螯合鐵肥對當歸生長及產(chǎn)量品質的影響

李 艷，賈襲偉，李欣苗，楊少杰，晉小軍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院/甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，甘肅 蘭州 730070)

當歸為傘形科當歸屬2年生草本植物當歸Angelicasinensis(Oliv.)Diels的干燥根，于春季幼苗移栽，秋季采挖[1-3]。當歸對栽培環(huán)境要求較高，適宜生長在低溫、氣候濕潤、長日照的1900～3000 m的高海拔地區(qū)，在土層疏松肥沃、富含有機質的黑土中栽培更有利于其生長[4-7]。當歸素有“十方九歸”之稱，為中醫(yī)常用補血之品，藥用歷史悠久，有活血補血、調經(jīng)止痛、潤腸通便之功效[8-9]。當歸主要產(chǎn)自位于甘肅東南部的岷縣，因此以“岷歸”著稱，其次為云南、四川、陜西、湖北等省，多為栽培品[10]。近年來由于健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，當歸的應用研究正在進一步推進，需求量與日俱增[11]，但因當歸栽培道地性所限，栽培面積無法進一步擴大，嚴重制約當歸產(chǎn)量的增長。

到目前為止，針對當歸化學成分分析技術和手段[12]、有效成分提取及其藥理作用等方面的研究較多，而對于中藥材產(chǎn)業(yè)鏈上游生產(chǎn)相關研究較少。為了實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，在當歸生長周期內需要施用各種化肥以提高產(chǎn)量，其中以無機化肥最為常用，由此引起的化肥濫用問題嚴重，無形中增加了藥農(nóng)在中藥材種植過程中的投入比例，經(jīng)濟效益也隨之減少。

如今新型肥料問世，大大豐富了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用化肥的可選擇性，中、微量元素螯合肥作為一種新型肥料，獨特的制造工藝使螯合肥化學性質穩(wěn)定，易被植物吸收利用，葉面噴施亦是近年來施肥新途徑。鐵元素為植物生長發(fā)育所必需的元素，對植物光合作用及新陳代謝、營養(yǎng)物質的合成具有明顯的促進作用，但研究鐵元素螯合肥以葉面噴施等方式施用對當歸生長、增產(chǎn)及后續(xù)質量的影響未見報道。因此，本研究結合當歸栽培研究現(xiàn)狀，設計不同濃度的螯合鐵肥噴施，輔助化肥使用，探索更加有效的施肥途徑，擬定出最佳噴施濃度，為當歸施肥栽培提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試區(qū)概況

本試驗區(qū)位于麻家集鎮(zhèn)塄坎村，地處定西市渭源縣，海拔2342 m，北緯35°6′47″，東經(jīng)103°49′41″，年平均氣溫-4～8℃，年降水量700～900 mm，降水多集中在5、6、7、8、9月份，占全年降水量60%左右，屬于高寒陰濕氣候。試驗地前茬為黃芪，0～30 cm土層土壤有機質含量為24.66 g/kg、全氮1.3 g/kg、有效磷16.14 mg/kg、速效鉀112.8 mg/kg、pH值為7.9；土壤以黑壚土、黑土為主，土地肥沃、疏松，土層深厚，排水良好，對當歸栽培具有良好的自然條件優(yōu)勢[13]。

1.2 供試材料

試驗材料采購于定西市藥材市場，選取根部細長、側根少、粗細均勻、無機械損傷的一年生當歸苗作為栽培材料。經(jīng)甘肅農(nóng)業(yè)大學晉小軍研究員鑒定為當歸Angelicasinensis(Oliv.)Diels。

1.3 試劑與肥料

甲醇(色譜純)、70%乙醇、甲苯、稀鹽酸、藁本內酯標準品(批號：DST191015-007，樂美天醫(yī)藥-德思特生物)、阿魏酸標準品(批號：DST191029-001，樂美天醫(yī)藥-德思特生物)、乙腈(色譜純)、1%乙酸水溶液(分析純)、磷酸二銨(市購肥料，P2O5≥ 46%，N ≥ 18%)、硫酸鉀(市購肥料，K2O ≥ 50%)、尿素(市購肥料，總氮 ≥ 46.4%)、乙二胺四乙酸鐵鈉(市購肥料，螯合鐵含量 ≥ 99%，鐵含量 ≥ 13%)。

1.4 試驗設計

本試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，設置螯合鐵肥(乙二胺四乙酸鐵鈉)以4個濃度水平(分別為F1、F2、F3、F4，見表1)進行噴施，化肥設置常規(guī)施肥量(N: 288 kg/hm2、P: 211.5 kg/hm2、K: 210 kg/hm2)作基肥，移栽前土施，不追肥。螯合肥從2019年5月15日開始首次噴施直至9月15日，20天噴施一次，在整個生長周期當中共噴施7次；噴施時間選擇在天氣晴朗、無風或微風的上午或下午，每次溶液噴施量為900 kg/hm2，對照(CK)噴施等量清水。試驗小區(qū)面積為15(3 m × 5 m)，小區(qū)內用40 cm寬黑色地膜覆蓋，小區(qū)內種植6行當歸，當歸株行距為15 cm × 30 cm，重復3次。試驗設計如下表1所示。

表1 螯合鐵肥試驗處理表

1.5 指標測定

1.5.1 生物量測定

在首次噴施之后，于6月10日觀察當歸植株長勢，每次隨機采挖5株，測定地上(株高、株幅、抽薹率)、地下部分(根長、根粗、側根數(shù)、根鮮重、干重)生長指標，記錄數(shù)據(jù)，此后每個月測定一次。

1.5.2 光合參數(shù)測定

8月6日早晨9:00～11:00，使用LI-6400便攜式光合儀測定當歸光合指標。每個處理隨機選擇3株，每株測定3片葉片，取其平均值；8月9日使用葉綠素測定儀(SPAD-502)測定當歸葉片SPAD值，每個處理隨機選擇3株健康植株，測定3片葉片，取平均值；

1.5.3 當歸藥材品質測定

當歸采收后，將采收后的當歸隨機選取10株作為樣品，自然陰干，測定阿魏酸、藁本內酯、總灰分、酸不溶性灰分、水分、醇溶性浸出物等含量。

水分：參照《中國藥典》2015版通則0832第四法測定；

總灰分、酸不溶性灰分：參照《中國藥典》2015版通則2302測定；

醇溶性浸出物：參照《中國藥典》2015版通則2201項下熱浸法測定；

阿魏酸、藁本內酯：參照《中國藥典》2015版通則0512測定，色譜條件為以十八烷基硅烷鍵合硅膠填充劑；以流動相乙腈(A)-1%的乙酸水溶液(B)洗脫，洗脫梯度為0～15 min，38% A，15～20 min，38%～70% A，20～40 min，70% A；檢測波長323 nm；柱溫為室溫；流量1.0 mL/min[14]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

以Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)記錄并作圖表，以SPSS 22.0進行單變量顯著性差異分析并作F檢驗。

2 結果與分析

2.1 螯合鐵肥對當歸地上部分生長的影響

2.1.1 株高

株高為最直接反映當歸生長狀況的指標之一，螯合鐵肥不同濃度對當歸株高的影響結果見表2。從整個生長期來看，6～8月為當歸地上部分生長旺盛期，7～8月株高增幅最大，并在8月達到最大值，此后營養(yǎng)生長減弱。9月株高相對于8月有所減小，因為8～9月當?shù)亟邓^多，當歸地上部分生長減弱，部分枝葉開始脫落所致。噴施不同濃度螯合鐵肥對當歸株高有顯著影響；在當歸生長前期，F(xiàn)2株高顯著高于F3、F4、CK，F(xiàn)4因噴施濃度太低而效果不明顯，F(xiàn)1處理可能因濃度太高對當歸株高增長有輕微的抑制作用；到9月份之后，各處理之間株高差距逐漸減小，10月份各處理株高差異不顯著。

表2 螯合鐵肥對當歸株高的影響

2.1.2 株幅

由表3可知，在整個生長期內，同一處理不同時期株幅變化呈先增大后減小的趨勢，與株高變化規(guī)律一致，這是因后期枝葉生長減弱，部分枝葉枯萎脫落所致。不同處理在8月株幅差異較大，以F2處理的株幅最大，與F1不存在顯著差異，與其余各處理均存在顯著差異，CK處理的株幅顯著小于其他處理；9～10月份各處理間差異均不顯著，分析認為F2處理濃度在當歸生長前期可加快枝葉生長。

表3 螯合鐵肥對當歸株幅的影響

2.2 鐵螯合肥對當歸地下部分生長的影響

2.2.1 根 粗

當歸根系作為藥用部位，根長、根粗為當歸商品等級的劃分依據(jù)，也是影響產(chǎn)量的主要因素。由表4可知，在整個生長期內當歸根持續(xù)增粗，呈“慢—快—慢”增長趨勢，7～8月份根粗增長率最大；不同處理間7月份根粗差異不顯著，以F2處理的根粗最粗，F(xiàn)4與CK相對其他處理根粗較??；8、10月份F2根粗較其他處理差異較顯著；不同處理間根粗差異主要來源于當歸生長中后期，且以F2對根粗生長促進作用最為明顯。

表4 螯合鐵肥對當歸根粗的影響

2.2.2 根 長

表5表明，當歸根長在6～10月份持續(xù)增長，根部伸長生長主要集中在8～10月份。不同濃度對根長影響顯著，6～10月份各處理以F2處理的根長為最大，CK最小。各處理間根長依次為F2 > F3 > F1 > F4 > CK，結果表明F2對當歸根伸長增長促進作用明顯。

表5 螯合鐵肥對當歸根長的影響

2.2.3 側根數(shù)

表6表明，隨著生長期的延長，各處理側根數(shù)均隨之增多；6月份各處理側根數(shù)無顯著性差異，此時可能螯合鐵肥肥效未顯現(xiàn)，主要促進地上部分生長。7月之后各處理側根數(shù)出現(xiàn)差異，各處理側根數(shù)依次為F2>F1>F3>F4>CK，10月F2與F1處理的側根數(shù)差異不顯著，顯著高于CK、F3、F4，CK側根數(shù)顯著低于其他處理。表明F2處理可顯著增加當歸側根數(shù)。

表6 螯合鐵肥對當歸側根數(shù)的影響

2.2.4 根鮮重

統(tǒng)計分析表明，在整個生長期當歸根鮮重呈現(xiàn)“慢—快—慢”的生長趨勢，6～7月當歸根鮮重增長緩慢，此時地上部分正處于生長旺盛期，7～9月根重增加明顯，8～9月鮮根重增長率最大；6、7月各處理差異不顯著，8～10月份F2鮮根重顯著高于其他處理，各處理依次為F2>F1>F3>F4>CK(表7)。

表7 螯合鐵肥對當歸根鮮重的影響

2.3 光合特性

表8結果表明，不同處理葉綠素相對含量表現(xiàn)為F2>F1>F3>F4>CK；不同處理凈光合速率表現(xiàn)為F2>F1>F3>F4>CK，F(xiàn)2與F1差異不顯著，與其他處理差異顯著，F(xiàn)2當歸植株有較強的凈光合速率，F(xiàn)1處理次之；不同處理間蒸騰速率無顯著性差異；不同處理間氣孔導度表現(xiàn)為F2>F1>F4>F3>CK，F(xiàn)2處理顯著高于其他處理，其余各處理間無顯著差異；不同處理胞間CO2濃度表現(xiàn)為F4>CK>F3>F1>F2，F(xiàn)4處理顯著高于其他處理，F(xiàn)2顯著低于其他處理。

表8 螯合鐵肥對當歸葉綠素含量及光合參數(shù)的影響

2.4 螯合鐵肥對當歸產(chǎn)量及品質的影響

2.4.1 產(chǎn)量

如表9所示，噴施不同濃度鐵螯合肥對當歸鮮產(chǎn)量、干產(chǎn)量影響顯著；隨著螯合鐵肥噴施濃度的增加，當歸鮮、干產(chǎn)量均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，不同處理鮮產(chǎn)量差異顯著，表現(xiàn)為F2>F1>F3>F4>CK，表明F2為最佳噴施濃度，噴施濃度過高或過低都會影響當歸鮮產(chǎn)量。不同處理對當歸干產(chǎn)量影響規(guī)律與鮮產(chǎn)量變化結果一致，各處理間差異顯著，F(xiàn)2干產(chǎn)量顯著高于其他處理。

表9 螯合鐵肥對當歸產(chǎn)量的影響

2.4.2 品質

由表10可知，從水分含量來看，F(xiàn)2、F1處理所產(chǎn)當歸水分含量較高，二者差異不顯著，但F2顯著高于CK、F3、F4，均符合2015版《中國藥典》標準；對于總灰分所占比例來看，F(xiàn)2、F1、F3顯著低于其他處理，三者之間差異不顯著，F(xiàn)4、CK總灰分所占比例較高，酸不溶性灰分為CK>F4 = F3>F1>F2，F(xiàn)2顯著低于其他處理，CK顯著高于其他處理；醇溶性浸出物表現(xiàn)為F2>F1>F3>CK>F4，其中F1、F2、F3顯著高于其余兩個處理，三者之間差異不顯著，以F2處理最高；阿魏酸含量表現(xiàn)為F2顯著高于其他處理，F(xiàn)4、CK顯著低于其他處理；藁本內酯含量表現(xiàn)為F2>F1>CK>F3>F4，F(xiàn)2顯著高于CK、F3、F4；綜上可知，在當歸藥材諸多檢查結果中，均以F2當歸品質最佳。

表10 螯合鐵肥對當歸品質的影響

3 結論與討論

通過對當歸葉面噴施不同濃度的螯合鐵肥，不同處理的當歸在地上部分、地下部分生長指標，鮮、干產(chǎn)量、光合參數(shù)、質量檢查指標等方面均表現(xiàn)出顯著性差異，其中株高、根粗、根長、鮮、干產(chǎn)量、鮮根重、水分、醇溶性浸出物、阿魏酸、藁本內酯等指標變化規(guī)律基本一致，均表現(xiàn)出F2各指標高于其他處理，各處理間順序依次為F2>F1>F3>F4>CK，隨著噴施濃度的增加，各指標均呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢，適宜濃度的螯合鐵肥可顯著促進當歸生長；F2處理當歸地上部分與地下部分生長明顯優(yōu)于其他處理及對照，葉面噴施濃度過高或過低對植株生長影響不利，相比對照而言，均顯示一定程度的促進作用。

葉綠素是植物進行光合作用的物質條件，葉綠素含量的高低可顯著影響植物的光合作用，并能反應植物地上部分的生長狀況和葉片光合能力的強弱；光合作用決定植物生長發(fā)育和物質積累，植物的光合性能可以通過凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度來衡量。研究植物的光合特性，有利于了解植物對光能的利用效率，闡明植物進行光合作用的生理特征[15]。各處理間葉綠素相對含量、凈光合速率、氣孔導度變化規(guī)律一致，表現(xiàn)為F2>F1>F3>F4>CK，均高于對照，F(xiàn)2處理顯著高于其他處理，胞間CO2濃度變化規(guī)律與此相反；蒸騰速率在各處理間無顯著性差異。

鐵元素是植物生長過程中不可或缺的微量元素之一，是形成葉綠素的必需元素，對植物的新陳代謝、生物固氮、光合作用具有重要作用，植物缺鐵會引起葉片黃化、早衰等現(xiàn)象[16]。我國黃土高原面積廣闊，土壤缺鐵問題普遍，多種作物因缺鐵造成產(chǎn)量、品質下降，蒙受較大經(jīng)濟損失[17]；植物缺鐵主要是由于鐵在土壤中有效性低、鐵元素在植物體內移動性差造成的，大多數(shù)情況下鐵肥土施效果不顯著，易被氧化為難溶的氧化物，不能被植物體吸收，同時大量施用磷肥亦可造成植物缺鐵，糾正作物缺鐵需要連續(xù)補給。螯合鐵肥(EDTA-Fe)具有穩(wěn)定性強、不易被氧化、易被植物葉片吸收等優(yōu)點，適宜濃度多次噴施可有效緩解藥用植物缺鐵癥狀，促進植物生長發(fā)育，在施用化肥的同時增施適宜濃度的螯合鐵肥會對當歸產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響，有利于提高經(jīng)濟效益，對實現(xiàn)當歸優(yōu)質高產(chǎn)具有推廣應用價值。