羌活人工栽培下生物量及元素積累動(dòng)態(tài)研究

蔣舜媛　秦紀(jì)洪　孫輝　王紅蘭　萬(wàn)凌云　周毅　王敏

[摘要]通過(guò)對(duì)原產(chǎn)地大田移栽定植后羌活實(shí)生苗開(kāi)展連續(xù)3年的定期采樣觀測(cè)與分析，確定人工栽培條件下，羌活地上與地下部分生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)與元素積累的季節(jié)動(dòng)態(tài)與年際動(dòng)態(tài)，揭示人工栽培條件下羌活的生物量和元素動(dòng)態(tài)積累規(guī)律。結(jié)果表明：①移栽2年后羌活植株地下部分生物量干重增加32倍，而第1年和第3年僅分別增加6倍和2倍，由此說(shuō)明人工栽培羌活的產(chǎn)量關(guān)鍵是在移栽后第1年和第2年，縮短移栽后的恢復(fù)生長(zhǎng)時(shí)間有利于縮短生產(chǎn)周期和提高產(chǎn)量。②移栽第1年和第2年羌活地下部分元素累積量呈穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)，第3年生長(zhǎng)季節(jié)前期急劇下降，而后到7—8月再超過(guò)第2年秋季的積累量。③不論是對(duì)于地下部分增重還是地上部分生長(zhǎng)，鈣（Ca）、鐵（Fe）、硼（B）和鋅（Zn）均是羌活栽培后期（第2年和第3年）需求量較大的重要營(yíng)養(yǎng)元素。該結(jié)果將為實(shí)現(xiàn)羌活的人工栽培技術(shù)規(guī)范制定以及專用肥配制等提供理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]羌活； 藥用植物栽培； 生物量動(dòng)態(tài)； 元素積累； 需肥規(guī)律

[Abstract]In this study，field cultivation experiments of Notopterygium incisum had been carried out for three years， and samples had been collected monthly during growth seasons， and biomass and nutrient elements of aerial and underground part of sampled plants had been determined to assess their seasonal and interannual dynamics respectively The results showed that biomass of underground part （dry weight） increased mainly in the second year after seedling transplanting， ie， biomass increased about 32 times in the second year whilst less than 6 times and 2 times in the first year and in the third year， respectively Therefore， efforts for yield improvement should be focused on the first two year in artificial cultivation of N incisum Accumulation of nutrient elements increased steady in the underground part during the first and second year， then showed a sharp decline in the first phase of growth season in the third year， while its accumulation in July to August of third year was higher than the value of second year Ca， Fe， B and Zn were larger demand nutrient elements to meet growth demands whether for the underground part or aerial part during the second year and third year for N incisum cultivation This result provided instructional guidance and scientific basis for artificial cultivation and specific fertilizer of N incisum

[Key words]Notopterygium incisum； cultivation of medicinal plant； biomass dynamics； nutrients accumulation； nutrients demand of medicinal plant

羌活Notopterygii Rhizoma et Radix是傘形科多年生藥材[1]，是中藏羌藥中最常用的藥材之一，以根狀莖及根入藥，主治感冒風(fēng)濕、發(fā)熱頭痛、皮膚瘙癢、風(fēng)水浮腫、癰疽瘡毒等癥[2]。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)羌活需求量的增加，供需矛盾日益尖銳，大量掠奪式的采挖使羌活野生資源瀕臨枯竭[34]。眾多有識(shí)之士意識(shí)到，開(kāi)展羌活規(guī)模化的人工種植是緩解這一矛盾的唯一可靠途徑。但是，由于對(duì)羌活的生長(zhǎng)規(guī)律缺乏了解，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、產(chǎn)量低的技術(shù)瓶頸難以突破，影響藥農(nóng)的積極性，嚴(yán)重制約了羌活人工產(chǎn)業(yè)化種植的進(jìn)程。目前，學(xué)者較關(guān)注羌活和寬葉羌活的人工栽培技術(shù)[59]、田間施肥管理[1011]對(duì)藥材質(zhì)量和產(chǎn)量和影響，鮮有報(bào)道人工栽培過(guò)程羌活生物量和養(yǎng)分需求方面的報(bào)道。本文通過(guò)對(duì)羌活一年生實(shí)生苗在原生地進(jìn)行大田人工栽培，并連續(xù)3年對(duì)生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)和連續(xù)采樣予以分析，旨在揭示羌活在人工栽培條件下的生長(zhǎng)規(guī)律及元素動(dòng)態(tài)積累規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)羌活的人工栽培技術(shù)規(guī)范制定以及專用肥配制等提供理論依據(jù)。

1材料與方法

11實(shí)驗(yàn)地概況定位觀測(cè)采樣實(shí)驗(yàn)在位于四川省阿壩藏族羌族自治州小金縣兩河鄉(xiāng)大板村的羌活人工栽培實(shí)驗(yàn)示范基地進(jìn)行?；貫槲挥趤喐呱结樔~林下緣河邊的平坦耕作旱地，面積約2 hm2，土壤為山地棕色針葉林土，海拔3 263 m，E 102°2522′，N 31°3248′，年均溫度122 ℃，無(wú)霜期220 d，地勢(shì)平整開(kāi)闊。選擇環(huán)境條件基本一致的田塊，起壟設(shè)置6個(gè)樣區(qū)，樣區(qū)大小為2 m×4 m，樣區(qū)間溝寬02 m。

12樣品采集實(shí)驗(yàn)用羌活實(shí)生苗由四川諾托璞生態(tài)藥材公司育苗基地提供。選取生長(zhǎng)情況相對(duì)一致的一年生羌活實(shí)生苗，于2011年4月按25 cm×35 cm的密度移栽定植。從定植當(dāng)年開(kāi)始連續(xù)3年，于每年5至10月間的每月15日在各樣區(qū)分別隨機(jī)采挖樣株6株（第1年挖取9株），采挖后隨即按單株編號(hào)，分別測(cè)量每個(gè)樣株的地上和地下部分鮮重，然后于60 ℃烘干后測(cè)定地上和地下部分干重。測(cè)量后的樣品分別用于進(jìn)行元素分析。

13樣品分析植物樣品粉碎過(guò)2 mm篩后，碳、氮元素分析采用德國(guó)耶拿儀器公司（Analytik Jena）Multi N/C 2100S總碳/總氮分析儀測(cè)定；植物中磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、銅（Cu）、鋅（Zn）、硼（B）等元素分析采用微波消解，單道掃描等離子體發(fā)射光譜儀（ICPAES，型號(hào)Atomscan Advantage，美國(guó)Thermo Jarrell Ash公司）分析。

2結(jié)果與分析

21人工栽培羌活植株的生物量動(dòng)態(tài)規(guī)律從實(shí)生苗移栽后第1年、第2年和第3年的地下部分生物量動(dòng)態(tài)（圖1A）。第1年地下部分生物量和生長(zhǎng)量均極?。坏?年植株地下部分生物量有較大增加，主要增加時(shí)期在9月以后；第3年生物量增長(zhǎng)主要時(shí)期在6—8月，其后處于緩慢增長(zhǎng)階段。數(shù)據(jù)表明，羌活的地下部分干重在移栽后第1年增加約6倍（移栽后第1年10月與移栽前相比），第2年干重增加約31倍（移栽后第2年10月與移栽后第1年10月干重比），第3年干重增加約2倍（移栽后第3年10月與第2年10月干重比），說(shuō)明地下部分的快速增重表現(xiàn)在移栽后第1年和第2年。

因羌活植株在5月初萌發(fā)，9月中下旬即倒苗，故無(wú)10月份地上部分的生物量數(shù)據(jù)。地上部分的生物量動(dòng)態(tài)顯示（圖1B），移栽第1年植株的生物量和生長(zhǎng)量均極低，第2年生物量較第1年明顯增加，第3年6—8月生物量增加非常顯著，這一點(diǎn)與地下部分生物量增長(zhǎng)趨勢(shì)一致。對(duì)于根冠比（圖1C），表現(xiàn)出一致的趨勢(shì)是每年5—9月的數(shù)據(jù)均呈現(xiàn)U形，顯示在每年生長(zhǎng)季節(jié)的初期和末期以地下部分生長(zhǎng)為主，而在6月和7月以地上部分生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)。

從圖1可以看出，羌活實(shí)生苗移栽后的第1年主要是植株成活與恢復(fù)生長(zhǎng)期，第2年地下生物量有較大增長(zhǎng)，第3年是羌活地下部分生物量快速增長(zhǎng)期，特別是在6—8月；移栽后第3年秋季倒苗時(shí)，羌活地下部分的平均單株干重可達(dá)到536 g。值得注意的是，第2年越冬使羌活地下部分生物量有較大消耗，平均消耗量為675%，這可能是地下部分在低溫季節(jié)的呼吸消耗、第3季萌發(fā)初期萌芽和地上部分對(duì)根系有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，以及細(xì)根和側(cè)根死亡等引起的物質(zhì)損失。

22人工栽培羌活植株地下部分元素積累規(guī)律定植后1～3年單株地下部分的大量元素、中量元素

和微量元素總量動(dòng)態(tài)見(jiàn)圖2。就單株總量而言，C含量（圖2A）在第1年和第2年是逐漸上升的，顯示光合產(chǎn)物在前2個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)是一個(gè)正積累過(guò)程；第3年5月和6月相較第2年10月有明顯降低，顯示第2年休眠后對(duì)光合產(chǎn)物的消耗損失；第3年地下部分的光合產(chǎn)物積累主要是在6—8月，這與地下部分生物量增長(zhǎng)趨勢(shì)是一致的。對(duì)于N，P，K的積累（圖2B，C，D），每個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)都是趨于增加的，而且每個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)末期積累量均較前一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)末期明顯提高，但是每個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)積累量增速有所差異，這反映了羌活不同生育期對(duì)N，P，K的需求存在較大差異。值得注意的是第2個(gè)休眠季節(jié)C和營(yíng)養(yǎng)元素的消耗，可能是因第3年生長(zhǎng)季節(jié)初期植株萌發(fā)過(guò)程需要而轉(zhuǎn)移到地上部分中。

羌活地下部分Ca，Mg，F(xiàn)e元素的積累量動(dòng)態(tài)比較復(fù)雜（圖2E），主要體現(xiàn)在，地下部位對(duì)Ca積累量在第2年和第3年急劇增長(zhǎng)，對(duì)Fe積累量在第3年急劇增長(zhǎng)，表明這2種元素對(duì)不同時(shí)期羌活植株的地下部分生長(zhǎng)的重要性；對(duì)于B，Zn，Cu積累的快速增長(zhǎng)，主要表現(xiàn)在第3年的6—8月，這與地下部分生物量的增長(zhǎng)規(guī)律是一致的，這顯示B，Zn，Cu對(duì)第3年地下部分增長(zhǎng)具有重要作用。

23人工栽培羌活植株地上部分元素積累規(guī)律人工栽培條件下，羌活植株不同周期地上部分元素積累規(guī)律見(jiàn)圖3。與地下部分生物量狀況相比，地上部分一般在9月底即倒苗枯死，因此10月份沒(méi)有地上部分的生物量。光合作用積累（即生物量碳積累量，biomass carbon）主要是在第2年和第3年6—7月，N需求波動(dòng)變化，第3年積累量最大；P，K的積累主要體現(xiàn)在第3年的6—8月。綜合來(lái)看，羌活對(duì)N，P，K的需求未超出一般植物的需求范圍。

羌活地上部分Ca的需求很高，特別是在第2年8—9月和第3年。從第2年開(kāi)始地上部分Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)（22～55 g·kg-1，干重）明顯高于一般植物的1～10 g·kg-1，說(shuō)明羌活是一種喜鈣植物[10]。該結(jié)果對(duì)羌活的人工栽培具有重要意義，以前未見(jiàn)到羌活喜鈣的報(bào)道，尚需進(jìn)一步的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此外，地上部分在第2年生長(zhǎng)季節(jié)中后期和第3年對(duì)Mg，B，Zn的需求也急劇增加，表明這3種元素對(duì)于羌活人工栽培后期正常生長(zhǎng)特別是地上部分的正常生長(zhǎng)具有至關(guān)重要的影響，這為羌活人工栽培專用肥的配制提供了理論依據(jù)。

3結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)羌活實(shí)生苗在原生地大田移栽定植后，連續(xù)3年的觀察和采樣分析，研究了羌活在人工栽培條件下地上和地下生物量及元素積累的動(dòng)態(tài)規(guī)律，得到如下結(jié)論：①人工栽培羌活地下部分生物量的增加主要是在移栽定植后第1年和第2年，分別增重6倍和32倍，因此人工栽培下縮短栽培周期和提高產(chǎn)量的關(guān)鍵時(shí)期是在移栽后第1年和第2年。尤其第一年的生物量非常低，如果能夠縮短移栽后的恢復(fù)時(shí)間，將有利于縮短生產(chǎn)周期和提高產(chǎn)量。②在第2年至第3年的低溫季節(jié)期間植株消耗了地下生物量67%，表明羌活在越冬休眠期間和萌芽期或消耗地下部分的大量生物量和營(yíng)養(yǎng)元素。因此，從第3季開(kāi)始地下部分增長(zhǎng)很大部分是無(wú)效增長(zhǎng)，基于栽培年限的產(chǎn)量增加應(yīng)重視休眠期地下部分的消耗，而適當(dāng)縮短栽培年限或?qū)⒂欣跍p少休眠期地下部分的消耗；而從生物量積累或產(chǎn)量角度，羌活藥材的適宜采挖期在秋季比春季好。③不管是對(duì)于地下部分增重還是地上部分生長(zhǎng)，Ca，F(xiàn)e，B，Zn均是羌活栽培后期（第2年和第3年）需求量較大的重要營(yíng)養(yǎng)元素，其中地上部分Ca含量和積累量均高于一般植物，表明羌活是一種喜鈣植物。該結(jié)果為人工栽培羌活專用肥的配制提供了理論依據(jù)。

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[責(zé)任編輯呂冬梅]