輪作周期及新型肥料對蒙古黃芪主要農(nóng)藝性狀及生產(chǎn)效應(yīng)研究△

馬中森，洪建雄，劉效瑞，趙鵬元，盧磊，霍海軍，徐永強

(1.甘肅省隴西保和堂藥業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 隴西 748100；2.甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西 743000；3.甘肅省隴西縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 隴西 748100)

黃芪是著名常用中藥材，具有較高的醫(yī)療保健價值，素有“藥中珍品”之殊榮?？捎糜谥委煔馓摲α?、慢性腎炎、糖尿病等。具有增強免疫功能、增強血糖、抗菌及抑制病毒等作用。隨著國家實施中藥現(xiàn)代化、國際化、標準化發(fā)展戰(zhàn)略與產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的進步[3]，對定西市黃芪產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展和區(qū)域經(jīng)濟的騰飛具有重要作用?！吨腥A人民共和國藥典》2015版規(guī)定，藥用黃芪主要為豆科植物的蒙古黃芪和膜莢黃芪。鑒于特定的自然資源優(yōu)勢和悠久的栽培歷史，造就了“中國黃芪之鄉(xiāng)”甘肅省隴西縣。甘肅省隴西、渭源、岷縣、漳縣、宕昌一帶生產(chǎn)的蒙古黃芪因富含醫(yī)療保健的化學(xué)成分，被譽為“隴芪”。近年來，甘肅省黃芪藥材種植面積約45萬畝(1畝≈666.7 m2)，年總生產(chǎn)量約8萬噸，占全國黃芪生產(chǎn)總量的60%以上。黃芪生產(chǎn)不僅是我省發(fā)展經(jīng)濟的一項高效農(nóng)業(yè)，也是國家出口創(chuàng)匯的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。自2010年以來，隨著國家中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐的加快，對定西市黃芪產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展與區(qū)域經(jīng)濟的迅速增長起著十分重要的促進作用。但目前該區(qū)域在黃芪生產(chǎn)中規(guī)范化栽培技術(shù)水平有待進一步提升，科研新成果新技術(shù)的應(yīng)用與推廣尚待進一步增強。黃芪是甘肅省定西市主要道地藥材之一。由于種植效益逐年提高，導(dǎo)致了黃芪栽培面積的逐年遞增，但黃芪適宜種植范圍有限。目前已造成連作重茬種植現(xiàn)象非常嚴重，隨之成為當?shù)攸S芪生產(chǎn)再發(fā)展的最大瓶頸之一。鑒于這一原因，于2017年我們分別在甘肅省隴西縣首陽鎮(zhèn)樵家灣村、碧巖鎮(zhèn)珠聯(lián)村等地，開展了“輪作周期及新型肥料對蒙古黃芪主要農(nóng)藝性狀及生產(chǎn)效應(yīng)研究”試驗，目的在于為黃芪合理輪作倒茬及優(yōu)選應(yīng)用新型高效肥料，較好地解決生產(chǎn)難題、進一步提高黃芪產(chǎn)量、質(zhì)量、純收益及抗根腐病能力提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 材料

供試蒙古黃芪品種為隴芪1號，種苗單株平均重7.3 g，主根長31.5 cm，蘆徑粗4.1 mm，側(cè)根數(shù)平均0.27枚/株，種苗品相健壯，均為1級優(yōu)良苗，種苗由宕昌縣厘川鄉(xiāng)農(nóng)戶提供。供試肥料：綠能有機活性肥、綠能有機復(fù)混肥，均由甘肅綠能農(nóng)業(yè)科技股份有限責(zé)任公司提供；25%凹凸棒礦化復(fù)合肥、30%凹凸棒礦化復(fù)合肥、25%凹凸棒礦化復(fù)混肥，由甘肅翠華生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司提供；對照(CK)/常規(guī)化肥。新型肥料的特點是：綠能有機活性肥和綠能有機復(fù)混肥是含有大量有機質(zhì)、有益活性菌及N、P2O5、K2O等多元成分的復(fù)合、復(fù)混肥料；25%凹凸棒礦化復(fù)合肥含N12%、P2O513%，其余為凹凸棒黏土礦物的一種復(fù)合肥；30%凹凸棒礦化復(fù)合肥含N 12%、P2O513%、K2O 5%其余為凹凸棒黏土礦物的一種復(fù)合肥；25%凹凸棒礦化復(fù)混肥含N12%、P2O513%、其余為大量有益活性菌、有機質(zhì)及凹凸棒黏土礦物的一種新型復(fù)混肥。

1.2 方法

1.2.1 設(shè)置 試驗分別設(shè)在隴西縣首陽鎮(zhèn)樵家灣村、碧巖鎮(zhèn)珠聯(lián)村等兩處的旱川地上，每個試驗點分別設(shè)置3a輪作正常茬口與重茬栽培兩項試驗，共設(shè)四個試驗，每個試驗有6個處理，每個處理有3次重復(fù)試驗地氣候條件：海拔1820 m/1960 m，均屬半干旱生態(tài)區(qū)，年均降水量475 mm/492 mm，日照時數(shù)2280 h/2120 h，年均氣溫為6.9 ℃/6.6 ℃。土壤均為耕種黃綿土，質(zhì)地中壤，肥力均勻一致。0～20 cm耕層土壤含有機質(zhì)11.60和12.31 g·kg-1、全氮0.703和0.775 g·kg-1、全磷1.224和1.262 g·kg-1、水解氮0.065和0.068 g·kg-1、速效磷0.062和0.069 g·kg-1、速效鉀0.241和0.285 g·kg-1，pH值8.2和8.1。試驗地附近無大樹及高稈植物和其它障礙物遮光影響，地勢開闊且光照條件好，試驗地四周環(huán)境條件良好。

試驗采用單因素隨機區(qū)組兩點對比法設(shè)計，設(shè)處理6個：T1.綠能瑞奇復(fù)合肥4950 kg·hm-2；T2.綠能復(fù)混肥1950 kg·hm-2；T3.25%凹凸棒礦化復(fù)合肥1950 kg·hm-2；T4.30%凹凸棒礦化復(fù)合肥2100 kg·hm-2；T5.25%凹凸棒礦化復(fù)混肥2100 kg·hm-2；T6.CK(常規(guī)化肥kg·hm-2：復(fù)合肥600 +尿素300+普通過磷酸鈣195)，試驗分別設(shè)置在3a輪作制茬口地和重茬地上同時進行。

小區(qū)面積21m2，長寬比3/7，排間距/小區(qū)間距均為50 cm，便于觀測記載及田間操作。采用全生育期覆黑膜平作栽培方式，壟寬60 cm，溝寬40 cm，每小區(qū)3壟，每壟植3行，平均行距33 cm，株距10 cm。每小區(qū)植630株，每hm2保苗30萬株。每hm2施5%毒死蜱22.5 kg+50%多菌靈22.5 kg，拌細干土1500 kg均勻施于種溝進行土壤消毒處理。各小區(qū)在全程管理過程中生產(chǎn)條件和管理標準均相同。供試肥料按小區(qū)稱量，于栽植前作為底肥一次性全部施入土壤。收獲時，各小區(qū)去掉兩邊行、兩端除去50 cm，以避免邊際效應(yīng)對試驗準確性的干擾，按實際收獲面積計產(chǎn)，然后再換算成21 m2小區(qū)產(chǎn)量。

1.2.2 觀測記載 試驗在全生育期按生長發(fā)育進程進行觀測記載，按試驗要求記載移栽期、返青期、返青率、生長狀況等，于8月10日測定植株地上部主要農(nóng)藝性狀：株高、冠幅、葉片數(shù)、葉長/葉寬、主莖粗度及霜霉病和白粉病發(fā)病率；于采挖期10月26日在田間分小區(qū)取樣30株，觀測其地下部根系鮮根重、主根長度、蘆徑粗、側(cè)根數(shù)、各等級出成率、根腐病發(fā)病率及病情指數(shù)等。產(chǎn)量為各小區(qū)實際收獲的鮮根量。同時各處理取典型鮮根樣品1.5 kg，置自然條件下風(fēng)干后分別測定其內(nèi)在質(zhì)量[4]，以評價不同茬口及不同肥料對黃芪內(nèi)在品質(zhì)的影響。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 對小區(qū)根系產(chǎn)量運用DPS9.50軟件[5]單因素隨機區(qū)組一年多點設(shè)計分析法進行不同茬口及施肥效應(yīng)顯著性檢驗與施肥收益比較分析，其余各因子按設(shè)計要求進行相應(yīng)分析。

1.2.4 質(zhì)量檢測 由隴西保和堂藥業(yè)有限責(zé)任公司質(zhì)量檢驗部按2015版《中華人民共和國藥典》規(guī)定方法進行檢驗。

2 結(jié)果及分析

2.1 對蒙古黃芪主要農(nóng)藝性狀效應(yīng)

結(jié)果列于表1。由表1可見，不同處理其地上部主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)則不同。在移栽期、移栽密度、田間管理基本一致的條件下：

表1 3a輪作茬口與重茬及不同肥料對蒙古黃芪主要農(nóng)藝性狀效應(yīng)

注：測定時間2017年8月10日；*3年輪作制數(shù)據(jù)，#重茬制數(shù)據(jù)，※差值。

2.1.1 株高 3a輪作茬口及不同肥料與重茬及不同肥料的處理平均株高分別為52.4 cm和49.0 cm，相差3.4 cm。組合方案不同對其株高的影響程度也各不相同，其中在3a輪作制條件下施用25%凹凸棒礦化復(fù)混肥的處理株高最大，在重茬土壤條件下施用30%凹凸棒礦化復(fù)合肥的株高最大，分別為57.8和60.7 cm，較CK(常規(guī)化肥)分別增大了9.3和19.2 cm。為了進一步驗證不同栽培條件對蒙古黃芪主要農(nóng)藝性狀的真實影響，按檢驗對象，應(yīng)用單樣本極差平均數(shù)t檢驗法(下同)，t0.05(6)=2.447；t0.01(6)=3.707。檢驗結(jié)果表明，栽培條件對株高的影響達極顯著水平。

2.1.2 冠幅 3a輪作茬口及不同肥料的試驗與重茬及不同肥料的試驗，冠幅平均分別為43.4和32.1 cm，相差11.3 cm。不同組合方案對其冠幅的影響程度各不相同，其中在3a輪作土壤條件下施用綠能有機活性肥的處理其冠幅最大，在重茬土壤條件下施用30%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理冠幅最大，分別為58.2和38.2 cm，較對照分別增加了21.9和12.3 cm。檢驗結(jié)果表明，栽培條件對冠幅的影響達顯著水平。

2.1.3 葉片多少 3a輪作制土壤條件下及不同肥料的試驗與重茬及不同肥料的試驗平均葉片數(shù)分別為223.9枚/株和234.5枚/株，相差-10.6枚/株。不同組合方案對其葉片數(shù)多少的影響程度亦不盡相同，其中在3a輪作制土壤茬口條件下施用30%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理其單株葉片數(shù)最多，在重茬土壤條件下施用綠能有機活性肥的處理單株葉片數(shù)最多，分別為322.5枚/株和280.6枚/株，分別較相應(yīng)對照增加了104.9枚/株和97.7枚/株。檢驗結(jié)果表明，栽培條件對葉片數(shù)的影響達顯著水平。

2.1.4 葉片大小 3a輪作制土壤條件下及不同肥料的試驗與重茬及不同肥料的試驗平均葉片長與寬分別為9.5、6.0 mm和8.8、5.3 mm，相差0.7、0.7 mm。不同組合方案對其葉片大小的影響程度各不相同。其中在3a輪作土壤條件下施用25%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理其葉片面積最大，在重茬土壤條件下施用30%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理葉片面積最大，葉長與葉寬分別為10.7、6.6 cm和10.4、6.3 cm，分別較對照處理增大了0.5、0.6 cm和3.0、1.7 cm。檢驗結(jié)果表明，栽培條件對葉片大小的影響達顯著水平。

2.1.5 主莖粗度 3a輪作制土壤條件下及不同肥料的試驗與重茬及不同肥料的試驗平均主莖粗度分別為3.5和3.4 mm，相差0.1 mm。不同組合方案對其主莖粗度的影響程度各不相同。其中在3a輪作土壤茬口條件下施用綠能有機活性肥和30%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理其主莖粗度最大，在重茬土壤條件下施用30%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理其主莖粗度最大，分別為3.9和4.0 mm，分別較對照增大了1.1和0.7 mm。檢驗結(jié)果表明，栽培條件對主莖粗度的影響達顯著水平。

2.1.6 抗病性 霜霉病和白粉病是蒙古黃芪葉片的主要病害。一旦在生長期發(fā)生了霜霉病和白粉病，光合作用將會大大減弱，其根系產(chǎn)量和質(zhì)量將會大大降低。結(jié)果表明，其方案不同則霜霉病和白粉病發(fā)病程度也截然不同。3a輪作茬口土壤條件下及不同肥料的試驗與重茬及不同肥料的試驗平均發(fā)病率/病情指數(shù)分別為20.7%、14.5%和12.2%、7.8%，相差-8.5和-6.7個百分點。不同組合方案對其霜霉病和白粉病病的影響程度亦不相同。其中在3a輪作土壤制條件下施用25%凹凸棒礦化復(fù)混肥的處理其發(fā)病率最輕，在重茬土壤條件下施用25%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理發(fā)病率最輕，發(fā)病率與病情指數(shù)分別為13.2%、8.1%和8.0%、5.1%，分別較對照降低了-8.1、-4.9和-4.5、3.4個百分點。由此可知，新型肥料25%凹凸棒礦化復(fù)混肥和25%凹凸棒礦化復(fù)合肥對蒙古黃芪的霜霉病和白粉病具有一定防效，可以較好的抑制或減輕黃芪葉片病害。檢驗結(jié)果表明，栽培條件對蒙古黃芪葉片病害無顯著影響。

2.2 對根系綜合性狀影響

試驗結(jié)果列于表2。從表2可見，在不同茬口土壤條件下，施用不同肥料對蒙古黃芪地下部根系綜合性狀具有不同影響。

2.2.1 單株根鮮重 3a輪作茬口土壤及不同肥料試驗與重茬及不同肥料試驗單株平均根鮮重分別為19.2、17.7 g，相差1.5 g。不同組合方案對其單株根鮮重的影響水平亦不相同，其中在3a輪作茬口土壤條件下施用凹凸棒礦化復(fù)合肥25%的處理單株平均鮮根重最大，在重茬土壤條件下施用凹凸棒礦化復(fù)混肥25%的處理單株鮮根重最大，分別為26.9、22.7 g，較對照(常規(guī)化肥)分別增加了11.7、5.4 g。檢驗結(jié)果表明，t=2.4719※(※表示性狀差異顯著)，栽培條件對單株鮮根重的影響達顯著水平。

注：*測定時間2017年10月26日。

2.2.2 蘆頭徑粗 在3a輪作制土壤條件下與重茬及不同肥料的試驗蘆頭徑粗均為1.0 cm。不同栽培方案其蘆頭徑粗的效應(yīng)基本相同，在3a輪作茬口條件與重茬土壤條件下施用綠能有機活性肥和凹凸棒礦化復(fù)混肥25%的處理其蘆頭徑粗最大，均為1.1 cm，較對照均增加0.2 cm。檢驗結(jié)果t=1.000 0，表明栽培條件對蘆頭徑粗的影響不顯著。

2.2.3 主根長 3a輪作制土壤條件下及新型肥料與重茬及新型肥料的試驗主根長分別平均為38.5、38.4 cm，相差0.1 cm。在兩項試驗中施用25%凹凸棒礦化復(fù)混肥的處理主根長最大，分別為40.3、40.8 cm，較對照(常規(guī)化肥)分別增加了0.8、1.4 cm。檢驗結(jié)果t=2.087 8，表明栽培條件對主根長度的影響不顯著。

2.3 不同栽培方案對蒙古黃芪產(chǎn)量影響

試驗結(jié)果列于表3。由表3可見，各個試驗方案對蒙古黃芪產(chǎn)量具有不同影響。在兩種不同茬口且相同施肥栽培條件下，鮮根平均產(chǎn)量分別為6765 kg·hm-2和4431 kg·hm-2，在3a輪作制土壤條件下施用新型肥料較重茬土壤條件下施用新型肥料可增產(chǎn)52.7%。不同栽培方案對其蒙古黃芪產(chǎn)量的效應(yīng)大小亦有所不同，其中在3a輪作制土壤條件下施用25%凹凸棒礦化復(fù)合肥的產(chǎn)量最高，在重茬土壤條件下施用25%凹凸棒礦化復(fù)混肥的處理產(chǎn)量最高，分別為9 481.5 kg·hm-2和5 670.0 kg·hm-2，較對照分別提高了63.1%和30.8%。由此可知，在蒙古黃芪豐產(chǎn)栽培中推廣輪作倒茬技術(shù)，再配施25%凹凸棒礦化復(fù)合肥可顯著提高產(chǎn)量。

表3 三年輪作制與重茬及不同肥料對蒙古黃芪產(chǎn)量影響

續(xù)表3

注：＊3年輪作制數(shù)據(jù)；#重茬制數(shù)據(jù)；※3年輪作制數(shù)據(jù)與重茬制數(shù)據(jù)之差；※表示增產(chǎn)性顯著；※※表示增產(chǎn)性極顯著。

為了檢驗不同輪作制及不同肥料在不同輪作制條件下對蒙古黃芪產(chǎn)量的真實效果，應(yīng)用一年兩點設(shè)計法進行檢驗分析，輪作周期之間F=534.698**，檢驗值F0.01(1，20)=8.10，F(xiàn)>F0.01(1，20)，表明輪作周期對黃芪產(chǎn)量具有極顯著影響；不同肥料種類之間對黃芪產(chǎn)量F=38.993**，檢驗值F0.01(5，20)=4.10，F(xiàn)>F0.01(5，20)，表明不同肥料對黃芪產(chǎn)量亦有極顯著影響；輪作周期及不同肥料種類對黃芪產(chǎn)量F=39.2075**，F(xiàn)>F0.01(5，20)，表明輪作周期及不同肥料種類間存在極顯著互作效應(yīng)。

2.4 不同方案對蒙古黃芪經(jīng)濟收益的影響

經(jīng)濟純收益=(統(tǒng)貨產(chǎn)量×統(tǒng)貨單價)-投資成本

(1)

(2)

計算結(jié)果列于表4。

表4三年輪作制與重茬及不同肥料對蒙古黃芪經(jīng)濟效益影響＄

注：＄計算參數(shù)：鮮蒙古黃芪統(tǒng)貨價格7元/kg；CK(對照化肥)2970；※※表示性狀差異極顯著。

由表4可見，不同組合方案對其蒙古黃芪種植效益的影響各不相同，。畝經(jīng)濟純收益極差平均數(shù)t=4.414※※(※※表示性狀差異極顯著)，表明栽培條件對蒙古黃芪經(jīng)濟收益具有極顯著影響。，其中施25%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理較重茬栽培條件下的經(jīng)濟純收益提高18 007.5元，其收益率提高4.3元/元。

2.5 不同栽培方案對蒙古黃芪品質(zhì)的影響

結(jié)果列于表5、圖1。

圖1 不同輪作制土壤條件下施用新型肥料對黃芪甲苷含量的影響

目前評價黃芪品質(zhì)的主要指標是黃芪甲苷含量高低，黃芪甲苷含量愈高其品質(zhì)愈好。《中華人民共和國藥典》2015版規(guī)定，按干燥品計算，黃芪甲苷含量不得少于0.040%，由表5、圖1可見：在3a輪作制土壤條件下與重茬土壤條件下施用同一類肥料的處理，其黃芪甲苷含量分別平均為0.071%和0.055%，其中3a輪作制土壤條件下較重茬土壤條件下施用同一類肥料的處理，黃芪甲苷含量提高了29.1%。在3a輪作制土壤條件下施用30%凹凸棒礦化復(fù)合肥的處理，黃芪甲苷含量最高0.118%，較對照常規(guī)化肥0.076%提高55.3%；在重茬土壤條件下施用綠能有機復(fù)混肥.的處理，黃芪甲苷含量較高。從總體來看，施用綠能有機復(fù)混肥對黃芪甲苷含量影響最大，在兩種輪作制土壤上施用綠能有機復(fù)混肥的處理，黃芪甲苷含量最高，平均為0.083%，較施用化肥的對照提高了2.5%。

3 討論

凹凸棒菌肥是一種新型肥料，它可吸附重金屬、釋放對作物生長有益的20多種微量元素、緩慢釋放養(yǎng)分，有顯著的土壤改良作用，尤其對重茬土壤具有一定的解毒功能，可促進作物快速生根，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)。

蒙古黃芪是甘肅省定西市的道地藥材之一。由于種植效益高，栽培面積逐年擴大，但適宜種植區(qū)的土地面積有限，目前造成連作重茬種植現(xiàn)象十分嚴重，已成為當?shù)孛晒劈S芪產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展中的最大瓶頸。我們通過開展“輪作周期及新型肥料對蒙古黃芪主要農(nóng)藝性狀及生產(chǎn)效應(yīng)研究”試驗，取得的試驗成果可應(yīng)對或解決蒙古黃芪重茬種植造成的弊端[6]，為蒙古黃芪產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

通過田間觀測與室內(nèi)檢驗分析，不同技術(shù)方案對蒙古黃芪主要農(nóng)藝性狀、內(nèi)在質(zhì)量及經(jīng)濟效益均有不同影響。在3a輪作土壤條件下與重茬土壤條件下施用相同肥料的處理中，其主要農(nóng)藝綜合性狀和經(jīng)濟收益等諸多方面均有較大差異。其中3a輪作土壤條件下栽培蒙古黃芪較重茬土壤條件下栽培蒙古黃芪的正效應(yīng)大，推廣3a輪作倒茬栽培制是提高蒙古黃芪產(chǎn)量和品質(zhì)的最佳技術(shù)選擇。

選擇應(yīng)用新型肥料時，在3a輪作制土壤條件下建議選擇25%凹凸棒礦化復(fù)合肥，在重茬土壤栽培條件下選擇25%凹凸棒礦化復(fù)混肥為宜。

確定黃芪最佳栽培方案時，應(yīng)根據(jù)自然條件因素、當年氣候預(yù)測預(yù)報、具有的經(jīng)濟能力和投資水平確定。試驗結(jié)果表明，施30%凹凸棒礦化復(fù)合肥3000 kg·hm-2的處理經(jīng)濟純收益最高，收益率為9.99元/元，且黃芪甲苷含量最高0.118%，較對照常規(guī)化肥0.076%提高了55.3%。