不同坡位对11年生厚朴人工林生物量及有效成分含量的影响

摘要 以11年生厚樸人工林为研究对象，比较不同坡位对厚朴生长、生物量和有效成分积累的影响。结果表明：不同坡位厚朴树高和胸径的生长均表现为下坡位>中坡位>上坡位。与树高胸径结论类似，不同坡位厚朴树干、树枝、不同径级根系、干皮、枝皮、根皮生物量大小均表现为下坡位>中坡位>上坡位，而树叶生物量大小则表现为中坡位>下坡位>上坡位。不同坡位对厚朴酚与和厚朴酚含量的影响并不一致，其中，不同坡位枝皮中厚朴酚与和厚朴酚含量大小均表现为中坡位>上坡位>下坡位;不同坡位根皮中厚朴酚与和厚朴酚含量大小均表现为下坡位>中坡位>上坡位;不同坡位干皮中厚朴酚含量大小表现为中坡位>下坡位>上坡位，而不同坡位干皮中和厚朴酚含量大小表现为中坡位>下坡位>上坡位。总体而言，中下坡位有利于促进厚朴的生长以及生物量和根皮中有效成分的积累，而中上坡位则有利于枝皮和干皮中有效成分的积累，研究结果可为厚朴人工林培育提供参考。

关键词 厚朴;厚朴酚;和厚朴酚;高效液相色谱

中图分类号 S 567.1+1文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）23-0170-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.042

Effects of Different Slope Positions on the Accumulation of Biomass and Active Ingredients in 11-Year-Old Magnolia officinalis Plantation

HU Yong-yan

（Guanzhuang State-owned Forest Farm in Shaxian County of Fujian Province，Sanming，Fujian 365500）

Abstract In this paper，11-year-old Magnolia officinalis plantations were used as research objects，and the effects of different slope positions on M.officinalis growth，biomass and active ingredients accumulation were investigated.The results showed that the growth of M.officinalis height and DBH at different slope positions were as follows：lower slope>middle slope>upper slope.Similarity，the biomass of M.officinalis trunks，branches，roots of different diameters，bark，branch bark，root bark biomass at different slope were as follows：lower slope>middle slope>upper slope，while leaves biomass size was expressed as middle slope>lower slope>upper slope.Moreover，we also found that the effects of different slope positions on the contents of magnolol and honokiol were not consistent.Among them，the contents of magnolol and honokiol in the branches of different slope positions were as follows：middle slope>upper slope>lower slope.The contents of magnolol and honokiol in the root bark of different slope positions were as follows：lower slope>middle slope>upper slope.The content of magnolol in the trunk bark of different slope positions was：middle slope>lower slope>upper slope，and the content of magnolol in trunk bark of different slope positions was as follows：upper slope>middle slope>lower slope.In general，the middle and lower slope positions were conducive to promoting the growth of M.officinalis and the accumulation of active ingredients in root bark，while the middle and upper slope positions were beneficial to the accumulation of active ingredients in shoot bark and bark.The present reulsts can provide reference for the cultivation of M.officinalis plantation.

Key words Magnolia officinalis;Magnolol;Honokiol;High performance liquid chromatography

厚朴（Magnolia officinalis），木兰科木兰属植物，广泛分布在119°72′～102°84′E、25°41′～33°75′N的亚热带地区，在我国主要分布在浙江、福建、云南、四川、湖北和贵州等省份[1-2]。作为我国重要的材药两用树种，厚朴具有行气、平喘和燥湿等功效[3]，研究表明厚朴有效成分厚朴酚与和厚朴酚在抗炎[4]、抗肿瘤[5]、保护肝脏[6]等方面同样具有重要的作用。因厚朴具有独特的药用价值，大量野生厚朴资源被砍伐，野生资源日益匮乏[2]。随着中药材逐渐受到人们的青睐，市场对中药材的需求日益增长，厚朴供不应求。目前，我国厚朴每年收购量仅占市场需求的2/3，更无法满足市场需求[7]。因此，开展厚朴人工林规模化培育已成为缓解厚朴资源短缺的重要手段。

研究表明，厚朴的有效成分不仅与种源有关，而且立地条件对厚朴生长及其有效成分具有非常重要的影响[8]。田有圳等[9]研究表明，坡位相较于坡向、海拔等因素对厚朴生长影响较大。邓白罗[10]研究认为，地形、坡位等立地因子为影响厚朴胸径与树高的主要因素。在立地条件中，坡位代表着水分、养分等的生态梯度变化[11]，这些是影响植物生长和有效成分积累的主要原因。此外，坡位还会因地面起伏变化和环境影响，表层土壤性质可在极小范围内形成明显的生境异质性，对植物生长产生显著影响[12]。尽管目前已有大量关于厚朴的相关研究，但这些研究主要集中在有效成分提取分离以及药理学等方面[13-18]，而有关不同坡位对厚朴生长和不同器官有效成分含量的研究鲜见报道。以11年生厚朴人工林为研究对象，比较不同坡位对厚朴生长、生物量积累以及不同器官中厚朴酚与和厚朴酚含量的影响，以期为厚朴人工林的培养与经营提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 该研究厚朴林分位于尤溪国有林场华口溪工区，位于 117.8°～118.6°E、25.8°～26.4°N，属中亚热带季风气候区，年平均气温17～19 ℃，最高气温 39.5  ℃，最低气温-4.0 ℃，年均降水量1 598.2 mm，年蒸发量134.2 mm，相对湿度82%，无霜期298～332 d。山场为低山丘陵地貌，土壤为山地红壤，坡向西南，坡度18°～25°，海拔200 m。

1.2 研究方法

1.2.1 样地选择与调查。根据调查地11年生厚朴人工林結构特点，选择同一坡向的林分，分别在下坡位、中坡位及上坡位各设置 3 个 20 m×20 m 的样地，共设 9 块样地。在每块样地内进行每木检尺，量测树高、胸径和立地因子调查，包括海拔、坡向、坡度、坡形、母岩、土壤类型、土壤厚度等立地因子。

1.2.2 生物量调查。根据各样地测得的平均胸径和平均树高，在各样地内分别选取 1 株厚朴平均木，分别称量平均木干、枝、叶及根鲜生物量;根部用游标卡尺按粗度分级，<0.2 cm 为细根，0.2～<0.5 cm 为小根，0.5～2.0 cm 为中根，>2.0 cm为大根，分别称其鲜生物量;随后将干、枝、不同规格根的皮剥下称量，计算其鲜生物量。

1.2.3 土壤样品采集与理化性质测定。

在不同坡位的每块标准地内随机设置3个土壤剖面，采用环刀法分别采集 0～20、20～40、40～60 cm 土层土壤用于测定土壤物理性质;在同一土壤剖面分别取 0～20、20～40 及 40～60 cm 土层土壤样品约 500 g，去除土壤样品中的枯枝落叶、石块后装入灭菌袋带回实验室，经风干后粉碎过1和0.25 mm筛，备用测定化学性质。不同坡位土壤理化性质见表1。

土壤容重、含水率等物理性质采用环刀法取样测定。土壤化学性质测定方法全部参照 1999 年出版的《中华人民共和国林业行业标准》。其中土壤全磷参照 LY/T 1232—1999 采用酸溶-钼锑抗比色法测定，其余土壤养分含量采用ICP-MS测定。

1.2.4 厚朴酚与和厚朴酚含量测定。

1.2.4.1 供试品溶液的制备。

将不同处理阴干的皮样品置于60 ℃的干燥箱中干燥至恒重后进行称量，随后用粉碎机粉碎后过40目筛，转干燥器中保存备用。精密称取样品药材粉末 5 g，置于具塞锥形瓶中，加25 mL甲醇，摇匀，于超声-微波协同萃取仪中进行提取，温度30 ℃，提取时间15 min，共提取3次，过滤，合并滤液于100 mL容量瓶中，加甲醇定容至刻度，摇匀，用 0.45 μm 滤膜过滤，待测。

1.2.4.2 色谱条件。

色谱柱：Aglient Zorbax SB-C18（125 mm×4.6 mm，5 μm），流动相为甲醇∶水=78∶22（V/V），检测波长294 nm，流速1.0 mL/min，柱温30 ℃，进样量10 μL。

1.2.4.3 标准曲线建立。取厚朴酚与和厚朴酚5 mg，置于25 mL容量瓶中，加甲醇定容至刻度，制成对照品溶液。分别吸取对照品溶液0、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0和8.0 mL置于25 mL容量瓶中，加甲醇定容至刻度，配成不同质量浓度梯度的系列对照品溶液，进样量10 μL。以对照品质量浓度为横坐标（X）、峰面积为纵坐标（Y），绘制标准曲线。得到厚朴酚与和厚朴酚的线性回归方程分别为Y1=0.071 44X-0.225 30（R=0.999 6）和Y2=0.066 92X-0.036 10（R=0.999 9）。

1.3 数据处理 所得数据采用Excel 2010进行整理及绘图，数据均为3次重复，取平均值±标准误，并用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析（One-way ANOVA）和LSD多重比较分析，显著性水平设定为P=0.05。

2 结果与分析

2.1 不同坡位对厚朴胸径和树高生长的影响

由图1可知，不同坡位对厚朴胸径和树高的生长具有显著影响。不同坡位对厚朴胸径和树高生长的影响均表现为下坡位>中坡位>上坡位。其中，下坡位的胸径和树高生长量分别较中坡位和上坡位增加33.95%、85.18%和35.08%、90.28%，而且不同坡位间的胸径与树高均存在显著差异（P<0.05）。可见中下坡位更有利于促进厚朴的生长。

2.2 不同坡位对厚朴地上部分各器官生物量积累的影响

由图2可知，不同坡位对厚朴树干、树枝和树叶生物量的积累存在不同影响。其中，不同坡位树干与树枝生物量大小均为下坡位>中坡位>上坡位（图2A、2B），而不同坡位树叶生物量大小则表现为中坡位>下坡位>上坡位（图2C）。其中，下坡位树干和树枝生物量分别较中坡位与上坡位提高56.13%、429.16%和298.73%、1 068.76%;中坡位树叶生物量分别较下坡位及上坡位提高48.09%和153.29%，而且不同坡位间的树干、树枝、树叶生物量大小均存在显著差异（P<0.05）。

2.3 不同坡位对厚朴不同径级根系生物量积累的影响

不同坡位对厚朴不同径级根系生物量的积累存在显著影响（图3），而且不同坡位下不同径级根系生物量大小均表现为下坡位>中坡位>上坡位。其中，下坡位细根生物量分别较中坡位和上坡位提高83.98%和431.95%（图3A），下坡位小根生物量分别较中坡位和上坡位提高66.63%和558.28%（图3B），下坡位中根生物量分别较中坡位和上坡位提高83.11%和763.48%（图3C），大根生物量分别较中坡位和上坡位提高62.43%和557.71%（图3D），而且不同坡位间不同径级根系生物量大小均存在显著差异（P<0.05）。

2.4 不同坡位对厚朴地上部各器官皮生物量积累的影响

由图4可知，不同坡位厚朴干皮和枝皮生物量的大小均表现为下坡位>中坡位>上坡位。其中，下坡位干皮生物量分别较中坡位与上坡位提高30.13%和439.42%（图4A），下坡位枝皮生物量分别较中坡位与上坡位提高149.28%和717.20%（图4B），而且不同坡位间的干皮、枝皮生物量大小均存在显著差异（P<0.05）。

2.5 不同坡位对厚朴地下部分各器官皮生物量的影响

不同坡位对厚朴不同径级根系根皮生物量大小的影响均表现为下坡位>中坡位>上坡位（图5）。其中，下坡位小根皮和中根皮生物量分别较中坡位与上坡位提高117.50%、515.29%和98.87%、609.33%（图5A、5B），下坡位大根皮生物量分別较中坡位与上坡位提高243.41%和1 168.29%（图5C），而且不同坡位不同根级根皮生物量大小均存在显著差异（P<0.05）。

2.6 不同坡位对厚朴不同器官中有效成分含量的影响

2.6.1 不同坡位对厚朴不同器官皮中厚朴酚含量的影响。

由图6可知，不同坡位对厚朴不同器官皮中厚朴酚含量存在不同的影响。其中，枝皮中厚朴酚含量大小表现为中坡位>上坡位>下坡位（图6A），干皮中厚朴酚含量大小表现为中坡位>下坡位>上坡位（图6B），根皮中厚朴酚含量大小为下坡位>中坡位>上坡位（图6C）。中坡位厚朴枝皮中厚朴酚含量分别较上坡位和下坡位增加22.83%、189.53%，中坡位干皮中厚朴酚含量分别较下坡位和上坡位增加31.70%和58.60%，下坡位根皮中厚朴酚含量分别较中坡位和上坡位增加18.09%和29.03%。不同坡位干皮、枝皮中厚朴酚含量均存在显著差异（P<0.05）。

2.6.2 不同坡位对厚朴不同器官皮中和厚朴酚含量的影响。

由图7可知，不同坡位对不同器官皮中和厚朴酚含量存在不同的影响。其中，枝皮中含量大小表现为中坡位>上坡位>下坡位（图7A），干皮中含量大小表现为中坡位>下坡位>上坡位（图7B），根皮和厚朴酚含量大小表现为下坡位>中坡位>上坡位（图7C）。枝皮中和厚朴酚含量中坡位分别较上坡位和下坡位提高74.46%和315.71%，干皮中和厚朴酚含量上坡位分别较中坡位和下坡位提高6.73%和56.00%，根皮中和厚朴酚含量下坡位分别较中坡位和上坡位提高66.98%和108.90%，而且不同坡位下干皮、枝皮、根皮均呈显著差异（P<0.05）。

3 讨论与结论

林木的生长与立地条件密切相关，而不同立地条件下土壤养分含量的差异是导致其对林木生长产生不同影响的关键因素。中上坡位因雨水的冲刷作用使其养分随雨水向下坡汇集沉积[17] ，从而导致不同坡位间养分含量的差异。一般情况下，下坡位土壤中养分元素含量高于中上坡位，从而使下坡位植物生长优于中上坡位。该研究发现，下坡位不同土层土壤养分含量，如磷、钾和镁含量均高于中上坡位，而且土壤物理性质如土壤孔隙度也显著大于中上坡，容重显著小于中上坡位，表明下坡位土壤理化性质均优于中上坡位，这与张顺平等[19]研究结果类似，表明下坡位的土壤更适合植物生长。与土壤理化性质结果相一致的是，该研究发现下坡位厚朴树高和胸径均显著大于中上坡位，表明下坡位更有利于促进厚朴的生长[20]。另一方面，发现下坡位厚朴树干、树枝、根部、干皮、枝皮、根皮等的生物量均显著大于中上坡位，该结果与黄钦忠[21]研究一致，表明下坡位有利于厚朴生物量的积累。

厚朴酚与和厚朴酚属于植物次生代谢产物。研究表明，植物产生的次生代谢物与其生存环境密切相关，次生代谢产物的形成主要被植物用于抵抗逆境胁迫，提高其对逆境的抗性[22]。因此，一般而言适当的逆境胁迫刺激更有利于促进次生代谢产物的合成与积累。该研究表明，与植物生长和生物量不同，养分含量相对充足的下坡位枝皮和干皮中的厚朴酚与和厚朴酚含量显著低于中上坡位（上坡位干皮除外），但是下坡位根皮中的厚朴酚与和厚朴酚含量显著高于中上坡位，可见干皮和枝皮中厚朴酚与和厚朴酚含量整体上与土壤中养分元素含量呈负相关。换而言之，适度的养分缺乏胁迫更有利于厚朴酚与和厚朴酚的积累。此外，该研究还发现根皮中的厚朴酚与和厚朴酚含量显著高于枝皮和干皮。

综上所述，下坡位更有利于厚朴的生长、生物量的积累以及根皮中厚朴酚与和厚朴酚的积累，而中上坡位更有利于厚朴枝皮和干皮中厚朴酚与和厚朴酚的积累。因此，在厚朴经营过程中，应根据培育的目的有针对性地选择适宜坡位开展厚朴的定向培育。

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作者简介 胡永颜（1971—），男，福建尤溪人，高级工程师，从事森林培育研究。

收稿日期 2020-04-15