不同中藥渣有機(jī)肥對(duì)膜莢黃芪生長(zhǎng)以及根系結(jié)構(gòu)的影響△

周修騰，陳美蘭，楊光，許杰，李鵬英，郭姣

(1.廣州中醫(yī)藥大學(xué) 臨床藥理研究所，廣東 廣州 510405；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院 中藥資源中心，道地藥材國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，北京 100700；3.廣東省代謝性疾病中醫(yī)藥防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；4.廣東藥科大學(xué)，廣東 廣州 510006)

不同中藥渣有機(jī)肥對(duì)膜莢黃芪生長(zhǎng)以及根系結(jié)構(gòu)的影響△

周修騰1，2，3，陳美蘭2*，楊光2，許杰2，李鵬英2，郭姣3，4*

(1.廣州中醫(yī)藥大學(xué) 臨床藥理研究所，廣東 廣州 510405；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院 中藥資源中心，道地藥材國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，北京 100700；3.廣東省代謝性疾病中醫(yī)藥防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；4.廣東藥科大學(xué)，廣東 廣州 510006)

目的：采用盆栽實(shí)驗(yàn)，研究不同種類中藥渣有機(jī)肥對(duì)黃芪的生長(zhǎng)及根系結(jié)構(gòu)的影響。方法：實(shí)驗(yàn)共設(shè)處理組五組，分別為CK組(不加有機(jī)肥)、麥芽渣處理組、連翹渣處理組、丹皮渣處理組。結(jié)果：不同種類中藥渣對(duì)黃芪生長(zhǎng)均有一定的促進(jìn)作用，其中麥芽渣處理作用最明顯，能夠顯著性(P<0.05)地提高黃芪地上部分和地下部分鮮重、株高和根粗；與對(duì)照組相比，麥芽渣處理組能顯著提高總根長(zhǎng)、總根投影面積以及根尖數(shù)。結(jié)論：中藥渣有機(jī)肥能促進(jìn)黃芪植株的生長(zhǎng)，究其原因之一可能是中藥渣有機(jī)肥能改善黃芪的根系結(jié)構(gòu)，提高對(duì)土壤養(yǎng)分和水分的吸收，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

黃芪；中藥渣有機(jī)肥；麥芽渣；連翹藥渣；丹皮藥渣

膜莢黃芪為豆科草本植物，其根是我國(guó)常用中藥材之一，主要產(chǎn)自內(nèi)蒙古、山西、甘肅、黑龍江等地，是國(guó)家三級(jí)保護(hù)植物，具有補(bǔ)氣升陽(yáng)、固表止汗、托毒排膿、利水消腫和生肌等功效[1]。近年來(lái)對(duì)于黃芪的研究表明，其具有增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，促進(jìn)機(jī)體代謝，強(qiáng)心，降壓，耐缺氧及應(yīng)激能力以及調(diào)節(jié)血糖的功效，因此目前對(duì)黃芪的需求越來(lái)越多，黃芪的栽培面積也越來(lái)越大。然而中藥材栽培過(guò)程中長(zhǎng)期偏食化肥，忽視有機(jī)肥的使用，已造成肥效下降，利用率不高，土壤板結(jié)、連作障礙嚴(yán)重等弊端。大量的研究表明使用生物有機(jī)肥料是解決上述問(wèn)題的有效途徑[2-3]。世界各國(guó)均十分關(guān)注農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，正在加大生物肥料和有機(jī)肥料的開發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用力度。歐洲一些國(guó)家生物肥料的施用量已占農(nóng)業(yè)用肥總量的45%～60%，美國(guó)的施用量更高達(dá)60%～70%，而我國(guó)目前生物有機(jī)肥料的年產(chǎn)量不足20萬(wàn)噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求[4]。

中藥渣是植物類藥材在提取藥物成分后剩余的固形物，目前中藥廢渣多數(shù)被當(dāng)作生活垃圾處理，不僅占用了大量的土地資源，污染了土地及地下水，而且還造成資源的浪費(fèi)[5]。中藥渣營(yíng)養(yǎng)成分豐富，富含纖維、多糖、蛋白以及微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分，質(zhì)輕、通氣性好，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料和輕基質(zhì)原料[6]。中藥渣施入生土后，在較短的時(shí)間內(nèi)能使生土的理化性狀有明顯的改善，應(yīng)用到中藥材栽培中具有重要的意義[7-8]，但是目前相關(guān)研究甚少。

目前關(guān)于中藥渣有機(jī)肥對(duì)黃芪的影響未見相應(yīng)的報(bào)道，因此本文研究不同種類中藥渣有機(jī)肥對(duì)黃芪的生長(zhǎng)及根系結(jié)構(gòu)的影響，旨在為今后應(yīng)用中藥渣有機(jī)肥栽培黃芪提供指導(dǎo)。

1 材料

1.1 供試種子

采自河北安國(guó)，經(jīng)中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心黃璐琦研究員鑒定為豆科植物蒙古黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge的莢果。

1.2 供試藥渣

麥芽渣、連翹藥渣、丹皮藥渣來(lái)自河北省某制藥企業(yè)，2013年在該藥廠采用堆肥的方式發(fā)酵為有機(jī)肥，在堆肥的過(guò)程中添加了地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌以及酵母菌。

1.3 供試土壤

土壤為黃土壤，其理化性質(zhì)如下：PH 8.73，有機(jī)質(zhì)3.4 g·kg-1，速效磷15.9 mg·kg-1，全磷59 g·kg-1，全氮27 g·kg-1，全鉀199 g·kg-1，速效鉀61 mg·kg-1，速效鋅0.54 mg·kg-1，速效錳5.2 mg·kg-1，速效鐵11.2 mg·kg-1和速效銅0.92 mg·kg-1。

2 方法

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)在中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心溫室中進(jìn)行。選擇盆高為12 cm，盆口直徑為12 cm，盆底直徑為9 cm的塑料花盆，每盆裝入土壤500 g∶有機(jī)肥(5∶1)混勻組成的基質(zhì)。實(shí)驗(yàn)處理共5組，即CK組(不加有機(jī)肥)、麥芽渣處理組、連翹渣處理組、丹皮渣處理組。篩選色澤、大小、飽滿度一致的種子，于2014年5月10日播種，每盆均勻撒種5～10粒，覆土2～3 cm，各組處理6盆。株高約5 cm時(shí)間苗，每盆留苗2～3棵。處理6個(gè)月后測(cè)定其生長(zhǎng)狀況以及根系結(jié)構(gòu)。

2.2 測(cè)定項(xiàng)目

黃芪植株培養(yǎng)6個(gè)月后，每盆采樣3株測(cè)定。采用直尺測(cè)定株高、根長(zhǎng)，游標(biāo)卡尺測(cè)定根粗，采用萬(wàn)分之一天平測(cè)定地上部分鮮重和地下部分鮮重。根系構(gòu)型采用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。

2.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)果

3.1 不同種類藥渣對(duì)黃芪地上部分生長(zhǎng)的影響

結(jié)果表明不同藥渣對(duì)于黃芪地上部分生長(zhǎng)的影響不同。其中與對(duì)照組CK相比，麥芽渣處理組和連翹渣處理組能夠顯著性(P<0.05)地提高地上部分鮮重和株高。對(duì)于地上部分鮮重，麥芽渣處理組和連翹渣處理組分別提高了7.46倍和6.93倍；對(duì)于株高，麥芽渣處理組和連翹渣處理組分別提高了1.87倍和2.61倍。而丹皮渣處理組雖然也有提高地上部分鮮重、株高的趨勢(shì)(P>0.05)，但無(wú)顯著性差異。另外，3種藥渣處理組都具有提高單株植物葉片數(shù)的趨勢(shì)，但是無(wú)顯著性差異。具體結(jié)果見表1。

3.2 不同種類藥渣對(duì)黃芪地下部分生長(zhǎng)的影響

研究結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，麥芽渣處理組能夠顯著提高根粗、地下部分鮮重，分別提高了76.9%和3.78倍。而丹皮渣處理組、連翹渣處理組具有提高地下部分鮮重、根粗的趨勢(shì)，但無(wú)顯著性差異。另外，麥芽渣處理組對(duì)于連翹渣處理組及丹皮渣處理組，也能顯著地提供地下部分鮮重，分別提高了1.43倍和1.68倍。而對(duì)于根長(zhǎng)，3種藥渣處理組與CK處理組之間都沒(méi)有顯著性差異。見表2。

表1 不同種類藥渣對(duì)黃芪地上部分生長(zhǎng)的影響

表2 不同種類藥渣對(duì)黃芪地下部分生長(zhǎng)的影響

3.3 不同種類藥渣對(duì)黃芪根系結(jié)構(gòu)的影響

本文采用總根長(zhǎng)、總根投影面積、總根表面積以及根尖數(shù)來(lái)對(duì)根系結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明(見圖1～4)，麥芽渣處理組相比CK處理能顯著提高總根長(zhǎng)、總根投影面積以及根尖數(shù)，分別提高了1.05倍、66.9%和3.15倍，而丹皮渣處理組、連翹渣處理組與CK處理組之間沒(méi)有顯著性地差異。另外，與連翹渣處理組、丹皮渣處理組相比，麥芽渣處理組也能顯著提高總根長(zhǎng)、總根投影面積以及根尖數(shù)。麥芽渣處理組與連翹渣處理組相比對(duì)總根長(zhǎng)、總根投影面積以及根尖數(shù)分別提高了1.49倍、1.79倍以及1.98倍；與丹皮渣處理組相比分別提高了1.90倍、91.3%以及2.40倍。

圖1 不同種類藥渣對(duì)黃芪總根長(zhǎng)的影響

圖2 不同種類藥渣對(duì)黃芪根尖數(shù)的影響

圖3 不同種類藥渣對(duì)黃芪根總投影面積的影響

圖4 不同種類藥渣對(duì)黃芪根總表面積的影響

4 討論

本研究結(jié)果表明3種中藥渣有機(jī)肥均能不同程度地促進(jìn)黃芪的生長(zhǎng)，與前期的研究結(jié)果一致。王引權(quán)等[9]研究結(jié)果表明施用中藥渣有機(jī)肥能夠促進(jìn)當(dāng)歸生長(zhǎng)后期根系的生長(zhǎng)。常義軍等[7]研究表明增施中藥渣有機(jī)肥能夠促進(jìn)玉米根系生長(zhǎng)，使春、秋玉米產(chǎn)量分別提高81.2%、28.9%。張躍群等[10]研究表明中藥渣有機(jī)肥能顯著提高番茄的產(chǎn)量。

本研究也表明不同種類中藥渣對(duì)黃芪生長(zhǎng)的影響作用不同，其中麥芽渣處理作用最明顯，究其原因主要在于不同種類中藥渣其C/N以及所含有的營(yíng)養(yǎng)元素不同。土壤中的碳、氮既是調(diào)節(jié)土壤肥力高低的重要元素，又是作物生長(zhǎng)和土壤微生物生命活動(dòng)所必需。眾多學(xué)者把土壤碳氮比值作為衡量土壤C、N營(yíng)養(yǎng)平衡狀況的重要指標(biāo)[11-13]。本文所使用的3種中藥渣有機(jī)肥分別來(lái)源于3種不同的植物，其C/N比不同，因此施用土壤中促生作用也存在顯著差異。另外不同種類的中藥渣其所含營(yíng)養(yǎng)元素不同，而不同的營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)于黃芪的生長(zhǎng)不同。如王渭玲等[14]研究表明黃芪地上部分的生長(zhǎng)受N、P、K各元素的影響程度不同，影響程度依次為N>P>K。

根是植物與土壤相互作用的紐帶，其主要功能是吸收土壤中的水分和養(yǎng)分。根系構(gòu)型是植物根系生長(zhǎng)和分枝的結(jié)果，它決定了植物吸收和傳導(dǎo)水分、養(yǎng)分的能力，根系構(gòu)型與植物的生產(chǎn)力水平密切相關(guān)，是重要的農(nóng)學(xué)和生態(tài)學(xué)指標(biāo)[15]。本文研究結(jié)果表明中藥渣有機(jī)肥能夠改善黃芪的根系結(jié)構(gòu)，尤其是提高黃芪植株的根尖數(shù)。采用SPSS方法對(duì)中藥渣促生作用與提高植株根尖數(shù)之間進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明中藥渣有機(jī)肥的促生作用與提高植物的根尖數(shù)之間存在一定的正相關(guān)性，地上部分鮮重與根尖數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)r為0.577，地下部分鮮重與根尖數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)r為0.876。因?yàn)橹参锏母鈹?shù)代表著植物的側(cè)根分枝數(shù)，植物所需要80%的水分和溶質(zhì)均由側(cè)根吸收，并且側(cè)根的表皮即使在較老時(shí)也出人意料地保持吸收功能[16]。中藥渣有機(jī)肥通過(guò)促進(jìn)側(cè)根的分枝數(shù)(即根尖數(shù))來(lái)提高對(duì)土壤養(yǎng)分和水分的吸收，從而促進(jìn)植物地上部分和地下部分的生長(zhǎng)，因此促生作用與提高根尖數(shù)之間存在顯著的正相關(guān)。Jonathan Lynch等[17]研究結(jié)果表明根系結(jié)構(gòu)與植物產(chǎn)量直接具有直接的關(guān)系，特別是在養(yǎng)分和水分貧乏的環(huán)境下。

[1] 國(guó)家藥典委員會(huì)編.中華人民共和國(guó)藥典：一部[S]，北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2015：302-303.

[2] 邵孝侯，劉旭，周永波，等.生物有機(jī)肥改良連作土壤及烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的效應(yīng)[J].中國(guó)土壤與肥料，2011(2)：65-67.

[3] 熊又升，袁家富，楊濤，等.生物有機(jī)肥對(duì)棉花黃萎病發(fā)生及產(chǎn)量的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49(8)：1841-1844.

[4] 禹宙.生物有機(jī)肥對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2007(10)：26-28.

[5] 譚顯東，王向東，黃健盛，等.中藥渣資源化技術(shù)研究進(jìn)展[J].中成藥，2010，32(5)：847-849.

[6] 石連成，葉琛，李霄.中藥生產(chǎn)企業(yè)藥渣處理方法和綜合利用[J].中國(guó)醫(yī)藥指南，2012，10(14)：385-386.

[7] 常義軍，唐懋華，成維東，等.中藥渣改土效果試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010(5)：255-256，260.

[8] 唐懋華，成維東，甘小虎.中藥渣快速熟化生土效果初報(bào)[J].長(zhǎng)江蔬菜，2005(8)：54-55.

[9] 王引權(quán)，F(xiàn)rank Schuchardt，安培坤，等.中藥渣堆肥與化肥配合施用對(duì)當(dāng)歸產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].甘肅中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，29(5)：51-56.

[10] 張躍群，佘德琴.中藥渣有機(jī)基質(zhì)對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].北方園藝，2009(11)：33-36.

[11] Moorhead D L，Reynolds J F.A general model of litter decomposition in the northern Chihuahuan Desert[J].Ecological Modelling，1991(56)：197-219.

[12] 齊雁冰，黃標(biāo)，顧志權(quán)，等.長(zhǎng)江三角洲典型區(qū)農(nóng)田土壤碳氮比值的演變趨勢(shì)及其環(huán)境意義[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2008，27(1)：50-56.

[13] 許泉，芮雯奕，劉家龍，等.我國(guó)農(nóng)田土壤碳氮耦合特征的區(qū)域差異[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，22(3)：57-60.

[14] 王渭玲，王振，徐福利.氮、磷、鉀對(duì)膜莢黃芪生長(zhǎng)發(fā)育及有效成分的影響[J].中國(guó)中藥雜志，2008(15)：1802-1806.

[15] 陳紅，馮云，周建梅，等.植物根系生物學(xué)研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，2013，26(5)：25-29.

[16] Varney G T，Canny M J.Rates of water uptake into the mature root system of maize plants[J].New Phytologist，1993：775-786.

[17] Lynch J.Root architecture and plant productivity[J].Plant physiology，1995，109(1)：7.

EffectsofDifferentTypesofHerbResidueOrganicFertilizeronAstragalusMembranaceusGrowthandRootStructure

ZHOU Xiuteng1，2，3，CHENMeilan2*，YANGGuang2，XUJie2，LIPengying2，GUOJiao3，4*

(1.InstituteofClinicalPharmacology，GuangzhouUniversityofChineseMedicine，GuangdongGuangzhou510405，China；2.NationalResourceCenterforChineseMateriaMedica，ChinaAcademyofChineseMedicalSciences，StateKeyLaboratoryBreedingBaseofDao-diHerbs，Beijng100700，China；3.GuangdongTCMkeylaboratoryforMetabolicDiseases，GuangdongGuangzhou510006，China；4.GuangdongPharmaceuticalUniversity，GuangdongGuangzhou510006，China)

Objective：A pot experiment was conducted to evaluate the effects of different types of herb residue organic fertilizer onAstragalusmembranaceusgrowth and root structure.Methods：The five groups of treatment were CK group(without organic fertilizer)，malt slag group，forsythia slag group and Moutan Cortex slag group.Results：Different types of herb residue had a positive effect onA.membranaceusgrowth，malt slag group was the most obvious group，and it can significantly improve fresh weight，stem length and root width ofA.membranaceus；and the malt slag group can significantly improve the total root length，total root projection area and number of root tips more than the CK group.Conclusion：Herb residue organic fertilizer can improveA.membranaceusgrowth，one reason might be herb residue organic fertilizer could improve the root structure of Astragalus，promot plant growth for improving the soil nutrient and moisture absorption.

Astragalusmembranaceus；herb residue organic fertilizer；malt slag；forsythia slag；Moutan Cortex slag

2015-11-02)

中藥渣有機(jī)肥對(duì)中藥材栽培的選擇特異性機(jī)理研究(Zz0708116)

*

陳美蘭，副研究員，研究方向：菌根及中藥材病害的生態(tài)防治；Email：chenmeilan-99@163.com； 郭姣，教授，研究方向：中醫(yī)藥防治代謝性疾病及創(chuàng)新藥物研發(fā)；Email：guojiao@gzucm.edu.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.3.018