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穿龙薯蓣的生长规律分析_姚运生

第18期第52卷第18期2013

年9月湖北农业科学H ubei A gricultural S ciences

Vol．52No.18Sep ．，2013

收稿日期：2012－09－05

作者简介：姚运生（1965－），男，吉林公主岭人，副教授，硕士，从事药用植物栽培技术科研和农业气象学教学工作，（电话）138********

（电子信箱）yaoyys＠sohu．com 。

薯蓣科（Dioscoreaceae ）植物穿龙薯蓣（Dioscorea nipponica Makino ）的干燥根茎在中药里称作穿山龙，其味甘苦温，具有祛风湿、止痛、舒筋活血、止咳平喘、祛痰等功效［1］，是东北地区常用的中草药。穿山龙中含有薯蓣皂苷元，是合成甾体激素药的优质原料之一，其经济价值和药用价值已经引起广泛的关注，通过常规选育良种手段并配套高产栽培技术来提高穿龙薯蓣的生物量与薯蓣皂苷元含量是近年来研究的热点；药用植物形态指标的测量简单、直观，且与药用植物的遗传育种目标性状相关联［2］；穿龙薯蓣的形态变化与生物量是与薯蓣皂苷元含量密切相关的形态指标，通过对穿龙薯蓣生长规律的研究，可以为运用农业技术手段创造适宜的外在条件来调节穿龙薯蓣的营养生长和生殖生长打下基础，并可为穿龙薯蓣的栽培技术制订

提供可靠的理论依据。

材料与方法

试验分别于2007年秋季（前期预备试验）、

2008年春季在吉林市昌邑区左家镇、2010年春季

在吉林市昌邑区九站乡的吉林农业科技学院试验基地实施穿龙薯蓣种子播种、苗期管理，试验地肥力中上等、地力均匀。2008年4月27日栽种，5月

20日出苗；2010年4月23日栽种，5月21日出苗；

利用当地的材料选取大小、形状相近的栽子于出苗月下旬移栽。穿龙薯蓣移栽成活后对植株的当年生长情况进行连续观测，田间选定10株生长发育正常的一年生（或二年生）穿龙薯蓣植株，每周测量其株高、叶片数和最大叶片的长与宽；每隔2周从田间随机抽样挖取5～10株，分别称量全株的地上部、

穿龙薯蓣的生长规律分析

姚运生，贾

丹，陈义纯，肖丽丽

（吉林农业科技学院中药学院／长白山动植物资源利用与保护吉林省高校重点实验室，吉林吉林

132101）

摘要：通过试验观测，分析了穿龙薯蓣（Dioscorea nipponica Makino ）植株的形态生长和生物量生长规律，结合Logistic 模型和Growth 模型分别对穿龙薯蓣植株的形态生长和生物量生长进行了曲线方程拟合。结果表明，对穿龙薯蓣植株的株高、叶片数、叶面积生长量的Logistic 模型拟合的拟合优度（R 2）分别为

0．980、0．985、0．985；对地上部和地下部生物量干重增长的Growth 模型拟合的拟合优度分别为0．810、0．905。

关键词：穿龙薯蓣（Dioscorea nipponica Makino ）；形态生长；生物量；生长曲线中图分类号：Q949．71＋8．27

文献标识码：A

文章编号：0439－8114（2013）18－4439-03

Analysis on Growth Regulation of Dioscorea nipponica

YAO Yun－sheng ，JIAN Dan ，CHEN Yi－chun ，XIAO Li－li

（College of Traditional Chinese Medicine ，Jilin Agricultural Science and Technology College ／Changbai Mountain Key Laboratory of Jilin

Province for Animal and Plant Resources Utilization and Protection ，Jilin 132101，Jilin ，Chna ）

Abstract ：The morphological and biomass growth regulation of Dioscorea nipponica Makino was analyzed through experimental observation．Curvilinear equation of morphological and biomass growth of D．nipponica plant was fitted with logistic model and growth model respectively．The results showed that R 2value s of the logistic model curvilinear equations of plant height ，leaf number ，leaf area growth w ere 0．980，0．985and 0．985，respectively．While R 2value s of growth model curvilinear equations of the aboveground and underground dry weight biomass w ere 0．810and 0．905．Key words ：Dioscorea nipponica Makino ；morphological growth ；biomass ；growth curve

湖北农业科学2013年

地下部鲜重，烘箱烘干后测量干重。数据处理上，单株叶面积的计算

［3］

采用公式：单株叶面积总和＝0．502×叶片数×最大叶片长×最大叶片宽；曲线拟合

参照戴国俊等［4］的方法，利用SP S S 统计分析软件的

Nonlinear Regression 程序和Logistic 模型、Growth

模型进行相关指标的拟合计算。

结果与分析

2．1

穿龙薯蓣形态生长曲线拟合

利用2008年春播的试验数据，按照Logistic 生

长曲线方程y＝K ／（1＋a e －bx ）分别对株高、叶片数、叶面积生长量进行拟合，式中x 为穿龙薯蓣出苗后的生长时间，K 为生长发育时间无限延长时的终极生长量，a 、b 为参数，e 为自然对数的底数。

2．1．1穿龙薯蓣株高生长曲线拟合利用Logistic

生长曲线方程对一年生穿龙薯蓣株高生长进行数学模型拟合，得到株高的Logistc 生长曲线方程，具体见表1，株高的生长曲线见图1。从图1可见，穿龙薯蓣出苗后1个月内株高的增长较慢，在1个月后逐渐加快。根据株高生长Logistic 方程y ＝

72．0／（1＋114．10e －0．088x ）的拐点x 在ln a ／b 、K /2处，计算得x ＝53．8，即在出苗后的第54天是株高生长

的高峰期，此时株高达到极限高度的50％；而后生长速度将逐渐减慢，直到出苗后第79天左右植株开花，而后株高增加不明显，并且形态上出现生长点枯萎、株高逐渐下降的趋势。由于试验中穿龙薯蓣出苗比较晚，所以植株高度比较矮。根据试验得到的株高生长规律，应在出苗后1个月内完成架条的搭建，在出苗后的50d 左右应该特别注意田间管理。

2．1．2穿龙薯蓣叶片生长曲线拟合利用Logistic

生长曲线方程分别对一年生穿龙薯蓣叶片数和单株叶面积的生长规律进行数学模型拟合，得到叶片数、单株叶面积各自的Logistc 生长曲线方程，具体见表1；叶片数的生长曲线见图2。从图2可见，据叶片数生长Logistic 方程y ＝55．6／（1＋65．28e －0．063x ），计算得出的拐点x ＝66．3（对应的试验时间是7月24日），此时的叶片数为27片，叶片数的增加最快。根据单株叶面积生长Logistic 方程y ＝519．9／（1＋

175．49e －0．079x ），计算得出的拐点x ＝65．4（对应的试验

时间是7月23日），此时的单株叶面积为230cm 2，叶面积的增加最快。由于叶面积的生长曲线图与叶片数的生长曲线图2基本相同，故此处省略。

2．2穿龙薯蓣生物量生长曲线拟合

根据2008年春播的试验数据，按照Growth 生

长曲线方程y＝e （a＋bx ）分别对一年生穿龙薯蓣植株地上部生物量、地下部生物量进行拟合，式中e 为自然对数的底数，x 为穿龙薯蓣出苗后的生长时间，a 、b 为参数。

2．2．1穿龙薯蓣地下部生物量生长曲线拟合利用Growth 生长曲线方程对穿龙薯蓣植株地下部生

物量进行数学模型拟合，得到出苗后x 天的地下部生物量（根干重）Growth 生长曲线方程y ＝e －1．140＋0．．020x ，其拟合优度（R 2）＝0．905；地下部生物量的生长曲线见图3。

2．2．2穿龙薯蓣地上部生物量生长曲线拟合利

用Growth 生长曲线方程对穿龙薯蓣植株地上部生物量进行数学模型拟合，得到出苗后x 天的地上部生物量Growth 生长曲线方程y ＝e －1．979＋0．019x ，其拟合优度（R 2）＝0．810，由于地上部不是穿龙薯蓣植株的药用部位，而且地上部生物量的生长曲线图与地下部生物量生长曲线图相近，故此处省略。

2．3

穿龙薯蓣形态生长与生物量生长曲线的比较分析

从图1、图2可以看出，穿龙薯蓣株高的增长速

表1

一年生穿龙薯蓣形态指标的Logistic 生长曲线拟合

形态指标株高//cm 叶片数//片叶面积//cm 2

拟合优度（R 2）0.9800.9850.985

Logistic 曲线方程y ＝72．0／（1＋114．10e －0．088x ）

y ＝55．6／（1＋65．28e －0．063x ）

y ＝519．9／（1＋175．49e －0．079x ）拐点（ln a ／b 、K ／2）（53．8，36．0）（66．3，27．8）

（65．4，230．0）

图1一年生穿龙薯蓣株高生长曲线

806040200

株高//c m

0255075100125

出苗后时间//d

株高观测值株高模拟值

图2一年生穿龙薯蓣叶片数生长曲线

6050403020100叶片数//片

100

125

出苗后时间//d

叶片数实测值叶片数模拟值

4440

第18期（下转第4451页）

图3一年生穿龙薯蓣地下部生物量生长曲线

5.004.003.002.001.000根干重//g

100

120

140

出苗后时间//d

根干重实测值根干重模拟值

度在出苗后54d 左右达到最大，叶片数和叶面积的增长速度在出苗后65d 左右达到最大，之后的生长速度逐渐减慢，在出苗后95d 左右株高停止增长，叶片数和叶面积增长也趋于缓慢，直至停止增长。此时Logistic 生长曲线方程的确定是将观测数据截止到最大生长量所在日期拟合的；而在实际观测中，穿龙薯蓣植株在后期叶片开始逐渐枯萎、脱落，这种现象不符合Logistic 模型的规律，因此不做分析。但前期的数据与Logistic 生长曲线方程的吻合性非常好。

穿龙薯蓣生长初期以地上部形态构建为主，从生物量的增长情况来看，在出苗后的55～65d ，当上述形态部分生长速度最快时，地下部干重的增长速度正处在缓慢增加阶段；在出苗后95d 左右，当株高与叶面积停止或减缓生长时，生物量的增加达到其最大的速度，几乎呈直线增长。很显然，由于叶面积的增加而使生物量积累加快，当叶面积停止增长时，干物质的积累速度趋于稳定，直到最后遇到霜冻而停止生长。在叶面积达到最大时，干物质的积累速度也达到最大，此时应该是穿龙薯蓣对养分需求最大的时期，应特别注意加强田间管理，根据穿龙薯蓣植株长势和气候、土壤条件，适当进行肥水补给。

分析认为，穿龙薯蓣苗期地上部的生长主要是依靠地下部根茎储存的营养物质来完成，较大的根茎会使地上部生长健壮、旺盛。因此为了使幼苗健壮发育，实现高产，在栽培时应该对栽子的大小进行适当的筛选。

试验在2008年还同时观测了部分二年生穿龙薯蓣植株（2007年秋季播种后少数成活的植株）叶面积的生长情况，结果其出芽时间较一年生提早了

12d ，通过对10株穿龙薯蓣植株的叶片生长情况进

行定株连续观测，利用其平均值拟合了二年生穿龙薯蓣的Logistic 生长曲线方程，其中叶片数生长

Logistic 方程y ＝115．07／（1＋31．64e －0．046x ），拟合优度

（R 2）＝0．989；单株叶面积生长Logistic 方程y ＝

1795．49／（1＋52．65e －0．052x ），拟合优度（R 2）＝0．985。通

过计算，其曲线拐点在出苗后75～76d 左右，与前面分析的一年生曲线拐点值不同，但实际日期与一年生的相差2d 。不同年龄穿龙薯蓣植株出苗后的叶面积生长曲线见图4所示。由图4可见，穿龙薯蓣植株叶片生长速度由快到慢的转折点不仅取决于植物自身，还与季节有密切的关系。在每年的7月下旬气温达到最高时叶片生长开始逐渐下降；当然如果环境适宜，叶片还有可能继续生长。

对于2010年的观测结果做了同样的分析，虽然叶片数和生长量与2008年的数值不同，但曲线形状是完全相同的，并且叶片生长在相同时间内达到了最大值，其试验结果与2008年的试验结果基本是一致的。

小结与讨论

根据当地的气候条件，一年生穿龙薯蓣植株地

上部分的生长量在每年的8月末达到最大值，而地下部分在此时期正处在加速生长阶段。因此这一时期应是植株需要养分最多的时期。根据刘丽娟等［5］的试验结果，穿龙薯蓣全株在生长季内氮、磷、钾的吸收量以7月10日达第一个吸收高峰期，在9月1日达到第二个吸收高峰期。这与本试验分析的情况基本一致，分别对应着叶面积生长最旺盛时期和叶面积由减慢增长到停止增长时期，因此栽培上应在稍早于此时期进行施肥管理。

进一步分析穿龙薯蓣植株生长过程，还可以为其植物生物学特性研究、品种选育及栽培管理方案的制订等方面提供参考依据。对于春季栽种的穿龙薯蓣，其发芽出苗较晚，这与穿龙薯蓣多年生宿根的特性差别很大；非当年栽种的穿龙薯蓣要比当年栽种的发芽出苗提前很多，但根据观察，其地上部生长达顶峰的时期与一年生的基本接近。下一步对

图4穿龙薯蓣叶面积生长曲线

2000150010005000叶面积//c m 2

100

120

140

出苗后时间//d

二年生植株叶面积实测值二年生植株叶面积模拟值一年生植株叶面积实测值一年生植株叶面积模拟值

姚运生等：穿龙薯蓣的生长规律分析4441

第18期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

于多年生穿龙薯蓣植株干物质积累规律要进一步研究完善。

参考文献：

［1］国家药典委员会．中华人民共和国药典2005年版（一部）［M ］．

北京：化学工业出版社，2005．188．［2］蒋向辉，佘朝文，刘

伟，等．青蒿株高生长与分枝特性的曲线方

程及其拟合性研究［J ］．作物杂志，2008（3）：46－49．

［3］姚运生，孙光伟，黄晓丹．穿山龙叶面积与生物量的相关性研

究［J ］．作物杂志，2008（6）：38－40．

［4］戴国俊，王金玉，杨建生，等．应用统计软件SPSS 拟合生长曲线

方程［J ］．畜牧与兽医，2006，38（9）：28－30．

［5］刘丽娟，冯玉才，杨靖民，等.穿龙薯蓣吸肥规律研究［J ］．土壤通

报，2006，37（3）：536－538．

（责任编辑王珞）

（上接第4441页）

丰富的野生植物等显著的资源优势，发展前景相当广阔。研究和开发利用该区丰富的药用植物资源对改善当地人民生活、保障健康、增加财富、发展农村经济都有着重要的意义。对于该区域内资源丰富的药用植物可以直接利用，对于资源稀少的植物可以进行引种驯化后再加以利用，但是在对该区域野生药用植物资源进行开发利用时应做到有计划、有序化，走可持续发展的路线。因为该保护区位于茅台酒酿制取水点的上方，保护区的生态环境与取水点周围的生态环境息息相关，若开发不当很可能会影响到茅台酒生产的取水水质，进而影响到酿制。所以一方面应进一步深入调查药用植物资源，做好资源的摸底工作，掌握药用植物的分类、分布、产量及对生长环境条件的要求，详细登记建档，建立信息库、标本库，为合理开发利用打好物质基础

［14］

；另一

方面应该充分利用已有的技术条件，将药用植物的研究与前沿的分子生物学技术结合起来，从而更深入地认识、利用和保护好这些资源［15］；此外，一些药用植物能用于治疗多种癌症，如虎杖根茎入药，能治疗肝癌、胃癌、肠癌、恶性淋巴瘤、膀胱癌；蛇莓全草入药，可用于食道癌、胃癌、肝癌、直肠癌、鼻咽癌、声带息肉癌变、甲状腺癌、胸腺癌、皮肤癌的治疗；是非常难得的药用植物资源，因此应加大力度合理开发。

参考文献：

［1］詹亚华，刘合刚．药用植物学［M ］．北京：中国医药科技出版社，

2007．

［2］窦全丽，李凤华，张仁波，等．茅台酒生态功能保护区野生种子植

物资源调查研究［J ］．北方园艺，2012（4）：87－91．

［3］周山荣，龙先绪．贵州商业古镇茅台———行走贵州［M ］．贵阳：贵

州人民出版社，2006．

［4］中国科学院植物研究所．中国高等植物图鉴（卷1－5）［M ］．北京：

科学出版社，1985．

［5］贵州植物志编辑委员会．贵州植物志（卷1～3）［M ］．贵阳：贵州

人民出版社，1986．

［6］贵州植物志编辑委员会．贵州植物志（卷4～9）［M ］．成都：四川民

族出版社，1989．

［7］贵州植物志编辑委员会．贵州植物志（卷10）［M ］．贵阳：贵州科

学技术出版社，2004．

［8］傅立国．中国高等植物（卷3～13）［M ］．山东青岛：青岛出版社，

2009．

［9］中国科学院中国植物志编辑委员会．中国植物志（卷2～80）［M ］．

北京：科学出版社，2004．

［10］全国中草药汇编编写组．全国中草药汇编（上、下册）［M ］．北

京：人民卫生出版社，1975．［11］赵江贺，王韫哲，史源．山东昆嵛山抗肿瘤药用植物资源调查［J ］．北方园艺，2011（1）：51－53．

［12］常

颖，田丽华，胡

平，等．深圳大鹏半岛药用植物资源研

究［J ］．安徽农业科学，2011，39（6）：3316－3318，3321．

［13］段小兵，努尔巴依·阿布都沙力克．新疆巴尔鲁克山自然保护区

野生植物资源研究［J ］．安徽农业科学，2011，39（10）：5996－

5999．

［14］吴清丽．福建省永春县木本药用植物资源调查［J ］．亚热带植物

科学，2011，40（1）：61－64．［15］陈

雁，郭

英，廖朝林．湖北省英山县常见野生药用植物资源

调查［J ］．湖北农业科学，2011，50（8）：1611－1618．

（责任编辑王珞）

张仁波等：茅台酒生态功能保护区野生药用植物资源研究4451