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外部干扰对根茎型克隆植物甘草自然种群植株生长及主要药用成分含量的影响
叶学华, 薛建国, 谢秀芳, 黄振英
植物生态学报    2020, 44 (9): 951-961.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0188
摘要   (984 HTML89 PDF(pc) (1354KB)(1303)  

克隆植物, 特别是游击型克隆植物, 其分株在一定时间段往往通过连接结构(即间隔子)连接在一起形成克隆网络, 基于克隆网络的克隆植物特性显著提高了克隆植物应对外部干扰的能力。长期封育禁牧使得甘草(Glycyrrhiza uralensis)自然种群免受外部干扰, 却并没有促使受破坏的甘草自然种群快速恢复。因为克隆整合、克隆储存及克隆分株的选择性放置等克隆植物特性的存在, 适度的外部干扰有利于根茎型克隆植物甘草的生长与繁衍。但外部干扰与克隆植物特性在甘草种群恢复中的作用及其机理目前并不清楚。该研究以甘草自然种群为研究对象, 通过野外控制实验进行模拟动物采食和人工采挖干扰, 探讨不同程度干扰对甘草自然种群生长和主要药用成分含量的影响。结果表明在中度放牧采食干扰或者人工采挖干扰下, 甘草自然种群的分株密度、高度和地上生物量与对照相比均没有显著差异, 甘草表现出等补偿生长; 而在不同类型的重度干扰下, 甘草产生的响应不一致。重度放牧采食干扰下甘草表现出欠补偿生长, 而重度人工采挖干扰下甘草表现出超补偿生长。克隆植物特性在甘草应对外部干扰过程中发挥着重要作用。外部干扰一定程度上提高了甘草中甘草苷和甘草酸的含量, 从而提升了药材的品质。进一步的研究应该关注于甘草自然种群与环境因子之间的关系, 解析甘草自然种群退化的原因, 提出相应的复壮技术, 探讨可持续利用的管理模式。


性状 Trait 刈割 Clipping 挖除 Digging
df F p df F p
植物生长 Plant growth
分株高度 Height of ramets 2, 89 8.513 <0.001 2, 89 3.823 0.026
分株冠幅 Canopy of ramets 2, 89 3.113 0.049 2, 89 3.896 0.024
分株密度 Density of ramets 2, 17 5.051 0.021 2, 17 2.499 0.116
主根长 Taproot length 2, 17 0.296 0.748 2, 17 0.012 0.988
芦头直径 Diameter of reed head 2, 17 1.425 0.271 2, 17 1.806 0.198
分株生物量 Biomass of single ramet
地上生物量 Shoot biomass 2, 17 2.241 0.141 2, 17 3.867 0.044
主根生物量 Root biomass 2, 17 0.046 0.956 2, 17 0.672 0.525
主根药用成分含量 Medicinal ingredients
甘草苷含量 Liquritin content 2, 17 1.613 0.252 2, 17 2.964 0.103
甘草酸含量 Glycyrrhizic acid content 2, 17 1.722 0.233 2, 17 2.040 0.186
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表1 刈割和挖除干扰对甘草生长及其主要药用成分的影响
正文中引用本图/表的段落
单因素方差分析结果表明: 刈割处理显著影响了甘草的分株高度、冠幅和分株密度(p < 0.05); 挖除处理显著影响了甘草的分株高度、冠幅和单个分株的地上生物量(p < 0.05)(表1)。刈割和挖除处理对甘草主根生物量、主根长、主根的甘草苷和甘草酸含量均没有显著影响(p > 0.05)(表1)。
加大对甘草自然资源的保护与合理利用, 同时大力发展人工种植, 是解决甘草资源危机与实现甘草资源可持续利用的有效途径。对甘草自然资源的保护不应该是简单的封育禁牧, 而应该建立合理管护与适度利用的一整套制度。本研究结果表明对地下根茎网络进行适当的人为干扰, 有利于甘草生长和品质提升。建立适当的人为干扰机制, 如合理间隔期和采挖量的人工采收, 或强度适宜的地下根茎机械化破碎处理等, 可能是促进甘草自然种群复壮的有效方法。种子产量与品质对于甘草自然种群更新和人工种植具有重要的作用, 由于研究周期限制, 本研究没能探讨干扰对甘草自然种群有性繁殖的影响。进一步的研究应该关注于甘草自然种群与环境因子之间的关系, 解析甘草自然种群退化的原因, 提出相应的复壮技术, 探讨可持续利用的管理模式。后续将着重研究: 1)全球变化对甘草自然种群的影响, 特别是降水格局的变化和温度变化对甘草自然种群生长与繁殖(克隆繁殖与有性繁殖), 及其品质的影响; 2)甘草自然种群复壮技术, 研究通过哪种辅助措施, 如水分处理、补植、人为干扰等, 能够提高野生甘草的植株生长和种子产量, 保证足够的种源; 3)甘草自然种群病虫害防治研究, 在已有相关研究工作的基础上, 继续深入研究解决病虫害周期性暴发的问题, 为高品质较长年限人工甘草种植解决瓶颈问题。
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