張文斌，張 榮，李文德，李翊華，陳修斌

(1.張掖市經(jīng)濟作物技術(shù)推廣站，甘肅張掖 734000；2.河西學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅張掖 734000)

水肥耦合對河西綠洲板藍根生理特性及產(chǎn)量影響

張文斌1，張 榮1，李文德1，李翊華2，陳修斌2

(1.張掖市經(jīng)濟作物技術(shù)推廣站，甘肅張掖 734000；2.河西學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅張掖 734000)

為獲得河西綠洲板藍根生產(chǎn)的適宜水肥用量，以板藍根品種‘安徽亳州種’為材料，采用裂區(qū)試驗設(shè)計，研究不同水肥耦合處理(A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2和A3B3)對板藍根生理特性及產(chǎn)量影響。結(jié)果表明：采用田間持水量為75%～90%、肥料水平為N 225 kg/hm2+ P2O5525 kg/hm2+K 150 kg/hm2時的水肥組合處理(A2B1)，其板藍根的株高、最大葉長、最大葉寬、主根根長、根直徑、葉片數(shù)等形態(tài)指標(biāo)都顯著高于其他處理；同時板藍根在營養(yǎng)生長的前期、中期、后期，植株的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci) 及蒸騰速率(Tr)也最大，植株保持較強的生理代謝活動，A2B1處理的板藍根產(chǎn)量最高(209.05 kg/667m2)，不同水肥耦合處理對板藍根單位面積產(chǎn)量影響大小順序為A2B1>A2B2>A2B3>A1B1>A1B2>A1B3>A3B1>A3B2>A3B3。

河西綠洲；水肥耦合；板藍根；生理特性；產(chǎn)量

甘肅民樂縣地處河西走廊中部，農(nóng)區(qū)海拔1 589～5 027 m，全年無霜期140 d,境內(nèi)土地肥沃，日照充足，氣候溫和，是典型的綠洲農(nóng)業(yè)和培育天然綠色食品的理想之地。近年來，隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，全縣大力發(fā)展中草藥產(chǎn)業(yè)，種植中草藥已成為農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收的支柱產(chǎn)業(yè)。板藍根(Radixisatidis),學(xué)名菘藍(IsatisindigoticaFort.)為十字花科2 a生草本植物，其根為中藥板藍根，具有清熱、解毒、涼血等功能，是中國傳統(tǒng)中藥[1],該區(qū)板藍根常年種植面積穩(wěn)定在1.00萬～1.67萬hm2[2],素有“中國板藍根之鄉(xiāng)”的美稱，種植板藍根可以取得良好的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益。

為提高板藍根產(chǎn)量，在生產(chǎn)過程中，田間管理上通過“大肥大水”的投入來實現(xiàn)，這樣不合理灌水施肥不僅造成水肥資源的浪費，而且容易導(dǎo)致土壤產(chǎn)生鹽漬化，使其產(chǎn)量品質(zhì)下降、發(fā)病率高。近年來，國內(nèi)學(xué)者對板藍根的研究大多集中在營養(yǎng)元素與重金屬對種子萌發(fā)特性[3-4]、高產(chǎn)栽培技術(shù)[5-6]、配方施肥[7]等方面，而有關(guān)水肥耦合對板藍根生理特性及產(chǎn)量的影響系統(tǒng)報道較少。本試驗以‘安徽亳州種’板藍根為材料，研究不同水肥耦合對河西綠洲板藍根植株生理特性的影響，旨在為甘肅民樂縣板藍根生產(chǎn)中提高水肥資源利用率及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化栽培提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

于2015年4月至10月在甘肅省張掖市民樂縣六壩鎮(zhèn)六壩村中藥材生產(chǎn)基地內(nèi)進行試驗。供試土壤為灌漠土，有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為16.21 g/kg，堿解氮36.27 mg/kg，速效磷7.46 mg/kg，速效鉀142.68 mg/kg，pH 7.36，全鹽1.13 g/kg，體積質(zhì)量1.12 g/cm3，總孔隙度42.35%，質(zhì)地砂壤。

1.2 試驗材料與播種

供試的板藍根品種為‘安徽亳州種’,由民樂縣六壩中藥材專業(yè)合作社提供。于2015-04-25播種前將種子用40～50 ℃溫水浸泡4 h左右后撈出用草木灰拌勻，采用寬平畦栽培，畦寬1.2 m，水溝寬0.3 m,，播種行距10 cm，株距10 cm，每穴播2～3粒種子，用種量為2.5 kg/667m2～3.0 kg/667m2保苗數(shù)8.0×105株/hm2。

1.3 試驗設(shè)計與種植

采用裂區(qū)設(shè)計[8]，水分處理為主區(qū)，肥料處理為副區(qū)。水分設(shè)3個水平，田間持水量為90%～100%(A1)、田間持水量為75%～90%(A2)和田間持水量為50%～75%(A3)；肥料3個水平為理論施肥(B1)：N 225 kg/hm2+ P2O5525 kg/hm2+K 150 kg/hm2，經(jīng)驗施肥(B2)：N 375 kg/hm2+P2O5750 kg/hm2+K 225 kg/hm2和超量施肥(B3)：N 525 kg/hm2+P2O5975 kg/hm2+K 300 kg/hm2，理論施肥量參照侯格平等[9]的方法并結(jié)合肥料有效元素含量與利用率確定，經(jīng)驗施肥量是在調(diào)查民樂、山丹等5個板籃根生產(chǎn)基地的肥料用量基礎(chǔ)上確定，超量施肥參照周德霞等[10]的方法確定。試驗共9個處理(表1)，每處理重復(fù)3次。小區(qū)長6 m，寬1.5 m，面積為9.0 m2。采用膜下滴灌技術(shù)定植，不同小區(qū)間深埋40 cm地膜。試驗中氮肥、磷肥和鉀肥分別由尿素{(含氮 46%，經(jīng)試驗得出氮利用率 40%)，計算公式為[11-12]：氮肥的利用率=[(氮磷鉀區(qū)植株氮吸收量 - 磷鉀區(qū)植株氮吸收量)/肥料氮用量]×100%}、磷酸二銨(含P2O516%，利用率 30%)]和硫酸鉀(含 K2O 50%、利用率 35%)提供，其中在作畦時各處理磷酸二銨一次性施入，氮肥和鉀肥按總用量的一半在定植緩苗后混施，一半在葉片旺盛生長期時滴灌施肥。試驗中，水分的控制參照韋澤秀等[13]的方法進行。

表1 不同水肥耦合方案Table 1 Model of water and fertilizer coupling

1.4 測定項目及方法

1.4.1 形態(tài)指標(biāo) 于板藍根生長的后期(8月30日)，各處理隨機選取6株，用游標(biāo)卡尺測定植株的株高、最大葉長、葉寬、主根根長、根直徑并統(tǒng)計單株葉片數(shù)。

1.4.2 生理指標(biāo) 在板藍根地上部分葉片生長前期(6月30日)、中期(7月30日)、后期(8月30日)，每處理隨機選取6株，每株選擇向陽第3片真葉，用TPS-2便攜式光合儀測定凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci) 及蒸騰速率(Tr)等光合指標(biāo)。

1.4.3 產(chǎn)量 于收獲期，各處理隨機選取6株，統(tǒng)計單株整株鮮質(zhì)量、葉鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、葉干質(zhì)量和根干質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003對試驗數(shù)據(jù)整理和作圖，采用DPS 9.05處理軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對板藍根形態(tài)指標(biāo)的影響

由表2可以看出， A2B1處理板藍根的株高、最大葉長、最大葉寬、主根根長、根直徑、葉片數(shù)等形態(tài)指標(biāo)都顯著高于其他處理。A1B1、A1B2、A1B3處理的形態(tài)指標(biāo)均高于A3B1、A3B2、A3B3，而A2B1、A2B2、A2B3處理又高于以上其他組合；這說明A2B1處理的水肥配比最適宜于板藍根的植株生長，水肥耦合表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)[14]，達到 “以水調(diào)肥”和 “以肥促水”效果；而其他處理的水肥配比失調(diào)，導(dǎo)致植株對養(yǎng)分的吸收發(fā)生生理障礙，植株營養(yǎng)不良，生長緩慢，因此，表現(xiàn)為株高、最大葉長、最大葉寬、主根根長等形態(tài)指標(biāo)明顯降低的現(xiàn)象。

從表3分析可知，水分對板藍根株高、最大葉長、最大葉寬和葉片數(shù)形成的影響呈極顯著水平；肥料對株高、最大葉長、最大葉寬的影響呈現(xiàn)顯著水平，而對主根根長和根直徑的形成呈現(xiàn)極顯著水平；水肥的交互作用對主根根長、根直徑和葉片數(shù)的生長呈現(xiàn)顯著水平和極顯著水平。

表2 不同處理板藍根形態(tài)指標(biāo)(±s)Table 2 Effects of different treatments on Isatis tinctoria L. morphological index

表2 不同處理板藍根形態(tài)指標(biāo)(±s)Table 2 Effects of different treatments on Isatis tinctoria L. morphological index

處理Treatment株高/cmPlantheight最大葉長/cmMaximumleaflength最大葉寬/cmMaximumleafwidth主根根長/cmRootlength根直徑/cmRootdiameter葉片數(shù)NumberofleavesA1B122．63±1．54cd22．06±0．87c5．32±0．63ab20．78±1．36c0．76±0．04c12．51±1．08cA1B221．49±1．79d20．18±1．07d6．49±0．31a16．45±1．65d0．63±0．02cd11．37±0．96cdA1B319．58±1．86e19．56±0．91de5．74±0．68ab12．46±1．23e0．52±0．02d9．46±1．45dA2B127．32±2．15a26．85±1．13a6．82±0．84a24．85±1．78a1．43±0．65a17．21±1．65aA2B226．74±1．62ab25．64±0．96ab5．48±1．05ab23．41±1．94ab1．06±0．15b16．62±0．96abA2B324．84±1．17bc24．76±1．31b5．02±0．69ab22．16±1．14bc0．86±0．01b14．72±0．85cA3B118．49±1．98ef18．76±0．78de4．67±0．85b10．26±1．75fg0．42±0．08de8．37±0．36deA3B218．04±1．34ef17．86±0．91e4．32±0．96b9．64±1．63bg0．32±0．06e7．92±0．23eA3B317．54±1．25g16．54±0．85f4．02±0．16b7．58±0．97bh0．28±0．01f7．42±0．83e

注：不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下同。

Note: Different lowercase letters show significant difference at 0.05 level.The same as below.

2.2 水肥耦合對板藍根光合指標(biāo)的影響

由圖1可以看出，不同的處理呈現(xiàn)一定差異，A2B1處理的板藍根植株在生長前期(6月30日)、中期(7月30日)、后期(8月30日)的Pn最高，分別為8.86 μmol/(m2·s)、17.87 μmol/(m2·s)和12.64 μmol/(m2·s)，顯著高于其他處理；同時，還可以看出，在由田間持水量為75%～90%時組成的水肥組合處理A2B1、A2B2和A2B3，均高于在田間持水量為90%～100%和50%～75%組成的其他處理，這說明在所有的處理中， A2B1植株P(guān)n最高，生理代謝水平最旺盛。Tr的變化與Pn變化相似(圖2)，以處理A2B1的Tr在板藍根的營養(yǎng)生長時期最強，這主要是伴隨著植株較強的光合作物進行，其植株葉片保持著較強的蒸騰作用。圖3、圖4顯示，不同的水肥配比中，以處理A2B1的Gs和Ci最高，不同的處理對其影響的順序為A2B1>A2B2>A2B3>A1B1>A1B2>A1B3>A3B1>A3B2>A3B3，這與Pn和Tr的變化相一致，究其原因是處理A2B1的水肥配比最適宜于植株對營養(yǎng)與水分的吸收，板藍根保持較強的生長勢，光合速率增加，水分和CO2單位時間內(nèi)進出葉片氣孔的量也增大。

表3 水、肥及其交互作用對板藍根形態(tài)指標(biāo)影響的雙因素方差分析(F值)Table 3 Water, fertilizer and their interaction on the influence of Isatis tinctoria L. morphological index two-factor variance analysis (F value)

注:*表示在P=0.05水平差異顯著，**表示在P=0.01水平差異顯著，下同。

Note: The same column * indicates a significant difference at the level ofP=0.05，** significantly different betweenP=0.01 level, the same as below.

從表4可以看出，水分對板藍根不同時期的Pn和Tr影響除前期對Tr呈顯著水平外，其他不同時期都呈現(xiàn)極顯著水平；肥料對板藍根前期的Pn影響不顯著外，其他時期均呈現(xiàn)極顯著水平，對Tr的影響前期呈現(xiàn)顯著水平，而中、后期不顯著；水肥的交互作用對板藍根的Pn和Tr影響除前期不顯著外，在中、后期呈現(xiàn)極顯著水平，說明水肥耦合表現(xiàn)了強烈的互作效應(yīng)。

表5顯示，水分對板藍根不同時期的Gs和Ci影響都呈現(xiàn)極顯著或顯著水平；肥料除對板藍根前期Gs影響不顯著外，對其他不同時期的Gs和Ci都呈現(xiàn)極顯著水平和顯著水平；水肥的交互作用對板藍根生長前期、中期的Gs影響達極顯著水平，而對Ci其中期影響達到極顯著水平，前期和后期的影響不顯著。

不同小寫字母表示處理間差異達0.05顯著水平。

Different lowercase letters indicate significant difference between treatments of 0.05 level.

圖1 水肥耦合對板籃根光合速率的影響
Fig.1 Effect of water and fertilizer coupling on photosynthetic rate inIsatistinctoriaL.

圖2 水肥耦合對板籃根蒸騰速率的影響Fig.2 Effects of water and fertilizer coupling on Isatis tinctoria L. transpiration rate

圖3 水肥耦合對板籃根氣孔導(dǎo)度的影響 Fig.3 Effect of water and fertilizer coupling on Isatis tinctoria L. stomatal conductance

圖4 水肥耦合對板籃根胞間CO2的影響Fig.4 Effects of water and fertilizer coupling on intercellular CO2 concentration of Isatis tinctoria L.

因素Factor自由度FreedomPn前期Earlystage中期Metaphase末期LateTr前期Earlystage中期Metaphase末期Late水分 Water210．76??28．35??30．26??15．78?18．52??19．48??肥料 Fertilizer27．1019．47??21．85??12．32?6．877．96水分×肥料 Water×fertilizer44．768．63??11．24??0．563．68??4．51??

2.3 水肥耦合對板藍根產(chǎn)量性狀的影響

從表6可以看出，不同處理之間的數(shù)值變化呈現(xiàn)一定差異，A2B1處理的全株鮮質(zhì)量、葉鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、葉干質(zhì)量、根干質(zhì)量、根產(chǎn)量等經(jīng)濟性狀的數(shù)值顯著高于其他處理。試驗還表明：在田間持水量為90%～100%(A1)時組成的水肥組合處理(A1B1、A1B2、A1B3)的產(chǎn)量均高于在田間持水量為50%～75%(A3)時的其他處理(A3B1、A3B2、A3B3)。說明處理A2B1的水肥配比有利于板藍根植株生長，促進同化物質(zhì)的積累，因此形成的經(jīng)濟產(chǎn)量就高，而其他處理的水肥耦合表現(xiàn)沒有處理A2B1的明顯，各處理對板藍根單位面積上產(chǎn)量影響的順序為A2B1>A2B2>A2B3>A1B1>A1B2>A1B3>A3B1>A3B2>A3B3。

水分對板藍根全株鮮質(zhì)量、葉鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、葉干質(zhì)量、根產(chǎn)量都呈顯著和極顯著水平(表7)，而對根干質(zhì)量影響不顯著。肥料對板藍根葉鮮質(zhì)量、葉干質(zhì)量、根干質(zhì)量的影響達顯著水平；水肥的交互作用對板藍根葉干質(zhì)量、根干質(zhì)量和根產(chǎn)量影響均達顯著和極顯著水平，說明水肥表現(xiàn)較強互作效應(yīng)，成為影響板藍根產(chǎn)量形成的主導(dǎo)因子。

表5 水分、肥料及其交互作用對板藍根Gs和Ci影響的雙因素方差分析(F值)Table 5 Water, fertilizer and their interaction to influence of Isatis tinctoria L. Gs and Ci, two-factor variance analysis (F value)

表6 水肥耦合對板藍根產(chǎn)量性狀的影響Table 6 Effects of water and fertilizer coupling on yield traits of Isatis tinctoria L.

表7 水分、肥料及其交互作用對板藍根產(chǎn)量性狀影響的雙因素方差分析(F值)Table 7 Two-factor variance analysis (F value) of Water, fertilizer and their interactions on influence of Isatis tinctoria L. yield

3 討論與結(jié)論

本試驗針對河西綠洲灌漠土板藍根大田生產(chǎn)中，水肥管理上缺少量化的管理指標(biāo)，大肥大水的投入導(dǎo)致水肥資源浪費的問題，以不同的水肥用量處理為試驗因子，研究不同處理對板藍根植株形態(tài)、光合生理和產(chǎn)量構(gòu)成性狀的影響，結(jié)果顯示：適宜的水肥用量水平條件下，可促進板藍根植株生長和光合作用的進行，而在田間持水量過高(90%～100%)或過低(50%～75%)的條件下，其組成的水肥處理(A1B1、A1B2、A1B3、A3B1、A3B2、A3B3)植株均表現(xiàn)生長不良及光合作用較弱，這說明土壤環(huán)境在水分過多和過少時產(chǎn)生脅迫條件，影響植株對養(yǎng)分與水分的吸收，造成光合作用的降低，最終影響到產(chǎn)量的形成，這一研究結(jié)論與前人關(guān)于水肥耦合在燕麥[15]、樹莓等[16]方面的研究相吻合。

本研究得到板藍根在產(chǎn)量最高可達209.05 kg/667m2時的最宜田間持水量和肥料水平組合(A2B1)，采用A2B1的水肥組合處理，板藍根在株高、最大葉長、最大葉寬、主根根長、根直徑、葉片數(shù)等形態(tài)指標(biāo)上都明顯高于其他處理，分別為27.32 cm、26.85 cm、6.82 cm、24.85 cm、1.43 cm和17.21片；同時，板藍根在營養(yǎng)生長前期、中期和后期，植株的Pn值也最大，分別為8.86 μmol/(m2·s)、17.87 μmol/(m2·s)和12.64 μmol/(m2·s)，顯著高于其他處理，植株保持較強的生理代謝活動。不同水肥耦合處理對板藍根單位面積產(chǎn)量影響大小順序為A2B1>A2B2>A2B3>A1B1>A1B2>A1B3>A3B1>A3B2>A3B3。這一研究對本區(qū)板藍根產(chǎn)業(yè)發(fā)展中充分提高水肥資源的利用率、實現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥及高產(chǎn)栽培提供理論指導(dǎo)。

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(責(zé)任編輯：史亞歌 Responsible editor:SHI Yage)

Effect of Yield and Physiological Characteristics onIsatistinctoriaL. under Treatment of Water and Fertilizer Coupling in Hexi Oasis

ZHANG Wenbin1, ZHANG Rong1，LI Wende1，LI Yihua2and CHEN Xiubin2

(1.Zhangye Extension Station for Cash Crops ，Zhangye Gansu 734000 China; 2.College of Agriculture and Biotechnology of Hexi University，Zhangye Gansu 734000, China)

In order to obtain the suitable dosage of sewage sludge from isatidis production in Hexi Oasis.We took isatidis cultivars planted at Bozhou in Anhui as materials, and split plot experiment was designed to study the effect of different the treatments of water and fertilizer coupling (A1B1, A1B2 and A1B3,A2B1 A2B2,A2B3,A3B1,A3B2 and A3B3)on yield and physiological characteristics ofIsatistinctoriain Hexi Oasis.The results showed thatIsatistinctoriaL.morphological indexes of the plant height, maximum leaf length, leaf width, main spikes length, root diameter, leaf number were significantly higher than that of other treatments and plant of net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs), intercellular CO2concentration (Ci) and transpiration rate (Tr) of isatidis at early, middle and late vegetative growth stages were the biggest under the treatment(A2B1) of 75% ～ 90% of field capacity and fertilizer level of N 225 kg/hm2+P2O5525 kg/hm2+ K 150 kg/hm2.The plants kept the strong physiological metabolic activity.IsatistinctoriaL.yield of 209.05 kg/667 m2was the highest with treatment (A2B1).IsatistinctoriaL.yield order was A2B1 > A2B2 > A2B3 > A1B1 > A1B2 > A1B3 > A3B1 > A3B2 > A3B3 under the different treatments of water and fertilizer coupling.

Hexi Oasis; Water and fertilizer coupling;IsatistinctoriaL.; Physiological characteristics; Yield

ZHANG Wenbin, male, research fellow.Research area:crop cultivation and physiology.E-mail:1783069548@qq.com

2015-11-25

2016-02-25

甘肅省中藥材產(chǎn)業(yè)科技攻關(guān)(GYC14-04)。

張文斌，男，研究員，主要從事農(nóng)作物栽培與生理的研究。E-mail: 1783069548@qq.com

日期：2016-12-20

S567.9

A

1004-1389(2017)01-0025-07

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161220.1640.006.html

Received 2015-11-25 Returned 2016-02-25

Foundation item Science and Technology Research Project of Chinese Herbal Medicine Industry in Gansu Province(No.GYC14-04).