艾粉在菊花生態(tài)種植中的應用△

李金鑫，陳盛秋，黃必勝，雷咪，郭蘭萍，劉大會*

1.湖北中醫(yī)藥大學 藥學院，湖北 武漢 430065；2.蘄春縣農業(yè)技術推廣中心，湖北 蘄春 438300；3.中國中醫(yī)科學院 中藥資源中心 道地藥材國家重點實驗室培育基地，北京 100700

菊花為菊科植物ChrysanthemummorifoliumRamat.的干燥頭狀花序，具有散風清熱、平肝明目、清熱解毒的功效[1]。湖北省麻城市有著悠久菊花種植歷史，種植規(guī)模常年在3～5萬畝(1畝≈666.67 m2，下同)，是我國杭菊的主要產區(qū)之一，因其產出的菊花品質佳而備受推崇——被稱為“福白菊”[2]。近年來，由于常年大規(guī)模種植和連作栽培，導致麻城菊花種植地土壤理化性質變差，土壤微生物群落失衡，田間病、蟲、草害加劇，對當地菊花產業(yè)持續(xù)健康發(fā)展造成極大影響。當地藥農通常通過抑菌劑、除草劑等化學農藥來改善這一情況，但均效果不佳，且大量施用化學農藥加劇了土壤微生態(tài)環(huán)境的惡化和菊花藥材農殘超標的風險，嚴重影響到菊花的產量和品質，目前急需通過生態(tài)種植的模式和技術來緩解上述生產問題。艾ArtemisiaargyiLevl. et Van在我國有著悠久應用歷史和廣闊應用范圍。將艾葉搗爛篩分即可得艾絨，艾絨即為艾灸的灸材，篩分下來粉末狀固體則為艾葉的葉肉組織、葉柄、葉脈等細屑，俗稱艾粉，為廢棄副產物。前期研究發(fā)現，將艾粉直接施入田間做肥料可顯著抑制雜草種子發(fā)芽，改變農田雜草的群落結構，減少大田雜草種類和生物量。前人也發(fā)現艾草的提取物可有效抑制細菌和真菌類生物[3-5]。因此本文將純天然的艾產業(yè)副產品艾粉施撒于田間種植的菊花，觀察是否對菊花的發(fā)病情況及田間雜草具有抑制效果，為艾粉在菊花生態(tài)種植中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

艾粉(干)來自湖北省黃岡市蘄春縣的湖北惠春蘄艾健康產業(yè)發(fā)展有限公司生產艾絨后的副產物。供試菊花品種為麻城福白菊，經湖北中醫(yī)藥大學劉大會研究員鑒定為福白菊(屬 “杭菊”類)。2018年5月下旬開始在湖北中醫(yī)藥大學藥用植物園進行嫩枝扦插育苗。

綠原酸對照品(批號：110753-201716，純度≥99.3%)、木犀草苷對照品(批號：111720-201609，純度≥94.9%)、3，5-O-二咖啡?；鼘幩釋φ掌?批號：111782-201706純度 ≥ 97.3%)、蘆丁對照品(批號100080-201610，純度≥91.9%)均購于中國食品藥品檢定研究院。戴安 UltiMate 3000 高效液相色譜儀，EX125DZH十萬分之一電子天平(奧豪斯)。

1.2 方法

1.2.1處理方法 試驗于2018年6月25日在湖北中醫(yī)藥大學藥用植物園進行，選取已生根菊花扦插苗進行田間移栽，7月上旬移栽苗成活發(fā)5～6片新葉后進行田間打頂，保持7～9片葉。田間試驗小區(qū)畦長和寬4.0 m×1.6 m，畦溝寬20 cm、深20 cm，小區(qū)面積為6.4 m2，每小區(qū)種植菊花28株，株距40 cm、行距50 cm。試驗設置3個處理，分別為對照(CK)：干艾粉0 kg·m-2、中量(M)：干艾粉0.10 kg·m-2和高量(H)：干艾粉0.20 kg·m-2。干艾粉于7月5日菊花移栽成活后在種植地表層撒施。每個處理設置4個重復，共12個小區(qū)，隨機分組排列。菊花移栽前每個小區(qū)基施純有機肥2 kg，在7月5日、8月15日、9月7日每小區(qū)分別再追施復合肥(N-P2O5-K2O=15∶15∶15)140 g。常規(guī)方式進行日常管理，每個小區(qū)耕作、施肥等管理措施均保持一致。

1.2.2測定方法

1.2.2.1艾粉對菊花田間雜草的抑制情況 2018年8月5日，在艾粉施撒1個月后，調查和統計各處理組的雜草種類、雜草數量和雜草生物量。

1.2.2.2艾粉對菊花根腐病發(fā)病的抑制情況 分別于7、8、9月定期觀察田間菊花發(fā)病情況，最終在菊花發(fā)病高峰期(9月初)統計各處理組的菊花根腐病發(fā)病率。

1.2.2.3艾粉對菊花生長的影響 觀察整個菊花生長周期，各處理間的生長是否具有差異。11月5—10日，對菊花進行采收，各小區(qū)分別選取10株菊花進行統計分析，測量各處理組的百花質量、單株花朵數和單株花朵產量，判斷艾粉是否會對菊花生長產生影響。

1.2.2.4艾粉對菊花含量的影響 采用高效液相方法測定菊花藥材中綠原酸、木犀草苷、3，5-O-二咖啡?；鼘幩?、蘆丁含量。色譜柱：Agilent ZORBAX SB-C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動相：乙腈(A)-0.1%磷酸溶液(B)，梯度洗脫(0～10 min，8%A；10～20 min，8%～15%A；20～60 min，15%～30%A；60～70 min，30%～8%A)；檢測波長：348 nm；柱溫：30 ℃；流速：1.0 mL·min-1；進樣量：5 μL。綠原酸、木犀草苷、3，5-O-二咖啡?？鼘幩岷吞J丁的方法學考察結果如下：精密度試驗RSD分別為2.28%、2.02%、1.83%和1.91%；24 h穩(wěn)定性試驗RSD分別為2.72%、2.15%、2.67%和2.28%；重復性試驗RSD分別為1.18%、2.16%、1.34%和2.06%；加樣回收試驗結果分別為98.60%、97.92%、98.79%和99.61%,RSD分別為2.29%、2.85%、1.12%、2.43%。線性關系考察見表1，對照品和樣品的色譜圖見圖1。

表1 菊花藥材中4種成分線性關系

注：A.混合對照品；B.樣品；1.綠原酸；2.蘆丁；3.木犀草苷；4.3，5-O-二咖啡?；鼘幩?。圖1 混合對照品和菊花的HPLC圖

1.3 數據統計分析

實驗數據采用Excel 2010和SPSS 24.0軟件進行統計分析。采用單因素方差分析中的LSD法檢驗菊花產量和有效成分含量不同組間的差異。

2 結果與分析

2.1 施用艾粉對菊花田間雜草的抑制作用

CK組的生長了莧科、十字花科、豆科、馬齒莧科、旋花科、禾本科等多種雜草。M組僅生長了旋花科、禾本科的3種雜草，同CK組相比中量艾粉對雜草種類的抑制率達50.00%。H組僅出現禾本科的一種雜草，同CK組相比高量艾粉對雜草種類的抑制率達83.33%。同CK組相比，M組對菊花田間雜草數量和雜草生物量的抑制率分別為46.61%、60.65%；H組對雜草數量和雜草生物量的抑制率分別為60.90%、81.96%。上述結果表明，艾粉可對莧科、十字花科、豆科、馬齒莧科、旋花科等多種雜草產生影響，能通過抑制雜草種子萌發(fā)和種子萌發(fā)后幼苗生長來達到除草目的，見圖2～3。

圖2 施用艾粉對菊花田間雜草種類的影響

注：A.雜草數量；B.生物量；*P<0.05，**P<0.01。圖3 施用艾粉對菊花田間雜草數量和生物量的影響

2.2 施用艾粉對菊花田間根腐病發(fā)病的抑制效果

田間病害高發(fā)期的調查結果表明，隨著艾粉施用量的提高，菊花根腐病的發(fā)病率逐漸降低。CK組的小區(qū)大面積染病、菊花整體長勢弱小，發(fā)病率達到31.1%。M組菊花發(fā)病情況明顯得到改善、長勢旺盛，菊花根腐病發(fā)病率較對照處理下降42.77%；H組處理菊花根腐病發(fā)病率較對照處理降低68.49%。上述結果表明，艾粉對菊花根腐病具有明顯防治效果，能夠有效改善田間發(fā)病情況，提高菊花存活率(見圖4)。

圖4 施用艾粉對菊花田間根腐病發(fā)病率的影響

2.3 施用艾粉對菊花產量的影響

觀察菊花整個生長周期發(fā)現，在幼苗階段，因空白組受雜草和病害的影響，艾粉處理組長勢優(yōu)于不施艾粉組；在現蕾階段，艾粉處理組與空白組健康植株的現蕾時間、株高、莖粗無明顯差異無統計學意義。秋季菊花采收后，對各小區(qū)的百花質量、單株花朵數和單株產量進行統計和分析，發(fā)現各處理組間沒有顯著性差異。因施用艾粉后菊花田間根腐病發(fā)病率下降，存活率上升，CK組、M組、H組處理后的小區(qū)總產量呈逐步增加趨勢，提高12.50%～22.10%。這表明艾粉對整個菊花生長不會產生不良影響，且還能提高菊花產量，見表2。

2.4 施用艾粉對菊花有效成分含量的影響

艾粉處理后，菊花藥材的有效成分含量均有不同幅度的提高。M處理組較CK組，綠原酸、木犀草苷、3，5-O-二咖啡酰基奎寧酸和蘆丁分別提高19.72%、15.38%、22.60%、12.50%，H處理組增幅稍低于M處理組，綠原酸、木犀草苷、3，5-O-二咖啡?；鼘幩岷吞J丁較CK組分別提高9.86%、11.54%、14.69%、12.50%。此結果表明在一定濃度范圍內施加艾粉，在促進菊花生長的情況下，還有助于菊花藥效成分的積累，見表3。

3 討論

商務部發(fā)布的《中藥材流通市場分析報告2017》中提出，2017年全國中藥材種植面積較2016年增長3.5%，種植面積達到3 466.89萬畝，同時預計到2020年我國中藥材種植面積將超過6620萬畝(含林地種植面積)，種植品種供應量或將進一步激增。然而，中藥材規(guī)?；N植面臨著嚴重的病蟲草害問題，大量施用化學農藥也給中藥材帶來較大的安全風險。當前，我國中藥材農藥殘留問題日趨嚴重，特別是有機氯、有機磷和擬除蟲菊酯類農藥在中藥材中均有檢出和超標[6]?！吨腥A人民共和國中醫(yī)藥法》明確規(guī)定要嚴格管理農藥、肥料等農業(yè)投入品的使用，禁止在中藥材種植過程中使用劇毒、高毒農藥。針對當前中藥材生產上“大水、大肥、大農藥”的現狀，郭蘭萍等[7]提出“中藥生態(tài)農業(yè)”的概念，不能照搬照套傳統農業(yè)的生產模式，而是應該采用生態(tài)種植的方法和綠色防控技術手段，提高中藥材品質、保護自然生態(tài)環(huán)境。

植物化感作用是植物通過向環(huán)境中釋放化學物質從而對同種植株和繁殖體或與其他植物之間產生的直接或間接、有益或有害的作用[8]。本研究證明了艾粉對雜草種子具有較強的化感抑制作用，可通過抑制雜草種子的萌發(fā)有效達到抑草的目的。艾葉中富含新綠原酸、隱綠原酸、綠原酸、咖啡酸、異

表3 不同劑量艾粉處理后菊花的有效成分質量分數 %

綠原酸 B、異綠原酸 A、異綠原酸 C等多種酚酸類物質[9-10]，而酚酸類物質對雜草具有明顯的抑制效應[11]，因此可推測艾粉中的酚酸類物質能在雜草防控中發(fā)揮積極作用。我國菊花種植生產上根腐病已成為最大的生產障礙，該病害造成菊花根部腐爛并逐漸整株死亡，往往導致菊花大量減產，甚至絕收。本實驗施用艾粉后菊花根腐病發(fā)病率明顯降低，且本課題組研究還發(fā)現，菊花根腐病主要由鐮刀菌和齊整小核菌等致病菌導致，而艾粉醇提物和乙酸乙酯提取物對此致病菌均具有良好的抑制作用[12]，因目前市面暫無有效防治菊花根腐病的相關農藥，所以艾粉處理可為菊花病害的綠色防治提供一條新途徑。本研究還發(fā)現施用艾粉因能提高菊花存活率而實現增產，且菊花的有效成分含量有所提高，其作用機制有待進一步研究和探索。

艾粉為艾葉在制絨過程中所產生的副產品，具有來源廣泛、價格低廉的突出優(yōu)勢，將其應用在生態(tài)種植領域，能變廢為寶，充分利用自然資源，打造資源節(jié)約型社會。其在菊花生態(tài)種植中的應用是“中藥生態(tài)農業(yè)”中的有效范例。艾粉處理后對田間雜草和菊花病害抑制效果明顯，有望取代部分化學農藥的使用，并具有無農殘和無重金屬污染的優(yōu)點，對土壤和生態(tài)環(huán)境友好，有利于傳統農業(yè)生產模式的改變，為中藥生態(tài)農業(yè)提供了新思路。