灌水頻率和施肥量對(duì)三七有效成分積累與發(fā)病率的影響

唐建楷，韓煥豪，劉 冰，楊啟良，劉小剛，劉艷偉

·農(nóng)業(yè)水土工程·

灌水頻率和施肥量對(duì)三七有效成分積累與發(fā)病率的影響

唐建楷1，韓煥豪1，劉 冰2，楊啟良1※，劉小剛1，劉艷偉1

（1. 昆明理工大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品學(xué)院，昆明 650500；2. 昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院，昆明 650500）

為探明灌水頻率和施肥量對(duì)三七有效成分積累及發(fā)病率的影響，以2年生三七為試驗(yàn)對(duì)象，設(shè)置W1（3 d灌1次水）、W2（5 d灌1次水）、W3（7 d灌1次水）、W4（9 d灌1次水）4個(gè)灌水頻率和F1（75 kg/hm2）、F2（150 kg/hm2）2個(gè)施肥水平，采用完全組合設(shè)計(jì)，共8個(gè)處理，分析三七生長(zhǎng)形態(tài)、光合特性、有效成分含量與發(fā)病率對(duì)不同灌水頻率和施肥量耦合規(guī)律的響應(yīng)情況。結(jié)果表明：1）隨著灌水頻率的降低，三七凈光合速率、蒸騰速率、葉水勢(shì)均呈先增加后減小趨勢(shì)，且W2處理下三七凈光合速率和葉水勢(shì)最大。2）不同處理的株高、莖粗、葉長(zhǎng)及葉寬變化趨勢(shì)大致相同且均在果期達(dá)到最大，W1F2處理利于三七株高、葉寬的生長(zhǎng)，W2F2處理利于三七莖粗、葉長(zhǎng)的生長(zhǎng)。3）W3F2處理下有效成分積累量最大，為1 084.93 mg/kg。4）隨著灌水頻率的降低，三七根腐病、黑斑病發(fā)病率整體呈下降趨勢(shì)，干葉病呈遞增趨勢(shì)；同一灌水頻率下，F(xiàn)2處理發(fā)病率總體上相對(duì)F1處理略高。綜合以上結(jié)果，微噴灌施肥條件下次低頻灌水W3（7 d灌1次水）和高肥F2（150 kg/hm2）組合處理適宜三七葉片生長(zhǎng)，且三七根中有效成分積累多，發(fā)病率低。該研究對(duì)優(yōu)化三七水肥管理，實(shí)現(xiàn)三七綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要理論及指導(dǎo)意義。

灌水；肥料；三七；發(fā)病率；有效成分；凈光合速率；蒸騰速率

0 引 言

三七是中國(guó)著名的中藥材[1-2]，具有止血化瘀、改善腦循環(huán)和提高記憶力等功效。隨著其在世界范圍內(nèi)普及程度以及需求量的增加，三七種植面積越來越大，栽培產(chǎn)品成為市場(chǎng)上絕大多數(shù)三七的主要來源[3]。云南作為三七的主產(chǎn)地，其三七種植面積從2006年的4 300 hm2發(fā)展到2016年的20 000 hm2，增加近3.7倍；產(chǎn)量從2006年的3 780 t增加到7 000 t[4]，增加近1倍。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，三七單產(chǎn)由2003年的900 kg/hm2下降到2016年的350 kg/hm2。究其原因，主要有：1）三七喜歡蔭濕環(huán)境，生長(zhǎng)過程對(duì)土壤水分和養(yǎng)分非?？量蹋缓侠淼乃使芾韺?dǎo)致三七病害高發(fā)頻發(fā)，產(chǎn)量大幅下降；2）三七從種植到收獲需要3～7 a的時(shí)間，種植過程中的連作障礙問題也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降和發(fā)病率增加。此外，為了緩解病害，保持三七產(chǎn)量，種植戶通過噴灑大量的農(nóng)藥來調(diào)控，導(dǎo)致農(nóng)藥殘留過高[5]。因此，合適的水肥管理方式在三七科學(xué)種植管理中是極其重要的。

研究表明，水肥是影響三七生長(zhǎng)以及生產(chǎn)效益的重要因素。灌水頻率影響著土壤水分的時(shí)空變化[6]，從而影響植物的生長(zhǎng)與形態(tài)特征；合理施肥能有效促進(jìn)三七生長(zhǎng)，提高三七產(chǎn)量，并促進(jìn)三七有效成分的積累。協(xié)調(diào)好水肥關(guān)系有利于促進(jìn)作物生長(zhǎng)，改善葉片光合特性，提高作物產(chǎn)量和水肥利用效率，降低發(fā)病率[7-12]。在水分調(diào)控方面，趙宏光等[13]以3年生三七盆栽幼苗為試驗(yàn)材料進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)土壤水分過高或過低均不利于三七葉片生長(zhǎng)，土壤含水率為田間持水量的56.4%～59.0%時(shí)最有利于三七生長(zhǎng)，且產(chǎn)量及品質(zhì)均較高，根腐病明顯下降；李婕[14]對(duì)2年生三七分別采用灌水定額5、10、15 mm處理，發(fā)現(xiàn)灌水定額為10 mm處理有助于提高三七皂苷含量、降低三七發(fā)病率。在養(yǎng)分調(diào)控方面，王朝梁等[15]研究不同氮磷鉀配比施肥對(duì)三七生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，三七施肥以N：165～270 kg/hm2，P2O5：165～375 kg/hm2，K2O：0～540 kg/hm2較為適宜，其氮磷鉀配比是N：P2O5：K2O=1∶1∶2；余前進(jìn)等[16]研究發(fā)現(xiàn)適宜三七生長(zhǎng)且有效成分含量高的施肥方案為N：71.60～149.37 kg/hm2，P2O5：46.54～110.62 kg/hm2，K2O：236.35～444.72 kg/hm2；毛忠順等[17]通過不同施肥種類及方法與根腐病發(fā)生的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，合理施肥會(huì)降低三七發(fā)病率，而偏施氮肥會(huì)增加三七發(fā)病率。

目前，云南三七主產(chǎn)區(qū)逐漸開始采用微噴灌方式來提高田間水分利用效率，但施肥仍以憑借經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)方式進(jìn)行人工施撒。當(dāng)前研究主要為針對(duì)三七栽培、灌水處理、肥料元素配比的單一研究，缺乏微噴灌施肥條件下灌水頻率和水肥配比耦合處理對(duì)三七生理特性、有效成分積累、發(fā)病率的影響的研究。本研究以2年生三七為對(duì)象，研究不同灌水頻率和施肥量對(duì)三七形態(tài)指標(biāo)、凈光合速率、蒸騰作用、葉水勢(shì)、水分利用效率、有效成分積累及發(fā)病率的影響，探索提高三七品質(zhì)以及降低三七發(fā)病率的適宜灌水頻率和施肥量耦合模式，以期為微噴灌施肥條件下三七綠色生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2017年3月—2018年12月在昆明理工大學(xué)呈貢校區(qū)試驗(yàn)基地（24°30′22″N，103°34′24″E，海拔1 945 m）的避雨塑料大棚中進(jìn)行，通過打開和關(guān)閉塑料大棚頂部的通風(fēng)窗調(diào)控溫濕度。試驗(yàn)點(diǎn)屬北亞熱帶低緯高原山地季風(fēng)氣候，試驗(yàn)期間大棚內(nèi)最高和最低氣溫分別為28 和5 ℃，平均相對(duì)濕度58%，年平均日照時(shí)數(shù)約為2 200 h。棚內(nèi)土壤為微酸性紅壤土（pH值為6.0），土壤平均容重為1.31 g/cm3，田間持水量41.17%。土壤有機(jī)質(zhì)為13.18 g/kg，全氮約0.89 g/kg，全磷約0.73 g/kg，全鉀約14.08 g/kg，硝態(tài)氮約7.67 mg/kg，堿解氮約70.83 mg/kg，銨態(tài)氮約21.56 mg/kg，有效磷約3.8 mg/kg，有效鉀約337.5 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將三七生育期劃分為苗期（3—4月）、花期（7—8月）、果期（9—10月）、根增重期（11—次年1月）。三七于3月開始萌芽，4月初開始試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定。參照當(dāng)?shù)厝咚使芾斫?jīng)驗(yàn)，設(shè)置4個(gè)灌水頻率梯度，分別為高頻灌水W1（3 d灌1次水）、中頻灌水W2（5 d灌1次水）、次低頻灌水W3（7d灌1次水）及低頻灌水W4（9 d灌1次水）和2個(gè)施肥水平，分別為低肥F1（75 kg/hm2）及高肥F2（150 kg/hm2），其中以W1F2（高頻灌水、高肥）處理為常規(guī)模式。每隔15 d施肥1次，每次施肥量見表1。采用2因素完全組合設(shè)計(jì)，共8個(gè)處理（見表1），每個(gè)處理重復(fù)3次。共24個(gè)小區(qū)。選用四川什邡德美實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的大量元素水溶肥料（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶2），采用意大利生產(chǎn)的Cearron 2.40比例施肥器進(jìn)行微噴灌灌水施肥，灌水施肥在17:00—19:00進(jìn)行。參照當(dāng)?shù)厝叻N植田間管理模式，試驗(yàn)期間通過開啟側(cè)窗和天窗通風(fēng)，發(fā)現(xiàn)患病植株及時(shí)清除，若為葉部病害將植株地上部分剪除，并對(duì)患病植株附近土壤噴灑稀釋500倍的25%多菌靈可濕性粉劑液，防止病情蔓延，定期人工除草。

1.3 試驗(yàn)小區(qū)建設(shè)

在塑料大棚內(nèi)距離地面2 m高處鋪設(shè)3層遮陽(yáng)網(wǎng)，其透光率為8.3%；塑料大棚四周鋪設(shè)2層遮陽(yáng)網(wǎng)，其透光率為24.5%。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)4.4 m，寬1.2 m，壟高30 cm，壟距50 cm。三七品種選用滇三七籽條，株行距10 cm×12 cm，種植密度為9.9×105株/hm2。2017年1月23日將2年生滇三七苗移栽于試驗(yàn)基地，壟面鋪設(shè)1層1 cm厚松針。移栽后統(tǒng)一灌水至田間持水量（41.17%），緩苗期間灌水頻率均為7 d灌1次水，灌水量均為10 mm。直至2017年3月3日開始灌溉施肥處理。試驗(yàn)采用微噴灌施肥（水肥一體化施肥技術(shù)），每壟安裝1根支管，灌水量通過灌溉系統(tǒng)首部水表控制，每根支管上安裝控制閥，并通過毛管接有2個(gè)微噴頭，噴頭間距為2.2 m，實(shí)測(cè)噴頭噴射直徑約為2.2 m。

表1 三七灌溉施肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)

注：W1為高頻灌水頻率（3 d灌1次水），W2為中頻灌水頻率（5 d灌1次水），W3為次低頻灌水頻率（7 d灌1次水），W4為低頻灌水頻率（9 d灌1次水）；F1為低肥處理（75 kg?hm-2），F(xiàn)2為高肥處理（150 kg?hm-2）。

Note: W1 is the high-frequency irrigation (3 d irrigation once), W2 is medium-frequency irrigation (5 d irrigation once), W3 is the sub low-frequency irrigation (7d irrigation once), and W4 is low-frequency irrigation (9 d irrigation once). F1 is low fertilizer treatment (75 kg?hm-2), F2 is high fertilizer treatment (150 kg?hm-2) .

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 形態(tài)指標(biāo)（株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬）

各處理均隨機(jī)選取無(wú)病害、長(zhǎng)勢(shì)一致的植株，用直尺測(cè)量從土層表面到植株頂部的垂直高度為株高；用游標(biāo)卡尺測(cè)其距離地面1 cm處莖粗；隨機(jī)選取無(wú)病害、長(zhǎng)勢(shì)一致且葉齡一致的功能葉片，用直尺測(cè)量葉長(zhǎng)、葉寬。從苗期開始測(cè)量，每15 d測(cè)量1次，共12次。

1.4.2 凈光合速率、蒸騰速率、葉水勢(shì)

采用美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)的Li-6400便攜式光合儀器在無(wú)云晴天測(cè)定凈光合速率和蒸騰速率，葉水勢(shì)采用美國(guó)SEC公司生產(chǎn)的3115型便攜式植物水勢(shì)壓力室儀器測(cè)定。各處理均隨機(jī)選取相同部位的無(wú)病害、長(zhǎng)勢(shì)一致、葉齡一致的功能葉片，不同生育期測(cè)定1次，共測(cè)定4次，均在各處理2次灌水間隔期（W1在灌后第1.5天、W2在灌后第2.5天、W3在灌后第3.5天、W3在灌后第4.5天）測(cè)定，測(cè)定時(shí)間為10:30—11:30。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.4.3 有效成分（皂苷）含量和有效成分積累量

于每年的12月末采收試驗(yàn)處理的三七植株，洗凈、晾干、粉碎，過40目篩（孔徑425m）。分別精密稱取生三七粉各0.6 g于50 mL 離心管中，精密加入25 mL體積分?jǐn)?shù)70%的甲醇，稱定質(zhì)量，靜置過夜。次日搖勻后超聲40 min，冷卻至室溫，再稱定質(zhì)量，用體積分?jǐn)?shù)70%的甲醇補(bǔ)足減失的質(zhì)量，搖勻，過濾，取續(xù)濾液用微孔濾膜（0.45m）過濾，制備供試品溶液。采用美國(guó)Agilent公司生產(chǎn)的1260 Infinity液相色譜儀測(cè)定有效成分三七皂苷（R1）和人參皂苷（Rg1、Re、Rb1、Rd）的含量（mg/kg）與積累量（mg/株）。

1.4.4 發(fā)病率

試驗(yàn)期間，對(duì)患有根腐病癥狀、干葉病、黑斑病癥狀的植株進(jìn)行記錄。計(jì)算公式為

IR＝DI/×100% （1）

式中IR為發(fā)病率，% ；DI為發(fā)病數(shù)；為植株總數(shù)。

1.4.5 水分利用效率

水分利用效率計(jì)算公式

WUE=/ETc（2）

式中WUE為水分利用效水分生產(chǎn)率，kg/m3；為三七地下部分產(chǎn)量，kg/hm2；ETc為作物生育階段需水量，mm。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016、SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用Origin 20.0制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 三七生長(zhǎng)指標(biāo)

由圖1可知，各處理三七株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬隨生育期的推移均呈增加的趨勢(shì)，在果期達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定。同一灌水頻率下，高肥F2處理三七株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬大于低肥F1處理（<0.05）。同一施肥水平下，三七地上部分生長(zhǎng)指標(biāo)隨著生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，并于果期（9—10月）達(dá)到峰值，此時(shí)三七地上部分停止生長(zhǎng)，株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬最大值分別為23.20 cm、4.48 mm、8.40 cm、4.20 cm。三七株高從大到小表現(xiàn)為W1、W4、W2、W3；莖粗從大到小表現(xiàn)為W2、W3、W1、W4；三七葉長(zhǎng)從大到小表現(xiàn)為W2、W3、W1、W4；葉寬從大到小表現(xiàn)為W1、W4、W2、W3（<0.05）。綜上，W1F2（高頻灌水、高肥）處理利于三七株高、葉寬的生長(zhǎng)；W2F2（中頻灌水、高肥）處理利于三七莖粗、葉長(zhǎng)的生長(zhǎng)。

圖1 不同灌水頻率與施肥量處理下三七生長(zhǎng)情況

2.2 三七葉片凈光合速率和蒸騰速率

由表2可知，同一灌水頻率下，三七葉片凈光合速率隨著施肥量的增加而增大，最大值出現(xiàn)在花期，花期高肥F2處理下的凈光合速率顯著高于低肥F1處理，分別為5.64mol/(m2·s)和5.39mol/(m2·s)，各處理間差異顯著（<0.05）。同一施肥水平下，不同生育期三七葉片凈光合速率隨灌水頻率的降低呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，且三七葉片凈光合速率在中頻灌水頻率W2處理下增幅最大。相比試驗(yàn)初期，低肥F1處理下，增幅分別為苗期1.85%、花期30.5%、果期14.2%、根增重期32.70%；高肥F2處理下，增幅分別表現(xiàn)為：苗期0.62%、花期10.79%、果期12.79%、根增重期40.33%；各處理間差異性顯著（<0.05）。

同一施肥水平下，不同生育期，高肥F2處理三七葉片蒸騰速率隨著灌水頻率的降低整體呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，總體上低頻灌水頻率W4處理三七葉片蒸騰速率最小，除果期以外中頻灌水W2處理最大。W4F1（低頻灌水、低肥）條件下苗期、花期、果期和根增重期三七葉片蒸騰速率分別為1.21、1.79、0.70 和0.65 mmol/(m2·s)，高肥F2處理下苗期、花期、果期和根增重期三七葉片蒸騰速率分別為1.14、1.67 、0.77和0.73 mmol/(m2·s)，均小同期各灌水處理，且不同灌水處理間三七葉片蒸騰速率差異性顯著（<0.05）。由于高頻灌水處理下，三七根區(qū)土壤水分在灌溉周期內(nèi)分布均勻，而低頻灌水處理下，在灌溉中后期三七根區(qū)土壤水分含量低，為了高效用水，低頻灌水處理的三七葉片通過減少蒸騰作用，來降低植物體內(nèi)水分的流失。這與陳銳和崔秀明等[18-19]研究結(jié)果相一致。

表2 不同灌水頻率與施肥量對(duì)三七葉片凈光合速率、蒸騰速率的影響

注：同一列中不同小寫字母表示不同處理間差異達(dá)顯著水平（<0. 05），下同。

Note: Different small letters in the same column indicate significant differences between different treatments (<0. 05), the same below.

2.3 三七葉水勢(shì)

由表3可知，同一灌水頻率下，葉水勢(shì)隨著施肥量的增加而增加，說明高肥水平下三七吸水能力較好。同一施肥水平下，不同測(cè)定時(shí)期，三七葉水勢(shì)隨著灌水頻率的降低總體上呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，W2處理的葉水勢(shì)最大。低肥F1條件下，從不同時(shí)期三七葉水勢(shì)的平均值來看，W2處理較W1、W3、W4處理分別提高了4.3%、9.5%、22.2%，差異性顯著（<0.05）。

表3 不同灌水頻率與施肥量對(duì)三七葉水勢(shì)的影響

2.4 三七水分利用效率

由表4可知，水分利用效率最高的處理為W2F1（中頻灌水、低肥）處理，其次是W1F1（高頻灌水、低肥）和W2F2（中頻灌水、高肥），最低的是W4F2（低頻灌水、高肥）處理。同一施肥水平下，水分利用效率隨著灌水頻率的降低呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，且相比低頻灌水W4處理，中頻灌水W2處理三七水分利用效率顯著增加了25.30%，說明在一定范圍內(nèi)適度地增加灌水頻率能夠提高三七水分利用效率，但水分過高水分利用效率反而會(huì)降低；同一灌水頻率水平下，低肥F1處理三七水分利用效率整體高于高肥F2處理，說明本處理中高肥在一定程度上抑制三七對(duì)水分的吸收。

表4 不同灌水頻率與施肥量對(duì)三七產(chǎn)量和水分利用效率的影響

2.5 三七根部有效成分積累

由表5可知，不同灌水頻率與施肥量處理對(duì)三七根部有效成分含量與積累量的影響總體上達(dá)到了顯著水平（<0.05）。

同一灌水頻率下，不同處理的三七根部有效成分三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Re、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rd含量和積累量均隨施肥量的提高呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；相比各個(gè)試驗(yàn)處理，W3F2（次低頻灌水、高肥）處理三七根部有效成分R1、Rg1含量最高，Re、Rb1、Rd含量略低于所有低頻灌水處理，但皂苷總含量最高，為116.16 g/kg，較W3F1（次低頻灌水、低肥）處理分別提高6.18%、3.27%、10.07%、3.49%、7.05%和4.78%（<0.05）。同一施肥水平下，隨著灌水頻率的降低，R1與Rg1含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，且均以W3處理最高。與W1F2、W2F2、W4F2處理相比，W3F2處理三七根部R1含量分別提高41.93%、16.89%和6.74%，三七根部Rg1含量分別提高17.23%、9.22%和9.26% （<0.05）。

在同一施肥水平下，隨著灌水頻率的降低，三七根部有效成分R1、Rg1、Re、Rb1、Rd積累量均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，且W3F2處理三七有效成分積累量最高，為1084.93 mg/株。與W1F2、W2F2、W4F2處理相比，W3F2處理三七根部有效成分R1積累量分別提高76.96%、52.30%和51.21%，Rg1積累量分別提高46.17%、42.44%和54.61%，Re積累量分別提高152.03%、86.10%和17.73%，Rb1積累量分別提高51.27%、39.96%、34.75%，Rd積累量分別提高61.10%、47.30%和41.83%（<0.05）。

綜上，W3F2（次低頻灌水、高肥）處理可促進(jìn)三七根部有效成分R1、Rg1含量的增加和R1、Rg1、Re、Rb1、Rd的積累。

表5 不同灌水頻率與施肥量對(duì)三七根部有效成分的影響

注：R1為三七皂苷；Rg1、Re、Rb1、Rd為不同種類人參皂苷。

Note: R1 is; Rg1, Re, Rb1 and Rd are different kinds of ginsenosides.

2.6 三七發(fā)病率

由表6可知，不同灌水頻率與施肥量處理對(duì)三七發(fā)病率的影響均顯著（<0.05）。同一灌水頻率下，F(xiàn)2處理三七根腐病、干葉病、黑斑病發(fā)病率總體上相對(duì)F1處理偏高，對(duì)干葉病發(fā)病率影響極顯著。同一施肥水平下，三七根腐病、黑斑病發(fā)病率均隨灌水頻率的降低而降低，干葉病發(fā)病率則相反。高頻灌水W1F2的三七根腐病和干葉病發(fā)病率分別為15.79%和1.11%，低頻灌水W4F2的三七根腐病和干葉病發(fā)病率分別為3.45%和7.73%。三七黑斑病的發(fā)病率隨著灌水頻率的降低而降低，高頻灌水W1F1的發(fā)病率高達(dá)3.41%，低頻灌溉W4F1發(fā)病率為0.11%，各處理間差異性顯著（<0.05）。生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)[20]，三七根腐病對(duì)三七品質(zhì)的影響大于葉部病害。結(jié)合本研究中三七水分利用效率、有效成分積累、發(fā)病情況認(rèn)為本試驗(yàn)條件下有利于降低三七發(fā)病率的最優(yōu)處理為W3F2。

表6 不同灌水頻率與施肥量對(duì)三七發(fā)病率的影響

3 討 論

3.1 灌水頻率與施肥量對(duì)三七形態(tài)指標(biāo)、光合特性、葉水勢(shì)的影響

本研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)期間W1F2處理利于三七株高、葉寬生長(zhǎng)，W2F2處理利于莖粗、葉長(zhǎng)的生長(zhǎng)。這與三七不同生育階段對(duì)水肥的需求規(guī)律有關(guān)，與張文斌等[21]適宜水肥用量可促進(jìn)板藍(lán)根植株生長(zhǎng)的研究結(jié)果一致?；ㄆ趦艄夂纤俾示让缙?、果期、根增重期大，與韓拓等[22]研究結(jié)果一致。同一施肥水平下，三七葉片凈光合速率隨灌水頻率降低而呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，且W2處理下凈光合速率最大。這說明土壤水分過多或過少會(huì)產(chǎn)生脅迫條件而影響作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，造成光合作用的降低，這與前人關(guān)于水肥耦合對(duì)板藍(lán)根[12]光合特性的影響研究結(jié)果相吻合。表明合理的水肥耦合模式能促進(jìn)三七光合生產(chǎn)能力，可為其增產(chǎn)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。水肥調(diào)控對(duì)葉水勢(shì)影響較大，隨著施肥量增加植物葉水勢(shì)均減小，過多的施肥會(huì)降低植物葉水勢(shì)[23]，這與本研究結(jié)果相吻合。葉水勢(shì)的高低既可反映土壤供水能力和作物缺水程度，也可反映葉片從其他器官吸水的能力[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，同一施肥水平下，三七葉水勢(shì)隨灌水頻率的降低呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，這與高飛等[25]葉水勢(shì)的水平分布與灌溉水平有關(guān)相吻合。

3.2 灌水頻率與施肥量對(duì)三七有效成分積累的影響

中草藥主要藥效成分通常是次生代謝產(chǎn)物，環(huán)境因子對(duì)其形成和積累有重要影響[26-27]。土壤含水率是影響植物根可塑性的重要環(huán)境因子，特別對(duì)根莖類藥材品質(zhì)的形成起著重要作用[28]。三七有效成分含量是衡量其質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，本研究發(fā)現(xiàn)，隨著灌水頻率的降低，三七有效成分R1、Rg1、Re、Rb1、Rd積累量呈先增后減趨勢(shì)，次低頻灌水頻率W3可促進(jìn)三七根中有效成分R1、Rg1、Re、Rb1、Rd的積累。究其原因，一方面，隨著土壤水分含量降低，三七毛根變長(zhǎng)變多，擴(kuò)大根系與土壤接觸面積，促進(jìn)根系吸水，同化物更多的分配給根部[14]；另一方面，在土壤含水率較高條件下，植物地上部分發(fā)生徒長(zhǎng)，造成根部對(duì)養(yǎng)分的吸收能力降低[28]，本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)皂苷含量隨著施肥量的增加而增大（表5）。綜上，根據(jù)三七根部有效成分含量和積累量對(duì)水分的響應(yīng)不同，可以通過精準(zhǔn)控水來提高有效成分比例。

肥料的施用能夠改善土壤環(huán)境，影響植物次生代謝產(chǎn)物的生成，從而影響三七皂苷含量的積累。李倩等[29]研究表明，隨著施復(fù)合肥量的增加，皂苷含量顯著增加，且高于單施純磷肥處理。胡倩倩等[30]研究表明，高濃度有機(jī)肥2 130 kg/hm2與復(fù)合肥1 335 kg/hm2混施處理皂苷含量顯著高于低濃度有機(jī)肥2 130 kg/hm2與復(fù)合肥660 kg/hm2混施處理和單施有機(jī)肥2 130 kg/hm2。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著施肥量的增加，三七單體皂苷含量和總皂苷積累量均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，這說明高肥（150 kg/hm2）在一定程度上能促進(jìn)三七有效成分的積累，與上述研究結(jié)果一致。綜上，基于本研究結(jié)果，下一步應(yīng)通過適當(dāng)增加肥料濃度來進(jìn)一步促進(jìn)三七根部有效成分積累。

3.3 灌水頻率與施肥量對(duì)三七發(fā)病率的影響

土壤含水率的變化會(huì)引起土壤微生態(tài)環(huán)境的變化，從而改變某些土傳病害的發(fā)病情況[13]。根據(jù)圖1和表 6可知，W1F2處理利于三七株高、葉寬生長(zhǎng)，但此時(shí)三七根腐病和黑斑病發(fā)病率高；W2F2處理利于三七莖粗、葉長(zhǎng)的生長(zhǎng)，此時(shí)三七干葉病發(fā)病率高。這是由于高頻灌水W1處理下，各土層土壤含水率在整個(gè)生長(zhǎng)周期都維持在較高水平，從而引起設(shè)施栽培三七的微生態(tài)環(huán)境的變化[31]。加之苗期三七萌發(fā)需要充足的水分和養(yǎng)分，而花期正值7、8月份，降雨頻發(fā)，導(dǎo)致棚內(nèi)低溫高濕。雖然三七喜陰濕環(huán)境，但對(duì)土壤和設(shè)施濕度要求苛刻，過高的濕度環(huán)境極易引起根系土壤中霉菌、放線菌及厭氧生長(zhǎng)細(xì)菌滋生[5]，同時(shí)肥料的種類和數(shù)量與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和數(shù)量密切相關(guān)，特別是當(dāng)土壤水分引起三七根區(qū)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和數(shù)量失衡后，過多的養(yǎng)分反而加速了三七病害的發(fā)病程度，加之三七根腐病和葉部黑斑病相伴而生，相互影響；一方面，黑斑病發(fā)生后隨灌溉水和天然降雨進(jìn)入根區(qū)土壤會(huì)引起或加重了根腐病，另一方面，根腐病發(fā)生后，三七植株代謝失調(diào)，也會(huì)引起黑斑病，因此三七根腐病和黑斑病高發(fā)[31]；低頻灌溉W4處理下，三七蒸騰作用降低，葉面溫度較高，加之試驗(yàn)大棚夏季溫度較高和通風(fēng)條件有限，故干葉病高發(fā)；而隨著灌水頻率的增加，三七蒸騰作用總體上加強(qiáng)，從而降低了葉面溫度，葉片功能延長(zhǎng)[32]，干葉病發(fā)病率隨之降低。這與趙宏光等[13,17]研究結(jié)果相吻合。綜合分析，應(yīng)結(jié)合三七不同生育時(shí)期生長(zhǎng)狀況、代謝過程、發(fā)病率與灌水量和施肥的綜合關(guān)系，進(jìn)一步調(diào)控不同生育期的較適灌水施肥量。

4 結(jié) 論

1）水肥耦合處理對(duì)三七莖粗、株高、葉長(zhǎng)、葉寬、凈光合速率、蒸騰速率、葉水勢(shì)和有效成分積累量影響顯著（0.05）。W2F2(中頻灌水、高肥)處理三七葉長(zhǎng)、莖粗、凈光合速率最大，除果期外三七蒸騰速率也最大；株高、葉寬在W1F2（高頻灌水、高肥）處理下最大，分別為23.20 和4.20 cm。

2）W3F2（次低頻灌水、高肥）處理三七有效成分總含量和積累量最高，分別為116.16 g/kg和1 084.93 mg/株。同一灌水頻率下，高肥F2處理三七根部有效成分三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Re、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rd含量和積累量最大；同一施肥水平下， W3（次低頻灌水）處理三七根部有效成分積累量高于其他3種灌水處理。

3）同一施肥水平下，隨著灌溉頻率的降低，根腐病、黑斑病發(fā)病率降低、干葉病發(fā)病率增加；同一灌水頻率下，高肥F2處理發(fā)病率總體上相對(duì)低肥F1處理略高。綜合考慮根腐病和葉部病害對(duì)三七品質(zhì)的影響，有利于降低三七發(fā)病率的較優(yōu)處理為W3F2（次低頻灌水、高肥）。

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Effects of irrigation frequency and fertilization amount on active ingredient accumulation and morbidity of

Tang Jiankai1, Han Huanhao1, Liu Bing2, Yang Qiliang1※, Liu Xiaogang1, Liu Yanwei1

(1.,,650500,; 2.,,650500,)

is a type of well-known traditional Chinese medicine. The root ofhas many healing effects on the blood system, cardiovascular system, brain, vascular system, nervous system, metabolism, and immune regulation. As the main herbal producing area, Yunnan province has plantedfrom 4 300 hm2in 2006 to 20 000 hm2in 2016, increasing by 3.7 times. Output quantity has nearly doubled increased from 3.78×106kg in 2006 to 7×106kg in 2016. Nevertheless, the per unit area yield ofdecreased from 900 kg/hm2in 2003 to 350 kg/hm2in 2016, released by a current comparative analysis. Two reasons can contribute to the decrease: 1) The unreasonable management of water and fertilizer can lead to frequent occurrence ofdiseases, due possibly to the growth ofis sensitive to soil moisture and nutrients, liking shade and wet environment. 2) 3-7 years are highly demanding forfrom planting to harvest. Continuous cropping obstacles in the planting process are also leading to the decreased yield with the increased incidence of disease. To increaseyield, large amounts of chemical, organic and foliar fertilizers are used to promotegrowth, while large amounts of pesticides are sprayed to control the planting diseases. This study aims to investigate the effects of irrigation frequency and fertilizer amount on active component accumulation, and morbidity of. The native 2-year-oldwas chosen as experiment material. A field experiment was conducted during growing seasons in an experimentalbase in Kunming University of Science and Technology. Four levels of irrigation frequency were set: W1 (3 d irrigation once), W2 (5 d irrigation once), W3 (7 d irrigation once), and W4 (9 d irrigation once). Two fertilizer levels were F1 (75 kg/hm2) and F2 (150 kg/hm2). A complete combination was adopted with a total of 8 treatments. The results showed that with the reduce of irrigation frequency, the photosynthetic rate and transpiration rate ofincreased at first and then decreased, and the photosynthetic rate maximum under W2 treatment. The variation trends of plant height, stem diameter, leaf length and leaf width under various treatments were roughly the same, all of them indicating the maximum was obtained in the fruit stage，and the overground part ofstops growing. The water potential ofleaves first increased and then decreased, with the reduce of irrigation frequency, indicating the largest was achieved under W2 treatment. Under the combination of sub low-frequency irrigation and high-fertilizer W3F2, the accumulation of active components inroot was the largest (1 084.93 mg/kg). In addition, with the reduce of irrigation frequency, the incidences of root rot ofand black spot disease were the highest (15.79% and 3.41%, respectively) under the condition of high-frequency irrigation W1. The incidence of dry leaf disease was the lowest, only 1.11%. A combination treatment of sub low-frequency irrigation W3 (7-day irrigation once) and high-fertilizer F2 (150 kg/hm2) under the conditions of micro-sprinkling irrigation was suitable for the accumulation of effective components inroots was high, with a low incidence of disease. This finding can provide an important theoretical guidance to optimize the water and fertilizer management of, and thereby to realize its green and sustainable development.

irrigation; fertilizers;; morbidity; active ingredients; net photosynthetic rate; transpiration rate

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2020-06-30

2020-12-10

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51779113，51979134），云南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（KKPS201923009）

唐建楷，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)節(jié)水與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。Email：894827108@qq.com

楊啟良，教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)節(jié)水與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。Email：yangqilianglovena@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.007

S274.3

A

1002-6819(2020)-24-0055-09