周 穎,張家春
(貴州省植物園,貴陽 550004)
白及是蘭科白及屬多年生草本植物,我國珍稀中藥材之一,也是貴州的地道藥材,具有收斂止血、消腫生肌、抗衰老、抗氧化等作用,且具有較高的觀賞價值,近年來在很多領(lǐng)域有較高的開發(fā)價值。隨著白及各種產(chǎn)品的開發(fā)和利用,白及的需求量日益上漲,但是目前產(chǎn)區(qū)私挖濫采現(xiàn)象嚴重,野生資源遭受破壞,白及人工種植快速發(fā)展,能夠?qū)崿F(xiàn)白及野生資源的可持續(xù)利用。近年來,關(guān)于白及人工種植的各種栽培措施有大量的深入研究,本文將近年來白及營養(yǎng)和施肥技術(shù)方面的研究成果進行總結(jié)和概述,旨在為白及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更多的技術(shù)依據(jù)。
肥料是用以調(diào)節(jié)植物營養(yǎng)與培肥改土的一類化學物質(zhì),有“植物的糧食”之稱[1]。根據(jù)肥料性質(zhì)可分為無機肥、有機肥和生物菌肥[2]。無機肥料又稱化學肥料,主要為氮肥、磷肥、鉀肥、微量元素肥料等單質(zhì)肥料和復合肥料,這些肥料均對白及的生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)等有重要影響。有機肥不僅能為植物提供全面營養(yǎng),其肥效長,可增加土壤有機質(zhì),促進土壤微生物繁殖,改善土壤理化性質(zhì),能夠增強白及的抗逆性,是一種較好的環(huán)保的肥料[3]。生物菌肥也稱為微生物肥料,在植物微生物代謝循環(huán)中起催化作用,促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成,改善土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu),活化土壤生物活性,加速土壤速效性養(yǎng)分的釋放,促進根系生長,同有機肥一樣,還能提高白及的抗逆性[4]。
植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)越來越廣泛地被應用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收做出了巨大的貢獻[5-6]。蕓苔素內(nèi)酯(Brassinolide,BR)是國際上公認為活性最高的高效、廣譜、無毒的天然植物生長激素,可激發(fā)植物的內(nèi)在潛能,通過綜合調(diào)節(jié)平衡促進作物生長和提高作物的抗逆性,從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[7-8]。
肥料是保證白及產(chǎn)量品質(zhì)的重要因素之一。白及喜肥,定植前可用有機肥做底肥,采用撒施的方式,均勻撒下后深翻土壤,深度至少35 cm,施肥料與土壤充分混合。定植第1年,不施肥或少施肥,定植第2年需根據(jù)季節(jié)及時追肥,除草后需追肥,春季出苗前,均勻撒施有機肥,夏季(6、7、8月份)白及生長旺盛,需肥量大,結(jié)合中耕除草及時施肥,有機肥結(jié)合復合肥,采用穴施的方式,或與淋水結(jié)合,有助于植株根部吸收養(yǎng)分[9-10]。
生物菌肥主要靠菌群聚集才能發(fā)揮其作用,所以要穴施或開溝施,不要沖施或撒施,否則影響施肥效果。菌群一般在土壤18~25 ℃時活力最旺盛,15 ℃以下時活力開始降低,10 ℃以下時活力微弱,甚至處于休眠狀態(tài),因此溫度過高或過低不宜施用菌肥[11]。
溶液噴灑法是生長調(diào)節(jié)劑施用最常用的一種方法,可對葉或全株進行噴灑,一般宜在傍晚或早晨時進行,不宜在烈日或下雨前后噴灑[12]。調(diào)節(jié)劑搭配化肥、有機肥一起施用,也有利于白及的生長發(fā)育,趙健等研究發(fā)現(xiàn),與空白處理對比,噴施蕓苔素內(nèi)酯能促進白及假鱗莖生長發(fā)育、提高品質(zhì)生理、提高生產(chǎn)效益[13]。
配方施肥是以土壤測試和肥料田間試驗為基礎(chǔ),根據(jù)作物對土壤養(yǎng)分的需求規(guī)律、土壤養(yǎng)分的供應能力和肥料效應,在合理施用有機肥的基礎(chǔ)上,提出氮磷鉀及中微量元素肥料的施用數(shù)量、時期和方法的一套施肥技術(shù)體系[14]。配方施肥在水稻、玉米等糧食作物上的應用已經(jīng)非常普遍,促進了糧食產(chǎn)量的大幅增長,并形成了比較完善的理論體系。關(guān)于藥用植物的配方施肥的研究起步較晚,但是平衡施肥對中藥材產(chǎn)量和質(zhì)量影響的重要性已被越來越多的人意識到[15],關(guān)于中藥材的配方施肥研究也越來越多,大量研究發(fā)現(xiàn)配方施肥對于中藥材的增產(chǎn)效果顯著[16-18]。
近幾年關(guān)于白及的氮磷鉀配方施肥也有研究。李姣紅等人研究發(fā)現(xiàn),配方施肥可以提高白及產(chǎn)量,以90~180 kg/hm2N、105~157.5 kg/hm2P2O5、45~135 kg/hm2K2O效果最佳[19]。韓鳳等研究表明,225 kg/hm2N、75 kg/hm2P2O5、300 kg/hm2K2O收獲的白及產(chǎn)量最高,較空白處理增產(chǎn)124.85 kg/hm2[20]。陳善波等2018年研究了林下栽培時不同施肥對白及生長量的影響,以有機肥為底肥,以N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15的無機復合肥追肥,當?shù)租?N∶P2O5∶K2O)施用量為447 kg/hm2時,白及塊莖的各項生長指標以及產(chǎn)量均顯著高于其他處理[21]。鄭維強等研究了以鋅肥、硼肥為基肥,追施不同量的尿素和硝酸鉀白及生長的影響,結(jié)果表明,當鋅肥、硼肥同為基肥,追施10 kg硝酸鉀時產(chǎn)量為220.42 kg/667 m2,顯著高于其他處理[22]。
關(guān)于白及其他肥料的研究也有報道。張秀玥等對白及進行了不同微肥施用量試驗,以每667 m2施用鋅肥1 kg、硼肥1 kg、鉬酸銨0.1 kg、氮肥5 kg,白及品質(zhì)最優(yōu),產(chǎn)量最高達236.79 kg/667 m2[23]。張光強等研究了4種不同量有機肥的施用對白及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,施用谷糠70 kg/667 m2,煮熟黃豆70 kg/667 m2,油枯50 kg/667 m2,腐熟農(nóng)家肥1 500 kg/667 m2,白及產(chǎn)量最高,且品質(zhì)較優(yōu)[24]。張金霞等研究蚯蚓糞對白及塊莖的增重效果以及對其品質(zhì)的影響,施用蚯蚓糞均能提高白及塊莖的鮮重和干重,施用100~150 g蚯蚓糞有利于提高白及產(chǎn)量和白及多糖、白及膠的合成[25]。劉杰等研究了菌肥(紫萁小菇和石斛小菇)在白及生產(chǎn)上的應用效果,其中紫萁小菇處理的白及產(chǎn)量最高,達到6 835.65 kg/hm2,較空白對照增產(chǎn)262.47 kg/hm2,增幅3.99%[26]。趙建等發(fā)現(xiàn)經(jīng)1.6×10-4mmol/L蕓苔素內(nèi)酯處理的白及,較空白處理提高了19%的產(chǎn)量[13]。上述研究結(jié)果均表明進行合理的配方施肥,能使白及增產(chǎn)以及提高品質(zhì)。
作物營養(yǎng)診斷使通過測試植物體內(nèi)的營養(yǎng)狀況以指導施肥[14]。目前關(guān)于白及的營養(yǎng)診斷的研究較少,沒有形成系統(tǒng)的營養(yǎng)診斷標準,只能介紹相關(guān)研究以借鑒。李姣紅在未施肥的自然情況下分析白及不同部位的營養(yǎng)元素集中情況,地上部主要集中了氮、磷,地下部主要集中了鉀。生長初期,鈣鎂積累情況在各個部位之間差異不大,隨著植株干物質(zhì)的增加,各個部位鈣鎂積累呈下降趨勢,微量元素鋅、鐵、錳主要積累在白及的新假鱗莖中,地上部最少[28]。林茂祥等研究發(fā)現(xiàn),白及植株對氮磷鉀的累積吸收的特點相似,從苗期到采收期一直呈增加趨勢,不同器官氮、磷、鉀含量均逐漸降低,葉片中含氮量最高,假鱗莖中磷、鉀含量最高,建議種植白及時應在種植前施足底肥,生育期內(nèi)施足氮肥,在蕾期和果期追施磷、鉀肥,以促進假鱗莖的生長發(fā)育[29]。上述2項研究結(jié)果有差異,可能是土壤養(yǎng)分含量以及施肥配比不同所造成。因此制定施肥方案時更應該結(jié)合土壤養(yǎng)分狀況,科學參考上述研究成果,以保證白及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì),同時減少化肥的施用量,更好地保護生態(tài)環(huán)境。
施肥管理對白及的生長至關(guān)重要。李姣紅等研究發(fā)現(xiàn),氮肥對白及產(chǎn)量的影響最大,其次是磷肥和鉀肥[19]。韓鳳等發(fā)現(xiàn)氮、磷、鉀這3種肥料中,對白及生長和產(chǎn)量的影響由大到小依次為氮>鉀>磷[20]。上述2項研究關(guān)于氮磷鉀3因素對白及產(chǎn)量的影響順序并不一致,通過比較二者原始土壤養(yǎng)分含量,發(fā)現(xiàn)土壤中速效磷的含量分別為4.00 mg/kg和35.64 mg/kg,差異較大,后者試驗中的土壤速效磷含量遠遠高于前者試驗中的土壤速效磷含量。故推測李姣紅等的試驗中因土壤速效磷含量較低,所以對磷的需求更為急迫,才會有此差異。韓鳳等發(fā)現(xiàn)不同氮磷鉀配比對白及株高、莖粗、葉面積的影響存在差異,在施用225 kg/hm2N、75 kg/hm2P2O5、300 kg/hm2K2O時,3項指標均顯著高于其他處理[20]。陳善波等發(fā)現(xiàn),隨著施肥量的增加,白及塊莖體積、分芽數(shù)及塊莖重量逐漸增加,當?shù)租?N∶P2O5∶K2O)施肥量為447 kg/hm2時,苗高為13.67 cm,地徑為0.44 cm,生長長勢最佳[21]。趙建等發(fā)現(xiàn),白及經(jīng)0.4×10-4~1.6×10-4mmol/L的蕓苔素內(nèi)酯能顯著提高塊莖鮮重以及萌芽數(shù),1.6×10-4mmol/L效果最佳[13]。
氮、磷、鉀等大量元素和微量元素在植物的光合作用過程不可或缺,氮、鎂、鐵、錳等直接參與植物體內(nèi)葉綠素的合成;缺鉀、磷時植物體內(nèi)糖類代謝受抑制,糖類的合成、轉(zhuǎn)運受阻,光合作用能力降低;磷與光合作用中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化有十分重要的關(guān)系[30]。合理施肥可以有效地改善白及的光合性能,增加葉片的葉綠素含量、增強光合作用,使植株生長旺盛。張長煜研究發(fā)現(xiàn),施肥對白及葉綠素總量有顯著影響[31]。宋世威等研究發(fā)現(xiàn),施肥能促進植株地上部莖葉的生長和地下塊莖的膨大,通過施肥增加塊莖類中藥的葉綠素、葉黃素和胡蘿卜素等的含量的提高,進一步增加凈光合速率和光量子效率[32]。
施肥能夠顯著提高白及塊莖的重量,同時會影響白及塊莖的次級代謝物的產(chǎn)生,從而直接影響到白及的收獲產(chǎn)量、藥用成分。目前,關(guān)于白及次級代謝物的研究主要大部分集中在多糖。李姣紅等研究發(fā)現(xiàn)施用量過高或過低均不利于白及塊莖中多糖的累積,180 kg/hm2N、105~157.5 kg/hm2P2O5、45~135 kg/hm2K2O能極顯著提高白及塊莖中多糖的累積,施用量過高或過低均不利于白及塊莖中多糖的累積,磷肥對白及塊莖多糖的量影響最大,其次是氮肥和鉀肥;鉀肥對白及蛋白質(zhì)的量影響最大,其次是磷肥和氮肥[19]。張金霞等人研究表明在蚯蚓糞施用逐漸增加的情況下,白及塊莖中多糖、白及膠的含量均呈先上升再下降的趨勢,綜合塊莖的增重效果,施用100~150 g蚯蚓糞有利于白及多糖和白及膠的合成[25]。張長煜研究表明施肥對白及塊莖多糖含量有明顯影響,植株通過光合作用合成自身所需要營養(yǎng)物質(zhì)以干物質(zhì)的形式保存體內(nèi),通過光合作用產(chǎn)生的糖類越來越多,植株地上部分的干物質(zhì)比率增加,向塊莖供應的營養(yǎng)越來越多,多糖含量也逐漸增多[31]。
中藥苗期需肥較少,隨著植株的生長,營養(yǎng)需求逐漸增加,開花結(jié)果和干物質(zhì)貯藏期的營養(yǎng)需求量達到最大值,因此,前期應施用足夠的肥料,促進白及地上部的生長,有利于地上部干物質(zhì)快速增多,是塊莖的多糖含量得以提高。
研究表明,白及施肥技術(shù)的研究有了很大發(fā)展,但是部分研究成果不夠全面,轉(zhuǎn)化到實際生產(chǎn)時仍存在一些問題,例如低肥料利用率、不夠系統(tǒng)的營養(yǎng)診斷和技術(shù)措施等,以下方面亟須加強。
白及為多年生草本植物,從移栽到采收一般需要3年時間,目前的研究都是針對于白及的某個生長階段,并沒有關(guān)于白及從移栽到采收期的全程追蹤,因此,建議研究白及從移栽到采收期整個過程的生長特性以及需肥特性,分析每個時期的差異,制定有針對性的施肥方案,可以更好地促進白及的生長以及品質(zhì)。
可通過研究各種大量、微量元素、生物菌肥以及各種生長調(diào)節(jié)劑對白及生長的影響,進行白及專用肥的研發(fā)以及篩選有利于白及生長發(fā)育的生物菌種和生長調(diào)節(jié)劑。此外,化肥過量施用導致水體富營養(yǎng)化等問題,白及專用緩控釋控肥的研發(fā)能有效提高肥料利用率,減少施肥次數(shù),降低生產(chǎn)成本。
有機肥肥效相對較慢,白及種植中對有機肥的施用不夠重視,只注重追求產(chǎn)量,白及品質(zhì)難以提高。應在生產(chǎn)中將白及產(chǎn)量和品質(zhì)相結(jié)合,推廣生物有機肥的應用,提高肥效,降低生產(chǎn)成本,減少環(huán)境污染。
近年來,信息技術(shù)快速發(fā)展,滲透了社會的各個方面,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不乏信息技術(shù)的蹤影,可運用信息技術(shù)觀察土壤和植物體內(nèi)養(yǎng)分的變化趨勢,及時改進施肥的用量和方式,使白及生長達到最佳狀態(tài),逐步建立科學的白及施肥系統(tǒng),可實現(xiàn)白及施肥的自動化、數(shù)字化和精準化管理。