无患子细根形态及垂直分布特征对配方施肥措施的响应

【目的】探究不同施肥处理下无患子细根垂直分布特征与形态差异,以及氮(N)、磷(P)、钾(K)对细根生长的影响及其交互作用,为中国南方地区广泛种植的生物质能源树种无患子的科学培育提供支撑。【方法】以福建省三明市建宁县 8年生无患子原料林为研究对象,对N、P、K肥料各设置 3个水平,采用“3414”随机区组设计进行配方施肥试验,共 14个处理,以不施肥为对照(CK),设置 3个区组,共 42个处理小区,每小区 5株作为重复。分别在2015年生长季末、2016年花期前、2016年果实迅速生长期按照配比开沟施 3次肥料,2016年12月在每个处理小区选取 4株平均标准木样株,在距树1 m处分 3层(0~20 cm、≥20~40 cm、≥40~60 cm)采集林地土柱样品,研究各处理 3层土壤内的细根分布规律及细根形态。【结果】无患子细根主要分布在0~20 cm土层,呈各土层逐层递减的规律,0~20 cm土层细根生物量(fine root biomass, FRB)及根长密度(fine root length density, FRLD)是 ≥20~40 cm土层的1.51~2.52倍和1.82~2.25倍,是 ≥40~60 cm土层的6.29~13.17倍和6.03~9.31倍。无患子FRB、FRLD、细根表面积(fine root surface area, FRSA)及细根平均直径(fine root average diameter, FRAD)均随着N、P、K施肥量的增加呈先增加后平缓降低的变化趋势,而细根比根长(fine specific root length, SRL)随着施肥量的增加表现为先降低再急剧增加而后平稳降低的变化规律。对根系促进效果最佳的N2P2K2处理在0~20 cm土层的FRB及FRLD较不施肥(CK)分别显著提高了152%和164%,≥20~40 cm土层较不施肥(CK)分别显著提高了242%和161%,≥40~60 cm土层较CK分别显著提高了385%和135%。【结论】无患子FRB、FRLD和FRSA在0~60 cm土层范围内逐层递减,有明显的垂直分布特点。在缺P条件下施用N肥和K肥对无患子根系生长影响效果较小,需要在一定范围内增加土壤养分有效性以促进无患子细根生长及生物量积累。施肥量较为充足时,无患子能够根据 ≥40~60 cm土层土壤养分资源有效性调整细根分布结构,以充分吸收养分。N和P的交互作用对FRB、FRLD、FRAD和SRL的影响达极显著水平,与无患子细根生长的相关性较大。在配方施肥处理下无患子细根生长的拟合模型分析基础上建议施N肥693 kg/hm²、施P肥321 kg/hm²、施K肥432 kg/hm²。     

无患子果皮皂苷提取工艺研究

利用索氏提取法以丙酮为提取剂从无患子果皮中提取皂苷.选定丙酮溶液浓度、提取时间、提取温度、固液比作为单因素考察对象,以皂苷提取率为指标.采用4因素3水平进行正交设计并通过实验得出以丙酮为溶剂提取无患子果皮皂苷工艺的最优方案.试验结果表明:丙酮浓度80%、提取时间90 min、温度85℃、固液比3∶10的工艺条件下,无患子果皮皂苷得率为5.77%,经过平行验证试验得出无患子皂苷提取率为5.72%,误差为0.867%.     

无患子初果期人工林土壤和叶片C、N、P化学计量特征

【目的】了解无患子无性系人工林初果期C、N、P化学计量差异及其养分元素间相互作用。【方法】以福建省建宁县无患子无性系媛华人工林为研究对象,选择其初果期具有代表性的地段,分别设置3块20 m×10 m样地,测定了土壤(有机碳、全氮、全磷、全钾、有效磷、有效钾、碱解氮)和叶片(碳、氮、磷、钾)养分含量,并计算土壤和叶片的碳、氮、磷元素计量比(记为C/N、C/P、N/P),分析处于初果期的无患子人工林土壤和叶片养分含量及化学计量特征。【结果】无患子无性系媛华人工林土壤有机碳、全氮、全钾、有效磷含量在初果期随林龄增大而增加,土壤全磷变化不明显且含量较低(0.36 g/kg);土壤C/N随林龄增加逐步减小,而C/P和N/P有一定增加趋势;叶片碳和磷含量随林龄增加而逐渐增大,氮含量逐渐降低,钾含量无显著变化,其人工林叶片C/N有一定程度升高,C/P和N/P随林龄增加出现逐渐降低的趋势。此外,无患子人工林土壤有机碳和全氮含量具有显著正相关;无患子叶片碳与氮之间呈负相关,但碳与磷、钾呈正相关。同时,无患子无性系人工林叶片C含量与土壤有机碳含量在0~20和≥40~60 cm的土层呈显著正相关,在≥20~40 cm的土层中呈极显著正相关;叶片磷P含量与土壤有机碳含量在0~20 cm呈极显著正相关,在≥20~40和≥40~60 cm的土层中呈显著正相关;N/P与土壤有机碳含量在0~20 和≥40~60 cm呈极显著负相关,在≥20~40 cm土层中呈显著负相关。【结论】在无患子人工林初果期,土壤养分主要受P的限制,因此,苗木定植后的结果初期,可适当增加磷肥的投入。     

无患子果实成熟过程及其油脂、皂苷动态变化

【目的】无患子(Sapindus mukorossi)是重要的生物日化和生物质能源树种,近年来我国无患子产业蓬勃发展,但目前在生产上仍没有明确的采收期或者确定最适采收时间的方法。通过对果实生长发育过程及内含物含量动态变化间的关系研究,确定无患子果实的最适采收时间。【方法】选取5株长势中等、开花结实良好的8年生实生无患子树,于果实膨大期的末期到果实脱落期,每隔4 d每株树采摘15个发育正常的果实,观察其外观变化,并进行果实、种子、果皮及种仁干质量,果实横径、纵径、侧径,种子横径、纵径、侧径共10项表型指标测定,以及种仁含油率、单种仁油质量、果皮含皂苷率、单果皮皂苷质量及含水率的测定。【结果】①9月底果实由绿色变为金黄色,随后在10月上半个月内失水,果皮表面皱缩,果实横径下降7.95%,侧径下降10.71%。②8月底至9月初种仁体积较小,呈绿色,随后逐渐长大,在9月20日左右由绿转黄,且在9月底完全变为黄色。种子横径、纵径和侧径在10月上旬明显下降, 其中横径下降10.81%,纵径下降4.87%,侧径下降8.96%。③果实和果皮的干质量变化趋势相同,均在10月15日之前上升,随后小幅波动,且果皮干质量发生第2次明显上升时种子干质量下降。④种仁油质量在9月中旬及之后较高,果皮皂苷质量在10月上旬和中旬较高。【结论】果皮中皂苷和种仁中油的积累在10月上旬均达到最高,针对果皮皂苷和种仁油的应用,最佳采果期在10月上旬和中旬。由果实外观判断,生产上,果实完全变为金黄且果皮开始皱缩后的20 d内,为最佳采果期。     

无患子不同器官中的总皂苷和总黄酮含量

【目的】研究无患子皂苷和黄酮在不同器官中的含量及其在叶中的积累动态,并对彼此间相关关系进行探讨,可为无患子的综合高效利用提供参考。【方法】以无患子为材料,分别用香草醛-高氯酸比色法和分光光度法检测其花、果、枝、根等器官及8个时期叶片的总皂苷和总黄酮含量。【结果】总皂苷和总黄酮在不同器官中的分布存在差异,各器官中的总皂苷质量分数(0.98%~13.26%)均显著高于总黄酮质量分数(0.31%~1.74%);果皮中的总皂苷含量最高(13.26%),其次为花(5.68%~6.21%)和叶(4.11%,8个时期平均值);各器官中总黄酮质量分数由大到小顺序为:叶(1.74%,8个时期平均值)、花苞(0.88%)、花朵(0.74%)、根(0.53%)、枝(0.44%)、果皮(0.31%)。叶中总皂苷和总黄酮在1个年生长周期内的积累规律不同,总皂苷含量总体上呈逐渐升高趋势,总黄酮含量波动变化。总皂苷含量与总黄酮含量间存在一定的负相关关系。【结论】无患子总皂苷和总黄酮在不同器官中的分布及其在叶中的积累规律各异,皂苷和黄酮的积累可能存在着间接竞争关系;除传统利用果皮部位,花和叶也是积累皂苷和黄酮的主要器官,具有一定的应用价值,建议合理采收及开发利用。