移栽密度對紅芪生長發(fā)育及藥材產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

趙銳明，孫連虎，，郭鳳霞，3*，陳垣，田生華

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院中草藥栽培與鑒定實驗室，甘肅 蘭州730070；3.隴西中天藥業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 定西748100；4.隴南市武都區(qū)中藥材技術(shù)服務(wù)中心，甘肅 隴南746000）

紅芪（radix hedysari）為豆科植物多序巖黃芪（Hedysarum polybotrys）的干燥根。春、秋二季采挖，除去須根和根頭，曬干。具有補氣升陽，固表止汗，利水消腫，生津養(yǎng)血，行滯通痹，脫毒排膿，斂瘡生肌之功效。用于氣虛乏力，食少便溏，中氣下陷，久瀉脫肛，便血崩漏，表虛自汗，氣虛水腫，內(nèi)熱消渴，血虛萎黃，半身不遂，痹痛麻木，痹疽難潰，久潰不斂等癥狀［1］。紅芪與黃芪（Astragalus radix）同科異屬，臨床常與黃芪通用，其主要成分為紅芪多糖［2］?！吨腥A人民共和國藥典》1985年版已將紅芪和黃芪分開，單列為一種藥材［2］，2010年版規(guī)定紅芪藥材水分含量不得過10%；總灰分不得過6%；浸出物含量不得少于25%［1］。紅芪為甘肅隴南四大名貴地道藥材之一，主要分布在甘肅武都、宕昌、舟曲、岷縣、西和、臨潭、禮縣、漳縣、武山等地，渭源和隴西也有零星種植。武都以米倉山、安化鎮(zhèn)栽培面積最大，近幾年發(fā)展尤為迅速，2011年“武都紅芪”獲國家農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志登記產(chǎn)品保護(hù)［3］，藥材品主要銷往日本、韓國、東南亞等地，并形成以武都為中心的紅芪藥材交易市場。

紅芪主要以種子播種育苗移栽栽培為主，移栽密度是人工栽培的關(guān)鍵。適宜密度可提高產(chǎn)量，確保藥材質(zhì)量。張文斌等［4］研究表明，適當(dāng)增加種植密度可以提高玉米（Zea mays）在全膜雙壟溝栽培中的產(chǎn)量。王婷和柴守璽［5］研究發(fā)現(xiàn)不同播種密度對冬小麥（Triticum aesvitum）籽粒灌漿速率和單位面積籽粒產(chǎn)量均具有顯著影響。有人［6-7］初步研究得出，隴西縣首陽鎮(zhèn)紅芪定植的適宜行株距為25 cm×25 cm。然而，目前甘肅武都紅芪主產(chǎn)區(qū)種苗移栽栽培基本靠傳統(tǒng)經(jīng)驗，大田移栽時藥農(nóng)以頭尾相連的移栽密度為標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致生長期密度過大或過稀，土地光照資源沒有充分合理利用，紅芪產(chǎn)量和質(zhì)量均達(dá)不到一定標(biāo)準(zhǔn)，至今尚未見對該區(qū)紅芪移栽密度相關(guān)研究的報道。因此，探尋地道產(chǎn)區(qū)紅芪適宜移栽密度具有重要意義，可為紅芪GAP基地建設(shè)和規(guī)范化栽培提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地概況

移栽試驗用苗栽選用甘肅省甘谷縣一年生種苗，移栽時淘汰病殘弱苗，選生長發(fā)育基本一致的苗栽作為移栽苗。不同密度移栽試驗設(shè)在隴南市武都區(qū)米倉山林里村，平均海拔2209 m，黃綿土，土壤全氮含量為0.83 g／kg，速效氮為87.19 mg／kg；全磷為0.0441 g／kg，速效磷為2.89 mg／kg；全鉀為19.12 g／kg，速效鉀為132.63 mg／kg。前茬作物為馬鈴薯（Solanum tuberosum）。

1.2 移栽密度試驗設(shè)計及方法

移栽密度試驗采用單因素試驗方案，行距30 cm，株距因素設(shè)10，15，20，25和30 cm等5個水平，以株距30 cm為對照，隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，按試驗田坡度走向劃分為3個區(qū)組，同一區(qū)組內(nèi)坡度基本一致，每區(qū)組內(nèi)隨機排列5個密度處理，全試驗共15個小區(qū)，小區(qū)面積15 m2（3 m×5 m），每小區(qū)移栽9行，小區(qū)間距30 cm。各處理小區(qū)用苗量分別為450，297，225，180和153株，折合密度分別為33.3，22.2，16.7，13.3和11.1萬株／hm2。區(qū)組間距和四周走道寬均為30 cm，試驗區(qū)占地面積272.16 m2（16.8 m×16.2 m）。

試驗于2012年3月24日移栽，返青后4月30日在各試驗小區(qū)選取生長基本一致的植株掛牌標(biāo)記，每小區(qū)左側(cè)4行作為破壞性采樣行，行中標(biāo)記株用來定期測定紅芪地下生長發(fā)育動態(tài)，其余5行為小區(qū)計產(chǎn)行，行中標(biāo)記株用來定期定株測定地上部分生長發(fā)育動態(tài)。從5月22日開始，每隔30 d每小區(qū)計產(chǎn)行定株測定5株標(biāo)記株的株高、分枝數(shù)、葉寬、葉長、莖粗、最長分枝長等生長發(fā)育指標(biāo)，每處理共測定15株。從6月2日開始，每隔30 d定期在各處理重復(fù)小區(qū)破壞性采樣行隨機挖取3株標(biāo)記株立即測定地上、地下部分生物量，每處理共測定9株，最后計算平均單株生物量，直到藥材采挖收獲為止。待地上部分全部枯萎后收獲藥材，收獲時按各處理重復(fù)小區(qū)分別全部挖取，立即稱取小區(qū)鮮生物量和小區(qū)藥材鮮產(chǎn)量，并完整挖取標(biāo)記株測定植株性狀后，進(jìn)一步測定藥材根浸出物、水分、總灰分含量等質(zhì)量指標(biāo)。田間管理同大田一致，每月定期人工除草，雨后及時淺松土。

試驗于4月8日陸續(xù)返青出苗，5月2日除草1次，6月2日按照當(dāng)?shù)卮筇镌耘喔髟囼炐^(qū)統(tǒng)一打頂10～15 cm，使主莖高度控制在30 cm左右，以促進(jìn)地下部分的生長發(fā)育。地上、地下部分干重為自然風(fēng)干重。浸出物、水分、總灰分含量測定參照2010版《中華人民共和國藥典》附錄［1］。

總灰分測定用箱式電阻爐（KSY-6D-16，北京科偉永興儀器有限公司）；浸出物測定用循環(huán)水式多用真空泵（SHB-Ⅲ，鄭州長城科工貿(mào)有限公司）、超級恒溫水浴鍋（榮華牌HH-601，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（GZX-GF101-4BS-Ⅱ型，上海躍進(jìn)醫(yī)療器有限公司）和調(diào)溫型電熱套（MH-250型，北京科偉永興儀器有限公司）。樣品稱重采用1／10000電子天平（AL104型，梅特勒－托利多儀器上海有限公司）。

1.3 統(tǒng)計分析

應(yīng)用SPSS 11.5進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan法進(jìn)行多重比較［8］。應(yīng)用Microsoft Excel 2003繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同移栽密度對紅芪返青率的影響

紅芪種苗經(jīng)冬藏后于3月24日移栽，4月8日陸續(xù)返青出苗，4月22日返青率接近50%，至5月2日各處理重復(fù)小區(qū)均完成返青。由表1看出，移栽密度對紅芪移栽返青成活株具有極顯著影響（F＝58.681，P＜0.01），對移栽后返青成活率具有顯著影響（F＝3.727，P＜0.05），適宜密度條件下返青成活率較高。行距30 cm條件下，隨移栽密度的加大，小區(qū)返青成活率提高，當(dāng)移栽密度為25 cm（移栽密度13.3萬株／hm2）時返青率最高，較移栽密度株距10，15和20 cm 條件下紅芪的返青率分別提高17.3%（P＜0.05），13.8%（P＜0.05）和15.5%（P＜0.05），但隨著移栽密度進(jìn)一步增大到30 cm時，返青率有下降趨勢，較株距25 cm條件下返青成活率下降13.7%（P＜0.05）。不同移栽密度條件下返青率從高到低依次為株距25 cm（13.3萬株／hm2）＞株距30 cm（11.1萬株／hm2）＞株距15.0 cm（22.2萬株／hm2）＞株距20 cm（16.7萬株／hm2）＞株距10 cm（33.3萬株／hm2）。

2.2 不同移栽密度對紅芪生長發(fā)育變化動態(tài)的影響

2.2.1 不同移栽密度對紅芪植株生長發(fā)育的影響 從圖1可知，當(dāng)行距為30 cm，打頂（6月2日）前不同移栽密度對紅芪主莖高度均具有一定影響，隨株距減小，即移栽密度的增大，主莖高度增大，而莖粗減少，但差異性均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。6月2日打頂后，不同移栽密度條件下，主莖莖粗均極顯著增加（P＜0.001），增加程度從大到小依次為株距30 cm（F＝37.049）＞25 cm（F＝22.898）＞20 cm（F＝16.161）＞15 cm（F＝14.041）＞10 cm（F＝9.020）。

打頂前不同移栽密度條件下，分枝數(shù)和分枝長度的變化差異性不顯著，6月2日打頂后不同移栽密度條件下分枝數(shù)和分枝長出現(xiàn)顯著差異，高密度條件下分枝數(shù)增多，分枝顯著增長（P＜0.05）（圖2）。

表1 不同移栽密度對紅芪移栽成活率的影響Table 1 Effect of different transplant density on survived rate of radix hedysari seedlings

圖1 不同移栽密度條件下紅芪植株主莖高度和莖粗的變化Fig.1 Changes of branch height and width of radix hedysari plants under different transplant density

圖2 不同移栽密度條件下紅芪植株分枝的動態(tài)變化Fig.2 Dynamci changes of branch of radix hedysari plant under different transplant density

2.2.2 不同移栽密度對紅芪植株生物產(chǎn)量的影響 破壞性取樣測定結(jié)果（圖3）顯示，當(dāng)行距為30 cm，打頂前不同移栽密度對紅芪單株生物量具有一定影響，但影響程度不大。6月2日打頂后移栽密度對單株生物量的影響程度隨著發(fā)育進(jìn)程的遞進(jìn)逐漸增大。在整個生長期間，紅芪單株地上部分莖葉生物量呈拋物線變化趨勢，生長前中期，隨生長發(fā)育時間的延長，單株莖葉鮮重和干重均顯著提高，至7月2日左右除株距25 cm密度處理外，其余各處理莖葉鮮重均達(dá)到最大值，但各處理莖葉干重均延遲到8月2日左右達(dá)到最大值。此后隨著生長發(fā)育時間的持續(xù)，單株生物產(chǎn)量開始出現(xiàn)極顯著下降趨勢（P＜0.001），株距25和20 cm條件下單株莖葉生物量下降幅度較小，與對照30 cm株距相比較，至秋末藥材采收前其單株莖葉鮮重分別提高20.0%和21.3%，莖葉干重分別提高25.2%和19.3%，其余株距處理莖葉生物量均低于對照（圖3）。單根生物量測定結(jié)果（圖3）顯示，隨著生長發(fā)育進(jìn)程的遞進(jìn)，不同移栽密度條件下，單株根產(chǎn)量均呈持續(xù)上升趨勢（P＜0.001），移栽密度對單根產(chǎn)量的影響程度也逐漸增大，與莖葉生物量基本一致。10月初期，在株距10～30 cm范圍內(nèi)，隨著移栽密度的減?。ㄖ昃嘣龃螅瑔胃锪恐饾u增大，當(dāng)株距為25 cm時，單根生物量最大，當(dāng)株距增大到30 cm（對照）時，單根生物量開始下降，較株距25 cm單根鮮、干重分別下降14.3%和24.1%，不同移栽密度條件下，藥材單根產(chǎn)量從高到低依次為株距25 cm＞30 cm＞20 cm＞15 cm＞10 cm（圖3）。

根莖葉比值計算結(jié)果（圖3）顯示，隨著生長發(fā)育的遞進(jìn)，不同移栽密度條件下紅芪根莖葉比均呈先減小后增大的變化趨勢，但至采收前各移栽密度條件下根莖葉鮮重比值和根莖葉干重比值均未達(dá)到顯著水平（F＝0.112，P＞0.0，5；F＝0.040，P＞0.05）。

圖3 不同移栽密度條件下生長期內(nèi)紅芪單株生物量及根莖葉比的變化Fig.3 Changes of biomass and the ratio of root to the above of radix hedysari plant during growth stage under different transplant density

2.3 不同移栽密度對紅芪藥材根個體質(zhì)量指標(biāo)的影響

苗栽定植時移栽密度直接決定著田間移栽密度的大小。藥材采挖后測定結(jié)果（表2）顯示，在行距一定（30 cm）條件下，隨移栽密度的增大，紅芪藥材單根長度極顯著增大（P＜0.01），根產(chǎn)量顯著提高（P＜0.05），側(cè)根數(shù)卻呈下降趨勢，株距10 cm條件下紅芪藥材根側(cè)根數(shù)最多，較其他株距條件下藥材根側(cè)根數(shù)顯著增加（P＜0.05），藥材根側(cè)根數(shù)從多到少依次為株距10 cm＞20 cm＞30 cm＞25 cm＞15 cm。表2還顯示，紅芪藥材采收后以25 cm株距（13.3萬株／hm2）和30 cm株距（11.1萬株／hm2）商品性較優(yōu)異，藥材根粗壯（根大），單根較長，藥材商品等級高，市售均為最高價。移栽密度小于25 cm條件下紅芪藥材個體質(zhì)量指標(biāo)較差，藥材根小，藥材商品質(zhì)量等級和市售價低，說明適宜移栽密度條件下紅芪個體質(zhì)量較優(yōu)異。

表2 不同移栽密度對紅芪植株個體質(zhì)量指標(biāo)的影響Table 2 Effect of of different transplant density on individual quality of radix hedysari plants

2.4 不同移栽密度對紅芪群體生長發(fā)育的影響

秋末（2012年11月3日）藥材采收后各重復(fù)小區(qū)計產(chǎn)結(jié)果（圖4）表明，隨著移栽密度的減?。芏燃哟螅t芪藥材根產(chǎn)量和地上部莖葉產(chǎn)量均極顯著提高（P＜0.01），即群體產(chǎn)量極顯著提高，其中，株距10，15 cm（折合密度33.3和22.1萬株／hm2）條件下紅芪產(chǎn)量最高和次高，兩者間差異性不顯著，而株距20，25和30 cm（折合密度16.7，13.3和11.1萬株／hm2）條件下紅芪產(chǎn)量間盡管差異性均未達(dá)到顯著水平，但株距25 cm條件下紅芪較傳統(tǒng)株距30 cm藥材鮮產(chǎn)量提高14.8%，干藥材產(chǎn)量提高22.1%，根莖比最高，說明高密度移栽條件下有利于紅芪群體產(chǎn)量的提高，適宜密度有利于提高根莖比。

2.5 不同移栽密度對紅芪藥材品質(zhì)的影響

表3顯示，在行距30 cm條件下，移栽密度的不同對紅芪藥材內(nèi)在品質(zhì)具有一定影響，但影響程度未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），總灰分含量相對穩(wěn)定，說明紅芪藥材品質(zhì)受移栽密度的影響最小。從變化趨勢看出，適宜株距25 cm（折合密度13.3萬株／hm2）條件下，紅芪藥材根含水量和總灰分均較低，浸出物含量較高。

3 討論與結(jié)論

圖4 不同移栽密度對紅芪植株群體生長發(fā)育的影響Fig.4 Effect of different transplant density on population growth and development of radix hedysari plants

表3 不同移栽密度對紅芪藥材品質(zhì)的影響Table 3 Effect of different transplant density on the quality of radix hedysari medical roots

對于移栽栽培作物而言，移栽密度是一個復(fù)雜的問題，提高密度可加大單位面積上的株數(shù)，提高群體產(chǎn)量，但密度過大會引起徒長，造成田間遮陰，使植物光合利用率下降，嚴(yán)重影響個體質(zhì)量的表現(xiàn)。鐘聲等［9］研究了不同播種量對多花黑麥草（Lolium multiflorum）和光葉紫花苕（Vicia villosa）生長和干物質(zhì)產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，多花黑麥草的適宜播種量為22.5 kg／hm2，光葉紫花苕為45 kg／hm2，低于此播種量時，飼草產(chǎn)量將受到顯著影響，高于此播種量時產(chǎn)量差異不顯著。寧粳1號機插稻移栽密度處理在各時期水稻（Oryza sativa）的干物質(zhì)積累比例差異基本不大［10］?？緹煟∟icotiana tabacum）雜交種KRK26在涼山州引進(jìn)種植，株行距配置為120 cm×60 cm可形成良好的生長群體［11］。甘肅禮縣掌葉大黃（Rheum palmatum）密度 為19048株／hm2左右（行距70 cm，株距為75 cm）移栽，產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最高［12］。白三葉（Trifolium repens）生長發(fā)育最適宜移栽密度為49株／m2［13］。詹杰等［14］研究揭示，在不同留株密度10～50株／m2范圍內(nèi)，圓葉決明（Chamaecrista rotundifolia）產(chǎn)草量和粗蛋白產(chǎn)量隨著種植密度的增加，均呈先增加而后減少的趨勢，非氣孔因素的限制作用是不同密度條件下圓葉決明凈光合速率變化的主要原因，其豐產(chǎn)栽培的最佳留株密度為30株／m2。目前，紅芪生產(chǎn)主要以育苗移栽栽培為主，第1年播種育苗，第2年移栽大田生產(chǎn)藥材，育苗移栽密度和控制結(jié)籽是紅芪優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。生產(chǎn)中傳統(tǒng)移栽密度為行距30 cm，株距30 cm，移栽返青后生長40 d左右，為了抑制地上部分生長，一般打頂剪除15 cm莖稍，促進(jìn)地下藥材根的生長發(fā)育。王義存等［15］對甘肅隴南市紅芪栽培現(xiàn)狀調(diào)查表明，隴南紅芪因產(chǎn)地不同栽培技術(shù)有很大差異。武都區(qū)米倉山一帶采用育苗移栽方式，一般第1年育苗，第2年移栽并在落葉后采挖，芪根短而粗壯，有分叉，增產(chǎn)效果顯著；宕昌將臺一帶采用種子直播方式栽培，一般需3年才能采挖，芪根較長無分枝，因此紅芪在宕昌又叫獨根。有人［6-7］在甘肅隴西縣首陽鎮(zhèn)對紅芪栽培密度研究表明，在行距25 cm，株距10～30 cm條件下，隨著定植密度的增大（株距的減小），株高降低，主根長縮短，主莖分枝數(shù)減小，在行距為25 cm條件下，最適宜株距為25 cm（15萬株／hm2）。在紅芪生產(chǎn)中，根莖和根長已作為其藥材等級分級的感官依據(jù)［3］。本研究結(jié)果表明，在甘肅隴南武都區(qū)，行距為30 cm條件下，不同移栽密度對紅芪生長發(fā)育和藥材根個體質(zhì)量和群體產(chǎn)量指標(biāo)均具有顯著影響。高密度移栽條件下紅芪群體質(zhì)量優(yōu)異，生物產(chǎn)量較高，但個體質(zhì)量指標(biāo)較差。行距為30 cm，株距25和30 cm條件下紅芪藥材個體質(zhì)量均優(yōu)異，當(dāng)株距為10～20 cm條件下群體生物產(chǎn)量較高，但藥材個體質(zhì)量較差。適宜移栽密度還有利于提高紅芪移栽返青成活率，節(jié)約單位面積用苗量，降低栽培成本，可能原因是由于移栽密度過大，植株相互遮陰，田間透氣性差造成株間生長競爭和爛根導(dǎo)致死亡，這可從本研究中高密度條件下分枝數(shù)增多，分枝顯著增長的結(jié)果得到解釋；而移栽密度過小，地面蒸發(fā)量大，植株易遭受干旱脅迫，地下害蟲危害集中也可影響成苗率。

另外，中藥材中灰分含量、水分含量和浸出物含量是中藥材質(zhì)量的重要因素之一，也是中藥材流通過程中特別關(guān)注的問題，對這些成分的測定已作為控制藥材內(nèi)在質(zhì)量的一種手段。中藥材灰分含量可分為“總灰分”和“酸不溶性灰分”［1］?？偦曳趾扛哒f明藥材含雜質(zhì)多；水分含量高，藥材貯藏過程中容易霉變或干制需要時間較長；浸出物是紅芪藥材有效成分含量的綜合指標(biāo)。從紅芪水溶性浸出物中提取的一種硫酸鹽雜多糖類物質(zhì)（HPS4-2A）具有較強的自由基清除能力，可作為天然抗氧化劑［16］。紅芪和黃芪在臨床中均可用于免疫疾病的治療，為了驗證其療效，Song等［17］對小鼠免疫功能進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)紅芪與黃芪根均可通過提高總的B細(xì)胞比例并激活B細(xì)胞起到B細(xì)胞生長因子的作用，但紅芪的效應(yīng)更加明顯。由于紅芪與黃芪含有相似的化學(xué)成分，在煎熬湯藥中也普遍作為黃芪的替代品。Zhang等［18］分別采用化學(xué)和生物學(xué)方法系統(tǒng)比較了煎熬湯藥中紅芪和黃芪的可替代性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含有黃芪的當(dāng)歸（Angelica sinensis）補血湯和含有紅芪的當(dāng)歸補血湯其生物化學(xué)特性差異性較大，前者含有較高的活性成分和雌激素效應(yīng)，并推薦黃芪作當(dāng)歸補血湯可獲得最佳療效，保障安全性。可見紅芪替代黃芪入藥時還需根據(jù)配伍合理進(jìn)行。本研究結(jié)果表明，移栽密度對紅芪藥材內(nèi)在品質(zhì)的影響雖未達(dá)到顯著水平，但適宜株行距25 cm×30 cm（折合密度13.3萬株／hm2）條件下，紅芪藥材根含水量和總灰分含量均較低，浸出物含量較高，這可能是在適宜密度條件下，生長后期紅芪植株莖葉向藥材根轉(zhuǎn)化效率較高造成的，因為在株行距25 cm×30 cm條件下紅芪根莖比最大。

綜合考慮群體產(chǎn)量與藥材個體質(zhì)量指標(biāo)，紅芪移栽栽培的最佳移栽密度為行距30 cm，株距以25 cm為宜，即甘肅隴南武都區(qū)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境條件下，紅芪最佳移栽密度為13.3萬株／hm2（株行距25 cm×30 cm），該移栽密度條件下紅芪移栽成活率最高，植株生長發(fā)育健壯，根莖比最大，主莖較粗，藥材個體質(zhì)量指標(biāo)最佳，側(cè)根少，主根長，根粗壯，藥材根大，質(zhì)量優(yōu)異，較傳統(tǒng)移栽株行距30 cm×30 cm藥材鮮產(chǎn)量提高14.8%，干藥材產(chǎn)量提高22.1%。

致謝：隴西中天藥業(yè)有限責(zé)任公司、甘肅隴原中天物流有限責(zé)任公司、甘肅省武都區(qū)中藥材中心和武都區(qū)林里村委會提供試驗基地和合作。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)09級農(nóng)學(xué)院本科生王軍、劉希全、張萬世和生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科生張萌、楊斌、裴元武參與部分試驗，在此一并致謝。