種苗根粗對二、三年生蒙古黃芪根生長發(fā)育及產(chǎn)量、質(zhì)量的影響

李鵬飛，盛晉華，張雄杰

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，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）

黃芪是我國傳統(tǒng)大宗中藥材，用藥歷史已有2 000 多年。黃芪藥材為豆科植物蒙古黃芪（Astragalus membranaceus var.mongholicus）或膜莢黃芪（Astragalus membranaceus）的干燥根[1]，具有補氣升陽、固表止汗、利水消腫、生津養(yǎng)血、行滯通痹、托毒排膿、斂瘡生肌的功效。

內(nèi)蒙古、山西、甘肅等地主產(chǎn)二年生蒙古黃芪，部分地區(qū)產(chǎn)三年生蒙古黃芪?，F(xiàn)階段蒙古黃芪的栽培生產(chǎn)中，以種苗種植戶播種繁育一年生種苗，第二年起苗售賣，藥材種植戶購買種苗后進行平栽移苗，收獲二年生蒙古黃芪商品藥材的栽培經(jīng)營模式為主[2]，也有部分藥材種植戶進行仿野生栽培[3]。蒙古黃芪種苗根的粗細與田間肥力、植株密度有關(guān)，肥力高、密度低的地塊，種苗的根較粗。種苗根粗的差異，對移栽后蒙古黃芪的生長發(fā)育和產(chǎn)量、質(zhì)量影響較大，因此，本試驗通過平栽方式移栽不同根粗蒙古黃芪種苗，探究種苗根粗差異對二、三年生蒙古黃芪根生長發(fā)育及產(chǎn)量、質(zhì)量的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于內(nèi)蒙古呼和浩特市土默特左旗富民扶貧科技開發(fā)園區(qū)大田，地理位置為北緯40°40′56.16″、東經(jīng)111°21′2.19″。試驗地土壤為沙壤土，有機質(zhì)含量為24.57 g/kg、全氮含量為1.21 g/kg、速效氮含量為77.60 mg/kg、有效磷含量為23.56 mg/kg、速效鉀含量為233.37 mg/kg，前茬作物為玉米。

1.2 試驗材料

供試材料為2018年春季內(nèi)蒙古武川縣一年生蒙古黃芪種苗，種苗由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院盛晉華教授鑒定。挑選蘆頭出芽，根長約30.0 cm，根光滑平直無損傷、無分叉的蒙古黃芪種苗，并按照農(nóng)戶普遍采用的種苗根粗區(qū)分方式進行分組（表1）。

表1 蒙古黃芪種苗根粗的分組范圍

1.3 試驗設(shè)計與測定

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，根據(jù)表1 所示將供試種苗按照根中上部最大粗度的不同分為3 個水平試驗組：低粗度組、中粗度組、高粗度組，種苗平均鮮重分別為低粗度組5.38 g、中粗度組8.22 g、高粗度組12.86 g。各水平試驗組均設(shè)3 個重復小區(qū)，共9 個小區(qū)，每小區(qū)面積25 m2（長5 m×寬5 m）。2018年6月8日試驗地施入農(nóng)家肥后翻耕，6月10日移栽，采用平栽方式開溝種植，溝深10 cm，株距15 cm，行距30 cm，溝內(nèi)種苗擺放方向統(tǒng)一為根頭朝北。移栽后輕覆薄土，進行漫灌，約10 d種苗返青復壯。每7 天進行1 次常規(guī)田間管理。于2018年和2019年的10月10日分別起根進行測定：使用解剖鏡采集橫縱根切片圖像信息，使用Expression 1100XL 掃描儀采集二、三年生蒙古黃芪全根圖像信息，對比蒙古黃芪根外觀形態(tài)；使用游標卡尺、卷尺測定二、三年生蒙古黃芪根中上部粗度、總根長，使用電子秤稱量根鮮重、根干重，評價蒙古黃芪生長發(fā)育情況；每試驗小區(qū)預(yù)留2 行蒙古黃芪，用于稱重測定，并折合為二、三年生蒙古黃芪的總產(chǎn)量，評價蒙古黃芪產(chǎn)量情況；參照2015年版《中國藥典》[1]中的高效液相色譜法測定二、三年生蒙古黃芪根的毛蕊異黃酮葡萄糖苷、黃芪甲苷含量，評價蒙古黃芪質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2019 軟件進行數(shù)據(jù)整理及作圖，利用SPSS 25.0 軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 二、三年生蒙古黃芪根外觀形態(tài)的比較

二年生蒙古黃芪不開花結(jié)籽，而三年生蒙古黃芪在7月左右開花結(jié)籽，進入生殖生長階段。開花結(jié)籽后，三年生蒙古黃芪根的形態(tài)變化較大。

由圖1 可知，二年生蒙古黃芪根內(nèi)呈粉狀，肉質(zhì)充實飽滿；三年生蒙古黃芪根內(nèi)部從蘆頭向下端逐漸形成中空，中空部位周圍木質(zhì)化嚴重，根組織逐漸纖維化，外觀和手感與玉米稈內(nèi)部的絮狀組織相似但顏色呈亮黃色或褐色。

由圖2 可知，二年生蒙古黃芪根的顏色較淺，根中上部表皮輕微木質(zhì)化；三年生蒙古黃芪根中上部由土黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色，根表皮木質(zhì)化嚴重有裂紋。三年生蒙古黃芪的根與二年生蒙古黃芪相比，主根更粗壯、體積更大、側(cè)根更多且粗壯。

整體來看，二年生蒙古黃芪的根雖然較三年生蒙古黃芪細小，但品相較好。

2.2 不同根粗種苗對二、三年生蒙古黃芪根中上部粗度、總根長的影響

由表2 可知，各粗度組三年生蒙古黃芪根中上部粗度、總根長較二年生蒙古黃芪有所增加，其中，高粗度組三年生蒙古黃芪根中上部粗度最高、中粗度組三年生蒙古黃芪總根長最高。二年生蒙古黃芪根中上部粗度各組間差異顯著（P＜0.05）；三年生蒙古黃芪根中上部粗度表現(xiàn)為低、中粗度組間差異不顯著（P＞0.05），低、中粗度組與高粗度組差異顯著（P＜0.05）。二年生蒙古黃芪總根長各組間差異不顯著（P＞0.05），而三年生蒙古黃芪總根長各組間差異顯著（P＜0.05）。

表2 不同根粗種苗下二、三年生蒙古黃芪根中上部粗度、總根長對比 單位：cm

2.3 不同根粗種苗對二、三年生蒙古黃芪根鮮重、根干重的影響

由表3 可知，相同生長年限內(nèi)，不同粗度組間蒙古黃芪的根鮮重、根干重均呈顯著差異（P＜0.05）。不同粗度組間二年生蒙古黃芪根鮮重按由大到小的順序排列為：低粗度組＞高粗度組＞中粗度組，其中，低粗度組根鮮重最大，為（50.94±0.60）g/株；三年生蒙古黃芪根鮮重由大到小的排序與二年生蒙古黃芪根鮮重的排序相反，其中，中粗度組根鮮重最大，為（79.10±0.51）g/株。相同生長年限內(nèi)，不同粗度組間蒙古黃芪的根干重按由大到小的順序排列均為：中粗度組＞高粗度組＞低粗度組，其中，中粗度組二、三年生蒙古黃芪的根干重最大，分別為（22.72±0.44）、（36.76±0.23）g/株。中粗度組三年生蒙古黃芪根鮮重、根干重與二年生蒙古黃芪相比，增長量最高，分別增長61.4%、61.8%；低粗度組三年生蒙古黃芪的根鮮重、根干重與二年生蒙古黃芪相比，增長量最低，分別增長19.0%、7.8%。中、高粗度組的蒙古黃芪在第3年栽培中具有生長優(yōu)勢。

表3 不同根粗種苗下二、三年生蒙古黃芪根鮮重、根干重對比 單位：g/株

2.4 不同根粗種苗對二、三年生蒙古黃芪產(chǎn)量的影響

由表4 可知，不同根粗種苗下三年生蒙古黃芪的產(chǎn)量較二年生蒙古黃芪明顯增加。低、中、高粗度組三年生蒙古黃芪的產(chǎn)量分別較二年生蒙古黃芪增產(chǎn)21.0%、59.7%、44.3%。其中，中粗度組三年生蒙古黃芪的產(chǎn)量最大，達（13 546.77±419.95）kg/hm2；低粗度組二年生蒙古黃芪的產(chǎn)量最低，為（8 202.86±270.69）kg/hm2。

表4 不同根粗種苗下二、三年生蒙古黃芪產(chǎn)量對比 單位：kg/hm2

2.5 不同根粗種苗對二、三年生蒙古黃芪藥材有效成分含量的影響

由表5 可知，低、中粗度組二、三年生蒙古黃芪根中，毛蕊異黃酮葡萄糖苷和黃芪甲苷兩種有效成分含量均為二年生蒙古黃芪最佳，三年生蒙古黃芪根的有效成分含量下降嚴重。高粗度組三年生蒙古黃芪與二年生蒙古黃芪相比，毛蕊異黃酮葡萄糖苷含量有所上升，但二者差異不顯著（P＞0.05）；黃芪甲苷含量嚴重下降且低于2015年版《中國藥典》[1]規(guī)定的黃芪甲苷最低含量限度。三年生蒙古黃芪根中的毛蕊異黃酮葡萄糖苷含量隨種苗根粗的增大而增加，黃芪甲苷含量則隨種苗根粗的增大而降低。通過對二、三年生蒙古黃芪根中兩種有效成分含量進行對比可知：根粗越小的蒙古黃芪種苗，第3年收獲的根中毛蕊異黃酮葡萄糖苷含量下降幅度越大、黃芪甲苷含量下降幅度越小。

表5 不同根粗種苗下二、三年生蒙古黃芪藥材有效成分含量對比 單位：%

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，栽培年限、生態(tài)因子和生態(tài)環(huán)境以及黃芪根的結(jié)構(gòu)發(fā)育對黃芪根中次生代謝產(chǎn)物均有一定影響[4-6]。王玲玲等[7]、李文倩等[8]研究表明，種植密度、采收時期、肥料及其配比對蒙古黃芪的生長發(fā)育和產(chǎn)量、質(zhì)量有顯著影響。郭巖等[9]研究表明，噴施腐殖酸可提高蒙古黃芪的根直徑、根體積、產(chǎn)量及質(zhì)量。本試驗進行了不同種苗根粗對二、三年生蒙古黃芪根生長發(fā)育和產(chǎn)量、質(zhì)量影響的研究，結(jié)果表明，三年生蒙古黃芪根的生長發(fā)育明顯高于二年生蒙古黃芪，中、高粗度組的蒙古黃芪在第3年栽培中具有生長優(yōu)勢，但三年生蒙古黃芪根中毛蕊異黃酮葡萄糖苷和黃芪甲苷兩種有效成分的含量總體較二年生蒙古黃芪下降嚴重，且根的品相較差，故種苗平栽較適用于二年生蒙古黃芪藥材的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

目前來看，大多數(shù)中藥材市場存在側(cè)重于傳統(tǒng)的以外觀性狀，如形狀、大小等作為商品規(guī)格標準判斷質(zhì)量優(yōu)劣的現(xiàn)象，一般認為“大個”“大條”“大片”的中藥材質(zhì)量較優(yōu)[10]。本試驗中三年生蒙古黃芪雖然在根中上部粗度、總根長等方面優(yōu)于二年生蒙古黃芪，但低、中粗度組蒙古黃芪根中毛蕊異黃酮葡萄糖苷和黃芪甲苷兩種有效成分的含量卻明顯低于二年生蒙古黃芪，高粗度組三年生蒙古黃芪的毛蕊異黃酮葡萄糖苷含量雖較二年生蒙古黃芪有所升高，黃芪甲苷含量卻嚴重下降。牛倩蕓等[11]的研究也指出，黃芪商品應(yīng)結(jié)合外觀形狀和活性成分的含量進行等級劃分。閆晉晉等[12]、張秋海等[13]、張軍武等[14]研究表明，不同的生長年限對黃芪藥材化學成分的積累產(chǎn)生較大影響，黃芪藥材的有效成分含量隨生長年限的增長而增加；但熊一峰[15]對不同絕對生長年限黃芪化學成分含量進行了比較，結(jié)果表明，四年生黃芪的總黃酮含量最高，兩年生黃芪的皂苷含量最高，并指出黃芪甲苷主要存在于黃芪韌皮部，故黃芪的直徑越細，韌皮部占比越大，黃芪甲苷含量越高。石子儀等[16]研究表明，蒙古黃芪栽培年限越短，毛蕊異黃酮葡萄糖苷和芒柄花素的含量越高。本試驗得到的低、中粗度組二、三年生蒙古黃芪根中兩種有效成分含量的對比結(jié)果與熊一峰[15]、石子儀等[16]學者的研究結(jié)果相符。

與二年生蒙古黃芪相比，三年生蒙古黃芪雖顯著增產(chǎn)，但土地周轉(zhuǎn)周期長、生產(chǎn)成本相對增加、產(chǎn)出的蒙古黃芪藥材品質(zhì)顯著下降。藥用作物與糧食作物相比，更強調(diào)品質(zhì)而非產(chǎn)量，故不建議藥材種植戶進行三年生蒙古黃芪栽培，因為劣質(zhì)蒙古黃芪可能出現(xiàn)的滯銷等問題會導致藥材種植戶虧損。

本試驗通過對比不同根粗蒙古黃芪種苗移栽獲得二、三年生蒙古黃芪根中毛蕊異黃酮葡萄糖苷和黃芪甲苷兩種有效成分含量、產(chǎn)量得出三年生蒙古黃芪具有高產(chǎn)量低質(zhì)量的特點，該結(jié)果與張永清等[17]指出的“中藥材往往高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)不可兼得”的結(jié)論吻合，謝宗萬[18]也指出優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)的關(guān)系并非平行甚至互有矛盾。

4 結(jié)論

三年生蒙古黃芪較二年生蒙古黃芪的根中上部粗度、總根長、根鮮重、根干重、產(chǎn)量有所增加，中粗度組三年生蒙古黃芪產(chǎn)量最高，達（13 546.77±419.95）kg/hm2，與二年生蒙古黃芪的產(chǎn)量相比，提升幅度最大，達59.7%。三年生蒙古黃芪根的品相與二年生蒙古黃芪相比較差，且低、中粗度組三年生蒙古黃芪根中毛蕊異黃酮葡萄糖苷、黃芪甲苷兩種有效成分含量較二年生蒙古黃芪明顯下降，高粗度組三年生蒙古黃芪根中黃芪甲苷含量較二年生蒙古黃芪嚴重下降。因此，通過種苗平栽獲得的二年生蒙古黃芪質(zhì)量較優(yōu)，三年生蒙古黃芪具有高產(chǎn)量低質(zhì)量的特點。藥用作物應(yīng)在注重品質(zhì)的基礎(chǔ)上提升產(chǎn)量，故種苗平栽較適用于二年生蒙古黃芪藥材的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。