播種期對當歸種苗生理指標及質(zhì)量的影響

葛慧，趙鑫，王盼，郭增祥，趙萬千，楊榮洲，陳紅剛，5，曾翠云，5，杜弢，5*

（1.甘肅中醫(yī)藥大學和政藥用植物園，甘肅 和政 731200；2.岷縣當歸研究院，甘肅 岷縣 748400；3.甘肅省臨夏州農(nóng)業(yè)科學院，甘肅 臨夏 731100；4.定西市農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 定西 743000；5.甘肅中醫(yī)藥大學西北中藏藥協(xié)同創(chuàng)新中心，甘肅 蘭州 730000）

中藥當歸為傘形科當歸屬植物當歸（Angelica sinensis）的干燥根。其性溫，味甘、辛，歸肝、心、脾經(jīng)，具有補血活血、調(diào)經(jīng)止痛、潤腸通便的功效，因補血、調(diào)經(jīng)功效顯著，有“婦科調(diào)經(jīng)要藥”、“血中之圣藥”之稱，是我國傳統(tǒng)大宗中藥材之一［1］。

長期以來，當歸種苗的繁育以生荒地育苗為主，即在海拔2 800 m以上的高寒二陰山區(qū)開荒育苗。這種育苗方式嚴重破壞了高山草甸，導致水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境日益惡化，不利于當歸產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護［2］。為解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的矛盾，廣大科技人員進行了不懈的探索，并取得初步成效。武延安等［3-4］通過開展日光溫室冬季熟地育苗研究，總結出當歸日光溫室冬季育苗技術。郭鳳霞等［5-10］開展了作物茬口特性的研究，篩選出適合當歸熟地育苗的豌豆-黃芪雙豆科茬口。但關于播種期及對應的氣象因子對當歸熟地苗的影響，目前還鮮有報道。

因熟地較生荒地海拔低，光熱資源豐富，養(yǎng)分充足，如果按照傳統(tǒng)的5月下旬至6月初育苗，則當歸苗生長充分，往往形成大苗，移栽后早期抽薹率高，從而嚴重影響藥材產(chǎn)量及質(zhì)量。有研究表明，播期對直播當歸藥材產(chǎn)量和品質(zhì)均影響顯著［11-12］。播種期的早晚決定了當歸育苗期間的氣候因子，從而影響當歸種苗質(zhì)量。單根重、根粗、一級苗比例、成活率和早期抽薹率直接反映了種苗質(zhì)量的優(yōu)劣。根系超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶活性則能反映當歸種苗根系抗氧化能力，是判定種苗抗逆性的生理指標［13-14］。因此，通過不同播種期育苗試驗，進而探究氣候因子對種苗質(zhì)量的影響，對當歸熟地育苗有著重要的指導意義。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于甘肅中醫(yī)藥大學和政藥用植物園。園內(nèi)海拔2 430 m，年均溫5.1 ℃，年均降水量660 mm，無霜期110 d，最高氣溫29.0 ℃，最低氣溫-20.4 ℃，屬典型高寒陰濕區(qū)。土壤類型為黑壚土，前茬為豆科植物蒙古黃芪（Astragalus membranaceus）。播種前0～20 cm土壤有機質(zhì)含量39.9 g/kg，全氮含量189 mg/kg，有效鉀含量93.2 mg/kg，有效磷含量11.0 mg/kg。

1.2 供試材料

試驗用當歸種子來源于岷縣禾馱鎮(zhèn)山溝村，2019年采集于3年生當歸植株上，經(jīng)甘肅中醫(yī)藥大學杜弢教授鑒定為當歸（Angelica sinensis），種子采收后晾干貯藏備用。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素完全隨機設計，以不同播種期為試驗處理：第1播種期6月10日（T1）、第2播種期6月20日（T2）、第3播種期6月30日（T3），共3個處理，每個處理重復3次，共計9個小區(qū)，小區(qū)面積4 m2。

2019年10月黃芪采挖后將地翻耕整平。2020年6月按播期育苗，播種量105 kg/hm2。播種完成后立即在離地面30 cm處搭蓋遮光度為50%的遮陽網(wǎng)，后期管理同大田，當歸種苗均生長110 d采挖（即分別于9月30日、10月10日和10月20日采挖）。采挖后拌鮮土扎把，運回后放置在陰涼通風處晾苗，苗子含水量降至60～70%時堆藏，翌年春天移栽。

1.4 測定指標與方法

1.4.1氣象數(shù)據(jù)氣象數(shù)據(jù)來源于甘肅中醫(yī)藥大學和政藥用植物園氣象站（Onset公司，批號：20297866）。每30 min自動記錄1次數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)包括：10 cm土壤溫度、10 cm土壤濕度、空氣溫度、空氣濕度、降水量等，通過計算可獲得平均氣溫等氣象數(shù)據(jù)。最熱月（7月）平均氣溫16.21 ℃，最冷月（1月）平均氣溫-7.11 ℃，早晚溫差大。由表1可知，不同播種期對應氣候因子均有一定差異。在當歸種苗有效生長期內(nèi)，平均氣溫、最低氣溫、平均地溫、最低地溫、≥10 ℃有效積溫和降水量均隨播種期的推遲而降低，土壤平均濕度和空氣平均濕度則隨播種期的推遲而升高。

表1 不同播種期對應氣候因子Table 1 Climate factors corresponding to different sowing date

1.4.2種苗質(zhì)量標準采挖時每小區(qū)隨機取樣10株測定當歸種苗單根鮮重及根粗，用天平稱取單根鮮重，用游標卡尺測量根頭部最粗位置直徑。取200株按照當歸種苗標準［15］及相關文獻［16-18］分級，分級標準見表2。

表2 當歸種苗分級標準Table 21 Grading standard for Angelica sinensis seedlings

1.4.3種苗抗逆指標田間采挖種苗時對各小區(qū)隨機取樣20株，每個處理共取樣60株，立即清洗干凈放入液氮保存，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)（TP）、過氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）含量及過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性，均使用南京建成生物工程研究所試劑盒測定。上述指標每個小區(qū)重復測定3次。

1.4.4種苗成活率和早期抽薹率的測定2021年4月中旬按不同播種期分別移栽種苗，出苗結束后調(diào)查成活株數(shù)，計算成活率。6月初開始，每隔15 d調(diào)查1次早期抽薹株數(shù)，直至地上部分枯萎，計算早期抽薹率。

成活率（%）=（移栽成活株數(shù)/移栽總株數(shù)）×100%

早期抽薹率（%）=（早期抽薹株數(shù)/移栽成活株數(shù)）×100%

1.4.5當歸藥材產(chǎn)量及質(zhì)量2021年10月20日，當歸藥材采挖后，用電子秤測定小區(qū)產(chǎn)量（kg），晾干后測定干重(kg)，換算為每公頃產(chǎn)量(kg/hm2)；根據(jù)《中國藥典》方法[1]測定阿魏酸和藁本內(nèi)酯含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 24.0和Excel 軟件處理數(shù)據(jù)并繪圖。

2 結果與分析

2.1 種苗質(zhì)量比較

不同播期育成當歸種苗質(zhì)量差異顯著（圖1，表3）。種苗單根重隨播期的推遲逐漸減小，T1種苗單根重最大，分別比T2和T3高出23.33%和57.44%，且與T3間差異顯著（P＜0.05）。根粗T1比T2、T3分別高出0.24%和21.40%，與T3間差異顯著（P＜0.05）。種苗產(chǎn)量隨播期的推遲先增加后降低，T2產(chǎn)量最高，達2576.29 kg/hm2，分別比T1和T3高出11.96%和65.63%。一級苗比例隨播期的推遲而降低，T1一級苗比例最高，其次為T2，分別為66.08%和65.25%，二者差異不顯著（P＞0.05）。二級苗比例亦隨播期的推遲逐漸降低，T1二級苗比例最高，達6.13%，分別比T2和T3高出92.16%和638.55%，且差異顯著（P＜0.05）。

表3 不同播種期當歸種苗產(chǎn)量及各等級比例Table 3 A.seedling yield and the proportion of each grade in different sowing periods

圖1 不同播種期當歸的種苗質(zhì)量Fig. 1 Seedling quality of A.sinensis at effects of different sowing dates

2.2 種苗可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量比較

不同播種期當歸種苗可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量均有顯著性（P＜0.05）差異（圖2）?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量隨播種期的推遲先升高后降低，第2播期可溶性蛋白質(zhì)含量最高，分別比第1播期和第3播期高出28.25%和124.07%，表明第2播期育成當歸種苗蛋白質(zhì)滲透調(diào)節(jié)能力更強。而可溶性糖含量隨播種期的推遲先降低后升高，第3播期可溶性糖含量最高，分別比第1播期和第2播期高出26.17%和48.03%，表明第3播期育成當歸種苗糖類滲透調(diào)節(jié)能力更強。

圖2 不同播種期當歸種苗可溶性蛋白和可溶性糖含量Fig. 2 Soluble protein and soluble sugar contents of A.sinensis seedlingsin at different sowing date

2.3 種苗根系丙二醛含量及抗氧化酶活性比較

當歸種苗根系丙二醛含量及抗氧化酶活性有一定差異（圖3）。其中T2當歸種苗MDA含量最低，但與T1間含量差異很小。T3處理MDA含量明顯升高，分別比T1和T2高出26.87%和29.44%，但因T3組間變異程度大，變異系數(shù)為15.93%，差異未達到顯著水平（P＞0.05）。T3根系CAT、SOD和POD活性均較弱，CAT和POD與T1間 差 異 顯 著（P＜0.05）。T1CAT活性分別比T2和T3高31.52%和39.13%，且差異顯著（P＜0.05）。T2SOD活性最高，但與T1和T3間差異不顯著。T3POD活性較低，比T1及T2分別降低24.65%和22.68%，且差異顯著（P＜0.05）。

圖3 不同播種期當歸種苗根系MDA含量CAT、SOD和POD活性Fig. 3 MDA content and CAT、SOD、POD activities in roots of A. sinensis seedlings in different sowing periods

2.4 種苗移栽成活率和早期抽薹率比較

不同處理種苗移栽后成活率和早期抽薹率差異顯著（圖4）。隨著播期的推遲，種苗移栽后成活率逐漸降低，T1成活率最高，達71.86%，分別比T2、T3高出22.82%和248.95%，且差異顯著（P＜0.05）。早期抽薹率隨著播期的推遲亦逐漸降低，且3個播期間差異顯著（P＜0.05），T1早期抽薹率分別比T2、T3高出230.21%和1225.53%，T3最低，為1.42%。

圖4 不同播種期育成當歸種苗成活率和早期抽薹率比較Fig. 4 Survival rate and early-bolting rate of A.sinensis seedlings in different at sowing date

2.5 不同播種期種苗藥材產(chǎn)量和質(zhì)量比較

不同播種期種苗移栽后藥材產(chǎn)量和質(zhì)量間差異顯著（圖5）。當歸藥材產(chǎn)量隨播種期的推遲先增加后降低，其中T2藥材產(chǎn)量最高，達1 691.21 kg/hm2，分別比T1和T3高72.38%和641.89%，且三者間差異顯著（P＜0.05）。阿魏酸含量隨播期的推遲逐漸升高，其中T3含量最高，為0.078%，且與T1、T2間差異顯著（P＜0.05），3個處理的藥材質(zhì)量均符合2020版《中國藥典》標準。藁本內(nèi)脂含量三者間差異較小，T1含量最高，為0.82%，僅比T2和T3分別高2.76%和2.55%。

圖5 不同播種期當歸藥材產(chǎn)量和質(zhì)量Fig. 5 Yield and quality of A.sinensis at different sowing date

2.6 氣候因子與種苗抗逆指標相關性分析

氣候因子與種苗抗逆指標間的相關性分析見表4。結果表明可溶性糖含量與平均地溫、平均氣溫及降水量間呈顯著負相關關系（r=-0.803、r=-0.792、r=-0.838），表明上述氣象因子的降低可以提高當歸種苗糖類滲透調(diào)節(jié)能力。MDA與平均地溫、平均氣溫、≥10 ℃有效積溫及降水量間也呈現(xiàn)顯著負相關關系（r=-0.712、r=-0.706、r=-0.687、r=-0.731），表明溫度的降低及降水量的減少會使MDA含量增加。CAT、POD活性與各氣候因子間均呈顯著正相關關系，表明溫度、降水量對當歸種苗根系抗氧化酶活性影響較大，低溫和降水量的減少均會使其活性降低。

表4 氣候因子與當歸種苗抗逆指標相關性分析Table 4 Correlation analysis between climate factors and resistance indexes of A.sinensis seedlings

2.7 氣候因子與當歸種苗質(zhì)量的相關性分析

單根重、根粗、產(chǎn)量、一級苗比例、成活率和早期抽薹率與各氣候因子之間均存在顯著或極顯著正相關關系（表5），表明溫度及降水量對當歸種苗產(chǎn)量及質(zhì)量影響較大，進而影響成活率和早期抽薹率。當歸種苗移栽成活率和早期抽薹率與單根重和根粗間也存在顯著或極顯著正相關關系，表明單根重和根粗越大種苗成活率和早期抽薹率越高；且成活率與種苗產(chǎn)量和一級苗比例間亦存在顯著正相關關系，表明質(zhì)量越好種苗成活率越高。

表5 落石出 氣候因子與當歸種苗質(zhì)量的相關性分析Table 5 Correlation analysis between climatic factors and A.sinensis seedling quality

3 討論

可溶性蛋白和可溶性糖擔負著植物細胞的滲透調(diào)節(jié)功能，一般與植物抗逆性呈正相關［13-14］。植物在逆境下產(chǎn)生的大量活性氧自由基會引起膜脂質(zhì)過氧化，進而損傷膜系統(tǒng)，MDA是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，濃度過高有毒害作用。而SOD主要將最具有毒性的O2.-分解為H2O2和H2O，H2O2進一步由POD和CAT協(xié)同清除［19-20］，其中CAT是抗逆性最弱的抗氧化酶類，逆境條件下，一般CAT最易受到影響。研究表明，可溶性蛋白和MDA含量均與平均地溫、平均氣溫及降水量間呈顯著負相關關系，而CAT和POD活性則與平均地溫、平均氣溫及降水量間呈顯著正相關關系，表明隨著播期的推遲，溫度逐漸降低，降水量逐漸減少，使當歸種苗產(chǎn)生的自毒作用和蛋白質(zhì)滲透調(diào)節(jié)能力增強，而維持根系的生物抗氧化功能酶的活性減弱，播期過遲亦不利于獲得優(yōu)質(zhì)種苗。

一般當歸種苗越大，移栽后早期抽薹率越高，而控制種苗大小是降低早期抽薹率的有效方法之一；播期與種苗生長期間的氣候因子息息相關，因而顯著影響著種苗的大小。當歸種苗單根重及根粗越大，早期抽薹率也越高，而這些指標與各氣候因子之間均存在顯著或極顯著正相關關系，在一定程度上溫度升高及降水增多，種苗生長旺盛，易形成大苗，從而降低種苗質(zhì)量。

4 結論

第2播期當歸種苗產(chǎn)量分別比第1、3播期最高出11.96%和65.63%，同時一級苗比例也比第三播期高12.06%；MDA含量分別比第1、3播期低2.02%和29.44%，且SOD活性分別比第1播期和第3播期高出0.45%、1.07%，POD活性比第3播期高22.68%。說明在第2播期，即育苗期平均地溫15.71℃、平均氣溫15.86 ℃、≥10 ℃有效積溫1803.06及降水量350.8 mm左右的氣候條件下所育種苗抗逆性強、早期抽薹率低、藥材產(chǎn)量高，質(zhì)量較好。