螯合鐵肥對艾生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

張迎芳，李欣苗，李艷，王霞，厚建霞，晉小軍*，劉孜瀚

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅百草中藥材種植有限公司，甘肅 榆中 730100）

艾（Artemisia argyiLévl.et Vant.）為菊科蒿屬多年生草本或略成半灌木狀植物，其干燥葉常以溫經(jīng)止血、散寒止痛的功效入藥［1］，是我國的傳統(tǒng)中藥材。隨著人們對養(yǎng)生的注重，除醫(yī)療外，艾也被廣泛用于食品、化工等行業(yè)，其需求量大幅度提升，栽培面積不斷擴大。近年來，從成分、藥理等方面對艾的研究日漸深入，但人工栽培方面的研究相對滯后?？茖W(xué)合理的施肥是栽培技術(shù)的關(guān)鍵，我國施肥狀況還停留在施用化肥或微量元素?zé)o機鹽，這些肥料混施后其養(yǎng)分易被固定，降低了作物的吸收率，致使作物生長不良，還會帶來各種環(huán)境問題［2］。為提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)，我國現(xiàn)在研發(fā)出大量新型肥料，螯合肥就是其中一種。

螯合肥在化學(xué)上被稱為絡(luò)合物，是利用有機分子化合物對金屬離子的吸收或釋放作用制成的新型肥料。據(jù)報道，螯合肥的肥效是無機肥的數(shù)倍，不僅可提高土壤中微量元素的有效性，提升農(nóng)作物對養(yǎng)分的吸收利用率，還可調(diào)整作物的生理機能，提高其抗逆性［3］。螯合肥在提高作物外觀品質(zhì)上起積極作用。呂濤等［4］研究表明施用氨基酸、EDTA、糖醇螯合肥等不同螯合肥均可提高草莓植株的株高、莖粗和葉面積，同時也可提高草莓的產(chǎn)量，提升其外觀品質(zhì)，改善果實品質(zhì)。葉金巧等［5］研究發(fā)現(xiàn)氨基酸復(fù)合微肥可使茶樹葉片肥厚，制成的茶餅滋味甘甜耐沖泡。螯合肥還可提高作物生理機能、促進微量元素積累。潘麗萍等［6］研究表明噴施適宜濃度外源氨基酸螯合硒肥，可顯著提高甘薯塊根總硒含量和花青素含量，提高甘薯品質(zhì)。劉自飛等［7］總結(jié)提出螯合鐵肥的使用范圍廣泛，可顯著促進作物葉綠素合成，促進其對Fe元素的吸收，對作物品質(zhì)也有良好影響。穆杰［8］和陳慶瑞［9］等研究表明噴施螯合鐵肥后葉片葉綠素含量顯著提高。于會麗［10］、Ghasemi［11］和丁雙雙［12］等研究表明噴施螯合肥能夠提高作物功能性礦質(zhì)元素含量，提高抗氧化酶活性，進而促使產(chǎn)量、果實品質(zhì)等得到不同程度的提高和改善。除對作物外觀及生理指標(biāo)的影響外，螯合肥可以促進作物維生素［13］、糖類［14］及蛋白質(zhì)［15］的積累，提高作物品質(zhì)。

鐵是植物體內(nèi)最重要的微量元素之一，參與許多細胞代謝過程，如光合作用、呼吸作用、葉綠素及血紅鐵素的合成［16］。微量元素螯合肥已被廣泛運用在多種農(nóng)作物的生產(chǎn)中，但其在藥用植物方面的研究鮮有報道，微量元素螯合肥對艾影響的研究未見報道。因此，本試驗以艾為研究對象，選擇不同濃度螯合鐵肥進行噴施，研究其對艾生長動態(tài)及品質(zhì)產(chǎn)量的影響，篩選適宜艾生長的螯合鐵肥濃度，為進一步實現(xiàn)艾高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，提高艾葉品質(zhì)，研究艾規(guī)范化栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及材料

本試驗于2020年4～10月在甘肅省渭源縣麻家集鎮(zhèn)塄坎村甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院中藥材產(chǎn)學(xué)研結(jié)合示范基地進行。該地晝夜溫差較大，年平均氣溫6.1℃，全年無霜期130 d，年降水量約600～700 mm，降水量較為集中，僅5～8月的降水量就占全年的60%以上。試驗地海拔2 350 m，0～30 cm土層土壤有機質(zhì)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，土壤類型以黑壚土為主，前茬作物為傘形科植物重齒毛當(dāng)歸。

種植材料為采購的艾的根狀莖，以色白鮮嫩無病蟲害者為佳。經(jīng)甘肅省藥品檢驗研究院楊靜主任藥師鑒定確認為菊科植物艾（Artemisia argyiLévl.et Vant.）。螯合肥為：乙二胺四乙酸鐵鈉（螯合鐵含量≥99 %），購自鄭州銀之海化工產(chǎn)品有限公司，簡稱螯合鐵肥。

1.2 儀器與試劑

AL-104電子分析天平（慈溪市天東衡器廠）、T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司），101-1AB電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司），JFSD-100粉碎機（浙江省永康市金穗機械制造廠）、LI-6400XT便攜式光合作用測量系統(tǒng)（北京力高泰科技有限公司）、7890B氣相色譜儀（Agilent，USA）等。

丙酮、石英砂、碳酸鈣、石油醚、桉油精標(biāo)品（批號：E809037，上海麥克林生物，純度98%），龍腦標(biāo)品（批號：464-43-7，上海源葉生物，純度98%）。

1.3 試驗設(shè)計

本試驗采用單因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)置4個濃度，一個對照（噴等量清水），分別進行噴施，共5個處理，3次重復(fù)。試驗處理設(shè)置見表1。

表1 試驗處理設(shè)置表Tab.1 Test treatment setting table

小區(qū)面積為3 m×4 m，小區(qū)間距50 cm，以30 cm×20 cm的行株距平栽艾的根狀莖。在株高15 cm時開始噴施螯合鐵肥，第一茬艾噴施一次，第二茬艾噴施兩次，整個生長周期中共噴3次，噴施時間分別2020年6月20日、7月21日、8月19日，每次每小區(qū)用水量為1 000 g，選擇天氣晴朗、無風(fēng)或微風(fēng)的下午進行。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1 艾生物量

于6月上旬至9月下旬，每隔15 d取樣一次，每小區(qū)隨機取10株。分別測定株高、莖粗、葉片數(shù)、單株鮮重和單株干重。

1.4.2 艾產(chǎn)量

分別于2020年7月15日和9月26日采收，共收兩茬，稱量小區(qū)的鮮產(chǎn)、干產(chǎn)及葉產(chǎn)。

1.4.3 艾品質(zhì)

水分、總灰分、酸不溶性灰分含量測定：參照《中華人民共和國藥典》［1］2020版通則。

微量元素含量測定［17］：Fe、Mg、Zn采用火焰法-原子吸收分光光度法測定。

揮發(fā)油測定：參照2020版《中華人民共和國藥典》［1］。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)基本處理及圖表制作軟件為Microsoft Office Excel 2010，數(shù)據(jù)分析軟件為SPSS 22.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 螯合鐵肥對艾生物量的影響

由圖1A可知，艾整個生長周期株高呈上升趨勢，且第一茬艾株高均高于第二茬。艾在8月下旬前生長迅速，9月開始生長緩慢直至葉片開始泛黃脫落。噴施鐵螯合肥對艾株高影響顯著，隨著噴施濃度增加，同一時期不同處理株高呈先增后減的變化趨勢。6月初，未噴施螯合鐵肥，各處理株高差異不顯著。噴施螯合鐵肥后，6月中下旬，F(xiàn)2與F1差異顯著，F(xiàn)2較F3、F4及CK差異不顯著，7月中旬F2較F1、F3和F4差異顯著，較CK差異不顯著，但第一茬各時期株高總體表現(xiàn)為F2處理最佳，F(xiàn)3、CK和F4處理次之，F(xiàn)1處理株高最小，第一茬艾F(xiàn)2株高較同期CK分別高1.61%、9.76%和4.48%，F(xiàn)1較CK分別低4.17%、4.44%和5.70%。8月初F2與F1差異顯著，F(xiàn)2較F3、F4及CK差異不顯著，8月中下旬F2較F1、F3、F4和CK均差異顯著，此時期為第二茬艾養(yǎng)分吸收旺盛時期，9月中旬艾生長減緩，F(xiàn)2較F1差異顯著，較F3、F4及CK差異不顯著，但總體表現(xiàn)為F2處理株高最大，F(xiàn)1處理最小，第二茬艾F(xiàn)2株高較同期CK分別高2.51%、17.76%和9.34%，F(xiàn)1較CK分別低15.97%、4.84%和4.64%。

由圖1B可知，艾的莖粗隨生長周期的延長，呈不斷增大的趨勢，在八月下旬之前迅速生長，九月之后增幅略有下降，莖粗達全年最大。噴施不同濃度螯合鐵肥對艾莖粗增加有一定的促進作用，但噴施濃度過高，則不利于艾生長，導(dǎo)致莖粗一定程度上小于對照組，隨著噴施濃度遞增，莖粗先增加后減小。6月初，未噴施鐵螯合肥，各處理莖粗差異不顯著。噴施螯合鐵肥后，6月中下旬，F(xiàn)2較F4差異顯著，較F1、F3及CK差異不顯著，7月中旬各處理間差異不顯著，但第一茬各時期莖粗總體表現(xiàn)為F2和F3處理較優(yōu)，F(xiàn)1和CK處理次之，F(xiàn)4處理莖粗最小，第一茬艾F(xiàn)2莖粗較同期CK分別高1.80%、0.75%和2.49%，F(xiàn)4較CK分別低1.40%、12.82%和1.85%。8月初各處理間差異不顯著，8月中下旬F2較F4差異顯著，較F1、F3及CK差異不顯著，9月中旬，F(xiàn)2較F1和F4差異顯著，較F3及CK差異不顯著，但整體表現(xiàn)為F2處理莖粗最大，F(xiàn)4處理最小，第二茬艾F(xiàn)2莖粗較同期CK高3.30%、5.48%和4.19%，F(xiàn)4較CK低1.80%、2.97%和4.45%。

由圖1C可知，隨著艾生長周期的延長，葉片數(shù)也隨之增多，且第一茬葉片數(shù)比第二茬多10.14%～47.03%。葉片數(shù)在八月下旬之前增長迅速，八月下旬之后增勢減緩，直至九月下旬葉片泛黃，此時為第二茬葉片數(shù)的最大值。6月初，未噴施鐵螯合肥，各處理間差異不顯著。噴施鐵螯合肥后，葉片數(shù)呈先增后減的趨勢，6月中下旬，F(xiàn)2較F1差異顯著，較F3、F4及CK差異不顯著，7月中旬各處理間差異不顯著，但第一茬各時期葉片數(shù)總體表現(xiàn)為F2＞CK＞F3＞F4＞F1，第一茬F2葉片數(shù)較同期CK分別高6.38%、0.60%、2.69%，F(xiàn)1較CK分別低4.17%、6.77%和7.70%。8月初各處理間差異不顯著，8月中下旬至9月中旬F2較F1、F3、F4及CK差異均顯著，整體表現(xiàn)為F2處理葉片數(shù)最多，F(xiàn)1處理最少，第二茬艾F(xiàn)2較同期CK分別高8.60%、20.38%和8.40%，F(xiàn)1較CK低2.31%、22.81%和20.64%。比較得出F2為最適噴施濃度。

圖1 螯合鐵肥對艾生長量的影響Fig.1 Effects of chelated iron fertilizer on growth of A.argyi

由表2可知，艾鮮重隨著生長周期的延長而增加，第一茬鮮重范圍為0.37～84.27 g/株，第二茬范圍為0.35～30.00 g/株，第一茬鮮重是第二茬的2～3倍。6月初，未噴施鐵螯合肥，各處理間差異不顯著。噴施鐵螯合肥后，艾鮮重先增后減，6月中下旬至7月中旬，F(xiàn)2較F1、F3、F4及CK均差異顯著，第一茬各時期總體表現(xiàn)為F2處理艾鮮重最高，F(xiàn)3和CK處理次之，F(xiàn)4處理相對較差，F(xiàn)1處理鮮重最小，第一茬艾F(xiàn)2較同期CK分別高7.84%、41.98%和7.90%，F(xiàn)1較CK分別低7.84%、33.82%和11.26%。8月初各處理間差異不顯著，8月中下旬F2較F1、F3及F4差異顯著，較CK差異不顯著，9月中旬，F(xiàn)2較F1、F3、F4及CK均差異顯著，整體表現(xiàn)為F2處理最佳，F(xiàn)1處理鮮重最小，第二茬F2較同期CK高7.84%、41.98%、7.90%，F(xiàn)1較CK低3.92%、45.62%、18.77%。

表2 螯合鐵肥對艾鮮重的影響Tab.2 Effects of chelating iron fertilizer on fresh height of A.argyi

由表3可知，艾干重隨著生長周期的延長而增加，第一茬干重范圍為0.10～13.13 g/株，第二茬范圍為0.09～12.55 g/株，第一茬干重略高于第二茬。6月初，未噴施螯合鐵肥，各處理間差異不顯著。隨著噴施濃度逐漸遞增，艾干重呈先增后減的變化趨勢，6月中下旬，F(xiàn)2較F1及CK差異顯著，較F3和F4差異不顯著，7月中旬，F(xiàn)2較F1、F3及F4差異顯著，較CK差異不顯著，第一茬各時期總體表現(xiàn)為F2和CK處理艾干重最高，F(xiàn)1處理最低，第一茬艾干重F2較同期CK分別高14.29%、29.70%、5.82%。8月份各處理間差異不顯著，9月中旬，F(xiàn)2較F1、F3、F4和CK均差異顯著，整體表現(xiàn)為F2處理最佳，F(xiàn)3、F4和CK處理次之，F(xiàn)1處理最小，第二茬F2較同期CK高6.25%、17.20%、14.07%。表明適量噴施螯合鐵肥有利于艾干物質(zhì)的積累。

表3 螯合鐵肥對艾干重的影響Tab.3 Effects of chelating iron fertilizer on dry height of A.argyi

2.2 螯合鐵肥對艾產(chǎn)量的影響

藥材需求量及產(chǎn)量的多少決定其經(jīng)濟效益的高低。由表4可知，噴施螯合鐵肥后，艾鮮產(chǎn)、干產(chǎn)及葉產(chǎn)總量均有不同程度增加，鮮產(chǎn)、干產(chǎn)及葉產(chǎn)總量均依次表現(xiàn)為F2＞CK＞F3＞F4＞F1，F(xiàn)2處理鮮產(chǎn)、干產(chǎn)及葉產(chǎn)總量較CK分別高8.46%、9.54%、16.85 %，F(xiàn)1處理較CK分別低23.46%、29.28%、22.78%，表明噴施600倍液螯合鐵肥有助于提高艾產(chǎn)量。

表4 螯合鐵肥對艾產(chǎn)量的影響Tab.4 Effects of chelating iron fertilizer on yield of A.argyi

2.3 螯合鐵肥對艾品質(zhì)的影響

2.3.1 螯合鐵肥對艾水分、灰分的影響

2020版《中國藥典》規(guī)定，艾葉干燥品中水分含量不得超過15%，總灰分不得超過12%，酸不溶性灰分不得超過3%。由表5可知，不同處理艾葉水分、總灰分、酸不溶性灰分均符合標(biāo)準(zhǔn)，第二茬艾葉水分、灰分含量均略高于第一茬艾葉。第一茬艾葉中，從水分含量來看不同處理間表現(xiàn)為F4＞F3＞F1＞CK＞F2，F(xiàn)4較CK差異顯著，F(xiàn)1、F2、F3較CK不具有顯著差異性，施肥處理相較CK而言，水分含量有不同程度的增加，高濃度處理水分含量較低濃度處理高；不同處理對艾葉總灰分含量影響表現(xiàn)為F4＞CK＞F1＞F3＞F2，各處理間差異顯著，不同處理對艾葉酸不溶性灰分含量影響表現(xiàn)為F4＞F1＞F3＞CK＞F2，F(xiàn)4顯著高于其它處理。第二茬艾葉中，從水分含量來看不同處理間表現(xiàn)為F4＞CK＞F1＞F3＞F2，F(xiàn)2較其他處理差異顯著；不同處理對艾葉總灰分含量影響表現(xiàn)為F4＞CK＞F1＞F3＞F2，與第一茬表現(xiàn)一致；不同處理對艾葉酸不溶性灰分含量影響表現(xiàn)為F4＞CK＞F1＞F3＞F2，各處理間差異顯著。第一茬和第二茬艾葉水分、灰分和酸不溶性灰分較同期CK分別低6.53%、10.22%、10.24%、7.09%、10.47%、25.56%。

表5 螯合鐵肥對艾葉水分、灰分含量的影響Tab.5 Effects of chelating iron fertilizer on moisture，ash content of A.argyi

2.3.2 螯合鐵肥對艾微量元素含量的影響

由表6可知，第一茬艾葉鐵、鋅的含量高于第二茬，鎂的含量第一茬艾葉低于第二茬。第一茬和第二茬艾葉中，鐵含量分別表現(xiàn)為F2＞CK＞F3＞F4＞F1和F2＞F3＞CK＞F4＞F1，鎂含量分別表現(xiàn)為F2＞CK＞F3＞F4＞F1和F2＞F3＞F4＞CK＞F1，鋅含量分別表現(xiàn)為F2＞CK＝F3＞F4＞F1和F2＞CK＞F3＞F4＞F1，F(xiàn)2較其他各處理差異顯著，較CK分別高10.00%、1.44%、6.90%、20.75%、14.09%、3.03%。

表6 螯合鐵肥對艾葉微量元素含量的影響Tab.6 Effects of chelating iron fertilizer on trace element content of A.argyi

2.3.3 螯合鐵肥對艾揮發(fā)油含量的影響

2020版《中國藥典》規(guī)定，艾葉干燥品中含桉油精不得少于0.050%，龍腦不得少于0.020%。由表7可知，不同處理艾葉桉油精和龍腦含量均符合標(biāo)準(zhǔn)，且第二茬含量略低于第一茬。無論第一茬還是第二茬艾葉，其揮發(fā)油、桉油精、龍腦含量表現(xiàn)一致，為F2＞F3≥F4＞F1＞CK，F(xiàn)2處理的桉油精和龍腦較其他處理具有顯著差異性，第一茬和第二茬艾葉F2較CK分 別 高15.63%、29.31%、70.59%、21.43%、30.91%、80.00%。綜合比較得出，以F2處理艾葉品質(zhì)最優(yōu)。

表7 螯合鐵肥對艾葉揮發(fā)性成分含量的影響Tab.7 Effects of chelating iron fertilizer on volatile component content of A.argyi

3 討論與結(jié)論

合理施肥是提高藥用植物品質(zhì)產(chǎn)量的關(guān)鍵措施，鐵元素對植物生物膜的穩(wěn)定性及核酸、脂質(zhì)的合成都有重要的影響［18］。本研究結(jié)果表明，噴施適宜濃度螯合鐵肥對艾生長具有一定促進作用，不同時期株高、莖粗、葉片數(shù)、鮮重、干重等指標(biāo)均以F2處理最佳，以上指標(biāo)第一茬和第二茬最高分別為104.88 cm和58.44 cm、8.85 mm和12.18 mm、82.33片和68.75片、51.07 g/株和24.13 g/株、10.37 g/株和9.08 g/株，F(xiàn)1、F4因噴施濃度不當(dāng)對艾植株生長產(chǎn)生不良影響，各指標(biāo)均低于CK；艾鮮產(chǎn)、干產(chǎn)、葉產(chǎn)總量以F2處理最佳，分別為15 666.7 kg/hm2、4 052.8 kg/hm2、1 752.8 kg/hm2，F(xiàn)3次之，F(xiàn)1最低；在艾質(zhì)量評價方面，第一茬和第二茬艾葉水分、總灰分、酸不溶性灰分、鐵含量、鎂含量、鋅含量、揮發(fā)油、桉油精、龍腦含量均以F2處理最佳，分別為9.73%和11.53%、9.22%和9.41%、1.84%和1.88%、0.55 mg/g和0.64 mg/g、8.48 mg/g和5.10 mg/g、0.031 mg/g和0.034 mg/g、0.74%和0.68%、0.075%和0.072%、0.058%和0.054%，F(xiàn)3次之，符合《中國藥典》2020版標(biāo)準(zhǔn)。

本研究發(fā)現(xiàn)，第一茬艾葉的產(chǎn)量遠高于第二茬艾葉，且北方地區(qū)第一茬艾葉宜在七月中旬進行采收，第二茬艾葉宜在九月上旬進行采收，此時株高、葉片數(shù)及生物量等生長指標(biāo)達最高峰，揮發(fā)性成分的積累也達到最佳值。這與萬定容等人［19］研究結(jié)果一致，其根據(jù)黃酮、鞣質(zhì)等物質(zhì)的含量變化發(fā)現(xiàn)：南方地區(qū)宜在端午節(jié)后1～2周采收艾葉，北方地區(qū)可略遲1周，且第一茬艾葉的產(chǎn)量及品質(zhì)顯著優(yōu)于第二茬艾葉。

鐵是植物體內(nèi)最重要的礦質(zhì)元素之一，參與許多細胞代謝過程，合理施用鐵肥有利于提高植物品質(zhì)，保障植物呼吸作用和光合作用的正常進行，保證植株個體的正常發(fā)育和群體的協(xié)調(diào)發(fā)展［20］。李艷等人［21］研究表明噴施螯合鐵肥可顯著提高當(dāng)歸品質(zhì)。揮發(fā)油為艾葉的主要活性成分，其化學(xué)成分復(fù)雜，主要為單萜、倍半萜及其衍生物，有特殊香氣，具有消炎抗菌抗病毒等藥理活性［22］。路強等人［23］研究表明，噴施鐵肥，能夠提升胡蘿卜的品質(zhì)以及促進其肉質(zhì)根對礦質(zhì)元素鐵、鎂、鋅和鉀的吸收，本研究結(jié)果與其一致，噴施螯合鐵肥能促進艾葉對鐵、鋅和鎂的吸收，鐵元素與揮發(fā)油、桉油精、龍腦之間具有協(xié)同作用，可以促進揮發(fā)性成分的積累，以此提升艾葉品質(zhì)。

噴施適宜濃度螯合鐵肥對艾的生長具有明顯的促進作用，以噴施600倍液螯合鐵肥效果最佳，能夠顯著提高艾的各項生長指標(biāo)，高效促進艾葉揮發(fā)性成分的積累，提升艾葉品質(zhì)，增加艾產(chǎn)量，對艾產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效具有重要的理論指導(dǎo)意義。