2021, Vol. 29
黄芪(Astragalus membranaceus)为常用大宗中药材, 是我国补气名药之一, 在《神农本草经》《本草新编》中多有记载, 具有补气固表、托毒排脓等功效, 其根部、茎叶均有较高的药用价值[1-2]。现代医学研究表明, 黄芪具有降压、抗应激等功效和较广泛的抗菌作用, 故国内外市场需求量不断增大。但野生黄芪经过长期大量采挖, 资源逐年减少, 亟需进行人工栽培以满足市场需求[3]。我国在20世纪50年代开始进行黄芪的大规模人工栽培[4], 如今形成了以山西、内蒙、甘肃3省为代表的蒙古黄芪主产区。研究表明, 栽培技术不规范是不同产地栽培黄芪产量和质量存在较大差异的重要因素之一[5-6]。而栽培技术中的施肥技术对药材有效成分含量、外观品质及产量的影响较大[7-9]。调查研究结果显示, 黄芪种植过程中盲目施肥的现象较严重, 不合理的施肥技术导致黄芪产量和质量无法进一步提高[10]。此外, 伴随着国内外有机农业的迅猛发展, 健康安全的有机产品愈发受到人们的青睐, 天然无污染的有机药物势必成为医疗保健的首选产品[11]。全国各道地药材产区在中药材GAP基地规划与建设的发展趋势下, 进行药用植物的有机栽培研究是顺应时代的明智之举。
根据有机生产的标准, 有机中药材种植中可以施用有机肥、天然矿物肥料、微生物肥等天然绿色肥料。目前有关有机肥、矿物肥、微生物肥在药用植物栽培中的研究, 部分是单独施用来研究肥料种类及施肥水平对药用植物的影响; 部分是与化学肥料配施进行肥料减量化研究; 部分是2种或3种肥料以不同比例组合成不同施肥处理, 研究其对药用植物产量和品质的影响。大量研究[12]证明, 在中药材栽培过程中施用有机肥是非常有必要的, 尤其是多年生根茎类中药材。郭亚勤等[13-14]研究发现有机肥与化肥相比, 能够提高丹参(Salvia miltiorrhiza)的产量及有效成分含量。陈美兰等[15]研究结果表明中药渣有机肥不仅能够促进丹参的生长、提高光合作用、改善根系结构, 而且能够提高土壤中磷酸酶和蔗糖酶的活性。但是有机肥具有肥效缓慢的特点, 生产优质有机中药材必须坚持以有机肥为主、辅以其他肥料使用的原则[16]。微生物肥料能够通过微生物的作用提高土壤养分的转化, 促进植物生长[17]。矿物肥能够提高作物抗逆性、改良土壤; 但是目前微生物肥料和矿物肥料在中药材栽培中应用较少, 并且需要与有机肥相结合才能发挥出最大的潜能[12, 17]。本课题组前期的研究表明, 有机肥配施矿物肥和微生物肥能有效提高黄芪的产量和质量, 该处理下黄芪的地下部产量(鲜重)和总黄酮含量最高, 分别为13 130.00 kg·hm-2和6.63 mg·g-1[18], 但其促产提质的生理机制尚少见报道, 且有机肥、矿物肥、微生物肥合理配套组合对药用植物营养吸收特性的研究也少见报道。本研究从不同肥料对有机黄芪各器官中氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌等9种矿质养分元素吸收与分配规律进行了系统研究, 旨在为药农合理施肥及提高黄芪产量和品质提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验于2018年4—11月在山西省灵丘县落水河乡进行。试验材料为一年生蒙古绵芪(Astragalus membranaceus var. mongholicus)幼苗, 腐熟羊粪有机肥(全氮含量24.3 g·kg-1, 含水率28.40%, 有机质含量≥450 g·kg-1)、世纪亚科丰牌硅钙镁钾肥(K2O≥40.0 g·kg-1, CaO≥300.0 g·kg-1, MgO≥160.0 g·kg-1, SiO2≥120.0 g·kg-1, pH 11.0~12.0)、中合牌生物固氮微生物肥(有效活菌数≥2亿个·g-1, 全氮含量为8.05 g·kg-1, 全磷含量为26.57 g·kg-1, 全钾含量为2.19 g·kg-1)、富S时代硫酸钾复合肥料(N-P2O5-K2O为15-15-15, 总养分≥450.0 g·kg-1)。
1.2 试验处理试验采用完全随机设计, 以当地合作社常用施肥量(1500 kg·hm-2复合肥, 纯氮量225 kg·hm-2)为基准, 计算有机肥用量, 进行等氮处理, 矿物肥、微生物肥中氮磷钾含量较低可忽略不计。设置5个施肥处理: 不施肥对照(CK)、化肥(C, 1500 kg·hm-2复合肥)、有机肥(O, 32 143 kg·hm-2)、有机肥+矿物肥(OM, 32 143 kg·hm-2+750 kg·hm-2)、有机肥+矿物肥+微生物肥(OMD, 32 143 kg·hm-2+750 kg·hm-2+ 75 kg·hm-2)。微生物肥在移栽种苗时蘸根使用, 其余肥料全部基施, 旋耕平整土地后横向移栽黄芪幼苗(株行距为15 cm×30 cm)。每个处理4次重复, 共20个小区。小区面积30 m2, 四周种植4 m宽的保护行, 小区间留30 cm宽的过道。本试验田间栽培管理措施严格按照有机农业生产标准执行。
1.3 测定项目和方法黄芪幼苗出土后, 分别于移栽后30 d、65 d、90 d、125 d、180 d进行黄芪植株样品取样, 每个小区选择具有代表性的植株3株。植株样品分为根、茎叶两部分, 测定鲜重后, 在105 ℃下杀青10 min, 70 ℃烘干至恒重, 测干重, 高速离心粉碎机(过0.25 mm筛)粉碎后备用。其中, 移栽后180 d的样品由于当地气候的影响, 仅能采集植株地下部的样品。采用凯氏定氮法测定氮含量, ICP发射光谱仪测定其余元素含量; 利用干物质积累量及植株养分含量计算植株养分积累量及分配率。
| $ {\rm{积累量}} = {\rm{吸收量}} \times {\rm{器官干物质积累量}} $ | (1) |
氮磷钾是植物生长发育必需的营养元素, 参与植物体内各种重要反应。黄芪全生育期内, 不同肥料处理下植株各器官氮磷钾含量如表 1所示。在黄芪生长期内, 各处理黄芪根系氮含量总体呈先下降后上升的变化趋势, 至移栽180 d时均达最大值, 且180 d时各处理间没有显著差异; C和OMD处理的茎叶氮含量在黄芪的生长期内处于较高水平, 尤其在移栽后30 d时C和OMD处理的氮含量显著高于其他处理(P < 0.05); 且C和OMD处理茎叶氮含量在黄芪生长期内均无显著差异。C处理的根系磷含量呈现先下降后上升的变化趋势, 其他处理的根系磷含量变化趋势呈上升-下降-上升的变化趋势; CK、OM和OMD处理的茎叶磷含量均表现为下降-上升-下降, 而C和O处理的茎叶磷含量随生育进程的推进一直呈递减趋势。各试验处理中, O处理在黄芪全生育期内根系和茎叶的磷含量较高。OMD处理的根系钾含量呈下降-上升-下降-上升的趋势变化, 其余处理根系钾含量均呈上升-下降-上升趋势; CK处理的茎叶钾含量呈现下降-上升-下降的变化趋势, C、O和OM处理的茎叶钾含量均呈单峰曲线变化趋势, OMD处理的茎叶钾含量在黄芪生长期内呈下降趋势。结果表明, 在黄芪全生育期内, C和OMD处理促进黄芪茎叶对氮的吸收, O处理能在黄芪全生育期内有效促进根系对磷素的吸收, C处理有效促进黄芪根系对钾素的吸收。
|
表 1 不同肥料处理对黄芪各器官氮磷钾含量的影响 Table 1 Effects of different fertilizer treatments on nitrogen, phosphorus and potassium contents in different organs of Mongolian milkvetch |
钙是构成植物细胞壁的元素之一, 镁是构成植物叶绿素的成分之一。不同肥料处理对黄芪钙镁吸收的影响如表 2所示。不同时期黄芪钙含量都表现为茎叶 > 根系, 但黄芪根系和茎叶对钙的吸收因肥料处理的不同而存在差异。其中CK、C、O和OMD处理的根系钙含量呈现下降-上升-下降曲线变化, OM处理的根系钙含量呈上升-下降-上升-下降的变化趋势。180 d时, OMD和CK处理的根系钙含量显著高于OM处理(P < 0.05), 与C、O处理相比无显著差异。CK处理茎叶钙含量呈单峰曲线变化, C和OM处理的茎叶氮含量均呈上升-下降-上升的变化趋势, O、OMD处理的茎叶钙含量均表现下降-上升-下降的变化趋势。125 d时, 施肥处理间茎叶钙含量没有显著性差异。黄芪生育期内, 在不同肥料处理中, CK处理在黄芪全生育期内根系和茎叶镁含量处于较高水平。在移栽后180 d时, 各处理之间根系镁含量无显著差异。移栽后125 d时, CK处理茎叶镁含量显著高于OM和OMD处理(P < 0.05), 与C、O处理没有显著差异。说明C、O和OMD处理显著促进黄芪根系对钙的吸收, C和O处理促进黄芪茎叶对镁的吸收。
|
|
表 2 不同肥料处理对黄芪各器官钙镁含量的影响 Table 2 Effects of different fertilizer treatments on calcium and magnesium contents in different organs of Mongolian milkvetch |
铁锰铜锌是植物生长发育中不可缺少的微量元素, 对植物的生长发育和代谢过程有重要作用。从表 3可以看出, 在黄芪生育期内, 各处理的黄芪根系铁含量均高于茎叶, 根系中的铁含量在移栽后90 d或125 d达最大值; 除OMD处理外, 茎叶中铁含量均在移栽后90 d达最大值。移栽后180 d时, O处理显著高于C和OM处理(P < 0.05), CK、O和OMD处理根系中铁含量没有显著差异。移栽后125 d时, O处理显著高于C和OM处理(P < 0.05), CK、O和OMD处理根系中铁含量没有显著差异。根系和茎叶中锰含量随着生长发育呈先增加后降低的趋势, CK、C和O处理根系中锰含量在移栽后90 d达最大值, OM处理和OMD处理分别在移栽后65 d和30 d时最大。O处理根系锰含量在黄芪生育期内一直处于较高水平。C处理茎叶锰含量在黄芪的生长期内均处于较高水平, 尤其在移栽后90 d时, 显著高于其他处理(P < 0.05)。在黄芪生育期内, C、O处理的黄芪根系铜含量呈逐渐增加的趋势, CK处理呈上升-下降-上升趋势, OM和OMD处理呈下降-上升趋势, 除C处理外, 在移栽后180 d时施肥处理根系中的铜含量均显著高于CK (P < 0.05), 且OM和OMD处理根系中铜含量处于较高水平。
|
|
表 3 不同肥料处理对黄芪各器官铁锰铜锌含量的影响 Table 3 Effects of different fertilizer treatments on iron, manganese, copper and zinc contents in different organs of Mongolian milkvetch |
在移栽后30 d、90 d、125 d时, C处理的茎叶铜含量均高于或显著高于其他处理(P < 0.05)。黄芪生育期内, 除CK外, 其他处理根系中锌含量均呈下降-上升的趋势; 各处理茎叶中铜含量均呈现先上升再下降的趋势。收获时, OMD处理下黄芪根系锌含量最高, 但与其他处理无显著差异。不同肥料处理下, OMD处理能在生育期内有效促进黄芪根系对铁锰铜锌的吸收, O处理下根系对铁锰的吸收表现较佳, C处理有效促进黄芪茎叶对锰铜素的吸收。
2.2 不同肥料处理对黄芪养分积累的影响 2.2.1 对黄芪各器官氮、磷、钾积累的影响不同肥料处理对黄芪根系、茎叶的氮磷积累趋势无影响, 所有试验处理的根系氮磷钾积累量在黄芪全生育期内均呈上升趋势, 且在收获时积累量达最大值。收获时, 各施肥处理(C、O、OM和OMD处理)的氮磷钾积累量均明显大于CK处理, 氮积累量分别比CK处理提高72.63%、44.30%、63.72%、54.43% (图 1a); 磷积累量分别是CK处理的1.52倍、1.61倍、1.56倍、1.53倍(图 1b)。收获时, OMD处理的根系钾素积累量和积累速率均明显大于其他处理(CK、C、O和OM处理), 钾素积累量分别较其他处理提高76.15%、18.83%、14.67%和14.09%, 钾积累速率分别较其他处理提高77.98%、16.95%、11.76%和12.23% (图 1c)。各试验处理的茎叶氮磷钾积累量在移栽后180 d的生长期内均呈单峰曲线变化, 且峰值均出现在移栽后90 d时。各施肥处理的磷积累量明显大于CK处理, OMD处理的促进效果最佳。OMD处理的茎叶钾素积累量在移栽后125 d时明显大于其他处理, 分别是CK、C、O、OM处理的3.29倍、1.37倍、1.39倍和2.05倍。说明有机肥配施矿物肥和微生物肥能有效促进黄芪根系对钾的积累, 促进茎叶对磷素的积累。
|
图 1 不同肥料处理对黄芪各器官氮磷钾素积累量的影响 Fig. 1 Effects of different fertilizer treatments on nitrogen, phosphorus and potassium accumulation in different organs of Mongolian milkvetch CK: 不施肥; C: 施1500 kg·hm-2复合肥; O: 施32 143 kg·hm-2有机肥; OM: 施32 143 kg·hm-2有机肥和750 kg·hm-2矿物肥; OMD: 施32 143 kg·hm-2有机肥、750 kg·hm-2矿物肥和75 kg·hm-2微生物肥。CK: non fertilization; C: applying 1500 kg·hm-2 compound fertilizer; O: applying 32 143 kg·hm-2 organic fertilizer; OM: O plus 750 kg·hm-2 mineral fertilizer; OMD: OM plus 75 kg·hm-2 microbial fertilizer. |
肥料处理影响了黄芪根系、茎叶的钙镁积累量变化趋势。如图 2所示, 黄芪根系钙镁积累量在黄芪全生育期内均呈上升趋势, 在收获时达最大值。其中, OMD处理的根系钙素积累量为0.048 g·株-1, 分别比CK、C、O和OM处理提高81.57%、27.62%、31.48%和37.10%, 且OMD处理的根系钙素积累速率明显高于其他处理, 分别比CK、C、O和OM处理提高82.14%、22.50%、26.55%和31.05%。OMD处理下黄芪根系镁素积累量和积累速率也明显大于其他处理, 镁素积累量分别比CK、C、O和OM处理提高85.55%、15.16%、12.47%和10.44%, 积累速率分别提高89.18%、11.14%、7.68%和6.70%。茎叶中的钙镁积累量呈现先上升后下降的趋势, 其中CK、O和OMD处理茎叶中钙积累量在移栽后90 d出现最大值, C处理和OM处理茎叶中钙积累量在移栽后65 d最大; 各处理茎叶中的镁积累量均在移栽后90 d时最大。由图 2可知, OMD处理显著促进黄芪根系对钙镁的积累, C处理显著促进黄芪茎叶对钙镁的积累。
|
图 2 不同肥料处理对黄芪各器官钙镁素积累量的影响 Fig. 2 Effects of different fertilizer treatments on calcium, magnesium accumulation in different organs of Mongolian milkvetch CK: 不施肥; C: 施1500 kg·hm-2复合肥; O: 施32 143 kg·hm-2有机肥; OM: 施32 143 kg·hm-2有机肥和750 kg·hm-2矿物肥; OMD: 施32 143 kg·hm-2有机肥、750 kg·hm-2矿物肥和75 kg·hm-2微生物肥。CK: non fertilization; C: applying 1500 kg·hm-2 compound fertilizer; O: applying 32 143 kg·hm-2 organic fertilizer; OM: O plus 750 kg·hm-2 mineral fertilizer; OMD: OM plus 75 kg·hm-2 microbial fertilizer. |
黄芪根系和茎叶对铁锰铜锌的积累动态皆因肥料处理的不同而存在差异(图 3)。各试验处理的茎叶铁锰铜锌积累量均呈现先上升后下降的趋势, 根系铁元素积累量与茎叶相同先上升后下降, 而根系中的锰铜锌积累量逐渐上升。收获时, O、OM、OMD处理的根系铁积累量明显高于CK和C处理, OMD处理的根系铁素积累量分别比CK和C处理提高54.29%和83.94%, 积累速率分别提高68.76%和77.62% (图 3a)。OMD处理对黄芪根系锰铜锌积累促进效果最优, 其锰素积累量在移栽后30 d、125 d和180 d时, 均明显大于其他处理(图 3b), 其铜素积累量在移栽后30 d、90 d和180 d时, 均大于其他处理。收获时, OMD处理的根系铜素积累量分别是CK、C、O和OM处理的2.28倍、1.24倍、1.13倍和1.05倍(图 3c), OMD处理的根系锌素积累量分别是CK、C、O和OM处理的2.14倍、1.14倍、1.78倍和1.12倍(图 3d), 根系对锌素的平均积累速率分别比CK、C、O和OM处理提高117.39%、14.44%、79.47%和11.12%。说明有机肥、矿物肥、微生物肥配施能有效加快黄芪根系对铁锰铜锌的积累。此外, 由图 3可以看出, C处理显著促进黄芪茎叶对铁锰铜锌的积累。
|
图 3 不同肥料处理对黄芪各器官铁锰铜锌积累量的影响 Fig. 3 Effect of different fertilizer treatments on iron, manganese, copper and zinc accumulation in different organs of Mongolian milkvetch CK: 不施肥; C: 施1500 kg·hm-2复合肥; O: 施32 143 kg·hm-2有机肥; OM: 施32 143 kg·hm-2有机肥和750 kg·hm-2矿物肥; OMD: 施32 143 kg·hm-2有机肥、750 kg·hm-2矿物肥和75 kg·hm-2微生物肥。CK: non fertilization; C: applying 1500 kg·hm-2 compound fertilizer; O: applying 32 143 kg·hm-2 organic fertilizer; OM: O plus 750 kg·hm-2 mineral fertilizer; OMD: OM plus 75 kg·hm-2 microbial fertilizer. |
不同肥料处理下, 氮磷钾在黄芪各器官内的分配均随着生育进程而发生变化(图 4)。在黄芪移栽后180 d的生长期内, 氮磷钾在根系中分配均呈先下降后上升的变化趋势, 茎叶中氮素的分配则呈上升-下降的趋势变化, 磷钾在茎叶中的分配呈单峰曲线变化。CK、C、O处理的茎叶氮磷钾分配率在移栽后65 d时达最大(氮素在根系中的分配率最低), 而OM、OMD处理则在移栽后90 d时茎叶氮磷钾分配率达最高。说明OM、OMD处理能有效促进氮磷钾向茎叶的分配, 为茎叶的生长提供氮磷钾营养。
|
图 4 不同肥料处理对黄芪各器官氮磷钾素分配的影响 Fig. 4 Effects of different fertilizer treatments on nitrogen, phosphorus and potassium distribution in different organs of Mongolian milkvetch CK: 不施肥; C: 施1500 kg·hm-2复合肥; O: 施32 143 kg·hm-2有机肥; OM: 施32 143 kg·hm-2有机肥和750 kg·hm-2矿物肥; OMD: 施32 143 kg·hm-2有机肥、750 kg·hm-2矿物肥和75 kg·hm-2微生物肥。CK: non fertilization; C: applying 1500 kg·hm-2 compound fertilizer; O: applying 32 143 kg·hm-2 organic fertilizer; OM: O plus 750 kg·hm-2 mineral fertilizer; OMD: OM plus 75 kg·hm-2 microbial fertilizer. |
不同肥料处理下, 钙镁在黄芪各器官中的分配动态如图 5所示。从图中可以看出, 钙素在C处理根系中的分配呈下降-上升-下降的变化趋势, CK、O、OM和OMD处理中根系钙素分配率呈先下降后上升的趋势变化。各处理的根系镁素分配率均呈下降-上升的变化趋势, 镁素在茎叶中的分配动态趋势与在根系中的分配相反, 茎叶中镁素的分配随生育进程的推进呈单峰曲线变化。除处理OMD外, CK、C、O和OM处理下钙镁在茎叶中的分配率均在移栽后65 d达最大值, 而OMD处理的峰值出现在移栽后90 d。在黄芪生长后期, 尤其是移栽后125 d时OMD茎叶中的钙镁分配比显著高于其他处理。说明OMD处理能有效促进钙镁向茎叶分配, 以促进黄芪地上部的生长。
|
图 5 不同肥料处理对黄芪各器官钙、镁素分配的影响 Fig. 5 Effects of different fertilizer treatments on calcium, magnesium distribution in different organs of Mongolian milkvetch CK: 不施肥; C: 施1500 kg·hm-2复合肥; O: 施32 143 kg·hm-2有机肥; OM: 施32 143 kg·hm-2有机肥和750 kg·hm-2矿物肥; OMD: 施32 143 kg·hm-2有机肥、750 kg·hm-2矿物肥和75 kg·hm-2微生物肥。CK: non fertilization; C: applying 1500 kg·hm-2 compound fertilizer; O: applying 32 143 kg·hm-2 organic fertilizer; OM: O plus 750 kg·hm-2 mineral fertilizer; OMD: OM plus 75 kg·hm-2 microbial fertilizer. |
在黄芪移栽后180 d的生长期内, 铁锰铜锌在根系和茎叶中的分配均因肥料处理的不同而存在差异(图 6)。各试验处理根系中铁锰铜锌分配动态均趋于一致, 均呈先下降后上升的趋势, 茎叶中呈现先上升后下降的趋势。铁在根系中的分配率大于茎叶, 且OM处理茎叶铁素分配率最大值出现在移栽后90 d, 其余处理均出现在移栽后65 d。锰铜锌在茎叶中的分配率大于根系; 各处理茎叶锰素分配比例均呈单峰曲线变化, CK处理的峰值出现在移栽后65 d时, 其余处理均在移栽后90 d时达峰值。各处理根系锌素分配率最低值出现的时间有所不同, CK和C处理出现在移栽后90 d时, 而O、OM和OMD处理则在移栽后65 d时达最小值, 移栽65 d后持续上升。移栽后125 d时, OMD处理铁锰铜锌在茎叶中的分配率最大, 说明OMD处理有效促进铁锰铜锌向茎叶中转移。
|
图 6 不同肥料处理对黄芪各器官铁锰铜锌分配的影响 Fig. 6 Effects of different fertilizer treatments on iron, manganese, copper and zinc distribution in different organs of Mongolian milkvetch CK: 不施肥; C: 施1500 kg·hm-2复合肥; O: 施32 143 kg·hm-2有机肥; OM: 施32 143 kg·hm-2有机肥和750 kg·hm-2矿物肥; OMD: 施32 143 kg·hm-2有机肥、750 kg·hm-2矿物肥和75 kg·hm-2微生物肥。CK: non fertilization; C: applying 1500 kg·hm-2 compound fertilizer; O: applying 32 143 kg·hm-2 organic fertilizer; OM: O plus 750 kg·hm-2 mineral fertilizer; OMD: OM plus 75 kg·hm-2 microbial fertilizer. |
大量研究表明, 不同肥料处理及施肥水平会影响药用植物体内各种矿质元素的含量。宋庆燕[10]的研究表明, 中高浓度的氮肥、磷肥和低浓度的钾肥能促进黄芪地上部分氮含量和吸收量的増加; 黄芪地上部分和根部磷含量和吸收量随着肥料中磷含量的升高而增加; 黄芪地上部分钾吸收量随肥料中磷钾浓度的升高而增加。赵欢等[19]研究表明过高或过低的化学氮投入均不利于提高中药材百花前胡(Peucedanum praeruptorum)的产量, 而施用有机肥部分替代化学氮肥可以显著提高百花前胡的产量, 并且促进大量元素氮钾和中量元素钙镁硫的吸收。潘超美等[20]研究表明施用生物有机肥可以显著提高巴戟(Morindae officinalis How)根茎叶中的氮磷钾及锌铁锰硼的吸收。本试验研究结果表明: 黄芪根系、茎叶的9种矿质元素在生育期内的含量变化趋势皆因肥料处理不同而有所差异。总体来看, 各施肥处理中, 单施有机肥、单施化肥能有效促进黄芪植株对各营养元素的吸收, 有机肥配施矿物肥和有机肥配施矿物肥与微生物肥对铁锰铜锌的吸收具有显著促进作用。
3.2 不同肥料处理对黄芪养分积累的影响本研究结果表明施肥有助于加快黄芪根氮素积累, 提高黄芪生长后期的根系氮素积累量, 其中单施化肥的促进效果最佳。有机肥配施矿物肥与微生物肥能有效促进黄芪各养分在根系的积累, 尤其是黄芪根系钾钙镁铁锰铜锌的积累量或积累速率。贾蕾[21]研究了氮肥、磷肥、钾肥和有机肥对祁白芷(Angelica dahurica)氮磷钾养分积累量的影响, 结果表明: 有机肥、氮肥和磷肥处理均有利于提高祁白芷根中氮素积累量, 但钾肥处理会降低祁白芷根中氮素积累量; 各施肥处理均可增加祁白芷根中磷素积累量, 其中钾肥、有机肥处理的促进效果明显, 其磷素积累量分别比不施肥处理增加67%和60%; 施用钾肥、有机肥可提高祁白芷根中钾素积累量, 在收获时施肥处理根中钾素积累量分别比不施肥处理高60%和41%, 氮肥、磷肥对根中钾积累量的作用效果不明显。本研究还发现, 不同肥料处理下, 移栽后30~65 d (OMD处理在移栽后65~90 d)是黄芪茎叶对氮素的营养关键期, 黄芪根系在移栽后125~180 d会对氮素的需求量增大, 因此应注意这两个时期对黄芪田的氮素供应。此外, 不同肥料处理下黄芪茎叶、根系的磷营养关键期分别出现在移栽后30~65 d (OMD处理在移栽后65~90 d)、移栽后125~180 d, 除C处理的钾素快速积累期出现在移栽后65~90 d外, 其余处理均出现在移栽后30~65 d。因此在注意补充土壤氮素供应的同时也需补充磷、钾营养。
3.3 不同肥料处理对黄芪养分分配的影响有研究者已对不同肥料处理下药用植物矿质养分的分配规律展开了研究。韩彦龙等[22]研究表明红芸豆(Phaseolus vuglaris)不同器官吸收累积氮磷钾量不同。成熟期豆粒、叶、茎和根中均为累积氮最多、钾次之、磷最少, 荚皮中累积钾最多、氮次之、磷最少。韦美丽等[23]研究了不同施肥处理对三七(Panax notoginseng)氮磷钾元素的吸收分配, 结果表明三七的氮磷和钾分配均表现为根 > 叶 > 茎, 氮磷钾肥合理配施能显著促进三七对氮磷钾的吸收。本研究表明: 铁主要分布在黄芪根系中, 其余矿质元素(氮磷钾钙镁锰铜锌)主要分布于黄芪的茎叶。此外, 研究还发现在黄芪移栽后180 d的生长期内, 不同肥料处理下氮磷钾镁锰锌素在黄芪根系、茎叶中的分配率动态趋于一致, 但钙铁铜素在黄芪根系、茎叶中的分配动态因肥料处理的不同而存在差异; 此外, 在不同肥料处理下, 同一矿质元素的茎叶最大分配率(或根系最小分配率)出现的时间有所差异。总的来看, 有机肥配施矿物肥与微生物肥处理黄芪茎叶的氮磷钾钙镁锰的最大分配率均出现在移栽后90 d时, 与其他处理相比促进了养分向茎叶的分配以促进黄芪地上部的生长。
综上所述, 从养分吸收角度来看, 黄芪各器官中9种矿质元素含量动态皆因肥料处理不同而存在差异。总体而言, 各施肥处理中, 单施化肥有效促进黄芪茎叶中氮镁铜的吸收, 促进根系中钾钙的吸收; 单施有机肥可有效促进黄芪根系中磷钙锰元素的吸收; 有机肥结合矿物肥和微生物肥可有效促进黄芪茎叶中氮铁锰铜锌的吸收, 且促进黄芪茎叶中氮钙的吸收。从养分积累角度来看, 黄芪根系各元素积累规律均呈现逐渐增加的趋势, 茎叶中各元素呈现先升高后降低的积累动态趋势。各施肥处理中, 单施化肥有效促进黄芪茎叶对铁锰铜锌的积累。有机肥配施矿物肥和微生物肥能显著促进黄芪根系对钾铁锰铜锌的积累, 且促进茎叶对磷的积累。从养分分配角度来看, 在黄芪移栽后180 d的生长期内, 各施肥处理中有机肥配施矿物肥和微生物肥处理表现最优, 与其他处理相比促进了9种养分向茎叶的分配, 为黄芪地上部生长提供更多营养。综合分析可得有机肥+矿物肥+微生物肥(OMD处理)能有效促进黄芪对多种矿质养分元素的积累与分配, 这可能是该处理下有机黄芪高产优质的生理基础。
| [1] |
马雪松, 赵金海, 隋月梅. 黄芪的营养成分测定及保健功能研究[J]. 黑龙江科学, 2018, 9(22): 44-45. MA X S, ZHAO J H, SUI Y M. Determination of nutritional components and health function of Astragalus membranaceus[J]. Heilongjiang Science, 2018, 9(22): 44-45. |
| [2] |
张艳, 周庆民, 徐馨, 等. 黄芪茎叶药物成分及营养成分测定[J]. 中国草食动物科学, 2016, 36(5): 32-35. ZHANG Y, ZHOU Q M, XU X, et al. Determination of medicinal compositions and nutritional compositions in stems and leaves of Astragalus[J]. China Herbivore Science, 2016, 36(5): 32-35. DOI:10.3969/j.issn.2095-3887.2016.05.008 |
| [3] |
杨宏昕, 张春霞, 魏慧, 等. 黄芪栽培研究进展[J]. 临床合理用药杂志, 2015(2): 180-181. YANG H X, ZHANG C X, WEI H, et al. Research progress of Astragalus cultivation[J]. Chinese Journal of Clinical Rational Drug Use, 2015(2): 180-181. |
| [4] |
秦雪梅, 李震宇, 孙海峰, 等. 我国黄芪药材资源现状与分析[J]. 中国中药杂志, 2013, 38(19): 3234-3238. QIN X M, LI Z Y, SUN H F, et al. Status and analysis of Astragali Radix resource in China[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2013, 38(19): 3234-3238. |
| [5] |
周鹏, 胡明勋, 李浩飞, 等. 不同品种、产地和种植方式黄芪药材中黄酮类成分的质量分析[J]. 中国药房, 2016, 27(18): 2575-2578. ZHOU P, HU M X, LI H F, et al. Quality analysis of flavonoids in Astragali Radix from different variety, origins and planting mode[J]. Chinese Pharmacy, 2016, 27(18): 2575-2578. DOI:10.6039/j.issn.1001-0408.2016.18.43 |
| [6] |
林丽, 杨扶德, 李硕, 等. 甘肃7个不同产地蒙古黄芪质量的比较研究[J]. 湖南中医药大学学报, 2009, 29(4): 24-26. LIN L, YANG F D, LI S, et al. Quality comparison of Radix Astragali from seven regions of Gansu[J]. Journal of Traditional Chinese Medicine University of Hunan, 2009, 29(4): 24-26. DOI:10.3969/j.issn.1674-070X.2009.04.008 |
| [7] |
廖兴国, 郭圣茂, 陈兰兰, 等. 不同施肥处理对桔梗生长特性和药材产量的影响[J]. 经济林研究, 2014, 32(2): 110-113. LIAO X G, GUO S M, CHEN L L, et al. Effects of different fertilization treatments on growth characteristics and medicinal material yield in Platycodon grandilforum[J]. Nonwood Forest Research, 2014, 32(2): 110-113. DOI:10.3969/j.issn.1003-8981.2014.02.022 |
| [8] |
吴世福. 施肥对金银花药材产量与质量影响的研究[D]. 济南: 山东中医药大学, 2003 WU S F. Study on effects of fertilization on yield and quality of flos lonicerae[D]. Ji'nan: Shandong University of Traditional Chinese Medicine, 2003 |
| [9] |
范铭, 曹爱农, 晋小军, 等. 施肥对陇中半干旱区三年生甘草产量和品质的影响[J]. 干旱区资源与环境, 2016, 30(12): 175-180. FAN M, CAO A N, JIN X J, et al. The effect of fertilization on yield and quality of triennial licorice in semiarid regions of Gansu Province[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2016, 30(12): 175-180. |
| [10] |
宋庆燕. 氮磷钾配施对黄芪产量和质量的影响[D]. 北京: 北京中医药大学, 2017 SONG Q Y. Effects of combined application of nitrogen, phosphorus and potassium on the yield and quality of Astragalus[D]. Beijing: Beijing University of Chinese Medicine, 2017 |
| [11] |
杨军衡. 天然药物在医疗及食品中的应用探讨[J]. 中国林副特产, 2019(2): 76-78. YANG J H. Discussion on the application of natural drugs in medicine and food[J]. Forest by-Product and Speciality in China, 2019(2): 76-78. |
| [12] |
王丹, 侯俊玲, 万春阳, 等. 中药材施肥研究进展[J]. 土壤通报, 2011, 42(1): 225-228. WANG D, HOU J L, WAN C Y, et al. Progress of fertilization on Chinese medicinal materials[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2011, 42(1): 225-228. |
| [13] |
郭亚勤, 刘德辉, 迟传德. 施肥对丹参产量及丹参根主要有效成分含量的影响[J]. 土壤通报, 2007, 38(3): 523-526. GUO Y Q, LIU D H, CHI C D. Effects of fertilization on the yield and active constituents of cultivated Salvia miltiorrhiza[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2007, 38(3): 523-526. |
| [14] |
郭亚勤. 有机肥料对栽培丹参的生长和丹参酮类物质累积的影响[D]. 南京: 南京农业大学, 2007 GUO Y Q. Effect of organic fertilizers on growth and accumulation of tanshinones of Salvia miltiorrhiza[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2007 |
| [15] |
陈美兰, 申业, 杨光, 等. 中药渣有机肥对丹参的促生作用以及土壤酶活性的影响[J]. 中国科学: 生命科学, 2016, 46(11): 1296-1303. CHEN M L, SHEN Y, YANG G, et al. Effect of herb residue compost on growth and physiological properties of Salvia miltiorrhiza Bge., and soil enzyme activity[J]. Science China: Life Sciences, 2016, 46(11): 1296-1303. |
| [16] |
丁丹丹, 李西文, 陈士林, 等. 优质中药材栽培合理施肥探讨[J]. 世界科学技术-中医药现代化, 2018, 20(7): 1114-1122. DING D D, LI X W, CHEN S L, et al. Study on rational fertilization of high quality Chinese herbal medicines[J]. World Science and Technology-Modernization of Traditional Chinese Medicine, 2018, 20(7): 1114-1122. |
| [17] |
曾波, 何忠俊, 毛昆明, 等. 药用植物施肥研究进展[J]. 云南农业大学学报, 2007, 22(4): 587-592. ZENG B, HE Z J, MAO K M, et al. Current progress of fertilization in Chinese Herbs[J]. Journal of Yunnan Agricultural University, 2007, 22(4): 587-592. |
| [18] |
高游慧. 不同肥料处理对黄芪有机生产的影响[D]. 北京: 中国农业大学, 2019 GAO Y H. Effects of different fertilizer treatments on organic production of Astragalus[D]. Beijing: China Agricultural University, 2019 |
| [19] |
赵欢, 杨仁德, 李剑, 等. 蚯蚓粪与尿素配施对中药白花前胡养分吸收及产量的影响[J]. 西南农业学报, 2016, 29(9): 2167-2171. ZHAO H, YANG R D, LI J, et al. Effects of earthworm cast and urea combined application on yield, nutrient uptake and nitrogen use efficiency of Peucedamum praeruptorum[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2016, 29(9): 2167-2171. |
| [20] |
潘超美, 詹若挺, 丁平, 等. 不同有机肥对巴戟天生长及矿质养分吸收的影响[J]. 中药材, 2002, 25(10): 699-701. PAN C M, ZHAN R T, DING P, et al. Effects of various organic fertilizers on growth and mineral nutrient absorption of Morindar officialis[J]. Journal of Chinese Medicinal Materials, 2002, 25(10): 699-701. |
| [21] |
贾蕾. 中等土壤肥力水平下祁白芷的肥料效应及养分积累规律[D]. 保定: 河北农业大学, 2006 JIA L. Fertilizer effect and nutrient accumulation rule of Angelica dahurica in normal soil nutrient condition[D]. Baoding: Hebei Agricultural University, 2006 |
| [22] |
韩彦龙, 晋凡生, 郑普山, 等. 红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究[J]. 中国生态农业学报, 2016, 24(7): 902-909. HAN Y L, JIN F S, ZHENG P S, et al. Nutrient restrictive factors, nutrient absorption and accumulation of red kidney bean[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2016, 24(7): 902-909. |
| [23] |
韦美丽, 陈中坚, 魏富刚, 等. 磷肥用量对三七生物量及养分分配影响研究[J]. 特产研究, 2020, 42(4): 28-36. WEI M L, CHEN Z J, WEI F G, et al. Effects of phosphorus levels on biomass and nutrients distribution of Panax notoginseng[J]. Special Wild Economic Animal and Plant Research, 2020, 42(4): 28-36. |