定植密度和生長年限對(duì)黃芩生長發(fā)育和產(chǎn)量及種植效益的影響

李懷德，崔同霞，范重秀，姚友旭，惠和平

（甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730020）

0 引言

中藥材黃芩為唇形科黃芩屬多年生草本植物黃芩(Scutellaria baicalensis Georgi)的干燥根，具有瀉火解毒、清熱燥濕、止血安胎等功效，用于治療發(fā)熱煩渴、肺熱咳嗽、瀉痢熱淋、濕熱黃疸、胎動(dòng)不安和癰腫瘡毒等癥[1-2]。黃芩適應(yīng)性強(qiáng)，喜溫涼、半濕潤、半干旱環(huán)境，耐寒、耐旱[3]，適宜生長在肥沃的沙質(zhì)土壤上[4-6]。作為中國傳統(tǒng)常用大宗藥材之一，黃芩應(yīng)用歷史悠久，隨著市場(chǎng)需求量的逐年大幅度增加，其野生資源銳減，人工栽培品已成為黃芩藥材商品的主要來源[7-9]。目前，黃芩主產(chǎn)區(qū)為山東、陜西、山西、甘肅4省，其次是河北、內(nèi)蒙、寧夏、東北等省區(qū)，部分南方地區(qū)也有栽培[10]。甘肅產(chǎn)區(qū)黃芩種植以育苗移栽為主，山西、陜西產(chǎn)區(qū)以籽播為主，其種子主要來源于甘肅。黃芩是甘肅十大隴藥之一，甘肅境內(nèi)隴西、渭源、漳縣、宕昌等地為黃芩的主要種植地區(qū)，種植黃芩已成為這些地區(qū)農(nóng)民增加收入的重要途徑之一。

在黃芩栽培過程中，產(chǎn)量和品質(zhì)是栽培追求的兩大重要指標(biāo)，而種植密度和生長年限是影響藥材產(chǎn)量和質(zhì)量以及藥農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入的重要因素。為此，中國許多地方都做了相關(guān)的人工栽培研究，大多集中在以下5個(gè)方面：種植密度對(duì)黃芩種苗經(jīng)濟(jì)性狀的影響研究[11-13]；黃芩地膜露頭栽培的最佳密度研究[14-15]；以種子為試材，大田最佳栽培密度研究[16-18]；以種苗為試材，大田最佳栽培密度研究[19-20]；不同生長年限和采收期黃芩有效成分變化的研究[21-23]。但針對(duì)不同栽培密度和生長年限對(duì)黃芩生育性狀、產(chǎn)量，特別是對(duì)籽粒產(chǎn)量和種植效益綜合影響研究的報(bào)道較少。由于不同產(chǎn)地的地理、氣候和生長環(huán)境不同，會(huì)影響黃芩栽培密度。根據(jù)筆者實(shí)地調(diào)研走訪發(fā)現(xiàn)在甘肅隴西及其周邊傳統(tǒng)黃芩栽培中，種苗移栽經(jīng)常出現(xiàn)種植密度不配套、盲目性大和藥材種植年限因市場(chǎng)波動(dòng)而隨意性強(qiáng)等問題。因此，開展不同定植密度和栽培年限對(duì)黃芩生長發(fā)育和產(chǎn)量及種植效益的綜合研究，對(duì)于確定黃芩的最佳種植密度和收獲年限，提高產(chǎn)量、品質(zhì)和藥農(nóng)種植積極性具有重要的指導(dǎo)意義。本試驗(yàn)以一年生黃芩種苗為試驗(yàn)材料，探討不同定植密度和生長年限對(duì)黃芩生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，旨在為甘肅中部地區(qū)黃芩高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效規(guī)范化栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為隴西當(dāng)?shù)卮竺娣e栽培的甘肅黃芩，經(jīng)過甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院紀(jì)瑛教授鑒定為S.baicalensis Georgi。種苗選用課題組在隴西試驗(yàn)基地所育一年生健壯苗，根長≥10 cm，根頭直徑3～5 mm，大小均勻。

1.2 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)地位于隴西縣雙泉鎮(zhèn)胡家門村(35°14′24″N，104°41′40″E)，海拔2100 m，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫8.0℃，年均降水量400 mm，雨季多集中在6—9月，量少而分布不均。年平均蒸發(fā)量1400 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2290 h，年平均無霜期130天左右。供試地為旱地，地勢(shì)平坦，土壤為黃綿土，土質(zhì)疏松，0～50 cm土層有機(jī)質(zhì)1.45%，水解氮39.61 mg/kg，速效磷29.68 mg/kg，速效鉀122.15 mg/kg，pH 7.97。前茬作物為玉米。移栽前施充分腐熟的有機(jī)肥45000kg/hm2，尿素 120 kg/hm2，磷酸二銨 375 kg/hm2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為18 m2(6 m×3 m)，10行區(qū)，行距20 cm，重復(fù)間距40 cm，試驗(yàn)設(shè)6個(gè)密度處理，分別為M1:45萬株/hm（2株距11.11cm）、M2:60萬株/hm（2株距8.33 cm）、M3:75萬株/hm（2株距6.67 cm）、M4:90萬株/hm（2株距5.56 cm）、M5:105萬株/hm（2株距4.76 cm）、M6:120萬株/hm（2株距4.13 cm）。四周設(shè)置保護(hù)行。移栽時(shí)用人工鐵锨開溝，溝深15～20 cm，然后將種苗按株距斜擺在溝壁上，傾斜度約為45°，接著按行距重復(fù)開溝擺苗，并用后排開溝土壤覆蓋前擺種苗，苗頭覆土厚度5 cm左右。2019年4月移栽，當(dāng)年9月初收獲種子，10月中旬進(jìn)行藥材采挖，為二年生；次年同期進(jìn)行種子和藥材收獲，為三年生。栽培管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.4 測(cè)試指標(biāo)及方法

每年種子收獲前田間測(cè)定各小區(qū)株高，二年生黃芩種子成熟后按小區(qū)進(jìn)行收獲，藥材的采挖選取小區(qū)面積的50%進(jìn)行，三年生黃芩種子和藥材均按小區(qū)面積50%計(jì)產(chǎn)。籽粒和藥材收獲時(shí)在各小區(qū)隨機(jī)選擇20株于室內(nèi)進(jìn)行單株產(chǎn)籽量、千粒重、單根鮮重、單根干重、根長、根粗及單根干重等性狀測(cè)定。折干率為單根干重占單根鮮重的百分比。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010數(shù)據(jù)處理匯總，應(yīng)用SPSS 17.0對(duì)各性狀進(jìn)行方差分析及Duncan新復(fù)極差檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 定植密度對(duì)黃芩藥材產(chǎn)量及其性狀的影響

根據(jù)黃芩不同生長年限藥材產(chǎn)量及商品性單因素方差分析結(jié)果可知（見表1），同一生長年限不同密度下，黃芩根長、根粗、單根鮮重、單根干重及鮮藥產(chǎn)量等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01)水平，折干率差異不顯著。

表1 黃芩密度間藥材產(chǎn)量性狀的平均值及差異性

密度對(duì)根長的影響顯著或極顯著。不論是二年生還是三年生黃芩，在M3處理下根長最長，分別為36.92 cm和41.58 cm。二年生黃芩M3處理顯著高于M6處理，其余處理間差異不顯著；三年生黃芩M3處理顯著高于M4處理，極顯著高于M6處理。

根粗也受密度的顯著影響。在M3處理下二年生和三年生黃芩根粗分別為10.15 mm和15.65 mm，均為最粗。二年生黃芩M3處理顯著高于M4和M5處理，M1、M2、M4、M5和M6處理之間差異不顯著；三年生黃芩M1、M2、M4、M5和M6處理之間差異不顯著，但M4、M5和M6處理顯著低于M3處理。

密度對(duì)黃芩單根鮮重和單根干重也有顯著的影響。二年生黃芩單根鮮重和單根干重各處理之間差異顯著性表現(xiàn)一致，M5和M6處理顯著低于M1和M3處理，均以M1處理最高，M3處理次之，單根鮮重分別為17.46 g和17.12 g，單根干重分別為6.81 g和6.72 g。三年生黃芩單根鮮重和單根干重的差異性表現(xiàn)亦大致相同，M1和M3處理的單根鮮重分別為29.10 g和27.77 g，均顯著高于M6處理；單根干重M3處理最高，為10.38 g，其次是M1處理，為9.80 g，M3處理顯著高于M6處理。

密度對(duì)鮮藥產(chǎn)量有著顯著或極顯著的影響。從M1處理到M5處理，不論是二年生還是三年生黃芩，鮮藥產(chǎn)量大致表現(xiàn)出隨著密度增加而提高的趨勢(shì)，M5處理達(dá)到最高，分別為11167.23kg/hm2和16725.84kg/hm2，當(dāng)密度達(dá)到M6處理時(shí)，鮮藥產(chǎn)量有所降低。二年生黃芩的鮮藥產(chǎn)量表現(xiàn)為M1處理顯著低于M5處理，三年生黃芩M1處理則極顯著低于M5處理。

綜上所述，本試驗(yàn)條件下，M1處理有利于黃芩單根產(chǎn)量的提高，在該密度下，黃芩單根鮮重最重，單根干重二年生最重，三年生較重。M3處理有利于黃芩個(gè)體生長，在該密度下，黃芩根最長最粗，單根重量也較高，商品性最好。M5處理有利于黃芩群體產(chǎn)量的提高，該處理下鮮藥產(chǎn)量最高，但商品性一般。

2.2 定植密度對(duì)黃芩籽粒產(chǎn)量及其生長發(fā)育的影響

對(duì)不同密度處理黃芩籽粒產(chǎn)量等性狀進(jìn)行方差分析（見表2），可見同一生長年限不同密度下，黃芩的株高、單株產(chǎn)籽量及籽粒產(chǎn)量差異均達(dá)到顯著或極顯著水平，千粒重差異不顯著。

表2 黃芩密度間籽粒產(chǎn)量性狀的平均值及差異性

密度對(duì)黃芩生長發(fā)育有不同程度的影響，隨著密度的增加，不論是二年生還是三年生黃芩，株高有逐漸降低的趨勢(shì)，均以M1處理最高，分別為50.30 cm和51.30 cm，二年生黃芩不同密度間差異極顯著，M1處理顯著高于M4和M5處理，極顯著高于M6處理；三年生黃芩不同密度間差異顯著，M1處理顯著高于M5處理。

不同生長年份各密度處理對(duì)黃芩單株產(chǎn)籽量的影響均達(dá)到極顯著水平，均以M1處理最高，分別為0.273 g和0.329 g，二年生黃芩M1處理極顯著高于M4、M5和M6處理；三年生黃芩M1、M2、M3及M4處理極顯著高于M6處理。各密度處理對(duì)千粒重的影響在不同生長年限差異均不顯著，但總體表現(xiàn)是M1處理下千粒重相對(duì)較高，分別1.55 g和1.79 g。不同密度對(duì)黃芩籽粒產(chǎn)量的影響均達(dá)到極顯著水平，以M1處理產(chǎn)量最高，分別為50.46 kg/hm2和62.77 kg/hm2，二年生黃芩M1處理極顯著高于M3、M4、M5和M6處理，三年生黃芩M1處理極顯著高于M6處理。

綜上所述，密度不僅影響黃芩生長發(fā)育，還影響種子的形成。密度越小，黃芩植株間通風(fēng)透光好，因而生長勢(shì)越強(qiáng)，種子越飽滿，籽粒產(chǎn)量越高。

2.3 不同生長年限對(duì)黃芩產(chǎn)量及其生長發(fā)育的影響

用各密度的性狀平均值對(duì)不同生長年限進(jìn)行方差分析可知（表3），三年生黃芩的根長、根粗、單根鮮重、單根干重、鮮藥產(chǎn)量、單株產(chǎn)籽量、千粒重和籽粒產(chǎn)量等性狀均極顯著高于二年生黃芩。黃芩的株高和折干率年際間差異不顯著，三年生黃芩的株高略高于二年生，但折干率低于二年生，這與王玲玲等[24]在黃芪上的研究是一致的，可能是由于折干率不僅受根鮮重影響，也受環(huán)境和耕作管理等因素影響[25]。從本試驗(yàn)結(jié)果看，與二年生黃芩相比，三年生黃芩產(chǎn)量和藥材的商品性都有顯著或極顯著的提高。

表3 不同生長年限黃芩產(chǎn)量及有關(guān)性狀平均值和差異性

2.4 不同密度和生長年限對(duì)黃芩種植效益的影響

以近年隴西當(dāng)?shù)厮幉氖袌?chǎng)價(jià)格，黃芩種苗5.00元/kg，鮮根二年生5.50元/kg，三年生6.00元/kg，種子150.00元/kg進(jìn)行不同密度和生長年限間經(jīng)濟(jì)效益估算（見表4）。結(jié)果表明，不同生長年限，種植黃芩藥材收入均以M5處理最高，分別為61419.74元/hm2和100355.02元/hm2；籽粒收入均以M1處理最高，分別為7569.50元/hm2和9415.72元/hm2；純收益均以M3處理最高，分別為41009.39元/hm2和85083.64元/hm2，M5處理次之，分別為40892.99元/hm2和81682.95元/hm2。相同密度下，三年生黃芩的藥材收入、籽粒收入及純收益都要高于二年生黃芩。與二年生黃芩相比，三年生黃芩藥材收入增加33391.67～42568.14元/hm2，以M3處理增加最多；籽粒收入增加1061.54～2720.16元/hm2，以M4處理增加最多；純收益增加35237.89～44074.25元/hm2，以M3處理增加最多，而且該處理所增加的純收益大于同密度二年生黃芩的純收益。藥材收入是黃芩純收益的主要組成部分，籽粒收入也不可忽視。本試驗(yàn)條件下，種植黃芩純收益最高的密度處理是M3，移栽后第二年收獲能夠獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 討論與結(jié)論

栽培密度是調(diào)控黃芩群體大小的重要栽培措施，種植密度不同，群體所處的環(huán)境如光照、溫度、濕度、土壤營養(yǎng)分配以及通氣狀況等條件會(huì)發(fā)生極大變化，從而直接影響個(gè)體的生長發(fā)育[26]。黃芩藥材的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量不僅與地下根產(chǎn)量有關(guān)，而且還與其商品規(guī)格和產(chǎn)籽量等有關(guān)，建立合理的群體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)個(gè)體與群體之間的關(guān)系是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵[27]。因此，適宜的定植密度對(duì)改善黃芩藥材產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益有重要作用，過大或過小的定植密度均會(huì)造成藥材的減產(chǎn)，從而嚴(yán)重影響藥農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入[28]。該試驗(yàn)研究表明，6個(gè)密度處理中，不論是二年生還是三年生黃芩，低密度M1處理下黃芩個(gè)體發(fā)育最好、千粒重和籽粒產(chǎn)量最高，但鮮藥產(chǎn)量最低，純收益低；M3處理下藥材商品性最好，單根較重，鮮藥產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量較高，純收益最高；M5處理下藥材產(chǎn)量最高，純收益較高，但藥材商品規(guī)格一般、產(chǎn)籽量較低；高密度M6處理下藥材產(chǎn)量較高，但藥材商品性最差，籽粒產(chǎn)量和純收益最低。表明在一定密度范圍內(nèi)，隨著密度的增加，鮮藥產(chǎn)量有逐漸增加的趨勢(shì)，而株高、籽粒產(chǎn)量有逐漸降低的趨勢(shì)，但密度過高，會(huì)顯著降低藥材商品規(guī)格、籽粒產(chǎn)量和純收益，這與前人研究所得結(jié)論一致[29]。

高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效是人工栽培黃芩的最終目的，作為特殊商品，黃芩栽培中既要產(chǎn)量高，又要品質(zhì)好，因此，選擇適宜的收獲年限對(duì)提高黃芩產(chǎn)量和品質(zhì)有重要意義[30]。該研究表明，除株高和折干率外，三年生黃芩不僅根長、根粗、單根鮮重、單根干重、鮮藥產(chǎn)量、單株產(chǎn)籽量、千粒重、籽粒產(chǎn)量等性狀極顯著高于二年生，而且種植純收益也較二年生增加35237.89～44074.25元/hm2，其中M3處理下增加的純收益最大，大于二年生黃芩的純收益。大田栽培中三年生黃芩還可以節(jié)省因移栽和采挖所用的更多人工。唐波等[31]通過HPLC法測(cè)定了不同栽培年限黃芩中黃芩苷含量的變化，研究發(fā)現(xiàn)栽培黃芩以3年質(zhì)量最佳。由此可見，以M3處理即75萬株/hm2定植密度，栽培3年后采挖可取得最高的產(chǎn)量和獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。此結(jié)論與孫鵬等[20]研究得出的105萬株/hm2和羅明亮[32]研究得出的37.5萬～45.0萬株/hm2為適于大田栽培密度有很大差異，這可能是由于產(chǎn)地和生態(tài)環(huán)境不同所致。

隴西縣屬于溫和半干旱區(qū)，常年降雨量較少。本試驗(yàn)進(jìn)行的2019年和2020年雨量充沛，在黃芩開花結(jié)實(shí)的7—8月份都遇到了連陰雨天氣，特別是2020年8月份還遇到多次強(qiáng)降雨天氣。因此，特殊的氣候條件，一定程度上影響了黃芩生長發(fā)育，特別是籽粒產(chǎn)量的形成。從本試驗(yàn)籽粒產(chǎn)量最高的M1處理來看，二年生和三年生黃芩的籽粒產(chǎn)量分別為50.46 kg/hm2和62.77 kg/hm2，要比正常年份減少30%左右。盡管氣候條件影響了試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，但對(duì)試驗(yàn)所取得的結(jié)論影響不大。

以往研究中，前人更加注重黃芩密度對(duì)二年生藥材產(chǎn)量性狀和品質(zhì)的影響，注重生長年限對(duì)藥材有效成分含量的影響上。本試驗(yàn)不僅研究了不同定植密度和生長年限對(duì)黃芩生長發(fā)育和藥材產(chǎn)量的影響，還注重研究了對(duì)籽粒產(chǎn)量和種植效益的影響，因此，所得結(jié)論更符合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際。本研究存在的不足是在研究過程中，由于受諸方面因素的限制，尚未對(duì)所取樣品進(jìn)行黃芩苷、黃芩素等有效成分含量分析，對(duì)藥材品質(zhì)的評(píng)價(jià)主要是依據(jù)外在品質(zhì)進(jìn)行，評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。黃芩栽培研究過程中，在提高產(chǎn)量的同時(shí)，進(jìn)一步提高有效成分含量將是今后探索的主要方向。

綜上所述，本試驗(yàn)研究中，密度75萬株/hm2時(shí)二年生和三年生黃芩的商品性最好，鮮藥產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量較高，純收益最高，分別為41009.39元/hm2和85083.64元/hm2。三年生黃芩的藥材和籽粒產(chǎn)量等各項(xiàng)性狀指標(biāo)均極顯著高于二年生黃芩，且密度75萬株/hm2時(shí)純收益能增加107.47%。因此，75萬株/hm2的栽培密度和三年的生長年限可作為隴西及周邊生態(tài)環(huán)境相近地區(qū)黃芩大田栽培的最佳栽培密度和栽培年限。