橡胶林是我国重要的热带经济林,是热带地区农林经济收入的重要来源。近年来,因橡胶价格持续低迷,胶园经济效益低下,因此利用橡胶林下低廉的土地资源,发展林下经济重新受到高度关注。其中,林下间作是发展胶园林下经济的重要手段,但在面积占据绝对优势的成龄胶园中,可推广的林下间作物太少,制约了胶园间作的发展,开发新的间作物及新的间作模式成为当务之急。全周期间作模式胶园,指从定植后直至胶林更新均可以开展间作生产的间作模式,该模式通过种植直立型橡胶树品种,并调整胶树株行距为4 m×2 m×20 m的宽窄行种植模式,在橡胶树不大幅减产的前提下让出部分空间间作其他农作物,与传统的橡胶种植模式相比,能较为有效地解决目前胶园间作生产中存在的可间作期短、生产分散,以及园内光照、养分和空间竞争等问题[1],为成龄胶园间作提供了新的思路和模式。
肾茶为唇形科肾茶属多年生草本植物,原产热带地区,以地上部分入药,治急慢性肾炎、膀胱炎、尿路结石及风湿性关节炎,对肾脏病有良效[2],此外,肾茶还有抗炎抗菌、降压降糖、抗肿瘤、保肝、健肾、免疫调节等药理活性[3,4,5],是值得深入开发利用的中药资源。肾茶常生于林下潮湿处,有时也见于无荫平地上[2],对光照要求不严,在全光照下或一定荫蔽的环境下都可较好生长[6,7]。有研究者曾指出肾茶可能适合于在胶园林下间作,但其间作试验结果表明,胶园间作与水田栽培及玉米地间作相比,肾茶极适宜在玉米地间作而不适宜在橡胶成林栽培[8]。不过该研究并未涵盖不同荫蔽度胶园,尤其是肾茶是否适合在低荫蔽的全周期间作模式胶园中间作发展仍不清楚。基于此,我们对南北行向全周期间作模式胶园中不同荫蔽条件下间作肾茶的产量及药材质量进行了比较研究,以期进一步明确。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验地概况 试验间作区及露地栽培对照区均位于中国热带农业科学院试验场三队（19°32′55″N,109°28′30″E）,为典型的热带海洋季风气候区,年均温20.8~26.0 ℃,年降雨量1600~1800 mm,通常每年旱、雨季较分明,雨季5—10月且主要集中在7—9月。2018年全年降雨较往年均衡,旱季不明显。其中,对照区与间作处理区直线距离约350 m,四周20 m内均为露地空旷无遮挡。
1.1.2 肾茶种苗 肾茶[Clerodendranthus spicatus (Thunb.) C. Y. Wu]扦插苗引自海南大学热带农林学院于旭东老师所在的课题组。
1.1.3 仪器 日本岛津AUW220D电子天平,超声波清洗机,真空泵及过滤瓶,北京普析通用仪器有限责任公司T6型紫外可见光光度计,坩埚,上海绿宇生物科技有限公司KXX-12-12箱式电阻炉,Agilent 1260 Infinity II 液相色谱仪（四元泵G711B,自动进样器G7129A,柱温箱G7116A,检测器G7115A）,超纯水机,0.22 μm微孔滤头及滤膜,注射器。
1.1.4 试剂 迷迭香酸、熊果酸标准品购自成都植标化纯生物技术有限公司,芦丁对照品购自中国食品药品检定研究院,甲醇（色谱、分析纯）、磷酸、乙醇、NaNO2、Al(NO3)3、NaOH。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 共设4个处理,每处理均3重复,小区面积均3 m2以上。处理1：肾茶全自然光照条件下的露地栽培,观测得到的平均日照时长约10.7 h/d（7月份测,下同）,记为CK;处理2~处理4：南北行向全周期间作模式胶园间作,橡胶树为2002年3月定植,品种7-20-59,胶树大行距20 m,小行距4 m,株距2 m,间作区占大行中间13 m宽,分别在距离橡胶树东边4 m、宽行中间位置（距两侧橡胶树均为10 m）和距离西边橡胶树4 m处设观测位点,并分别记为东侧（处理2）、中间（处理3）、西侧（处理4）,各点观测得到的平均日照直射时长分别约为2.2、3.9、2.0 h/d,其余为林下散射光,间作示意图见图1。
1.2.2 肾茶的种植管理 2017年10月19日定植袋育扦插苗。试验地定植前均翻耕20 cm,除四周做好排水沟以外均未施基肥未起畦,定植株行距均为30 cm×30 cm,植后适时浇水确保成活。各处理管理措施均一致。2018年2月第1次施肥,撒施尿素,用量10 kg/667 m2。第2、3次施肥均为NPK15-15-15复合肥,分别于4、8月进行,雨后撒施,用量均为15 kg/667 m2。至采样前人工拔草3次,期间无刈割或其他措施。
1.2.3 测定项目及方法 分别于2018年9月20日（生长稳定,花量少）、10月20日（生长稳定,开花较旺）、11月19日（少量叶片轻度转黄,花量少）3个时期采样,均避开边行及旧采样区,采割留茬高度10 cm。（1）产量测定：全周期间作模式胶园以各观测位点为中心点,用标准样框采集1 m2内肾茶的地上部分,平行于橡胶树大行方向随机采3次重复,CK处理则在每小区中随机采集1 m2,3次重复,分别将各样方所得肾茶的叶片、茎进行人工分离,自然晾晒干后再80 ℃烘干称重,计算单位面积产量及叶占比（叶片重量占地上部重量的百分比）,后粉碎过筛待用;（2）水冷浸出物、总灰分含量按2015版《中华人民共和国药典》[9]附录中的方法进行;（3）总黄酮含量测定参照文献[10,11]并稍有改进：精密称取约1 g样品放入具塞试管中,精密加入100 mL的50%乙醇溶液,塞紧,整批40 kHz 600 W超声处理30 min,中间暂停放气以防热涨塞子爆出,后静置过滤得滤液,以芦丁标准样作标准曲线,亚硝酸钠-硝酸铝显色紫外分光光度法测定黄酮含量;（4）迷迭香酸、熊果酸含量测定部分参照文献[12]并作调试修改：精密称取肾茶样品约1 g,置具塞试管中,精密加入甲醇50 mL,塞紧,整批超声处理30 min,中间暂停放气以防热涨塞子爆出,静置过滤得滤液,0.22 μm有机滤头过滤得待测液,再以高效液相色谱法测定含量：①迷迭香酸色谱条件：ZORBAX Eclipse Pluse C18色谱柱（4.6 mm×250 mm,5 μm）,流动相甲醇-0.2%磷酸溶液（45∶55）,流速1.0 mL/min,柱温30 ℃,检测波长210 nm,图谱采集时间20 min;②熊果酸色谱条件：色谱柱同迷迭香酸,流动相甲醇-0.2%磷酸溶液（90∶10）,流速1.0 mL/min,柱温30 ℃,检测波长326 nm,图谱采集时间20 min。肾茶地上部各含量指标数据以各小区的叶、茎测得的含量结合叶占比折算得到。
1.3 数据处理
数据处理分析及作图用Excel 2007及DPS7.05软件,处理间方差分析及多重比较用Duncan新复极差法。
2 结果与分析
2.1 不同种植区肾茶的产量及其分配比较
由图2可以看出,各采样期肾茶地上部、茎、叶片产量均表现为CK>中间>东侧>西侧,且均呈现9月20日>10月20日>11月19日的趋势,全周期间作模式胶园间作区各处理地上部产量（258.33~358.60 g/m2）均远低于CK（797.37~ 980.00 g/m2）,胶园间作区离橡胶树较远的中间处理高于两侧离橡胶树近的处理,其中,中间（324.80~358.60 g/m2）、东侧（305.43~332.80 g/m2）的地上部产量能够达到CK处理的约30%产量水平,西侧（258.33~278.97 g/m2）的则较低。方差分析结果表明（图2）,各时期CK处理地上部产量极显著高于间作区,但间作区处理间的差异未达0.01极显著水平（因处理较多,限于篇幅,本文仅对各处理间地上部的数据进行方差分析与标示）。肾茶叶占比为东侧（23.65%~32.19%）>西侧（23.56%~31.96%）>中间（23.27%~30.80%）>CK（14.67%~21.76%）,其中,各时期CK处理叶占比极显著低于间作各处理,整体上呈现产量越高的处理其叶占比越低,并表现出9月20日>10月20日>11月19日的趋势。
图2 不同种植区肾茶的产量及其分配不同小写字母表示处理间地上部产量差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。 Fig. 2 Yield and distribution of C. spicatus in different treatments Different lowercase letters indicate significant difference between aboveground yields (P<0.05), and different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01). |
2.2 不同种植区肾茶的浸出物含量比较
由图3可见,肾茶地上部的浸出物含量中,9月20日采样的间作区各处理（17.29%~18.22%）稍低于CK（18.25%）,10月20日采样的则为间作区（18.31%~20.34%）接近于或稍高于CK（18.56%）,而11月19日采样的又表现为间作区各处理（17.55%~18.57%）略低于CK（19.45%）。其中,10月20日地上部东侧浸出物极显著高,9月20日地上部西侧极显著低,其他各地上部浸出物的含量虽然也存在显著或极显著差异,但数值差异相对较小。肾茶叶片浸出物含量各时期均为胶园间作（17.43%~23.09%）低于CK（23.44%~ 28.08%）,而茎干的浸出物含量则表现为间作区（16.47%~19.50%）稍高于或接近于CK（16.79%~ 17.97%）,叶片中浸出物含量整体上高于茎干。
2.3 不同种植区肾茶的黄酮含量比较
不同种植区肾茶的黄酮含量比较结果见图4,胶园间作肾茶地上部的黄酮含量（3.83%~8.15%）均低于同期露地栽培CK（5.78%~10.62%）,并随时间往后降低,同时,间作区各处理的黄酮含量也表现为中间离橡胶树较远的中间处理的含量比两侧高,且西侧的最低,其中,9月20日的极显著高于其他处理。除10月20日采样的肾茶茎干黄酮含量（5.49%）略高于同期CK（4.97%）以外,胶园间作各处理叶片（6.89%~12.30%）、茎干（2.90%~6.23%）的含量均分别低于同期CK叶片（14.27%~20.86%）、茎干（4.03%~7.76%）的,同时均表现出间作区中间含量高两侧含量低的趋势,且西侧的最低。
2.4 不同种植区肾茶的迷迭香酸含量比较
由图5可以看出,全周期间作模式胶园间作的肾茶中迷迭香酸含量无论是叶片（0.08%~ 0.39%）、茎干（0.21%~0.38%）还是地上部（0.18%~0.34%）均低于同期露地栽培CK（叶片0.31%~0.56%、茎干0.32%~0.39%、地上部0.35%~0.39%）,其中,CK叶片中的含量与同期间作区各处理间的差异相对较大,均达极显著水平。全周期间作模式胶园间作区中,除东侧肾茶茎干迷迭香酸含量在10月20日及11月19日稍高于中间处理以外,肾茶各处理、各部位、各时期均呈现中间高两侧低的趋势,且也为西侧的含量最低。
2.5 不同种植区肾茶的熊果酸含量比较
不同种植区肾茶熊果酸含量比较结果见图6,各时期胶园间作区各处理地上部肾茶熊果酸含量（0.06%~0.09%）稍高于同期露地栽培CK（0.06%~0.07%）或与之持平,且间作区西侧含量（0.06%~0.07%）最低,各处理间部分存在显著差异,但整体上看差异相对较小。肾茶熊果酸在各处理叶片中的含量均远高于茎干,约为茎干的3~5倍,其中,叶片含量在处理间的差异较明显,而茎干中含量在处理间的差异较小。
2.6 不同种植区肾茶的粗灰分含量比较
由图7可以看出,不同处理地上部肾茶粗灰分含量整体上为中间（9月20日4.70%、10月20日3.94%、11月19日3.93%）、CK（9月20日5.33%、10月20日4.53%、11月19日4.08%）的较低,东侧（9月20日5.78%、10月20日4.69%、11月19日4.00%）的稍高,西侧（9月20日7.26%、10月20日6.50%、11月19日5.60%）的最高,整体上,无论是地上部、叶片还是茎干的粗灰分含量,间作区中不同处理、不同时期均为西侧和东侧的高于中间区,且叶片的粗灰分含量均极显著高于茎干,说明杂质较多质量较差。
3 讨论
3.1 南北行向全周期间作模式胶园间作肾茶的产量表现
林农混作中作物相互影响,除了争夺土壤肥力以外,主要是争夺光能[13]。影响橡胶园间作物生长和产量的主要因素是行间光照条件[14]。与传统成龄橡胶园相比,全周期间作模式胶园内光照、养分和空间竞争问题得到了改善,理论上可间作的作物种类更多。部分研究结果表明,南北行向全周期间作模式胶园间作豆薯的经济产量可达到对照单作的93.5%且与单作的差异不显著[15],而间作大豆及玉米[16]、萝卜和豌豆及荷兰豆[17]、广金钱草[18]、玫瑰茄[19]的经济产量则显著低于、或远低于对照。因此,全周期间作模式胶园内的间作物要有相应的耐荫能力,如果耐荫能力匹配,其间作的产量可与露地栽培的持平甚至超越。本研究结果表明,南北行向全周期间作模式胶园间作肾茶的产量大幅度低于露地栽培,间作区中间产量最高的区域也仅达到露地栽培约30%的产量水平,并呈现日照直射时长越少（荫蔽度越高）产量越低的趋势。由此说明,即使野生肾茶虽然可在林下或一定荫蔽条件下生长良好,但南北行向全周期间作模式胶园中的光照条件仍然不能满足肾茶经济产量充分积累的需要。因此,从产量表现评价,肾茶并不太适宜在南北行向全周期间作模式胶园中间作发展。
3.2 南北行向全周期间作模式胶园间作肾茶的药材质量表现
植物的生存环境并不总是适宜的,生长发育的过程中经常受到各种环境胁迫,环境胁迫可能有利于某些中药次生代谢产物的形成和积累[20]。在胶园间作系统中,高大的橡胶树往往占据竞争优势,而间作物通常承受不利的竞争与胁迫,这种竞争与胁迫是否有利于间作药材次生代谢产物的形成和积累值得深入研究。由此我们假设：如果某种中药材在林下不同竞争胁迫下的质量较露地栽培的好,那么即使以产量的降低换取更好的药材质量,或者在药材的产量与质量间寻找一种平衡,从而达到利用林下低廉的土地资源发展林药间作的目的,这是非常有意义的,但这种假设要针对不同药材不同环境去验证。本研究结果表明,在南北行向全周期间作模式胶园中间作肾茶,其地上部主要药效成分指标除浸出物、熊果酸含量比露地栽培的稍高或基本持平以外,黄酮、迷迭香酸、粗灰分含量均为露地栽培的明显优于胶园间作的,同时该3指标均呈现随荫蔽度的增加而变差的趋势。这说明南北行向全周期间作模式胶园间作也会对肾茶的药材质量产生不利影响,间作肾茶在产量降低的同时没有获得更好的药材质量,因此,从药材质量考虑,南北行向全周期间作模式胶园间作肾茶也没有优势。
综上,与常规的露地栽培相比,南北行向全周期间作模式胶园间作条件下肾茶的产量显著下降的同时药材质量变差,因此,我们认为肾茶不适宜在南北行向全周期间作模式胶园中间作发展。