種子丸?；瘜h參農(nóng)藝性狀及藥材產(chǎn)量的影響

張碧全，陳垣,2，郭鳳霞，蔡子平，焦旭升，王紅燕

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室，甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新重點實驗室，甘肅省藥用植物栽培育種工程研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省特色藥用植物資源保護與利用工程實驗室，甘肅省特色藥材規(guī)范化可追溯栽培工程技術(shù)研究中心，甘肅中天藥業(yè)有限責任公司，甘肅 定西 748100；3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物與啤酒原料研究所，甘肅 蘭州 730070)

黨參為桔梗科植物黨參Codonopsispilosula(Franch.)Nannf.、素花黨參C.pilosulaNannf.var.modesta(Nannf.)L.T.Shen或川黨參C.tangshenOliv.的干燥根[1]，具有補脾益氣、養(yǎng)血生津等多種功效[2-3]，為多年生草本，主產(chǎn)于甘肅、山西等省[4]，甘肅黨參種植面積居全國之首。

黨參種子小，千粒質(zhì)量僅0.2 g左右，難以機械化精量播種，播種均勻性差，造成種苗大小參差不齊，嚴重影響標準化栽培成效。目前黨參育苗為傳統(tǒng)的大田模式，育苗時間長，育苗期受干旱影響較大，勞動力成本高，育苗成效低[5]。工廠化育苗是提高黨參育苗效益的重要途徑。但工廠化育苗的播種機對種子有嚴格要求，只有將種子丸粒化處理才能實現(xiàn)工廠化育苗的播種作業(yè)。種子丸?；抢猛枇２牧习N子，增大種子體積和質(zhì)量的技術(shù)，包衣材料中還可添加養(yǎng)分或殺蟲、殺菌劑等提高種子出苗率和種苗質(zhì)量[6]。種子丸粒化技術(shù)已在蔬菜、經(jīng)濟作物和園林植物上廣泛使用，產(chǎn)生了較好的效果[7-9]。林艷等[8]研究提出，桃膠粉pH呈微酸性，有利于種子萌發(fā)和生長，是比較理想的種子丸?；澈蟿?。目前對中藥材種子丸粒化相關(guān)的研究才剛剛起步，對黨參種子丸?；芯可跎伲覂H停留在發(fā)芽試驗階段，陳紅剛等[10]對黨參種子丸?；跆奖砻?，丸?；幚砟苁裹h參種子體積增加8倍，顯著增大了黨參種子質(zhì)量，但丸?；N子對黨參成苗和藥材產(chǎn)出性能的影響尚不清楚，也未見相關(guān)報道。利用現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)管理模式的工廠化育苗已在蔬菜和花卉產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用，育苗受外界自然因素影響小，種苗抗逆性強，生長均勻度高，更適宜輕小種子精量播種育苗[11]。因此，在黨參種子丸?；A(chǔ)上，探尋現(xiàn)代化工廠設(shè)施精細化播種育成種苗的成藥效應(yīng)具有重要意義，可為黨參實現(xiàn)工廠化育苗提供科學(xué)依據(jù)，促進黨參產(chǎn)業(yè)化的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況及材料來源

試驗點位于甘肅省天水市武山縣城關(guān)鎮(zhèn)下街村，屬溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫10.3 ℃，無霜期195 d，年均日照2 331 h，海拔1 439 m，降水量500 mm左右；試驗地土壤pH為7.35，有機質(zhì)含量11.25 g/kg，全氮含量0.63 g/kg，全磷含量1.46 g/kg，全鉀含量20.07 g/kg，堿解氮含量73.18 mg/kg，速效磷含量42.89 mg/kg，速效鉀含量107.51 mg/kg。

試驗用黨參種子為甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)多年系統(tǒng)選育的甘黨2號黨參品種種子，于2019年10月在隴西縣3 a生繁種田采收，采收后晾干脫粒，干燥通風保藏。生荒土采于蘭州市榆中縣北山，土壤晾干后粉碎過篩，經(jīng)滅菌處理后用于種子丸粒化；桃膠粉購于甘肅源昕生物科技有限公司，主要為薔薇科植物桃或山桃等樹皮中分泌出來的樹脂。有足夠的水溶性和適當?shù)恼扯?，可用于配置水溶性膠黏劑，也可用作增稠劑、乳化劑等。

1.2 種子丸?；幚砑坝?/h3>

黨參種子丸?；幚碓诟拭C省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中藥材研究所實驗室進行。稱取黨參種子250 g，隨機分為5組，每組50 g，實施5個處理。以生荒土(wild immature soil)為丸化填充材料，選用桃膠粉(gum powder of peach)為粘合劑，桃膠濃度設(shè)置梯度為0%、0.2%、0.4%和0.6%，共5個處理：生荒土+水(WG1)、生荒土+0.2%桃膠粉(WG2)、生荒土+0.4%桃膠粉(WG3)和生荒土+0.6%桃膠粉(WG4)，以普通種子為對照(CK)。種子丸粒化采用小型種子丸粒機(HynE-wlhj-zj300，青島蕙益農(nóng)機械有限責任公司)按處理單獨自動制粒，制粒種子直徑約2 mm，平均有籽率達95.0%以上，單籽率隨添加粘合劑的濃度增加而降低，當桃膠濃度為0.2%時種子丸粒最易成型且單子率最高為92.7%，當桃膠濃度為0.4%時種子丸粒不易成型單籽率最低為68.7%。制粒結(jié)束，將種子置小型種子烘干機(HynE-hgj-200，青島蕙益農(nóng)機械有限責任公司)快速脫水30 min后自然晾曬干，過2 mm篩去除碎粒和雜質(zhì)，精選丸?；N子隨機分為3組(3個重復(fù))，用于黨參種子育苗試驗。

為便于工廠化育苗，不同丸粒化黨參種子于2020年1月22日至4月22日在甘肅省武山縣蔬菜產(chǎn)業(yè)科技示范園區(qū)現(xiàn)代化日光玻璃溫室進行，種子育苗試驗采用單因素試驗方案，共5個丸?；N子處理(WG1、WG2、WG3、WG4和CK)，隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。使用21孔穴盤在流水線精量播種機(2YB-500-GT)上播種育苗，穴盤規(guī)格(54 cm×28 cm)，上口徑6.5 cm，下口徑3.0 cm，高6 cm)，每個處理播種3盤，共計15盤，每穴播種20粒，播種后根據(jù)天氣情況適時適量澆水。2020年4月12日將育苗盤從玻璃溫室移出，在移栽田煉苗10 d。

1.3 不同丸?；h參種子育成種苗移栽試驗

移栽試驗地位于武山縣，前茬菜豆，結(jié)合整地底施2 000 kg/hm2有機肥(有機質(zhì)≥45.0%,N+P2O+K2O≥5.0%,甘肅大行農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司。丸?；幚睃h參種苗于2020年4月22日移栽，試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，共5個丸粒化處理，3次重復(fù)。采用覆白膜露頭栽培，移栽密度約40萬苗/hm2，小區(qū)行長1.5 m，行距0.35 m，株距8 cm，每小區(qū)3行，小區(qū)面積1.575 m2(1.5 m×1.05 m)，每小區(qū)移栽3行，每行20株，每處理共移栽180苗。黨參成藥栽培期不追肥,采用生態(tài)黃板防蟲，人工除草3次。2020年4月至11月從移栽至藥材采挖期。

1.4 試驗取樣與指標測定

1.4.1 種子成苗率和返青率統(tǒng)計 在育苗結(jié)束，種苗移栽前，統(tǒng)計各處理成苗數(shù)，計算成苗率(成苗率%=最終成活種苗數(shù)×100/種苗總數(shù))。成藥栽培期移栽后返青結(jié)束，統(tǒng)計各處理返青株數(shù)，計算返青率(返青率%=返青株數(shù)×100/移栽總種苗數(shù))。

1.4.2 成藥株生長動態(tài)指標測定 每個處理選生長整齊一致的單株30株，掛牌標記，分別于6月20日和8月15日對各處理地上部分生長動態(tài)進行測定，每次定株測定生長指標。株高，植株莖根部到植株頂端的高度(精度1/10)；株幅，植株地上部分所形成的最大寬度(精度1/10)；莖粗，采用電子游標卡尺測量植株從蘆頭向上第三節(jié)莖的直徑(精度1/100)。葉長、葉寬，采用電子游標卡尺測定植株從下至上三分之二處正常的功能葉片(精度1/100)。

1.4.3 藥材產(chǎn)量測定 2020年11月25日藥材采挖后，各處理隨機抽取30株對農(nóng)藝性狀指標進行測定，測定指標包括：根長，黨參苗頭部到根尖的長度(精度1/100)；根粗，黨參苗頭部最粗處的直徑(精度1/100)；藥材單根質(zhì)量(精度1/100)；4)側(cè)根數(shù)，主要統(tǒng)計一級側(cè)根數(shù)。藥材采挖后計取根數(shù)，測定小區(qū)鮮藥材產(chǎn)量(精度1/100)，最后換算為每公頃鮮藥材產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003制圖，采用SPSS 19.0對各處理組科學(xué)方差分析，多重比較采用Duncan法，字母標記法標記顯著性，最后基于不同丸?；N子成苗及種苗成藥產(chǎn)量性狀指標因子分析基礎(chǔ)上對各處理組指標求算隸屬度，對各丸粒化種子處理綜合評判[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同丸?；h參種子成苗率的比較

不同丸?；幚睃h參種子經(jīng)工廠化穴盤育苗，成苗率表現(xiàn)出一定差異，生荒土添加濃度為0.4%桃膠即WG3成苗率最高，較CK增加24.3 %(P<0.05)?？傮w趨勢顯示，隨桃膠濃度增大，成苗率越高，各處理重復(fù)間成苗率變幅為50.0%～80.0%，成苗率最高的穴盤出現(xiàn)在WG2和WG3處理，成苗率最低的穴盤出現(xiàn)在CK和WG4處理(桃膠濃度為0.6%)，但桃膠濃度低于0.4%的處理成苗率均在50.0%以上(圖1)。

圖1 不同丸?；幚睃h參成苗率比較

2.2 不同丸?；h參種子育成種苗成藥期返青率的比較

不同丸?；h參種子育成種苗在移栽后返青率表現(xiàn)出差異。WG2顯著高于WG1和CK(P<0.05)，總體趨勢顯示，隨桃膠濃度增大，丸?；N子工廠化穴盤育成種苗移栽返青率越高，各處理返青率呈現(xiàn)：WG2>WG3>WG4>CK>WG1。WG2返青率較CK顯著提高8.3%，各處理重復(fù)間返青率變幅為33.3%～50.0%，返青率最高的處理出現(xiàn)在WG2，返青率率最低的處理出現(xiàn)在CK(圖2)。

圖2 不同丸?；幚睃h參返青率比較

2.3 不同丸粒化黨參種子育成種苗成藥株地上部分生長指標的比較

黨參種苗移栽后，在成藥株生長過程中，6～8月份各生長動態(tài)指標普遍呈增長趨勢。6月份隨處理不同株高有所差異，但差異不顯著(P>0.05)，8月份各處理株高差異未達到極顯著水平(P>0.01)，WG3株高最大為21.96 cm，較CK增高3.89 cm(P>0.05)。6～8月份株幅呈現(xiàn)快速增長期，6月份各處理間株幅差異不顯著(P>0.05)，WG3處理6～8月株幅增長最快，增幅高達46.65 cm，8月份WG3株幅極顯著高于與WG1、CK(P<0.05)，較兩個處理分別高出19.1 cm、20.55 cm。6～8月份各處理莖粗增長較快，6月份WG3處理莖粗極顯著高于WG1、CK(P<0.05)，各處理重復(fù)間莖粗變幅為0.76～1.77 mm，莖粗最大的處理出現(xiàn)在WG4，莖粗最小的處理出現(xiàn)在WG1和CK。8月份各處理間莖粗的差異未達到極顯著水平(P>0.01)，WG3莖粗顯著高出CK處理0.94 mm(P<0.05)。6～8月份黨參葉長葉寬呈快速增長期，丸粒化處理間葉長葉寬均表現(xiàn)出增長優(yōu)勢，葉長葉寬比均未達到極顯著水平(P>0.01，圖3)。

圖3 不同丸粒化處理對黨參成藥株生長動態(tài)的影響

2.4 不同丸?；h參種子育成種苗成藥根農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的比較

不同丸?；幚睃h參種苗移栽成藥后，丸粒化處理對藥材根部農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量具有不同程度的影響，丸?；疻G3處理根長最長，較CK平均高出2.27 cm。WG2藥材側(cè)根數(shù)最少，根粗最大，表明側(cè)根數(shù)的減少可促進主根的生長，WG2根粗較WG1和CK 顯著增高3.95 mm和2.46 mm(P<0.05)。藥材單根鮮質(zhì)量和單根干質(zhì)量均未到達顯著水平(P>0.05)，但隨丸粒化處理不同各處理間表現(xiàn)出差異性，單根鮮質(zhì)量：WG2>WG4>CK>WG3>WG1，WG2、WG4較CK平均分別高出3.50 g和1.39 g，各處理重復(fù)間單根鮮質(zhì)量變幅為87.99～101.13 g，單根鮮質(zhì)量最大的處理出現(xiàn)在WG2，單根鮮質(zhì)量最小的處理出現(xiàn)在WG1，單根干質(zhì)量WG3最大，較CK平均高出2.92 g，各處理重復(fù)間單根干質(zhì)量變幅為24.51～32.72 g，單根干質(zhì)量最大的處理出現(xiàn)在WG3，單根鮮質(zhì)量最小的處理出現(xiàn)在WG1。藥材折干率WG3顯著高出WG1和CK分別為3.40%和3.90%(P<0.05)。藥材鮮產(chǎn)量WG2最高為9133 kg/hm2，WG2、WG3、WG4較CK分別高出946、733、600 kg/hm2，WG1較CK有所降低(表1)。

表1 不同丸?；幚韺h參藥材根農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

2.5 不同丸粒化黨參種子成苗和成藥性能的綜合評判

基于10個黨參種子成苗和成藥產(chǎn)量性狀指標的主成分分析顯示(表2)，前3個主成分特征根均大于1，累計貢獻率為83.3%，故提取前3主成分的貢獻率計算各性狀指標的權(quán)重值(表3)。綜合因子分析顯示(表3)，不同丸?；幚睃h參種子成苗和成藥的綜合指數(shù)大小依次為WG2(0.956 7)>WG3(0.624 7)>WG4(0.573 2)>CK(0.286 3)>WG1(0.004 3),說明黨參種子采用生荒土+0.2%粘合劑丸?；幚?，成苗率和成藥特性綜合評比最佳，其次為生荒土+0.4%粘合劑丸粒化處理，純生荒土綜合評比較CK差。

表2 不同丸粒化黨參種子成苗和成藥產(chǎn)量10個指標的主成分和權(quán)重

表3 不同丸?；h參種子成苗和成藥產(chǎn)量10個性狀指標的隸屬度與綜合指數(shù)排序

Wj=∑(Cl,j×VPl)/∑∑(Cl,j×VPl)

R(Xij)=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

RR(Xij)=1-(Xij(Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

CIj=∑[R(Xij)×Wj]

式中，Cl,j為第j指標的第l主成分值，VPl為第l主成分方差的百分比，Wj為第j指標的權(quán)重值(weight)，R(Xij)為i處理組j指標的隸屬度，RR(Xij)為反向指標的隸屬度,Xij為i丸粒化組j指標的平均值，Xjmax和Xjmin分別為j指標的最大和最小值，CIj為第i種子丸化處理組j指標的綜合評價指數(shù)。

3 討論

3.1 黨參種子丸?；幚碛欣诠S化育苗

種子萌發(fā)是個體發(fā)育的起點，播種后萌發(fā)條件適宜才能達到早苗、全苗和壯苗，奠定良好的豐產(chǎn)栽培基礎(chǔ)[13]。種子丸?；?，丸粒材料的包裹使得種子通透性降低，吸水能力下降。因此選擇適宜的包衣材料是種子丸?；夹g(shù)的關(guān)鍵。生荒土有害微生物豐度低、微生物多樣性指數(shù)高[14-15]，生荒土配合低濃度桃膠丸粒質(zhì)量較佳，純生荒土丸粒難度較大，丸化成型后種子干燥過程中容易破裂。不利于機械化播種，當使用生荒土添加濃度為0.2%～0.4%的桃膠作為粘合劑丸化制粒時，種子制粒成型率高，硬度適宜，丸化后種子單籽率有籽率高，有利于開展黨參機械化精量化播種[16]，但當粘合劑濃度大于0.6%時因粘度太大，種子丸?；y度大，丸粒后種子多籽率顯著增高，硬度大，不利于黨參機械化、精量化育苗播種。黨參種子丸?；幚砗蠼?jīng)工廠化育苗成苗率提高，種苗表現(xiàn)出一定的生長優(yōu)勢。這與文飛[17]等人研究結(jié)果一致，丸?；幚韺χヂ槌擅缏始懊缙诘闹旮摺⑶o粗、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量均有不同程度的提高。因此黨參種子丸?；瘯r使用適宜濃度的桃膠粉作為粘合劑可以提高種苗成苗率[18]，種苗在大田生長中也表現(xiàn)出顯著的生長優(yōu)勢，產(chǎn)量隨之提高。

3.2 黨參種子丸粒化處理有利于成藥期藥材產(chǎn)量提高

種子和種苗是生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，李瑞杰[19]等人研究表明種苗分級移栽后,種苗等級越高,返青率也越高,植株生長發(fā)育越好,而且地下根生物產(chǎn)量也越高，因此種苗的好壞是決定藥材產(chǎn)量質(zhì)量的重要因素。高志剛[20]研究表明種子大小影響幼苗存活作用顯著，相對較小的種子，大種子產(chǎn)生的幼苗存活能力和競爭能力要更強。種子丸?；篌w積質(zhì)量均增大，表面厚度增加，形成保護層，提高了種苗抗逆性[21]，本研究發(fā)現(xiàn)，丸粒化黨參種子成苗率較CK均有所提高，育成種苗移栽后返青率除WG1低于CK，其余處理種苗的返青率均較CK有所提高。黨參種子丸?；^程中添加適宜濃度的粘合劑后育成種苗在成藥期生長勢也表現(xiàn)出優(yōu)勢，移栽后種苗抗逆性增強，返青率提高，成藥產(chǎn)量高，個體質(zhì)量優(yōu)異，根長和根粗更為明顯，表明丸?；h參種子育成種苗在成藥期異速生長趨勢明顯，添加適宜濃度桃膠丸粒化種子成藥產(chǎn)量更高[22]。也表明適宜濃度桃膠促進了黨參種苗生長活力，并具有顯著的成藥效應(yīng)。當種子丸?；幚頃r不添加粘合劑只用填充劑生荒土作為丸化劑時，種苗及成藥期的生長特性普遍劣于其他丸?；幚?。

4 結(jié)論

黨參種子不同丸粒化處理可有效增強種苗和返青成藥株的抗逆性，提高成苗率和返青率，改善藥材性狀，降低含水量，顯著提高藥材產(chǎn)量和質(zhì)量，以生荒土和添加0.2%～0.4%的桃膠丸粒化綜合效果較好，丸?；笃谛?yīng)明顯，綜合評價顯示，不同丸?；h參種子對成苗和成藥的綜和評比指數(shù)大小依次為WG2(0.956 7)>WG3(0.624 7)>WG4(0.573 2)>CK(0.286 3)>WG1(0.004 3)。本研究首次利用生荒土作為種子丸?；畛鋭?，生態(tài)環(huán)保，成本低，便于生產(chǎn)推廣應(yīng)用，為黨參工廠化育苗提供了科學(xué)和技術(shù)依據(jù)，可借鑒現(xiàn)代化蔬菜、花卉工廠化育苗模式進一步探索研究實現(xiàn)黨參工廠化育苗。