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中药材党参是桔梗科党参属植物党参Codonopsis pilosula(Franch.)Nannf.、素花党参Codonopsis pilosula Nannf.var.modesta(Nannf.)L.T.Shen或川党参Codonopsis tangshen Oliv的干燥根,既可作常用的中药材与其它药材配伍行用,也可作煲汤、泡茶等食用的佐料。党参主要栽种在我国西北干旱和半干旱地区的甘肃陇南、定西、陇西等地区。研究不同土壤水分对党参的生长发育规律和成分积累具有重要意义。本文对党参在三种不同土壤水分下的生理特性、生长发育规律、有效成分积累、微量元素和重金属积累进行研究,为党参的高产、稳产、优质及规范化种植提供理论依据。本研究主要结果如下:1.不同土壤水分对党参光合特性的影响。在不同土壤水分处理100天内,党参植株的光合速率(A)、蒸腾速率(E)、胞间CO2浓度(Ci)和气孔导度(Gs)大体表现为:适宜水分>轻度干旱>重度干旱,但其变化趋势略有不同;其光合速率在轻度、重度干旱处理下均呈下降趋势,在适宜水分处理下先降低,后变化不明显。在三种土壤含水量处理下,蒸腾速率表现为先升高后降低;胞间CO2浓度变化呈W型且均在处理的第60天出现最大值;气孔导度在适宜水分处理下其变化先上升后下降,而在轻度和重度干旱表现为降升降的趋势。与适宜水分处理相比,党参植株的光合速率在干旱胁迫处理100天内持续降低;Ci、Gs和叶绿素含量的变化分析可知在干旱处理前80天内影响光合速率下降的主要因素是气孔因素,之后主要是非气孔因素。另外党参通过类胡萝卜素含量的持续升高、干旱第60天后Ci和蒸腾速率(E)的持续下降等变化来适应这种持续的干旱胁迫。2.不同土壤水分对党参保护酶的影响。在三种土壤水分处理下,党参叶片的SOD、CAT、POD酶活性和可溶性蛋白含量的变化均为倒V型,SOD、POD、可溶性蛋白和CAT酶活性分别在处理的第80天和第60天达到最大值;MDA含量持续上升而可溶性糖含量却不断降低。另外,干旱胁迫对党参叶片的SOD、POD、CAT酶活性、可溶性蛋白和MDA含量在处理100 d内呈重度干旱>轻度干旱>适宜水分的变化趋势,而可溶性糖含量的变化趋势却相反,表现为适宜水分>轻度干旱>重度干旱的变化趋势。可见干旱胁迫并不利于党参的生长且干旱程度越大,毒害越大。3.不同土壤水分对党参生长发育及成分积累的影响。与适宜水分处理相比,轻度和重度干旱条件下显著阻碍了党参苗的生长及生物量积累;党参在干旱下,通过调节其形态(叶长、叶宽、根长、藤长等)和生物量分配以适应长期干旱逆境;且干旱胁迫下党参根相对地上部分生长缓慢。另外,在三种土壤水分处理下,党参植株地上部分、根中多糖含量分别在处理第80天后、第60天后,都表现为适宜水分>轻度干旱>重度干旱的趋势。党参植株的地上部分和根中的丁香苷含量在轻度干旱处理下均高于适宜水分、重度干旱两种土壤水分处理;其地上部分丁香苷含量,在三种土壤含水量处理的整个100天内呈上升趋势;党参根中的丁香苷含量在整个处理过程中呈倒V型,在处理的第80天达到最值。党参植株地上部分、根中的党参炔苷含量,分别在处理的第80天后、整个100天内,其含量均表现为在轻度干旱处理下最大。党参植株地上部分、根中的苍术内脂Ⅲ含量,分别在处理的第80天后、第60后,都表现为重度干旱>轻度干旱>适宜水分的动态变化。故,在适宜水分处理下有助于党参地上部分与根中多糖和党参炔苷的积累。重度干旱促进党参地上部分与根中苍术内脂Ⅲ的积累,轻度干旱条件下促进党参地上部分与根中丁香苷的合成。4.通过对党参植株地上部分、根及根区土壤中Zn、Fe、Mn、Cu、Pb和Co六种元素测定情况分析,发现在不同土壤含水量处理下这六种元素含量与根区土壤的p H关联性不大。结果表明:在轻度干旱处理下党参植株通过分泌某种化合物来促进党参根区元素富集从而增加党参根中的元素含量。在三种土壤水分处理下党参地上部分的Zn、Mn、Cu这三种元素含量均高于根中的含量,中药材党参以根入药,故可通过增加党参地上部分的生物量来相对的降低根中重金属Cu元素的含量,提高药用党参的安全性,有利于中药材党参的生产。因此,建议在中轻度重金属元素污染区可以通过调节土壤水分、党参根上部分生物量来调控党参根部的重金属元素含量。5.在三种土壤水分处理下,党参根中的丁香苷含量与SOD、POD酶活性、藤长表现出强正相关性。其根中的苍术内脂Ⅲ、党参炔苷含量与生长指标(藤长、根长、根直径、地上部分和根的干重、鲜总生物量)、多糖含量表现为显著极强正相关;与光合速率(A)、可溶性糖、Cu呈强负相关。足见党参植株的生长和多糖含量均促进党参根中党参炔苷和苍术内脂Ⅲ含量的积累。在适宜水分处理下,党参根中的代谢产物的相互的相关性极强,且藤长的增长有助于党参根中的丁香苷含量的积累。6.不同程度水涝胁迫对党参植株的生长、生理特性、多糖含量的影响。结果表明:在水涝胁迫处理下,党参所在的同一物候期较正常灌水下滞后且随着水涝胁迫的加剧,物候期滞后现象更明显;在重度、轻度水涝胁迫下,党参叶片的SOD、POD、CAT三种酶活性在处理14~56 d内一直上升,之后下降;其可溶性蛋白含量在处理42 d之后下降;其可溶性糖含量在70 d内持续降低而丙二醛含量一直升高;党参植株随着水涝胁迫程度的加重更不利于地上部分鲜重、根鲜重、总生物量以及地下部分多糖含量的积累。因此降雨时应及时排水,确保排水深度至根系集中分布层以下,以优化党参植株培育、提高其产量。