施肥對玄參生長及品質(zhì)的影響

覃章輝，張喬會，張哲嫻，萬海英，殷紅清，楊永康

（恩施土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北恩施 445000）

玄參為玄參科玄參屬植物玄參（Scrophularia ningpoensisHemsl.）的根莖經(jīng)過特殊的方法炮制成的藥材，是中國的傳統(tǒng)中藥材，含有多糖成分［1］、環(huán)烯醚萜類、苯丙素類［2］、黃酮類、生物堿［3］類等活性成分，具有抗氧化性［1］、抗炎活性［4］、抗腫瘤活性［5］、調(diào)節(jié)糖脂代謝［6］等生理活性作用。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對產(chǎn)量的追求、化肥農(nóng)藥的大量使用和長期連作，導(dǎo)致土壤板結(jié)、土壤肥力下降、土壤微生物環(huán)境被破壞且連作障礙凸顯［7，8］，中藥材種植出現(xiàn)產(chǎn)量下降、病蟲害嚴(yán)重、品質(zhì)下降等問題。玄參作為湖北省恩施土家族苗族自治州的道地藥材品種，在長期的連作種植、施用農(nóng)藥化肥背景下，病蟲害發(fā)生嚴(yán)重，產(chǎn)量及品質(zhì)明顯降低。

為提升中藥材種植水平，學(xué)者們研究了不同肥料種類對中藥材種植的影響，發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥、菌肥等可以改變土壤細(xì)菌群落及恢復(fù)土壤微生態(tài)平衡，并降低植物病害發(fā)生率［9］，可以增加土壤中的有機(jī)質(zhì)［10］，緩解土壤酸化［11］或產(chǎn)生植物促生物質(zhì)［12］，進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)抗病的效果。玄參栽培過程中施肥研究較少，只有少量文獻(xiàn)研究了不同元素、農(nóng)家肥對玄參生長的影響［13-15］，鮮見研究菌肥、有機(jī)肥料對玄參的影響等。中國玄參用量每年不少于5 500～6 000 t［16］，是全國的100 種大宗藥材之一，具有良好的開發(fā)利用前景［17］。本研究以玄參為材料，研究不同肥料處理對玄參生長相關(guān)指標(biāo)的影響，以期為玄參的科學(xué)種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

微生物菌肥（北京蔬卉科技有限公司）；玄參子芽（自留種）；哈巴苷標(biāo)準(zhǔn)品（色譜純，上海源葉生物科技有限公司）；乙腈、甲醇（色譜純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；磷酸（分析純，天津市天力化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器設(shè)備

賽默飛UltiMate 3000 型液相色譜儀［賽默飛世爾科技（中國）有限公司］；HM-YC 植株?duì)I養(yǎng)測定儀（山東恒美電子科技有限公司）；METTLER TOLEDO型電子天平［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］；友聲電子稱（20～30 kg，上海友聲衡器有限公司）；KQ-500E 型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；MNT-150T 型數(shù)顯游標(biāo)卡尺［上海美耐特實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司］；PGJ-40AS 型品冠精密分析型超純水機(jī)（武漢品冠儀器設(shè)備有限公司）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在湖北省巴東縣綠蔥坡鎮(zhèn)選擇土壤肥沃、腐殖層深厚且排水良好的平地或緩坡地。底肥施復(fù)合肥（15-15-15）300 kg/hm2，整地起壟，起壟時(shí)按不同配方施用肥料。C1，不施用微生物菌肥+不追施氨基酸硼鋅肥，以C1 為對照；C2，施用微生物菌肥；C3，追施氨基酸硼鋅肥。于2020 年12 月中下旬選擇標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的玄參子芽進(jìn)行大田種植，出苗后按玄參種植標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理和施肥。

1.4 玄參葉綠素及氮素測定方法

葉綠素及氮素的測定采用植株?duì)I養(yǎng)測定儀器，在各試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)按斜線取樣法選取5 個樣方，每個樣方內(nèi)選取5 株健康無病蟲害且具有代表性的植株，選取中部葉片（從下往上數(shù)第15 片葉）用于測定并記錄數(shù)據(jù)。

1.5 玄參葉數(shù)及株高測定

按“1.4”的方法選擇玄參植株，采用卷尺測定株高，游標(biāo)卡尺測定莖粗，并人工數(shù)出分枝數(shù)和節(jié)數(shù)。

1.6 玄參產(chǎn)量測定

在玄參成熟后，于11 月對各處理組進(jìn)行采挖，選取5～10 株完整植株采挖后帶回實(shí)驗(yàn)室，清洗后進(jìn)行玄參鮮品藥莖個數(shù)、長度、莖粗、重量的測定，以及子芽重量、個數(shù)、長度、莖粗的測定。

1.7 HPLC 法測定玄參中哈巴苷含量

哈巴苷含量測定參考《中華人民共和國藥典（2020 版）》［18］和蔣麗娟等［19］的方法并略有改動，精密稱取哈巴苷配分別制成濃度為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 μg/mL 對照溶液，采用Welch Ultimate XB-C18 色譜柱（250.0 mm×4.6 mm，5 μm），流動相為乙腈-0.03%磷酸水（33∶67），檢測波長為210 nm，進(jìn)樣量為10 μL，進(jìn)行測定并制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

將玄參干燥并粉碎過三號篩，精密稱取玄參粉末0.5 g 加入具塞錐形瓶中，精確量取50 mL 50%甲醇溶液加入錐形瓶中并蓋塞，稱定重量后浸泡1 h，超聲波處理45 min，放冷后用50%甲醇補(bǔ)充重量并搖勻，過濾后得到待測液。將待測液按上述條件進(jìn)行液相檢測。

1.8 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用Orgin 9.1、Excel 2016 軟件進(jìn)行圖像繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不施肥處理玄參生長指標(biāo)分析

如圖1、圖2 所示，不同施肥處理模式下，玄參植株的株高、節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、莖粗生長指標(biāo)存在明顯差異。同一田塊中不同施肥處理下，追施氨基酸硼鋅肥處理的玄參株高分別較施用微生物菌肥和不施肥處理高2.68、4.46 cm，追施微生物菌肥較對照C1高1.78 cm。

圖1 不同施肥處理玄參的株高及莖粗對比

圖2 不同施肥處理玄參分枝數(shù)及節(jié)數(shù)對比

不同施肥處理對玄參節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、莖粗的影響與對株高的影響基本一致，具體如圖1、圖2 所示，C3 較C1、C2 分枝數(shù)更多，莖干更粗壯，C3 較C2 在分枝數(shù)、莖粗方面分別多0.1 個、0.2 mm，C2 較C1 在節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、莖粗方面分別多1.4 節(jié)、0.4 個、0.47 mm。

在葉片葉綠素、氮素含量方面，3 個處理也存在明顯差異，差異變化趨勢與生長指標(biāo)變化趨勢相近。如圖3 所示，C3 葉片葉綠素及氮素含量顯著高于C1、明顯高于C2，葉片葉綠素含量較C1、C2 分別高1.41、3.24，葉片氮素含量較C1、C2 分別高1.11、2.57mg/g。C2較C1葉綠素高1.83，氮素含量高1.46mg/g。

圖3 不同施肥處理玄參葉綠素及氮素含量對比

對比結(jié)果分析可得，微生物菌肥、氨基酸硼鋅肥可以促進(jìn)玄參葉片葉綠素及氮素含量的增加，促進(jìn)玄參株高的增高并增加節(jié)數(shù)和分枝數(shù)，但氨基酸硼鋅肥的促進(jìn)作用更加明顯。

2.2 不同施肥處理玄參病蟲害情況分析

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同施肥處理下玄參主要病害的發(fā)生率及病害的發(fā)生程度存在明顯差異。如圖4 所示，3 個處理中斑枯病發(fā)生率都較高，近70%的植株都有發(fā)生病害，但發(fā)生的程度不同，C1 斑枯病一級病害占比22%，二級病害占比71%，C2 一級病害占比37%，二級病害占比33%，C3 一級病害占比32%，二級病害占比55%，二級病害的占比從高到低依次為C1、C3、C2。3 個處理中輪紋病的發(fā)生率由大到小依次為C1、C3、C2，C2 較C3 低25 個百分點(diǎn)，C3 較C1 低27 個百分點(diǎn)?？梢娛┯梦⑸锞?、氨基酸硼鋅肥可有效抑制玄參病害的發(fā)生，但2 種肥料抑制病害發(fā)生的效果不同，微生物菌肥的抑制效果更好。2 種肥料對病害的抑制作用可能是從玄參本身和其生長環(huán)境2個方面影響，一是促進(jìn)玄參健康生長，提高作物抗病免疫能力，更好地抵抗病害的發(fā)生；二是改變玄參生長的土壤環(huán)境，拮抗病害病原的入侵。

圖4 不同施肥處理玄參主要病害的發(fā)生率

2.3 玄參產(chǎn)量分析

2.3.1 玄參藥莖產(chǎn)量及相關(guān)性狀指標(biāo)分析 由圖5、圖6 可以看出，3 個施肥處理下玄參藥莖平均重量、藥莖平均個數(shù)、藥莖平均長度及藥莖平均莖粗都存在差異。其中，C2 藥莖平均個數(shù)、藥莖平均重量和藥莖平均長度都較C3、C1 好，C2 的藥莖平均個數(shù)分別較C1、C3 高2.3、2.2 個，C2 的藥莖平均重量分別較C1、C3 高11.03、19.29 g。即微生物菌肥處理后每株玄參藥莖個數(shù)平均增加2～3 個。

圖5 不同施肥處理玄參藥莖平均個數(shù)及平均重量對比

2.3.2 玄參子芽產(chǎn)量及相關(guān)性狀指標(biāo)分析 由圖7、圖8 可以看出，3 個施肥處理玄參子芽平均重量、平均個數(shù)、平均長度及平均莖粗都存在差異，C2 子芽平均個數(shù)、平均重量、平均莖粗和長度都較C3、C1高，C2 的子芽平均個數(shù)分別較C1、C3 高2.5、2.4 個，C2 的子芽平均重量分別較C1、C3 高4.13、3.52 g。即微生物菌肥處理后每株子芽個數(shù)平均增加2～3個。

圖7 不同施肥處理玄參子芽平均個數(shù)及平均重量對比

圖8 不同施肥處理玄參子芽平均長度及平均莖粗對比

按張雪等［20］研究得到的玄參子芽質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)（表1），不同肥料栽培模式下，玄參子芽質(zhì)量差異明顯，得到的分級結(jié)果如圖9 所示，C2 一級子芽占比23.16%，二級占比33.68%，三級占比43.16%，一級子芽占比分別比C1、C3 高17.8、11.4 個百分點(diǎn)，二級子芽占比與C1、C3 處理基本持平，但C2 三級子芽占比分別比C1、C3 處理少13.98、11.25 個百分點(diǎn)，即C2的三級子芽較C1、C3 少，子芽的質(zhì)量更高。

表1 玄參子芽質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)

圖9 不同施肥處理不同級數(shù)玄參子芽占比

2.4 不同施肥處理玄參哈巴苷成分分析

通過標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行液相檢測分析，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖10 所示，標(biāo)準(zhǔn)品液相色譜圖見圖11，得到R2為0.999 3。通過高效液相色譜分析對玄參藥材中哈巴苷成分進(jìn)行測定，C1、C2、C3 不同肥料處理后玄參藥材中哈巴苷的含量差異顯著，分別為1.495、3.678、3.140 mg/mL。C2、C3 中哈巴苷含量分別是C1 的2.46、2.10 倍，即施用氨基酸硼鋅肥、微生物菌肥可以明顯增加玄參藥材中哈巴苷含量，其中微生物菌肥對促進(jìn)玄參藥材哈巴苷含量增加的作用較氨基酸硼鋅肥更強(qiáng)。

圖10 哈巴苷液相色譜檢測標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖11 哈巴苷液相色譜檢測結(jié)果

3 小結(jié)與討論

氨基酸硼鋅肥是一種含有氨基酸、微量元素的肥料，其施用有利于作物莖稈粗壯、葉片增厚、葉面積擴(kuò)大、葉綠素增多，可提高植物活力和抗病性等［21］，汪瑞等［22］研究證實(shí)氨基酸肥料可促進(jìn)小白菜增大葉面積、提高產(chǎn)量，與前述玄參施用氨基酸肥后葉綠素增加、植株生長突出等現(xiàn)象一致。微生物菌肥是含有數(shù)量龐大、種類為一種或多種有益微生物的肥料［23］，具有改善植物根際營養(yǎng)［24，25］、促進(jìn)植物生長并增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)［26，27］、增加土壤肥力［28］、解決作物連作障礙［29］等直接和間接作用，2 種肥料的功能作用與該研究結(jié)果相符。微生物菌肥還具有改善土壤理化性質(zhì)［30］、促進(jìn)根芽生長和提高抗逆性［22］、提高植物抗氧化活性［31］、有效抑制土傳病害發(fā)生［32，33］等作用，與調(diào)查得到的病蟲害發(fā)生趨勢一致。

通過試驗(yàn)研究得到，微生物菌肥、氨基酸硼鋅肥對玄參植株、藥莖、子芽生長都具有明顯的影響，具體為微生物菌肥能在一定程度上促進(jìn)玄參植株生長，可很好地促進(jìn)玄參藥莖及子芽的生長，氨基酸鵬鋅肥可很好地促進(jìn)玄參植株生長，但對玄參子芽和玄參藥莖的生長促進(jìn)作用不明顯。微生物菌肥和氨基酸硼鋅肥都能在一定程度上抑制玄參斑枯病、輪紋病的發(fā)生，但微生物菌肥的抑制效果更好。在土壤退化的背景下，微生物菌肥和氨基酸硼鋅肥可部分替代化肥的使用以促進(jìn)作物更好生長。微生物菌肥、氨基酸硼鋅肥對玄參藥材中有效成分哈巴苷含量具有明顯的提升作用，微生物菌肥、氨基酸硼鋅肥處理哈巴苷含量分別是對照的2.46、2.10 倍。綜合植株生長、產(chǎn)量、抗病性等因素，可配施微生物菌肥、氨基酸硼鋅肥和化肥，達(dá)到高產(chǎn)、高抗、高質(zhì)的目的，生產(chǎn)出道地好藥材。