直播當(dāng)歸生長發(fā)育及覆蓋方式適宜性探究

徐 珂 晉小軍* 劉莉莉 曹承志

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 甘肅蘭州730070； 2.互助縣樂宇種植有限公司， 青海西寧810000）

當(dāng)歸Angelica sinensis（Oliv.） Diels 為傘形科多年生草本藥用植物，以干燥根入藥，主要功效為補(bǔ)血活血和調(diào)經(jīng)止痛，是我國常用大宗藥材之一［1］。隨著當(dāng)歸被廣泛運(yùn)用于化妝品、飲料、酒等方向，其應(yīng)用領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步拓寬［2?3］。由于近年來當(dāng)歸的需求量不斷增加，和政、康樂、臨夏等逐漸成為新發(fā)展的產(chǎn)區(qū)，種植規(guī)模也較大。因此，中藥材種植及野生藥材的采集已成為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)的一部分［4?5］。

盡管當(dāng)歸產(chǎn)業(yè)化發(fā)展加快，但其成藥期的抽薹現(xiàn)象也嚴(yán)重影響著當(dāng)歸的產(chǎn)量與品質(zhì)［6］。前人對早期抽薹的誘因、影響因子和防治措施進(jìn)行了大量而系統(tǒng)的研究［7?12］，但抽薹問題至今沒有得到很好的解決，依舊是困擾當(dāng)歸優(yōu)質(zhì)高效栽培的突出問題。紀(jì)瑛等［13］研究表明，當(dāng)歸采用種子直播技術(shù)，無論秋季直播還是春季直播，抽薹率均為0，種子直播技術(shù)從根本上解決當(dāng)歸“早期抽薹” 問題。鄧?yán)^承等［14］研究表明，覆蓋麥草的方式對直播當(dāng)歸生長發(fā)育的促進(jìn)效果顯著優(yōu)于覆蓋柴胡稈和覆蓋白色地膜。本研究在其覆蓋方式的基礎(chǔ)上增加無覆蓋、黑色地膜、遮陽網(wǎng)覆蓋，以直播當(dāng)歸的生長、產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)為因素，采用主成分分析方法篩選適宜直播當(dāng)歸覆蓋的最佳覆蓋方式，以期為直播當(dāng)歸的覆蓋提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料

1.1 試驗(yàn)地概況與材料 試驗(yàn)于2018 年3 月至10 月在甘肅省臨夏州和政縣松鳴鎮(zhèn)狼土泉村中扎子社進(jìn)行。當(dāng)?shù)睾０? 492 m，年均氣溫5.1 ℃，無霜期128 d，日照時(shí)數(shù)2 528.9 h，年降水量655 mm，蒸發(fā)量1 383.8 mm，相對濕度71%。

試驗(yàn)地土壤為黑麻土，質(zhì)地中壤，前茬為羌活，耕層含全氮1.01 g／kg、堿解氮191.7 mg／kg、速效磷13.6 mg／kg、速效鉀169 mg／kg、有機(jī)質(zhì)10.58 g／kg、pH 8.34。

當(dāng)歸種子購自甘肅省渭源縣，為當(dāng)?shù)氐闹髟云贩N，由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)晉小軍研究員鑒定為傘形科當(dāng)歸屬植物當(dāng)歸Angelica sinensis（Oliv.） Diels 的種子。種子發(fā)芽率達(dá)85%，千粒質(zhì)量1.643 1 g，無檢疫性病蟲害、無霉變、無蟲蛀、具有當(dāng)歸正常的香氣。

1.2 儀器與試劑 Sarturius?BS124S 分析天平（北京賽多利斯天平有限公司）；島津LC?20A 型高效液相色譜儀（LC?20AT 泵、SPD?M20 A 二極管陣列檢測器，日本島津公司）；LA?230S 型電子天平 （北京賽多利斯儀器公司）；MF1?A10 型超純水器（美國Millipore 公司）。阿魏酸對照品（批號(hào)H27J7L16718，上海源葉生物科技有限公司）。甲醇、乙腈、磷酸均為色譜純（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，5 個(gè)處理，3 次重復(fù)。各處理分別為無覆蓋、麥草覆蓋、白色地膜覆蓋、黑色地膜覆蓋及遮陽網(wǎng)覆蓋。小區(qū)面積2 m×3 m＝6 m2，小區(qū)周圍設(shè)40 cm 走道，1 m 保護(hù)行。

2.2 指標(biāo)測定及方法

2.2.1 生長指標(biāo)及產(chǎn)量 試驗(yàn)于3 月25 日播種，從6 月10 日開始直至收獲期，每隔30 d 在各小區(qū)隨機(jī)抽樣20 株。測定單株葉片（真葉） 數(shù)、株高（植株基部至葉頂部）、主根長、根粗、側(cè)根數(shù)、單株鮮重，風(fēng)干后稱定干重。于2018 年10 月25 日統(tǒng)一采挖每個(gè)小區(qū)單位面積當(dāng)歸進(jìn)行產(chǎn)量測定。

2.2.2 總灰分和酸不溶性灰分 根據(jù)2015 年版《中國藥典》 中的方法測定總灰分及酸不溶性灰分，稱定殘?jiān)|(zhì)量，計(jì)算供試品中總灰分的含有量（%）。將所得的灰分，加入適量稀鹽酸溶解過濾計(jì)算供試品中酸不溶性灰分的含有量。

2.2.3 醇溶性浸出物 根據(jù)2015 年版《中國藥典》 的熱浸法，用70%乙醇提取后計(jì)算當(dāng)歸樣品中醇溶性浸出物的含有量（%）。

2.2.4 阿魏酸 根據(jù)2015 年版 《中國藥典》 規(guī)定的HPLC 法測定阿魏酸含有量。

2.2.4.1 色譜條件 ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動(dòng)相乙腈-0.1% 磷酸溶液（13 ∶87）；檢測波長316 nm；體積流量1.0 mL／min；柱溫35 ℃；進(jìn)樣量20 μL。理論板數(shù)按阿魏酸峰計(jì)算應(yīng)不低于5 000。

2.2.4.2 對照品溶液制備 取阿魏酸對照品適量，精密稱定，加70%甲醇制成每1 mL 含40 μg 的溶液，即得。

2.2.4.3 供試品溶液制備 將當(dāng)歸粉末過3 號(hào)篩后，精密稱定0.2 g 于具塞錐形瓶中，加入70%甲醇20 mL，密塞，稱定質(zhì)量，加熱回流30 min，冷卻，再稱定質(zhì)量，用70%甲醇補(bǔ)足減失質(zhì)量，搖勻，靜置，取上清液過濾，取續(xù)濾液，即得。

2.2.4.4 測定方法 分別精密吸取對照品溶液與供試品溶液各20 μL，注入液相色譜儀，測定即得，重復(fù)3 次，計(jì)算平均值。

2.2.5 土壤養(yǎng)分測定 在各小區(qū)隨機(jī)采用“S” 形取樣法取0～20 cm 土層土樣。根據(jù)2015 年版《中國藥典》 測定土壤全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)和pH［1］。

2.3 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用SPSS 19.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)以用（） 表示，P＜0.05 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.4 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸生長動(dòng)態(tài)的影響

2.4.1 對直播當(dāng)歸葉片數(shù)和株高生長動(dòng)態(tài)的影響 由圖1可知，不同覆蓋方式下，直播當(dāng)歸單株葉片數(shù)的生長呈“先增后降” 的變化趨勢。6 月份白膜和黑膜覆蓋的當(dāng)歸葉片數(shù)高于麥草和無覆蓋（P＜0.05）。8 月份，葉片數(shù)達(dá)到最高值，各處理保持在3.27～4.10 片，其中白膜覆蓋的葉片數(shù)最高，為4.10 片，黑膜次之，為4.03 片。藺海明等［15］通過栽培方式對當(dāng)歸干物質(zhì)積累和生長動(dòng)態(tài)影響的研究認(rèn)為，覆膜栽培的當(dāng)歸生長較對照好，主要是因?yàn)楦材ぴ耘嘣谔岣咄寥罍囟?，保存土壤水分的同時(shí)，防止了雨水對土壤養(yǎng)分的淋溶，創(chuàng)造了植株生長的優(yōu)良環(huán)境。9、10月份單株葉數(shù)逐漸減少，各處理間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），主要是由于溫度降低，老葉枯萎脫落。

圖1 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸葉片數(shù)的影響

由圖2 可知，直播當(dāng)歸株高隨生長時(shí)間的延長均呈現(xiàn)“慢?快?慢” 的趨勢。出苗至7 月份株高緩慢增高，9 月份達(dá)到最高值，各處理株高達(dá)顯著水平，株高從高到低依次為白膜、黑膜、遮陽網(wǎng)、無覆蓋、麥草。這與紀(jì)瑛等［16］在覆蓋方式和密度對直播當(dāng)歸生長動(dòng)態(tài)的影響的研究結(jié)果不一致，造成這一現(xiàn)象的原因很可能是在當(dāng)歸生長期內(nèi)，揭去麥草時(shí)對當(dāng)歸苗造成傷害，使其生長減弱。麥草覆蓋雖然能使土壤中的有機(jī)質(zhì)含有量逐年增加，提高土壤的蓄水能力，增加土壤肥力，對旱地農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有一定促進(jìn)作用［17］。但在田間管理時(shí)對當(dāng)歸幼苗會(huì)造成一定傷害，而地膜和遮陽網(wǎng)覆蓋能有效避免這一現(xiàn)象。10 月份因部分葉片衰老，導(dǎo)致株高略有下降。

圖2 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸株高的影響

2.4.2 對直播當(dāng)歸根部生長動(dòng)態(tài)的影響 當(dāng)歸以根入藥，其長度是評價(jià)當(dāng)歸生長狀況和產(chǎn)量最重要的因素。由圖3 可知，從播種至6 月，主根長增長較為緩慢，9月份增長趨于穩(wěn)定，10 月份達(dá)到最大值。其中黑膜覆蓋的當(dāng)歸根長最長，高于無覆蓋、遮陽網(wǎng)、麥草（P＜0.05），為16.01 cm。這可能是由于地膜覆蓋尤其是黑色地膜覆蓋保水、保溫、保肥的特點(diǎn)突出，有效促進(jìn)了當(dāng)歸的生長。

圖3 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸根長的影響

側(cè)根數(shù)是構(gòu)成當(dāng)歸產(chǎn)量的一個(gè)不可忽視的因素，側(cè)根數(shù)的多少以及粗細(xì)直接影響當(dāng)歸的單根重和商品品質(zhì)。直播當(dāng)歸根呈根毛狀，多以獨(dú)根苗為主，分叉苗和側(cè)根數(shù)普遍較少［18］。由圖4 可知，6、7 月份各處理間的當(dāng)歸側(cè)根數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），隨著生長時(shí)期的推移，各處理的側(cè)根數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。10 月無覆蓋、白膜、遮陽網(wǎng)與麥草差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），且無覆蓋的側(cè)根數(shù)最多，為9.92 條。

圖4 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸側(cè)根數(shù)的影響

由圖5 可知，各處理直播當(dāng)歸根粗7、8 月份進(jìn)入迅速增長期。其中，白膜高于其他處理（P＜0.05），9 月份以后根粗基本穩(wěn)定，增長緩慢，10 月份達(dá)最大值。根粗由高到低的順序?yàn)榘啄?、黑膜、遮陽網(wǎng)、無覆蓋、麥草。

圖5 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸根粗的影響

2.4.3 對直播當(dāng)歸產(chǎn)量的影響 各處理直播當(dāng)歸植株鮮重的變化見表1，在整個(gè)生長期直播當(dāng)歸鮮重呈“劇增?緩增” 的趨勢。6、7 月當(dāng)歸鮮重呈劇增趨勢，在此之后，鮮重增加緩慢，主要是因?yàn)楫?dāng)歸生育前期以地上部分生長為主，生育后期以根生長為主。6 月份以麥草覆蓋的當(dāng)歸鮮重低于其他覆蓋方式（P＜0.05），為1.30 g。10 月鮮重達(dá)到最大值，黑膜覆蓋的當(dāng)歸鮮重高于麥草覆蓋和無覆蓋的直播當(dāng)歸（P＜0.05），達(dá)11.09 g。干重呈增長趨勢，6 月份干重較低，且各處理之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。7月白膜、黑膜、遮陽網(wǎng)覆蓋的當(dāng)歸干重高于麥草和無覆蓋（P＜0.05）。白膜覆蓋的最高為0.97 g，無覆蓋的最低，為0.52 g。10 月份，各處理間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），黑膜覆蓋的當(dāng)歸干重最高，為1.12 g。遮陽網(wǎng)覆蓋的當(dāng)歸產(chǎn)量為6 537.00 kg／hm2，高于其他處理（P＜0.05），白膜、麥草覆蓋的當(dāng)歸產(chǎn)量與無覆蓋的無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

表1 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸產(chǎn)量的影響（）

表1 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸產(chǎn)量的影響（）

注：不同小寫字母表示在0.05 水平上有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.5 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸品質(zhì)的影響

2.5.1 總灰分和酸不溶性灰分比較 總灰分參數(shù)是中藥材對無機(jī)成分檢查的一種重要參量，同一藥材的總灰分含有量一般都在一定的范圍內(nèi)［19］。2015 年版《中國藥典》 規(guī)定當(dāng)歸總灰分含有量不得超過7.0%，酸不溶性灰分含有量不得超過2.0%。由表2 可知，各覆蓋方式下當(dāng)歸藥材中的總灰分、酸不溶性灰分含有量由高到低的順序均為黑膜、麥草、遮陽網(wǎng)、白膜、無覆蓋。黑膜覆蓋的當(dāng)歸總灰分、酸不溶性灰分含有量最高，分別為6.29%、0.75%，無覆蓋的當(dāng)歸總灰分、酸不溶性灰分含有量最低，分別為4.29%、0.65%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。各覆蓋方式下當(dāng)歸總灰分、酸不溶性灰分含有量均符合藥典規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.2 醇溶性浸出物比較 由表2 可知，醇溶性浸出物量在46.67%～51.99%的范圍內(nèi)，均高于《中國藥典》 規(guī)定不得少于45.0% 的標(biāo)準(zhǔn)。其中白膜覆蓋的最高，為51.99%；麥草覆蓋最低，為46.67%。

2.5.3 阿魏酸比較 阿魏酸是有機(jī)酸的主要成分之一，也是當(dāng)歸中較早被分離和鑒定出的有效成分［20］。2015 年版《中國藥典》 中將阿魏酸作為當(dāng)歸品質(zhì)評價(jià)的標(biāo)志性指標(biāo)。按干燥品計(jì)算，當(dāng)歸中阿魏酸的量不得少于0.05%。由此可見，阿魏酸含有量對衡量當(dāng)歸品質(zhì)有重要的指示作用［21］。由圖6 可知，采用HPLC 分析，得到不同當(dāng)歸藥材高效液相圖譜，供試品中阿魏酸與其他組分均能達(dá)到很好的分離。

圖6 不同當(dāng)歸樣品中阿魏酸HPLC 色譜圖

由表2 可知，阿魏酸含有量高低順序?yàn)楹谀ぁ⒄陉柧W(wǎng)、白膜、麥草、無覆蓋。黑膜與遮陽網(wǎng)覆蓋的樣品含有量高于白膜、麥草、無覆蓋（P＜0.05），其中黑膜當(dāng)歸的樣品含有量為0.098%最高，比無覆蓋、麥草、白膜、遮陽網(wǎng)分別高出0.044%、0.040%、0.021%、0.016%。

表2 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸品質(zhì)的影響（，%）

表2 不同覆蓋方式對直播當(dāng)歸品質(zhì)的影響（，%）

注：不同小寫字母表示在0.05 水平上有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.6 直播當(dāng)歸覆蓋方式適宜性研究

2.6.1 主成分分析 主成分分析由Pearson 提出，是一種通過降維技術(shù)把多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)主成分的統(tǒng)計(jì)分析方法［22］。通過對性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表3，結(jié)果表明，前4 個(gè)主成分的特征值均大于1，累積貢獻(xiàn)率達(dá)89.899%，反映了大部分結(jié)果的信息，故提取前4 個(gè)主成分的特征根和貢獻(xiàn)率計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重值，以進(jìn)行后續(xù)聚類分析［23?24］。

表3 不同覆蓋方式樣品主成分分析結(jié)果

2.6.2 聚類分析 按照主成分分析結(jié)果，以各覆蓋方式下直播當(dāng)歸的生長指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)作為依據(jù)，將覆蓋方式聚成3 類。由圖7 可知，以歐氏距離5 為分界線，得到白膜、黑膜、遮陽網(wǎng)為一類，無覆蓋為一類，麥草為一類。

圖7 不同覆蓋方式樣品聚類分析結(jié)果

2.6.3 綜合評價(jià)及適宜性結(jié)果 為消除量綱，將各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并根據(jù)各指標(biāo)歸一化結(jié)果，計(jì)算綜合得分。結(jié)合系統(tǒng)聚類分析的結(jié)果，綜合指數(shù)大小依次為黑膜、白膜、遮陽網(wǎng)、無覆蓋、麥草。當(dāng)綜合指數(shù)大于0.624 時(shí)，為適宜直播當(dāng)歸的覆蓋方式，見表4。

3 討論與結(jié)論

當(dāng)歸種子直播是以1 年生藥材為采收目標(biāo)的栽培技術(shù)，由于當(dāng)歸在幼苗期喜陰，因此，覆蓋是直接影響直播當(dāng)歸藥材產(chǎn)量和質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。本研究以葉片數(shù)、株高、主根長等生長趨勢的最直觀指標(biāo)及總灰分、醇溶性浸出物、阿魏酸等內(nèi)在的品質(zhì)指標(biāo)探討不同覆蓋方式下直播當(dāng)歸的生長發(fā)育及覆蓋適宜性。

結(jié)果表明，白膜覆蓋的葉片數(shù)高于其他處理，為4.10片，其原因很可能是白色地膜有較強(qiáng)的增溫效果。王子國等［25］研究表明，在烤煙栽培過程中，覆蓋白色地膜膜內(nèi)壟體溫度的增加效應(yīng)顯著優(yōu)于覆蓋黑色地膜和不覆膜的。直播當(dāng)歸的株高生長呈“慢?快?慢” 的趨勢，整個(gè)生長過程呈“S” 形曲線。9 月份各處理株高最高且達(dá)到顯著水平（P＜0.05），株高從高到低依次為白膜、黑膜、遮陽網(wǎng)、無覆蓋、麥草。直播當(dāng)歸第一年抽薹率為0，其株高也是基生葉的長度，植株較高意味著葉面積也較大，從而形成足夠的光合器官，有利于進(jìn)行光合作用［26］。直播當(dāng)歸在個(gè)頭上雖不及傳統(tǒng)育苗移栽栽培當(dāng)歸，但是直播當(dāng)歸主根相對較長。黑膜覆蓋的當(dāng)歸主根較長，主根較長的當(dāng)歸具有更高的商品價(jià)值，在生產(chǎn)加工中更具優(yōu)勢。直播當(dāng)歸單株鮮重和干重2 項(xiàng)指標(biāo)的分析結(jié)果，均以黑膜處理最高，植株個(gè)體發(fā)育較好，但由于群體小，無法形成高產(chǎn)。遮陽網(wǎng)覆蓋的直播當(dāng)歸產(chǎn)量最高，與育苗移栽方式相比沒有抽薹，整體產(chǎn)量較高。

表4 不同覆蓋方式下直播當(dāng)歸隸屬度值及綜合評價(jià)指數(shù)

綜上所述，當(dāng)歸直播栽培采用覆蓋地膜方式有利于當(dāng)歸生長，能獲得較高的單株鮮重和干重，在防止當(dāng)歸早期抽薹的同時(shí)又可以保證直播當(dāng)歸品質(zhì)，但地膜栽培在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生了一系列的問題。有研究表明，中國農(nóng)用地膜的殘留量相當(dāng)嚴(yán)重，由于生產(chǎn)地膜的原料為高分子化合物，在自然條件下難以降解［27］，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染［28］。遮陽網(wǎng)覆蓋技術(shù)是繼塑料薄膜、地膜覆蓋栽培之后，于20 世紀(jì)80 年代后期通過試驗(yàn)、示范、推廣的一種新型栽培技術(shù)［29］。藺海明等［30］在網(wǎng)棚全覆蓋遮陽栽培對當(dāng)歸抽薹及環(huán)境溫濕因子效應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)，遮陽網(wǎng)覆蓋增產(chǎn)的同時(shí)還能使當(dāng)歸醇溶性浸出物含有量有不同程度提高，這與本實(shí)驗(yàn)遮陽網(wǎng)覆蓋直播當(dāng)歸產(chǎn)量最高結(jié)果一致。因此，為實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、綠色環(huán)保生產(chǎn)，遮陽網(wǎng)覆蓋可以彌補(bǔ)地膜覆蓋的缺點(diǎn)可用于當(dāng)歸栽培。