不同混交模式对杉木精油化学成分的影响.pdf

44(2):180-188.2024,引文格式：白玉洁，黄佳怡，李晶，等.不同混交模式对杉木精油化学成分的影响 J.西南林业大学学报（自然科学）Mar.2024JOURNAL OF SOUTHWEST FORESTRY UNIVERSITY2024年3月大Vol.44No.2南西业报学学林第2 期第44卷DOI:10.11929/j.swfu.202212036不同混交模式对杉木精油化学成分的影响白玉洁黄佳怡李晶及利张盈罗家琦何功秀（中南林业科技大学林学院，湖南长沙410 0 0 4）摘要：以湖南省永州市金洞林场15年林龄杉木-毛竹混交林、杉木-闽楠混交林和杉木纯林为研究对象，采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）测定杉木不同器官（叶、枝、干、根）精油成分，用硫酸一高氯酸消化法检测杉木各器官矿质元素含量，分析不同混交栽植模式对杉木不同器官中精油成分和含量的影响，并将精油中主要挥发物成分与矿质元素进行相关性分析，探讨不同栽植模式下精油成分与矿质元素的关系。结果表明：杉木各器官共检测出50 种物质，主要包括烯类32 种、醇类12种、茶类2 种、烯酯类3种、其他类1种。相比于杉木纯林，杉木-毛竹、杉木-闽楠模式中杉木干精油分别增加了156%、7 6%，根精油分别增加了7 7%、9 9%，杉木-毛竹模式效果更佳；精油主成分的相对质量与Al、C a、K、M g、M n、P元素含量密切相关；混交模式会导致杉木不同器官间(+)-雪松醇、-石竹烯、（-)-(7 S)-germacrene D、-芹子烯、(+)-芹子烯等主要物质的相对含量产生显著变化。因此，可通过改变杉木的混交模式提高精油提取率，定向提高精油中特定物质成分或降低有害物质的相对含量，满足对杉木精油产品的不同需求。关键词：精油；混交林；杉木；雪松醇；矿质元素中图分类号：TS202.3文献标志码：A文章编号：2 0 9 5-19 14(2 0 2 4)0 2-0 18 0-0 9Effects of Different Mixing Planting Mode on Essential Oils ofCunninghamia lanceolataBai Yujie,Huang Jiayi,Li Jing,Ji Li,Zhang Ying,Luo Jiaqi,He Gongxiu(College of Forestry,Central South University of Forestry and Technology,Changsha Hunan 410004,China)Abstract:In this study,we selected the 15a mixed forests of Cunninghamia lanceolata-Phyllostachys het-erocycla,the mixed forests of C.lanceolata-Phoebe bournei and the pure forests of C.lanceolata as research ob-jectives,and gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)was employed to determine the essential oil com-ponents in different organs(leaves,branches,stems,roots)of C.lanceolata.The sulfuric acid-perchloric acid di-gestion was utilized to detect the mineral element content in various organs of C.lanceolata.The study analyzedthe influence of mixed planting on the essential oil components and content in different organs of C.lanceolata.Furthermore,correlation analysis between the main volatile components in essential oils and mineral elements wasconducted to explore the relationship between essential oil components and mineral elements under differentplantings.The results showed that a total of 50 substances were detected in each organ of C.lanceolata,including32 terpenes,12 alcohols,2 naphthalenes,3 terpene esters and 1 other.Compared with C.lanceolata pure forests,收稿日期：2 0 2 2-12-2 0；修回日期：2 0 2 3-0 3-0 3基金项目：国家重点研发计划课题（2 0 2 1YFD2201303-02）资助；湖南省林业科技创新基金项目（XLKT202202）资助；湖南省研究生科研创新项目（CX20220711）资助。第1作者：白玉洁（19 9 5一），男，硕士研究生。研究方向：水土保持。Email:。通信作者：何功秀（19 7 9 一），男，博士，副教授，硕士生导师。研究方向：水土保持。Email:。181白玉洁等：不同混交模式对杉木精油化学成分的影响第2 期the total essential oils of C.lanceolatain in C.lanceolata-P.heterocycla and C.lanceolata-P.bournei mixedforests significantly increased by 156%and 76%in the trunks,77%and 99%in the roots,and the C.lanceolata-P.heterocycla mixed planting mode is the best.The relative content of the main components of theessential oil is closely related to the content of Al,Ca,K,Mg,Mn and P elements.The mixed planting modes res-ulted in significant changes in the relative contents of the main substances in different organs such as(+)-cedrol,-caryophyllene,(-)-(7S)-germacrene D,a-selinene,(+)-selinene,etc.In summary,we can improve the ex-traction rate of essential oil by changing the mixed planting modes of C.lanceolata,targeting to increase the com-position of specific substances in the essential oil or reduce the relative content of harmful substances,so as tomeet the different demands for C.lanceolata essential oil products.Key words:essential oil;mixed forest;Cunninghamia lanceolata;(+)-cedrol;mineral element杉木（Cunninghamia lanceolata）是杉科（T a x o d i a c e a e）杉木属（Cunninghamia）植物，木材优良，用途广泛，为长江以南温暖地区最重要的速生树种，被广泛种植!。杉木精油是由杉木体内次生代谢路径合成的复杂混合物，其成分主要包含雪松醇（柏木醇）、雪松烯（柏木烯）、石竹烯、-烯、罗汉柏木烯等 2 。杉木精油气味特殊、价格昂贵，具有不可代替性，常作为重要的天然香料，广泛运用于食品、香水、化妆品等产品中。此外，杉木精油中含有大量抗菌消炎成分，在医药、食品添加剂等领域有着良好的应用前景。杉木精油中的雪松醇是世界十大天然挥发物之一，具有消炎镇痛、治疗心脑血管疾病等功效 4；-石竹烯具有治疗皮肤炎、慢性支气管炎等功效 5；-烯具有抗螨除菌、抗癌消炎等功效 。杉木精油的开发利用为新型天然芳香添加剂和天然医疗产品的研发提供了可能 7-9 。近年来，提升植物精油的产量和增加杉木精油中高价值物质占比已经成为国内外学者研究的热点。植物精油的提取率及主成分的相对质量会受到林龄、器官、生长环境等因素影响 10-1。早年间我国杉木栽培经营措施不合理，大多数林场采取杉木纯林多代连栽的方法，导致出现地力衰退、生物多样性降低等问题，不但阻碍了经济发展，更制约了林木生态效益。为解决地力衰退、生物多样性降低等问题，我国杉木的经营方式逐步由混交林代替了纯林 12-13，使杉木的生长环境发生了根本改变。杉木混交栽植会对土壤微生物、植物根系分泌物、植物体内养分元素等产生一定影响 4-15，推测混交栽植与杉木体内精油化学成分也同样存在一定关联。混交栽植能够降低苦褚（Castanopsissclerophylla）体内烷烃类和菇烯类物质含量的占比 16 ，但增加了迎春5号杨（Po p u l u s s i m o n i i P.n i g r a）体内（E）-罗勒烯、（E,E）-法呢烯等主要烯类物质的相对含量17 。此外，混交栽植可通过影响植物体内矿质元素，进而改变精油含量 18 ，如低浓度的钾元素有利于提高茴香精油含量 19 ；甘牛至草（Ori-ganummarjorana)精油含量会随着镁元素含量增加而增加 2 0 ；芳樟（Cinnamomumcamphora）叶片精油含量与磷元素含量呈负相关 2 1。前人关于杉木精油的研究主要集中于单一器官水平上精油含量的变化规律 4，而聚焦于器官间变化的研究较少，用植物某一部分器官的精油含量来代替整株精油含量的研究具有一定局限性 6 。本研究以杉木-毛竹（Phyllostachys heterocycla）混交林、杉木-闽楠（Phoebebournei）混交林和杉木纯林为例，通过检测杉木各器官（叶、枝、干、根）精油化学成分和矿质元素含量，并探讨二者之间的关系，尝试通过矿质元素的变化解释不同混交模式对杉木精油化学成分的响应规律，为提升杉木精油在食品、医疗行业的开发利用提供指导1材料与方法1.1试验地概况本研究的试验地位于湖南省永州市金洞林场（2 6 18 30 N，112 0 4 30 E），地处南岭山系阳明山脉的东北部，总面积6 35km，森林蓄积量225万m，森林覆盖率为8 0%。属中亚热带东南季风湿润气候，年均气温为16.317.7，年均日照时间为159 9 h，年降水量为140 0 19 0 0 mm。主要成土母岩以砂岩、页岩、碳质板岩为主，土层深厚肥沃，有机质含量高。1.2试验设计与取样方法本研究选材为2 0 0 6 年营造的杉木-毛竹混交182西南林业大学学报第44卷林、杉木-闽楠混交林和杉木纯林，面积分别为8.7、9.5、10 h m。造林选用2 年生实生苗，密度均为18 0 0 株/hm，混交比例为杉木-毛竹6：4、杉木-闽楠为6：4，于2 0 13年、2 0 17 年、2 0 2 1年共完成3次抚育，林木生长良好，树干笔直饱满，无病虫害。2021年10 月7 日在金洞林场实地勘测后，分别在杉木-毛竹混交林、杉木-闽楠混交林和杉木纯林设置3块2 5m25m的样地，样地间距为10 m，并对每块样地进行每木检尺，测量树高、胸径、枝下高等指标（表1）。每个样地分别采集叶、枝、干、根4个器官各2 0 0 0 g，其中，叶和枝按照5点取样，每个点均匀采集目标树东南西北四个方位的叶、枝器官，而后将每个样方的材料充分混合。参考GB/T1927.120212选取距离地面1.3m的干，再采取地面以下10 20cm的主根，抖去根系上的表土 2 3，置于塑封袋中编号保存。采集的样品放于4冰箱冷藏待测，以免因挥发影响精油成分。表1样地基本概况Table1General information of sample plots林分类型林龄/a密度/（株hm)混交比例树种组成树高/m胸径/cm冠幅/m枝下高/m杉木10.21.215.7 0.32.20.32.60.6杉-竹混交林1517646:4竹子13.2 1.010.92.32.2 0.25.00.6杉木9.8 2.016.4 3.52.4 0.93.00.5杉-楠混交林1516206:4闽楠8.02.56.8 1.12.1 0.41.7 0.7杉木纯林151102杉木9.2 0.814.30.42.50.42.4 0.51.3分析测试方法1.3.1精油提取及成分分析参照李军集等 2 4 的研究，清洗样品外表污渍，称量2 50 g叶、枝、干、根分别放人破壁机粉碎成粘稠液，后移人50 0 0 mL圆底烧瓶中，加人2500mL去离子水，用水蒸气蒸馏装置冷凝回流4h，提取上层油状物质，用无水硫酸钠干燥后放人4冰箱密封保存。使用7 8 9 0 B/5977型气质联用仪（Agilent，美国）进行精油成分检测。GC条件为：色谱柱：HP-5MS（30 m 0.2 5 m m 0.2 5 m)；载气：氨气，纯度9 9.9 9 9%，流速为1.0 mL/min；色谱柱温度：6 0 保持1min，然后以10/min程序升温至18 0，保持2 min，再以5/min升温至2 8 0，保持5min；进样口温度：2 50；进样量：1L；进样方式：不分流进样。MS条件为：电子轰击源：7 0 eV；离子源温度：2 30；GC-MS接口温度：2 8 0；全扫描范围：40 550 m/z。定性分析：由GC-MS分析所得到的质谱数据，查找CAS号对应物质，匹配相应峰值，采用色谱峰面积归一化法求得各成分相对含量，筛选其中定性9 0%、相对含量大于0.1%的物质。定量分析：计算杉木各器官精油提取率 2 5。公式如下：mR=100%M式中：R为精油提取率，m为精油提取物质量，M为样品质量。1.3.2矿质元素测定参考邹映雪等 2 6 的方法，将采集的样品于烘箱10 5杀青30 min，将温度调至6 0 烘干至恒质量。用粉碎机将烘干后的样品碾碎至细小的粉末，过10 0 目筛。植物材料处理采用硫酸-高氯酸消化法，称取0.8 g样品加人10 mL硫酸-高氯酸体积比为10：1的混合酸，30 0 消煮至透明，最后用去离子水定容到10 0 mL容量瓶待测。采用电感耦合等离子光谱发生仪Avio500ICP（T h e r m o Fi s h e r Sc i e n t i f i c，美国）测定全磷、全钾、全钙、全镁、全锰、全锌的含量。1.3.3统计分析每个样本重复3次进行分析，用SPSS软件进行试验显著性检验，用Excel、O r i g i n 统计数据绘制表格。2结果与分析2.1杉木各器官精油的提取率及成分分析2.1.1各器官的精油提取率不同混交模式生长的杉木各器官精油提取率具有显著差异（P0.05），相比纯林，杉木-毛竹混交和杉木-闽楠混交栽植的杉木精油提取率发生以下改变：叶分别减少了7 7%、40%，枝分别增加了8 9%和减少了10%，干分别增加了156%、76%，根分别增加了7 7%、9 9%（图1）。杉木精油含量在不同混交模式和不同器官间均存在显著差异（P0.05）。183白玉洁等：不同混交模式对杉木精油亻化学成分的影响第2 期1.8口杉-竹混交模式1.6口杉-楠混交模式Ba1.4杉木纯林模式1.2%/率1.0AbCa0.8AbBb0.6AcCc0.4Bc0.2CdBdBd0叶枝干根器官不同小写字母表示各器官之间差异显著（P0.05），不同大写字母表示不同混交模式之间差异显著（P 枝 根 干，醇类分布顺序为干 根 枝 叶；烯酯类分布顺序为根 干 枝 叶。901x/8485901/早杉一竹混交模式杉一竹混交模式杉-楠混交模式杉-楠混交模式杉木纯林模式混交模式杉木纯林模式混交模式51015205101520时间/min时间/mina.叶b.枝901x/901/杉-竹混交模式杉一竹混交模式杉一楠混交模式杉-楠混交模式杉木纯林模式13杉木纯林模式混交模式混交模式51015205101520时间/min时间/minc.干d.根图2杉木各器官精油的GC-MS总离子色谱图Fig.2GC-MS total ion chromatogram of essential oils from different organs of C.lanceolata184西南林业大学学报第44卷枝干枝干枝干226152(4.3%)(4.3%)(13%)(2.2%)(11.4%)(4.5%)1629334.8%(4.3%)7(19.6%)）(6.5%)410(2.3%)6(15.2%)(8.7%)(22.7%)(13.6%)32226342442(4.3%)3(6.5%)(4.3%)(4.3%)(13%)(6.5%)(8.7%)(4.3%)(9.1%)(9.1%)(4.5%)(6.8%)660(15.2%)00(13%)00(13.6%)0(0%)(0%)(0%)(0%)(0%)(0%)0%2.2%)2.2%2.2%2.3%(0%)叶0根叶0根叶0根(0%)(0%)(0%)a.杉木-毛竹混交林b.杉木-闽楠混交林c.杉木纯林图3杉木各器官成分韦恩图Fig.3Venn diagram of components in various organs of C.lanceolata2.2混交模式对杉木精油成分的影响不同混交模式下杉木精油含量具有显著差异（P 0.0 5）。杉木叶与枝提取物成分相似，共检测出37 种物质（附表1），3种混交模式杉木叶精油检测出物质的相对含量分别为6 1.2 8%、6 5.0 1%、70.08%，枝精油检测出物质的相对含量分别为61.28%、6 5.0 1%、7 0.0 8%。主要精油成分为（-）(7S)-germacrene D、-芹子烯、-石竹烯、（+)-芹子烯、（+)-cadinene、-榄香烯。相比杉木纯林，杉-竹、杉-楠模式下的杉木叶中-榄香烯均增加了2 倍以上，（-)-(7 S)-germacreneD分别减少了36%、7%，（+)-S-cadinene分别减少了70%、18%，-芹子烯在杉-竹模式下减少了40%、在杉-楠模式下增加了12%。相比杉木纯林，杉-竹、杉-楠模式下的杉木枝中-芹子烯分别减少了9 8%、37%，-石竹烯在杉-竹模式中变化不大、在杉-楠模式中减少了52%，(+)雪松醇在杉-竹混交模式中增加了2 8%、在杉-楠混交模式中增加了5倍以上。杉木干与根提取物成分相似，共检测出2 8 种主要成份（附表2），3种混交模式中杉木干精油检测出物质的相对含量分别为6 5.9 5%、54.9 9%、6 1.6 3%，杉木根精油检测出物质的相对含量分别为6 5.6 3%、6 3.9 7%、60.53%。主要精油成分为(+)-雪松醇、(+)-雪松烯。相比于杉木纯林，杉-竹、杉-楠模式栽植的杉木干精油中(+)-雪松醇分别增加了5%、减少了12%，(+)-雪松烯分别增加了2 11%、64%，杉木根中(+)-雪松醇含量增长了2 2%、11%，(+)-雪松烯含量分别减少了45.12%、18%。(+)-雪松醇在干、根器官中相对含量占比较大，这2 种栽植方式均能够增加根器官中(+）一雪松醇含量。2.3杉木各器官矿质元素含量及成分分析Al、C a、K、M g、M n、P元素含量在杉木叶、枝、干、根中呈现先减少后增加趋势（图4）。AI元素主要分布在根中，Ca、K、M g、M n、P元素主要集中分布在叶、枝当中。相比杉木纯林，杉-竹、杉-楠模式栽植的杉木根中AI元素含量显著增加（P0.05），在杉-竹模式中增加了92%，在杉-楠模式中增长了2.5倍以上；K元素含量在2 种模式中分别增加了12 2%、46%；P元素含量分别增加了6 8%和12 2%。杉-竹模式中杉木叶片Ca元素含量相比杉木纯林栽植减少了48%，而杉-楠模式则变化不明显。相比杉木纯林，杉-竹模式中的K元素含量在叶、枝、根中分别增加49%、58%和12 0%，在杉-楠模式中出现了相反的结果，在叶、枝、干中K元素含量分别下降2 4%、19%和2 9%。Mn元素在杉木叶片中表现差异显著（P0.05），相比杉木纯林，在杉-竹、杉-楠模式下Mn元素含量分别减少了57%和45%2.4混交方式和器官间的双因素方差分析混交方式与（-)(7 S)-germacreneD、-石竹烯、精油总含量、Ca、K、M g、M n 元素含量存在极显著的关系（P0.001），与A1元素、（+)-芹子烯呈显著相关（P0.05），与（+)-雪松醇不存在显著关系。不同器官与精油主要成分、矿质元素的关系均达到了极显著的水平（P0.001）。（-)-(7 S)-g e r ma c r e n e D、(+)-雪松醇、-芹子烯与混交方式和器官的双因素的关系达到了显著水平（P0.05），其他精油主要成分和矿质元素则达到极显著水平（P0.001），见表2。185白玉洁等：不同混交模式对杉木精油化学成分的影响第2 期3.0161014AaAa2.5(.3.3ul)/吾率(.3.8u)/鲁号率AaAa8122.0106BaAb1.5Ab8BaBaBbBa64Ac1.0BbBb4BbAbBaAbBCCC0.5Ab2mAbAbAbAbAbAb2AdBcBdCaAd000叶枝干根叶枝干根叶枝干根器官器官器官a.A1b.Cac.K1.81.41.4Aa1.6Aa1.2AaAa1.2(.3.3u)/鲁号率(.3.3ul)/吾号掌Aa1.4BaBaT1.01.01.2Ab1.0Bb0.8Ba0.8Ab0.80.6Ca0.6BbBb0.6Bc千0.4AbAcAb.0.40.4AbAbBc0.2AdAcAc0.2BbI0.2CcAcAcAdAdAcBcBeAc000叶枝干根叶枝干根叶枝干根器官器官器官d.Mge.Mnf.P口杉一竹混交模式四杉-楠混交模式网杉木纯林模式不同小写字母表示各器官之间差异显著（P0.05），不同大写字母表示不同混交模式之间差异显著（PF)FPr(F)FPr(F)(-)-(7S)-germacrene D11.0670.001*176.8170.001*3.530.012*-石竹烯19.0520.001*152.0730.001*8.3250.001*（+）-雪松醇2.3780.114448.0220.001*4.0960.006*（+)-雪松烯1.0450.36775.7560.001*9.4420.001*-芹子烯7.7950.00264.180.001*3.0320.024*(+)-芹子烯3.6390.042374.3860.001*14.7010.001*精油总含量36.9080.001587.0380.001*73.750.001*AI9.1330.001*32.6620.001*6.2550.001*Ca22.5140.001*461.3410.001*25.0610.001*K103.7410.001*344.6660.001*20.10.001*Mg56.320.001*594.1620.001*52.9240.001*Mn93.2080.001*985.5520.001*98.2930.001*P3.2310.057558.5370.001*8.4680.001*注：*，*和分别表示在0.0 0 1、0.0 1和0.0 5水平下相关性显著。2.5杉木精油成分及矿质元素的相关性分析杉木主要精油成分与矿质元素含量表现出一定特征性（表3）。Ca、K、M g、M n、P、Zn 元素与（-)-(7 S)-germacrene D、-石竹烯、-芹子烯、（+)-芹子烯均呈极显著正相关（P0.01），与(+)-雪松醇、(+)-雪松烯均呈极显著负相关（P0.01）。精油总含量与A1元素呈极显著正相关（P0.01），与Ca、P、K 元素呈显著负相关（P0.05）。186西南林业大学学报第44卷表3混交处理在各器官水平的精油及矿质元素的相关性分析Table 3Correlation analysis of essential oils secondary metabolites and mineral elements in different organs underdifferent mixed treatments(-)-(7S)-germacrene D-石竹烯(+)-雪松醇（+）-雪松烯-芹子烯(+)-芹子烯精油含量A1-0.105-0.2830.339*0.26-0.226-0.2420.722*Ca0.780*0.559*-0.868*-0.759*0.839*0.823*-0.466*K0.630*0.565*-0.720*-0.641*0.538*0.802*-0.331*Mg0.870*0.492*-0.770*-0.6420.817*0.831*-0.316Mn0.909*0.360*-0.690*-0.562*0.824*0.807*-0.26P0.8780.482*-0.820*-0.693*0.814*0.93 1*-0.371*注：*和分别表示在0.0 1和0.0 5水平下显著相关。3结论与讨论3.1讨论3.1.1杉木不同器官间特征分析类化合物是以异戊二烯为结构单元的化合物及其衍生物的总称，分为链类和环枯类。链类分子通式表示为(CsHs)n，按照n的数量，分为单（n=2)、倍半（n=3)、双（n=4）等，环类因分子内碳环数的不同，分为单环、双环等 2 7 。本研究中，杉木精油含量较高的物质(+)雪松醇、(+)-雪松烯、-石竹烯、（-)-(7 S)-Germacrene D、-芹子烯、-榄香烯等属于倍半及其衍生物，这类物质主要通过MVA途径在细胞质中形成，在调节植物与生态环境之间的关系上发挥着重要的作用 2 8 。杨占南等 2 9 发现同一植物不同器官间精油成分差别明显，杉木同样也符合这一规律。本研究结果显示杉木叶、枝、干、根共有且含量较多的成分为(+)-雪松醇、(-)-(7S)-germacrene D、-石竹烯、-芹子烯、(+)-cadinene，但由于合成位置不同，含量差别较大。(+)-雪松醇主要集中于干、根之中，结果与胡铁等 30 报道相似。-石竹烯在杉木叶、枝中相对量较高，在干、根中相对含量极少，推测是由于不同精油成分在植物体内发挥的作用不同(+)-雪松醇具有抗白蚁功效 31，-石竹烯具有抗蚜虫功效 32 ，杉木树干、树根易受白蚁啃食，树叶易受蚜虫啃食，杉木针对虫害存在的部位合成与之相抵抗的化合物，能够更高效地防止树木被侵害。本研究通过水蒸气蒸馏法提取3种杉木各器官精油得到的提取率为0.15%1.34%，结果大于李敏 33 的报道0.0 2 8%0.59 5%，此外，醇类的相对含量也高于前人的监测结果，推测原因是样品处理方式产生差异 2 3。本研究优化了采摘提取方案，样品即采即提，1周内完成提取工作，干根的检测成分以醇类物质为主，而李敏33、龙玲等 34 提取周期过长，样品存储过程中，醇类及含氧衍生物的挥发速率相对其他物质较快，木材干燥过程对其释放量影响较大，对菇烯类释放量影响较小，导致剩余物质样品检测成分以烯类为主。3.1.2杉木精油对混交模式的响应植物的挥发性次级代谢物（精油）成分随环境变化是植物防御系统内的一种适应策略，主要成分的占比可能会随着附近植被生长情况变化而变化，并在植物各器官中大量积累 35-37 。混交模式能够改变土壤中营养元素的含量、对杉木人工林生长发育环境产生影响 14。本研究GC-MS分析结果表明：在精油含量方面，杉木-毛竹和杉木-闽楠混交的栽植方式不同程度上减少了杉木叶的总精油含量，增加了干、根的总精油含量。叶精油含量减少可能与混交林栽植密度过大，叶片光合能力受到影响有关。光合能力是代谢活性的指标之一 38 ，杉木和其他混交树种叶片重叠，出现光竞争，叶片光合能力降低，进而减少了产生初级和次生代谢产物所需的碳通量，最终导致叶片精油含量减少 39 。在物质数量方面，混交栽植增加了杉木叶、枝、干中精油含量。已知杉木精油在适应各种环境条件、抵御天敌的侵袭、增强抗病性中发挥着重要的作用 40)，精油成分数量的增加能够更好地提高杉木抗虫抗逆能力 41。(+)-雪松醇是杉木含量最多且经济价值最高的精油成分，(+)-雪松醇在杉木干、根中所占相对含量最多，且相对含量在器官间存在显著差异，但在不同混交模式下不存在显著差异，但混交栽植增加了干、根的总精油含量。本研究结果显示，Ca、K、M g、M n、P元素主要集中在叶、枝当中。相比于纯林，混交栽植使杉木叶片Ca、M g元素含量显著降低，根中Ca、K、M n、P含量显著增加。矿质元素能够调控各器官体内合成和转运的强度，从而影响精油成分和含量19 。本研究结果表明，Ca、K、P元素与精油总含量呈显著187白玉洁等：不同混交模式对杉木精油亻学成分的影响第2 期相关（P0.05）。精油成分的前体物质主要在细胞质中生成，而K元素与植物内外物质交换有关，且影响着植物体内蛋白质的合成和酶的活化 42 ，尤其在精油主要成分倍半枯合成的MVA途径中发挥重要的作用。Ca、P元素参与MVA途径中还原酶和限速酶的合成和运输，在倍半物质合成过程中影响类化合物的积累。此外，土壤中复杂的生物和非生物因素也可能通过影响植物体内矿质元素的运输，进而影响精油的合成和积累 43。植物精油的成分组成也与本身基因型相关 44，后续需要进一步通过杉木转录组和代谢组分析混交栽植对杉木精油及养分含量的影响。3.2结论本研究分析了不同混交模式下各器官精油成分及含量差异，从提取率上来看，相比杉木纯林，杉木-毛竹混交和杉木-闽楠混交这2 种模式下提取的杉木精油在枝、干、根器官部位含量都有显著提高，但在叶的部位含量反而下降，杉木-闽楠混交模式的变化幅度更为明显。通过GC-MS分析各器官精油的挥发性成分，共检测出50 种成分，同一种杉木器官间存在一定差异，叶与枝成分相近，主要为（-)-(7 S)-germacreneD、-芹子烯、（+)-芹子烯、-石竹烯、-榄香烯等烯类物质；干与根成分相近，主要为(+)-雪松醇等醇类物质。比较3种不同模式杉木的精油成分，相比杉木纯林，杉木-毛竹混交和杉木一闽楠混交模式下各器官精油中挥发物数量有一定提高，(+)-雪松醇、-石竹烯、（-)-(7 S)-germac-rene D、-芹子烯、(+)-芹子烯、(+)-cad-inene等主要成分所占相对含量发生一定改变，但(+)-雪松醇的相对含量与混交栽植方式不存在显著关系。根据3种模式杉木精油与矿质元素含量相关性分析，推测Ca、K、P元素与MVA途径中蛋白酶的合成与运输有关，混交栽培可能通过改变矿质元素含量进而影响杉木各器官精油的积累。综合看来，杉木混交模式可以提高杉木枝、干、根的精油含量，也可一定程度上提高特定需求成分或降低有害物质的相对含量。【参考文献1罗云建，张小全.杉木（Cunninghamia lanceolata）连栽地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用 J.生态学报,2 0 0 7,2 7(2):7 15-7 2 4.2李振兴，单雪梅，王国栋，等.杉木属植物的化学成分及药理作用研究进展 J.特产研究，2 0 2 0,42(6)：79-84.3马守肖，段昊，朱凯.过热水蒸气提取杉木精油及组成分析 J.精细化工，,2 0 2 2,39(12)：2 52 1-2 52 6.4Song X L,Shi L X,Liu 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