林下套种模式下爪哇香茅生长情况的研究

周丽珠 谷瑶

(广西壮族自治区林业科学研究院/广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西 南宁 530002)

化感作用普遍存在于桉树人工林生态系统，化感物质的释放途径主要有4种，挥发释放、淋溶释放、根系释放和腐烂释放[1]。植物化感作用因植物竞争、昆虫危害、动物取食和微生物侵染而加强[2]。桉树的化感作用研究比较多。桉树叶水浸提液对芥菜和油茶种子的化感作用显著，使植物的幼苗根系活力降低[3]。巨尾桉叶片的挥发物对玉米种子萌发随树龄的增加而减弱，可抑制玉米幼苗侧根分化，能显著抑制胚根伸长[4]，对林下植物三桠苦的幼苗也有明显抑制作用[5]。也有研究表明，虽然巨尾桉会影响林下植物的产量，但是从药材指纹图谱看，对药材质量影响较小[6]。大叶桉会释放某些化学物质，从而抑制林地其它植物生长，对土壤种子库中杂草种子的萌发有一定的抑制作用[7]。蓝桉枝叶的水浸提液对蓝桉种子萌发及其幼苗生长能起到促进作用[8]，浓度较低时，对黑麦草种子萌发和幼苗生长也同样具有促进作用，浓度较高时则会抑制黑麦草幼苗生长[9]。

柠檬桉(Eucalyptus citriodora Hook. f.)是桃金娘科(Myrtaceae)桉属(Eucalyptus)树种[10]，在我国海南、福建、广东、广西均有栽培种植。柠檬桉叶含挥发油，鲜叶含油率在0.8%～2.12%[11,12]，挥发油主要成分为香茅醛、新异胡薄荷醇、异胡薄荷醇、香茅醇、乙酸香茅酯、β-石竹烯等[13]。爪哇香茅(Cymbopogon winterianus Jowitt)是禾本科香茅属植物，挥发性成分的主要组分为有香茅醛、香叶醇、β-香茅醇和榄香醇等[14]。柠檬桉和爪哇香茅挥发油的主要成分均为香茅醛，柠檬桉林下套种爪哇香茅草对植物生长以及挥发油成分的影响研究还未见相关报道。本研究以柠檬桉林下种植爪哇香茅草为研究对象，通过对爪哇香茅生物量的测定，以及柠檬桉精油和爪哇香茅油主要成分的测定，通过与纯林进行比较，考察香茅草、柠檬桉中香茅醛和香叶醇含量变化，分析复合经营模式对柠檬桉油和香茅油品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

试验地选在防城港市防城区，防城区属南亚热带季风气候，年平均气温21.2℃，年平均降雨量2213.3mm。雨量充沛，气候温暖，无霜冻期，符合柠檬桉和爪哇香茅种植的气候条件。

爪哇香茅纯林种植于平地，采用起垅双排种植模式，保持排水良好，种植密度为0.7m×0.8m；柠檬桉油用林同样在平地种植，以1.5m×2m密度造林，种植柠檬桉1a以后，在行间套种爪哇香茅，在行间起垅，确保林地排水性好。种植爪哇香茅、柠檬桉的试验地土壤条件、海拔、坡度均相似。

采集纯林种植6个月以上的爪哇香茅鲜叶、纯林种植1a以上的柠檬桉枝叶以及复合经营种植的6个月以上的爪哇香茅草和种植1a以上的柠檬桉枝叶，称取鲜叶重量，提取挥发油，用气相色谱仪分析挥发油的组分。

1.2 仪器与试剂

Aglient 7890A气相色谱仪，石英毛细管柱BR-5。无水乙醇(AR，天津市大茂化学试剂厂)。

2 试验方法

2.1 含油率测定

分别将采集到的爪哇香茅鲜叶和柠檬桉鲜叶切碎至2～3 cm长，采用四分法均匀抽样，进行水分测定，再将切好的鲜叶分别装入2000mL的圆底烧瓶，用传统水蒸气法提取挥发油，爪哇香茅和柠檬桉鲜叶的蒸馏时间均为1h，称取收集到的挥发油重量，参考秦荣秀等[15]方法计算绝干含油率。

2.2 柠檬桉精油检测

采用气相色谱对提取到的柠檬桉精油进行定量分析，对比分析主成分的变化。GC定量分析条件：ZB-WAX石英毛细管柱(30m×0.25mm，0.25μm)，氢火焰离子检测器(FID)；升温程序：线性升温从70 ℃至220 ℃，速率2℃·min-1；载气(N2)流速1mL·min-1；检测器温度250℃，进样口温度200℃，分流比1∶100，进样量0.5μL。

2.3 爪哇香茅精油检测

采用气相色谱对提取得到的爪哇香茅精油进行定量分析，对比分析主成分的变化。GC定量分析条件：载气为N2；升温程序：80℃保持1min，以2℃·min-1升温速率升至150℃，再以10℃·min-1的升温速率升至230℃，在230℃下保持5min， 汽化室250℃，进样口250℃，分流比1∶50，进样量0.4μL；色谱柱：毛细管柱，长50m，内径0.25mm；固定相：PEG 20000；膜厚：0.25μm；检测器：火焰离子化检测器。

3 结果与分析

3.1 林下套种对爪哇香茅株高、分蘖能力、含油率和鲜叶产量的影响

对试验地种植的爪哇香茅(纯林和林下套种)株高、分蘖数、绝干含油率以及鲜叶产量进行测定分析，相关数据从2020年3月开展进行跟踪收集，跟踪测定8个月，截止至12月，数据见表1。通过纯林种植爪哇香茅和林下套种爪哇香茅对比，从表1可知，随着爪哇香茅生长期的延长(3—9月)，株高、每穴的分蘖株数以及每株鲜叶产量均明显提高，爪哇香茅纯林的株高从3月的86.1cm增加至9月的110.2cm，林下套种的爪哇香茅的株高从3月的85.4cm增加至9月的106.3cm，到12月生长高度呈现增长趋势，但增加的幅度减少。纯林种植的每穴分蘖株数从3月的80.4株增加到93.4株，纯林的分蘖能力明显高于林下套种。由于试验林地种植的柠檬桉生长期不长，还属于幼林，林地的郁闭度不高，爪哇香茅接收光照与纯林差别不大，爪哇香茅的生长需要强光照，试验条件下纯林和林下爪哇香茅的鲜叶的产量也相差不多。绝干含油率在12月出现下降，纯林爪哇香茅从9月的1.90%降至1.78%，林下爪哇香茅从9月的2.0%下降至1.90%，总体上看，纯林的爪哇香茅的得油率低于林下爪哇香茅的得油率，不管是纯林还是林下，爪哇香茅的株高、分蘖数、鲜叶产量较9月增加幅度不高。总体上看，纯林种植爪哇香茅生长情况高于林下套种的爪哇香茅，表明柠檬桉落叶的化感作用在一定程度上会抑制爪哇香茅的生长，但是影响不大。从挥发油得油率看，通过柠檬桉和爪哇香茅的复合经营，较纯林种植比较，能够有效提高挥发油得油率。因此，柠檬桉林下种植爪哇香茅可作为一种有效的复合经营模式。

表1 不同种植模式下爪哇香茅的生长情况比较

表2 爪哇香茅油和柠檬桉油成分分析

3.2 林下套种对爪哇香茅挥发油主成分的影响

采用气相色谱仪分析爪哇香茅油和柠檬桉精油的香茅醛和香叶醇含量，检测结果见表2。爪哇香茅油和柠檬桉油主成分含量最高的香茅醛较纯林相比也得到了一定提高，尤其是柠檬桉油的香茅醛含量从纯林的72.64%提高到75.34%，达到国家标准《柠檬桉(精)油》对香茅醛含量的要求。香叶醇在爪哇香茅油中含量较高，纯林种植时，香叶醇含量为17.988%，套种在柠檬桉林下，香叶醇含量有小幅度增加，达到18.722%，而香叶醇在柠檬桉油中占比较低，仅为0.181%，复合经营模式之后，在柠檬桉油中检测不到香叶醇。在复合经营模式下，爪哇香茅油中香茅醇含量较纯林种植提高了，而柠檬桉油中香茅醇含量较纯林种植时降低了，香叶醇、香茅醛和香茅醇均属于链装单萜类化合物，在植物生长过程中也会相互转化，因此，柠檬桉和爪哇香茅的套种，有利于挥发油和主成分含量的提高。

4 结论

本研究通过对爪哇香茅草纯林和柠檬桉-爪哇香茅草复合经营林的爪哇香茅生长情况对比发现，随着生长期的增加，爪哇香茅的含油率呈现先增后降的趋势，套种林的爪哇香茅得油率高于纯林，且精油的特征组分含量较纯林高。在生长期6个月之后，株高、分蘖数以及平均鲜叶产量均有增加，但幅度不大，与纯林对比，套种林的爪哇香茅生长情况相差不大。