不同種植密度下施肥量對黃芩根系生長的影響

王 婧，盛晉華 ，張雄杰，劉 杰 ，李孝基

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古天際綠洲特色生物資源研發(fā)中心,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

黃芩為唇形科植物黃芩（Scutellaria baicalensisGeorgi.）的干燥根,典型寒涼藥材,是常用大宗中藥材之一,在《中華人民共和國衛(wèi)生部藥品標(biāo)準(zhǔn)》中有477首含黃芩方劑,可通過不同的配伍達(dá)到不同的治療作用[1]。黃芩具有清熱燥濕、瀉火解毒、止血、安胎的功效,其所含的主要黃酮和苷類、萜類化合物及揮發(fā)油成分具有保肝、抗病毒、抗菌、抗氧化、消除自由基、抗過敏和保護(hù)神經(jīng)元等作用[2-7]。研究發(fā)現(xiàn),黃芩中大量元素氮、磷、鉀對人參[8]、丹參[9]、金銀花[10]及菘藍(lán)[11]等中藥材的生長發(fā)育、有效成分含量及產(chǎn)量構(gòu)成有著重要影響[12-13]。黃芩植株對氮元素非常敏感,因此,本試驗(yàn)旨在研究大棚內(nèi)培育一年生黃芩在不同施肥量及種植密度條件下根系各指標(biāo)的變化以及發(fā)育規(guī)律,從而為提高中藥材黃芩的產(chǎn)量和質(zhì)量以及規(guī)范化生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試植物為黃芩（Scutellaria baicalensisGeorgi.）,種子為呼和浩特市土默特左旗試驗(yàn)基地上一年所采收的黃芩新種子。

供試試驗(yàn)地為內(nèi)蒙古呼和浩特市土默特左旗北什軸基地試驗(yàn)大棚,2018年1月15日播種,播種后覆膜,可提高土壤溫度。前茬作物為番茄,在試驗(yàn)前期對大棚內(nèi)土壤進(jìn)行養(yǎng)分調(diào)查（表1）,評價土壤肥力標(biāo)準(zhǔn)[14]為Ⅰ級優(yōu)良。

表1 土壤基質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì),主因素為播種密度,副因素為施肥量。選取立地條件均一,長7.0 m、寬3.5 m長方形試驗(yàn)樣地共12塊,每塊地為1個小區(qū),采用起壟播種。施肥設(shè)4個處理,試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。供試肥料為尿素（總氮含量≥46.4%）及磷酸二銨（總養(yǎng)分N+P2O5≥64.0%）。其中全部的磷酸二銨與1/3尿素為基施,待黃芩出苗整齊后,追施剩余2/3尿素。密度設(shè) 3個處理M1、M2、M3（2.85×106,1.42×106,9.40×105株/hm2）。

表2 施肥處理kg/hm2

1.3 測定與方法

采用隨機(jī)取樣,在黃芩出苗后45,70,95,120,145 d分別采集黃芩的地下部分,每小區(qū)采樣5株,盡可能保證根系完整,采用LA2400植物根系分析儀測定根表面積和根體積；直尺測定主根長；游標(biāo)卡尺測定主根直徑；天平稱其鮮重之后,再殺青烘干至恒重,測得干重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SAS和SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度下施肥量對黃芩根系特性的影響

由圖1可知,在高密度M1條件中,黃芩主根長在F2水平下與其他施肥水平存在顯著差異,而其他施肥水平下無顯著影響,說明在該密度下,施肥量在F2水平下主根生長最好,達(dá)到25.83 cm。M1密度下根表面積F2施肥水平比不施肥水平增加36.96%,當(dāng)施肥量達(dá)到F3水平時驟減,低至76.93 cm2,與F2水平下的根表面積存在顯著差異。根體積與根鮮重隨施肥量增呈先上升趨勢,F1施肥量水平下比不施肥水平下分別增長5.65%,4.07%,增長較低,未達(dá)顯著性水平,F2施肥量水平下,比不施肥水平下分別增長69.66%,71.85%,與F0、F1水平存在顯著差異；F3水平下根體積與鮮重開始下降,與不施肥水平相比未達(dá)顯著水平。根干重在4個施肥量水平之間不存在顯著差異性,說明在該密度條件下,施肥量并不影響黃芩根系的干重積累量。根直徑隨施肥量增加而增加,F2施肥水平比不施肥水平增加26.58%,達(dá)到13.33 cm；當(dāng)施肥量達(dá)到F3水平時驟減,比不施肥水平降低15.82%,與F2水平下的主根直徑存在顯著差異。

在中密度M2條件中,主根長在F2施肥量水平下增長17.77%,達(dá)到29.17 cm,與其他施肥水平下主根長存在顯著差異；施肥量達(dá)到F3水平后抑制黃芩主根生長,根長較F0水平降低10.63%,低至19.93 cm,但未達(dá)到顯著水平。根表面積與根直徑在該密度條件中,4個施肥量水平之間不存在顯著差異,表明該密度條件下,施肥量并不影響根表面積與根直徑的發(fā)育。根體積、根鮮重和根干重在F1水平下比F0水平分別增長50.01%,65.49%,88.16%,分別達(dá)到 7.651 cm3、18.7 g、7.11 g；F2 水平下比 F0 水平分別增長45.45%,59.00%,85.53%,與F0水平存在顯著差異,且與F1水平相比未達(dá)到顯著水平,在該密度下,F3水平時開始抑制根系生長,根體積、根鮮重及根干重較F0分別降低1.37%,17.07%,0.79%。

圖1 不同種植密度下施肥量對黃芩根系特性的影響

在低密度M3條件中,F3水平對黃芩藥用部位根系各指標(biāo)均有一定抑制作用,根表面積與F0水平產(chǎn)生顯著差異。4個施肥水平對根直徑無顯著影響,表明在該密度條件下,主根直徑受施肥量影響較小。主根長、根體積及根干重、根鮮重在F2水平下與其他3水平之間均存在顯著差異,且達(dá)到最高值,分別達(dá)30.60 cm、9.14 cm3、7.54 g、19.33 g,而達(dá)到 F3 施肥水平時對主根長、根體積及根干重、根鮮重的作用降低,具有一定抑制作用,但未與F0水平產(chǎn)生顯著差異。

相同施肥條件下,密度的大小對黃芩主根長、根體積及干重、根鮮重?zé)o顯著影響,而根表面積與根直徑隨密度的增高而減小,說明密度的加大不利于黃芩根直徑與根表面積的增長,而根直徑的降低可提高等質(zhì)量下黃芩數(shù)量,密度的增高不利于黃芩生長發(fā)育。

2.2 不同施肥量對黃芩根系生長速度及根部干鮮重積累速度的影響

本試驗(yàn)中選擇低密度M3下各施肥處理根系動態(tài)變化進(jìn)行分析。圖2為黃芩根系出苗后45～145 d的根系動態(tài)發(fā)育情況。由圖2可知,主根長在0～45 d時生長速度較快,在F2施肥水平下明顯高于其他水平,F3施肥水平下生長速度最慢,在45～120 d時生長速度持續(xù)下降,在120 d之后主根長生長速度有一定回升。根體積在0～45 d時生長速度最慢,之后生長速度升高,在95～120 d生長速度減慢,體積生長放緩,在120 d之后生長速度有所回升,F2施肥量水平下,根體積生長速度較其他水平下生長速度快,F1施肥量水平較F0不施肥水平快但未達(dá)顯著水平,而F3施肥量水平下,根體積生長速度比其他水平下生長速度慢。根表面積生長速度出現(xiàn)往復(fù)現(xiàn)象,0～45 d生長較緩,在 45～70 d加快,70～95 d內(nèi)F3施肥量水平下總表面積生長有微量上升,而其他水平下生長速度顯著下降,在95～145 d內(nèi)F0與F2水平下生長速度仍有回升,之后降低,而F1與F3水平下生長速度趨于平緩,生長較緩。主根直徑在0～70 d F3施肥量水平下生長速度持續(xù)上升,在70～95 d生長速度下降,在90～120 d回升之后下降,F0施肥量水平下生長速度持續(xù)下降,僅在90～120 d有所回升,而F1與F2施肥量水平在0～45 d生長速度達(dá)到最大,之后生長速度持續(xù)下降,根直徑生長逐漸趨于平緩,且F2施肥量水平下主根直徑生長速度最快。黃芩根鮮重生長速度在0～45 d較緩,在45～95 d持續(xù)生長,并在此期間達(dá)到峰值,90～120 d生長逐漸放緩,其中,F2施肥量水平下黃芩根鮮重生長速度最高,而F3施肥量水平下生長速度最低。黃芩根干重在0～45 d內(nèi)積累速度較慢,積累量較少,在45～70 d之后速度上升,在70～120 d根干重積累速度有不同程度降低,在120～145 d內(nèi)積累速度上升,積累量增加,其中F2施肥量水平下根干重積累速度及積累量顯著高于其他水平。

圖2 不同施肥量下根系生長速度及干鮮重積累速度動態(tài)變化

3 小結(jié)

本試驗(yàn)結(jié)果表明,黃芩藥用部位根系各指標(biāo)隨施肥量的增加有增加趨勢,當(dāng)施肥量增至F3水平后各指標(biāo)卻有不同程度的降低,說明在適量施肥量下有助于黃芩藥用部位根系的生長發(fā)育,氮元素是蛋白質(zhì)、葉綠素和酶的主要成分,氮素充足時植物枝葉茂盛,葉片顏色較濃,光合作用旺盛,制造有機(jī)物能力強(qiáng),營養(yǎng)生長健壯[15-18]。而肥量過高超過磷酸二銨330.00 kg/hm2+尿素129.30 kg/hm2后對黃芩藥用部位根系生長的促進(jìn)作用降低,表明施肥過多會造成黃芩植株貪青徒長,初生代謝產(chǎn)物沒有很好地轉(zhuǎn)化為次生代謝產(chǎn)物,干物質(zhì)積累量降低。由于黃芩第1年以生長根長為主,從總體水平可看出主根直徑影響較低,生長速度持續(xù)下降也與此有關(guān)；施肥量與密度對黃芩主根長及其他形態(tài)指標(biāo)影響較大,F2處理中黃芩藥用部位根系各指標(biāo)均顯著高于其他處理,主根長、根體積及根干重在120 d左右生長速度達(dá)到低谷,該時期黃芩處于生殖生長期,主要以地上部分開花結(jié)果為主,營養(yǎng)成分向地上轉(zhuǎn)移,造成地下根系部分各指標(biāo)生長緩慢。