木活性成分10-DAB、矿质营养累积和光合作用的影响,为云曼红豆杉林下综合利用和林-草复合生态系统的构建提供科学依据。以2年生云曼红豆杉实生苗为材料,设置5种光强条件,阐明云曼红豆杉对不同光照环境的响应策略。结果表明,遮荫对云曼红豆杉苗木各生长时期10-DAB累积具有显著影响(P<0.05),10-DAB产量在4-10月呈上升趋势,10月达到最大值;随着遮荫的增强,各部位矿质元素的累积量均呈先增加再降低的趋势,其中,N和P在75%遮荫处理下最高,含量大小依次为叶>根>茎,K在50%遮荫处理下最高,含量大小依次为叶>茎>根;遮荫可以显著提高云曼红豆杉光合色素含量(P<0.05),随遮荫的增强呈“先升后降”的变化规律,75%遮荫下最大,净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))和蒸腾速率(T_(r))的变化规律同光合色素相一致,胞间CO_(2)浓度(C_(i))则是先降低后增加,在95%遮荫下的各指标(除C_(i))均最低。重度遮荫抑制了云曼红豆杉光合作用,遮荫强度可以有效提高云曼红豆杉苗木(枝叶)10-DAB产量及矿质营养累积,云曼红豆杉苗木培育宜选50%-75%遮荫。

云曼红豆杉生长和次生代谢产物对光照胁迫的响应

旨在研究不同光照强度对云曼红豆杉主要生长及次生代谢产物的动态变化特征,探索其人工栽培适宜光照条件和最佳采收时间。以2 a生云曼红豆杉实生苗为试验材料,采用不同层数黑色遮阳网模拟光照胁迫,设置4个遮光处理(0%、30%、60%、90%),以期发现云曼红豆杉苗木地径、苗高、生物量和紫杉醇、10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-DAB)在不同生长时期的累积分布规律。结果表明:随着遮光增强,苗木各生长指标均呈先增大后减小的变化趋势,其中,60%遮光显著高于30%遮光、90%遮光和0%遮光,各生长指标随时间的增加而升高,6月和9月增幅较大;不同遮光处理下光合参数日变化表明,蒸腾速率(T_(r))与净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))正相关,CO_(2)浓度(C_(i))与P_(n)、G_(s)负相关;次生代谢产物紫杉醇和10-DAB含量随光照强度降低呈不同的变化规律,随着遮光的增强,紫杉醇含量逐渐下降,而10-DAB含量变化较小。研究发现,较强的光照有利于云曼红豆杉次生代谢产物紫杉醇合成,但不利于其生长,9月和12月,60%遮光下紫杉醇和10-DAB累积量分别达到峰值。因此,2 a生云曼红豆杉苗木在60%遮光下有利于生长和生物量积累,6-9月为生长旺盛期,最佳采收时间为9-12月。

指数施肥对云曼红豆杉幼苗活性成分10-DAB及养分累积的影响

以1年生云曼红豆杉实生容器苗为材料,设置不施肥对照(CK)以及不同施肥量的平均施肥(AF1、AF2)、指数施肥(EF1、EF2、EF3和EF4)等7个处理,测定不同施肥方式和施肥量下苗木各时期活性成分10-DAB含量、生长量、枝叶生物量和10-DAB累积量,以及各部位N、P和K养分累积情况,探究施肥方式及施肥量对云曼红豆杉幼苗活性成分10-DAB及养分累积的影响,为云曼红豆杉苗期养分精准调控与高效培育提供理论和实践依据。结果表明:(1)施肥显著提高了幼苗枝叶中10-DAB含量,促进了生长及枝叶生物量累积(P<0.05);在相同施氮量下,指数施肥处理枝叶生物量显著大于平均施肥(P<0.05),枝叶中10-DAB含量以EF2、EF3处理较高,生长和枝叶生物量以EF2处理最大。(2)EF2处理的枝叶10-DAB累积量显著大于其他处理(P<0.05),并表现为:EF2>EF1>AF2>EF3>AF1>EF4>CK,EF2处理分别较AF1和AF2处理提高30.61%~41.94%和18.14%~25.00%。(3)施肥对幼苗各部位N、P和K含量的影响显著(P<0.05);在相同施氮量下,指数施肥各部位的N、P和K含量均优于平均施肥;指数施肥处理中,根系中的N含量以及各器官K含量随施肥量增加而上升,各部位P含量以及茎和叶中N含量随施肥量增加先上升后下降;各处理N、P和K分配比例呈现出叶>根>茎规律。幼苗各器官中N与P、P与K以及根、叶中的N与K之间均表现出显著(P<0.05)正相关,呈现出协同关系。(4)云曼红豆杉幼苗的10-DAB累积量在9~10月份最高,此时采收可获得的10-DAB累积量最高,收益也最大。研究发现,指数施肥与平均施肥相比有效提高了云曼红豆杉苗木活性成分10-DAB及养分累积,并以施肥量为1600 mg·株^(-1)的苗木各指标表现较优。

海拔、坡向及光照对云曼红豆杉生长和主要紫杉烷类化合物的影响

为探究云曼红豆杉在不同发育时期的生长和主要紫杉烷类化合物累积对环境因子海拔、坡向及光照的响应,以2年生云曼红豆杉为研究对象,分别设置5个海拔、4个坡向和4个遮光处理,分析不同立地条件及光照环境对苗木的生长及枝叶中紫杉烷类化合物紫杉醇和10-DAB含量及累积的变化规律.结果显示,海拔与坡向对紫杉醇和10-去乙酰基巴卡亭III(10-deacetylbaccatin III,10-DAB)含量影响不显著,光照对紫杉醇的含量影响不显著,但对10-DAB含量影响显著(P<0.05).海拔、坡向及光照对云曼红豆杉各生长指标和主要紫杉烷类化合物的累积量影响显著(P<0.01).不同海拔、坡向和光照条件下种植的云曼红豆杉紫杉醇和10-DAB累积量分别在9月和12月达到峰值.当海拔低于1200 m时,云曼红豆杉各生长指标及紫杉醇和10-DAB累积量均高于海拔1400 m(P<0.01),表明低海拔可能更有利于苗木生长及紫杉烷类化合物的积累.从坡向和光照强度方面分析,半阳坡、半阴坡和60%遮光的云曼红豆杉各生长指标及紫杉醇和10-DAB累积量均高于其他处理,随着时间的增加而增长,3-9月是增长快速期.本研究表明云曼红豆杉最适推广种植的海拔和坡向是低于1200 m的半阴坡或半阳坡林地,生长最适光照为60%遮光,最佳采收时期为9-12月.