王玉才，李福強(qiáng)，鄧浩亮，張恒嘉，康燕霞

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院, 甘肅 蘭州 730070)

近年來(lái)，隨著人們對(duì)中草藥的需求不斷增加，對(duì)其品質(zhì)的要求也逐漸提高。中藥的主要成分通常是次生代謝產(chǎn)物。菘藍(lán)(IsatisindigoticaFort.)別名茶藍(lán)、板藍(lán)根，為十字花科的二年生草木植物，具有清熱解毒，預(yù)防感冒、利咽之功效。菘藍(lán)的主要成分包括生物堿類、有機(jī)酸類及苷類化合物等，其中的主要有效成分有(R,S)-告依春、靛藍(lán)和靛玉紅等，還有一些營(yíng)養(yǎng)成分，如丁酸、脯氨酸、甘氨酸、蘇氨酸等十幾種氨基酸，這使得菘藍(lán)不僅具有抗炎、抗菌、抗病毒等作用，還有增強(qiáng)免疫力等作用。菘藍(lán)在我國(guó)內(nèi)蒙古、甘肅、河北等省份均有栽培，其中甘肅省張掖市以其獨(dú)特的地理環(huán)境和氣候條件，產(chǎn)出的菘藍(lán)已成為甘肅著名的道地藥材之一。由于當(dāng)?shù)毓喔炔缓侠淼龋瑢?dǎo)致菘藍(lán)產(chǎn)量不高，極大制約了菘藍(lán)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

水分是實(shí)現(xiàn)作物品質(zhì)改善的介質(zhì)，而調(diào)虧灌溉是根據(jù)作物對(duì)干旱的適應(yīng)性反應(yīng)人為施加水分脅迫，在作物某些生育階段通過(guò)調(diào)控土壤水分，改善作物代謝，促進(jìn)光合產(chǎn)物的增加，提高產(chǎn)量并且改善品質(zhì)[1]。有研究發(fā)現(xiàn)，干旱條件下絞股藍(lán)植株生物量減少而葉片中的皂苷含量增加[2]；適度干旱有效提高黃芩的光合速率和藥用部位根的生物量，且提高黃芩根部黃芩苷的含量[3]。隨著中藥材規(guī)模化種植的發(fā)展，土壤水分對(duì)藥用作物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控逐漸受到重視，但對(duì)菘藍(lán)品質(zhì)的研究較少。李文明等[4]通過(guò)研究不同灌水定額、灌水次數(shù)對(duì)菘藍(lán)的耗水特征、產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)灌溉定額為2 250 m3·hm-2、灌水時(shí)間在7月上旬至8月中旬時(shí)，產(chǎn)量最高，效益顯著。譚勇等[5]通過(guò)研究不同水分對(duì)菘藍(lán)生長(zhǎng)發(fā)育和主要有效成分的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)田間最大持水量為 45%～70%時(shí)，菘藍(lán)的產(chǎn)量與品質(zhì)可以兼優(yōu)。已經(jīng)有多種綜合評(píng)價(jià)方法可以對(duì)作物品質(zhì)進(jìn)行分析研究，其中包括層次分析法[6]、模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法[7]、灰色關(guān)聯(lián)度分析法[8]、主成分分析法[9]和因子分析法等[10]。目前，利用膜下滴灌調(diào)虧灌溉對(duì)菘藍(lán)生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的綜合研究很少，因此，膜下滴灌調(diào)虧對(duì)菘藍(lán)生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成、水分利用的影響及改善品質(zhì)機(jī)理已成為當(dāng)前菘藍(lán)種植的重要問(wèn)題。

通過(guò)研究調(diào)虧灌溉對(duì)菘藍(lán)根部的主要有效成分靛藍(lán)、靛玉紅和(R,S)-告依春的影響規(guī)律，結(jié)合菘藍(lán)有效成分靛紅、靛玉藍(lán)和告依春以及產(chǎn)量構(gòu)成要素，進(jìn)行水分虧缺對(duì)膜下滴灌菘藍(lán)有效成分影響的綜合評(píng)價(jià)，尋求該地區(qū)調(diào)虧灌溉下高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的菘藍(lán)種植灌溉模式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年和2017年4-10月在張掖市民樂(lè)縣益民灌溉試驗(yàn)站(100°43′E，38°39′N)進(jìn)行。該試驗(yàn)區(qū)屬半干旱區(qū)，大陸性荒漠草原氣候，海拔約為1 970 m，年均氣溫6.0℃，≥0℃積溫3 500℃，≥10℃有效積溫2 985℃，極端最高溫度37.8℃，極端最低溫度-33.3℃，年平均日照時(shí)數(shù)3 000 h，平均無(wú)霜期125 d。據(jù)1995—2015年降雨資料，該地區(qū)年平均降雨量為215 mm，降水少且變率大，供需矛盾突出，干旱頻繁。試驗(yàn)地土壤為輕壤土，pH 7.22，耕層土壤田間最大持水量為24%，土壤容重1.4 g·cm-3。試驗(yàn)區(qū)地下水位埋深較深，鹽堿化影響較小。

1.2 供試材料

供試品種選用甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)中草藥系自繁的菘藍(lán)(IsatisindigoticaFort.)種子，種子粒大飽滿、均勻一致，純度96%，千粒重為9.873 g，發(fā)芽率為87.6%，發(fā)芽勢(shì)為46.4%。于4月20日播種，播種量為30.0 kg·hm-2，播前對(duì)試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行30 cm的翻耕處理，人工除去雜草，同時(shí)施入尿素(N含量46%)210 kg·hm-2，過(guò)磷酸鈣(P2O5含量12%、S含量10%、Ca含量16%)340 kg·hm-2，鉀(K2O含量25%)270 kg·hm-2，所有肥料都作為基肥在播種時(shí)一次性施入。灌溉方式采用膜下滴灌。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為單因素隨機(jī)試驗(yàn)，將菘藍(lán)生育期按其生長(zhǎng)特點(diǎn)分為4個(gè)生育期：菘藍(lán)苗期(5月3日—6月7日)、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期(6月8日—7月18日)、肉質(zhì)根生長(zhǎng)期(7月19日—8月28日)和肉質(zhì)根成熟期(8月29日—10月13日)。土壤水分設(shè)4個(gè)梯度，分別為充分灌水(F，土壤含水量為田間持水量的75%～85%)，輕度水分虧缺(L，土壤含水量為田間持水量的65%～75%)，中度水分虧缺(M，土壤含水量為田間持水量的55%～65%)，重度水分虧缺(H，土壤含水量為田間持水量的45%～55%)。共10個(gè)水分調(diào)控處理，其中CK為對(duì)照處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，共30個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積36 m2(9 m×4 m)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，有效試驗(yàn)種植面積為1 080 m2。灌水方法為膜下滴灌，灌水整個(gè)生育期內(nèi)對(duì)土壤濕度控制的土層深度為100 cm，水分控制上、下限范圍與區(qū)域?qū)嶋H較為吻合，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 土壤水分測(cè)定 土壤水分的測(cè)定采用烘干法。在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇取樣點(diǎn)，在連續(xù)兩株菘藍(lán)植株連線的中點(diǎn)處用土鉆分別鉆取小區(qū)土壤剖面內(nèi)，0～20，20～40，40～60，60～80 cm和80～100 cm土層土壤，測(cè)定其含水率，因?yàn)檩克{(lán)的根系主要分布在0～50 cm土層內(nèi)，取0～60 cm土層的土壤水分的平均值作為計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤含水量，而以0～100 cm層內(nèi)土壤水分的變化來(lái)計(jì)算作物對(duì)水分消耗量。在菘藍(lán)栽種前取土測(cè)量1次，以后每隔10 d取土一次，灌水后以及降雨前后各加測(cè)1次，每次取土深度均為100 cm。

表1 不同試驗(yàn)處理的土壤含水量 (占田間持水率的百分?jǐn)?shù))/%

菘藍(lán)灌溉水量的計(jì)算公式如下：

M=10γHpP(θi-θj)

式中，M為灌水量(mm)；γ為計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤容積密度(g·cm-3)；Hp為計(jì)劃濕潤(rùn)層深度(60 cm)；θi為設(shè)計(jì)控制上限含水率(田間持水量乘以設(shè)計(jì)控制相對(duì)含水率上限)(%)；θj為灌水前土壤質(zhì)量含水率(%)；P為滴灌設(shè)計(jì)濕潤(rùn)比(65%)。

1.4.2 產(chǎn)量及構(gòu)成要素測(cè)定 分別在菘藍(lán)不同生育期，從每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)一致5株菘藍(lán)植株，游標(biāo)卡尺測(cè)定主根長(zhǎng)、主根直徑等，然后分別將根、莖和葉用剪刀分離后，分別稱取鮮重，并記錄，然后分別裝入紙袋，放入烘箱后，在105℃殺青1 h后，將烘箱溫度調(diào)為85℃，烘8 h左右，烘干后分別稱量干重并記錄。

產(chǎn)量：待菘藍(lán)成熟后按小區(qū)單獨(dú)收獲，陰干并計(jì)產(chǎn)，各處理的實(shí)際產(chǎn)量為3次重復(fù)的平均值。

1.4.3 品質(zhì)測(cè)定 靛藍(lán)、靛玉紅、(R,S)-告依春含量均采用高效液相色譜法[11]測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用主成分分析法[12]對(duì)不同虧缺水分處理下菘藍(lán)的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)判優(yōu)選，篩選出較好的水分虧缺灌溉方法。

利用EXCEL 2010對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，利用SPSS 19.0軟件中Duncan多重比較法比較各處理相關(guān)數(shù)據(jù)差異的顯著性，利用GraphPad Prism 5做圖，各表中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)均為平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同調(diào)虧滴灌處理下菘藍(lán)產(chǎn)量構(gòu)成要素

從表2可以看出，菘藍(lán)產(chǎn)量構(gòu)成要素側(cè)根數(shù)量受水分虧缺程度的影響不顯著，而其他構(gòu)成要素，如主根長(zhǎng)、主根直徑和根干重等受水分虧缺程度的影響顯著(P<0.05)，輕度水分虧缺處理的主根長(zhǎng)、主根直徑和根干重等與CK較為接近，重度水分虧缺處理的主根長(zhǎng)、主根直徑和根干重比CK顯著減少。這主要是由于水分嚴(yán)重缺失，導(dǎo)致根系主動(dòng)吸水作用減弱，影響光合作用進(jìn)行，最終導(dǎo)致主根長(zhǎng)、主根直徑和根干重等產(chǎn)量構(gòu)成要素顯著降低。

膜下滴灌菘藍(lán)在水分虧缺條件下，菘藍(lán)產(chǎn)量與其構(gòu)成要素之間存在相關(guān)性(表3)?？梢钥闯?， 2016年菘藍(lán)產(chǎn)量與側(cè)根數(shù)量、主根長(zhǎng)、主根直徑和根干重的相關(guān)系數(shù)分別是0.565、0.968、0.964和0.944，達(dá)到極顯著水平；2017年菘藍(lán)產(chǎn)量與側(cè)根數(shù)量、主根長(zhǎng)、主根直徑和根干重的相關(guān)系數(shù)分別是0.587、0.940、0.913和0.907，達(dá)到極顯著水平。主根長(zhǎng)、主根直徑和根干重為影響菘藍(lán)產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。因此，通過(guò)水分的適度適時(shí)虧缺控制可促進(jìn)主根長(zhǎng)、主根直徑和根干重等菘藍(lán)產(chǎn)量構(gòu)成要素。

2.2 不同調(diào)虧滴灌處理對(duì)菘藍(lán)中(R,S)-告依春含量的影響

菘藍(lán)不同生育期水分調(diào)虧后對(duì)菘藍(lán)中 (R,S)-告依春含量產(chǎn)生不同程度的影響(圖1)。2016年水分調(diào)虧處理對(duì)(R,S)-告依春含量影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期重度水分調(diào)虧處理WD3和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期連續(xù)水分虧缺的WD8 、WD9處理的(R,S)-告依春含量較CK減少8.59%、11.97%和13.23%，與CK(0.236 mg·g-1)差異顯著(P<0.05);而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于 (R,S)-告依春含量的提高，處理WD5、WD4和 WD6較CK分別增加7.04%、5.92%和1.55%;WD2和WD7處理與CK無(wú)顯著差異。

表2 各處理下菘藍(lán)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素

注：同列數(shù)值后不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:Different letters within each column mean significant difference atP<0.05.

表3 菘藍(lán)產(chǎn)量構(gòu)成要素間的相關(guān)性分析

注：**表示在0.01水平上顯著相關(guān)。

Note: ** indicates significant correlation at 0.01 level.

注:不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05),下同。 Note: Different letters mean significant difference at P<0.05, the same below.圖1 調(diào)虧滴灌對(duì)菘藍(lán)(R,S)-告依春含量的影響Fig.1 Effect of regulated deficit drip-irrigation on (R,S)-goitrin

2017年水分調(diào)虧處理對(duì)(R,S)-告依春含量影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期重度水分調(diào)虧處理WD3和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期連續(xù)水分虧缺的WD8 、WD9處理的(R,S)-告依春含量較CK減少11.29%、12.13%和12.97%，與CK(0.239 mg·g-1)差異顯著(P<0.05)；而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于(R,S)-告依春含量的提高，處理WD5、WD4和WD6較CK分別增加5.43%、7.94%和4.18%；WD2和WD7處理與CK無(wú)顯著差異。

從兩年的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的重度水分虧缺和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期的重度水分虧缺均會(huì)嚴(yán)重影響菘藍(lán)有效成分(R,S)-告依春的積累；而這兩個(gè)生育期的中、輕度水分虧缺可以一定程度提高(R,S)-告依春的積累量。

2.3 不同調(diào)虧滴灌處理對(duì)菘藍(lán)中靛藍(lán)含量的影響

菘藍(lán)不同生育期水分調(diào)虧后對(duì)菘藍(lán)中靛藍(lán)含量產(chǎn)生不同程度的影響(圖2)。2016年水分調(diào)虧處理對(duì)靛藍(lán)含量影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期重度水分調(diào)虧處理WD3和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期連續(xù)水分虧缺的WD8 、WD9處理的靛藍(lán)含量較CK減少6.2%、6.3%和6.6%，與CK差異顯著(P<0.05)；而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于靛藍(lán)含量的提高，處理WD4、WD5、WD6和WD7與CK相比差異顯著，增加5.7%、9.1%、5.3%和4.8%。

2017年水分調(diào)虧處理對(duì)靛藍(lán)含量影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期重度水分調(diào)虧處理WD3和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期連續(xù)水分虧缺的WD8 、WD9處理的靛藍(lán)含量較CK減少6.5%、6.2%和6.6%，與CK差異顯著(P<0.05)；而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于靛藍(lán)含量的提高，處理WD4、WD5、WD6和WD7與CK相比差異顯著，增加5.5%、9.9%、4.8%和3.6%；WD1和WD2處理與CK無(wú)顯著差異。

從兩年的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的重度水分虧缺和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期的重度水分虧缺均會(huì)嚴(yán)重影響菘藍(lán)有效成分靛藍(lán)的積累；而這兩個(gè)生育期的中、輕度水分虧缺可以一定程度提高靛藍(lán)的積累量。

2.4 不同調(diào)虧滴灌處理對(duì)菘藍(lán)中靛玉紅含量的影響

調(diào)虧灌溉對(duì)菘藍(lán)靛玉紅含量的影響如圖3。2016年水分調(diào)虧處理對(duì)靛玉紅含量影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期重度水分調(diào)虧處理WD3和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期連續(xù)水分虧缺的WD8 、WD9處理的靛玉紅含量較對(duì)CK減少12.2%、12.6%和12.4%，與CK差異顯著(P<0.05)；而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于靛玉紅含量的提高，處理WD5、WD6和WD7與CK相比差異顯著，增加5.3%、1.6%和1.5%；WD1和WD4處理與CK無(wú)顯著差異。

2017年水分調(diào)虧處理對(duì)靛玉紅含量影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期重度水分調(diào)虧處理WD3和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期連續(xù)水分虧缺的WD8 、WD9處理的靛玉紅含量較CK減少12.5%、12.6%和13.1%，與CK差異顯著(P<0.05)；而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于靛玉紅含量的提高，處理WD4、WD5和WD6與CK相比差異顯著，增加1.1%、5.2%、1.7%；WD1和WD7處理與CK無(wú)顯著差異。

從兩年的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的重度水分虧缺和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期的重度水分虧缺均會(huì)嚴(yán)重影響菘藍(lán)有效成分靛玉紅的積累；而這兩個(gè)生育期的中、輕度水分虧缺能一定程度提高靛玉紅的積累量。

圖2 調(diào)虧滴灌對(duì)菘藍(lán)靛藍(lán)含量的影響Fig.2 Effect of regulated deficit drip-irrigation on indigo

圖3 調(diào)虧滴灌對(duì)菘藍(lán)靛玉紅含量的影響Fig.3 Effect of regulated deficit drip-irrigation on indirubin

2.5 調(diào)虧滴灌條件下菘藍(lán)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

菘藍(lán)大小形狀和藥用有效成分等各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)已成為菘藍(lán)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要影響因素，其中藥用有效成分是反映菘藍(lán)品質(zhì)的重要指標(biāo)。其中靛紅、靛玉藍(lán)和告依春等有效成分的積累是形成菘藍(lán)有效成分的主要組成部分，結(jié)合產(chǎn)量構(gòu)成要素，進(jìn)行水分虧缺對(duì)膜下滴灌菘藍(lán)有效成分的綜合評(píng)價(jià)。

2.5.1 菘藍(lán)品質(zhì)的相關(guān)性分析 通過(guò)菘藍(lán)的根部形態(tài)和菘藍(lán)有效成分靛藍(lán)、靛玉紅的相關(guān)性分析，確立其相關(guān)性及相關(guān)程度。

相關(guān)分析表明(表4)，不同水分虧缺處理下菘藍(lán)有效成分(R,S)-告依春、靛藍(lán)和靛玉紅之間呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)性，主根長(zhǎng)、主根直徑與有效成分靛藍(lán)相關(guān)性顯著，根干重與(R,S)-告依春、靛藍(lán)和靛玉紅顯著相關(guān)。表明有效成分的積累需要建立根部干物質(zhì)的持續(xù)積累的基礎(chǔ)之上，并且由于各個(gè)指標(biāo)之間相關(guān)系數(shù)較大，信息之間存在重疊，適合采用主成分分析法。

2.5.2 菘藍(lán)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方案 由主成分特征根和貢獻(xiàn)率可知(表5)，2016年特征根λ1=5.482，特征根λ2=1.089，前兩個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)93.874%，即涵蓋了大部分信息；2017年特征根λ1=5.593，特征根λ2=1.006，前兩個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)94.264%，即涵蓋了大部分信息。這表明前兩個(gè)主成分能夠代表最初的7個(gè)指標(biāo)來(lái)分析該地區(qū)菘藍(lán)的品質(zhì)綜合水平，故提取前兩個(gè)指標(biāo)作為主成分，分別記作F1、F2。

主成分矩陣不是主成分的特征向量，主成分1和主成分2的系數(shù)分別是其向量(主成分矩陣)除以對(duì)應(yīng)的主成分方差?？梢郧蟮?016年主成分1、2的函數(shù)表達(dá)式：

F1=0.389×Z告依春+0.350×Z靛藍(lán)+0.384

×Z靛玉紅+0.379×Z主根長(zhǎng)+0.393×Z主根直徑

+0.380×Z根干重+0.369×Z側(cè)根數(shù)量

F2=0.349×Z告依春+0.534×Z靛藍(lán)+0.383

×Z靛玉紅-0.423×Z主根長(zhǎng)-0.336×Z主根直徑

-0.384×Z根干重-0.084×Z側(cè)根數(shù)量

同理可以求得2017年主成分1、2的函數(shù)表達(dá)式：

F1=0.381×Z告依春+0.352×Z靛藍(lán)+0.399

×Z靛玉紅+0.376×Z主根長(zhǎng)+0.386×Z主根直徑

+0.370×Z根干重+0.381×Z側(cè)根數(shù)量

F2=0.410×Z告依春+0.544×Z靛藍(lán)+0.302

×Z靛玉紅-0.423×Z主根長(zhǎng)-0.373×Z主根直徑

-0.092×Z根干重-0.343×Z側(cè)根數(shù)量

表4 菘藍(lán)根部形態(tài)和有效成分的相關(guān)性分析

注：*表示在0.05水平上顯著相關(guān)；**表示在0.01水平上顯著相關(guān)。

Note: * means correlation is significant at the 0.05 level; ** means correlation is significant at the 0.01 level.

表5 菘藍(lán)品質(zhì)的主成分特征根和貢獻(xiàn)率

利用以上計(jì)算公式，可以通過(guò)主成分分析法進(jìn)行不同水分虧缺處理的綜合得分的計(jì)算。表6為采用主成分分析法對(duì)不同水分虧缺處理進(jìn)行綜合評(píng)分對(duì)比，從表中可以看出，2016年考慮根部形態(tài)和菘藍(lán)有效成分的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)得分由高到低的順序?yàn)閃D4、WD5、WD1、CK、WD6、WD7、WD2、WD3、WD8和WD9；2017年考慮根部形態(tài)和菘藍(lán)有效成分的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)得分的由高到低依次順序?yàn)閃D5、WD4、WD1、CK、WD6、WD2、WD7、WD3、WD8和WD9。

由2016、2017年以上結(jié)果可以看出，考慮根部形態(tài)和菘藍(lán)有效成分的基礎(chǔ)上，對(duì)不同水分虧缺處理的情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，綜合得分較高的為WD4和WD5，WD1和CK次之。計(jì)算結(jié)果表明，輕度水分虧缺處理的WD4、 WD5和WD1不僅可以獲得較高的產(chǎn)量和水分利用效率，同時(shí)其有效成分靛藍(lán)、靛玉紅和告依春的含量不會(huì)出現(xiàn)降低；相反，重度水分虧缺處理的WD3、WD8和WD9的綜合得分都較低，即重度水分虧缺降低了菘藍(lán)有效成分的積累。

表6 菘藍(lán)產(chǎn)量及品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

3 討 論

中藥材品質(zhì)受多因素影響，如產(chǎn)地、品種、土壤生態(tài)環(huán)境及栽培措施等，其中次生代謝產(chǎn)物是藥材中有效成分，次生代謝不同于初生代謝需要良好的生長(zhǎng)環(huán)境。有研究表明，植物在逆境脅迫如干旱、低溫條件下次生代謝產(chǎn)物積累旺盛[13]，通過(guò)積累大量的次生代謝產(chǎn)物來(lái)提高抗逆性[14]。譚勇等[5]研究證實(shí)板藍(lán)根對(duì)水分需求最大期在7月份，并且中度水分脅迫條件下板藍(lán)根中靛玉紅含量最高。本試驗(yàn)中通過(guò)利用水分虧缺研究水分對(duì)菘藍(lán)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明輕中度水分虧缺均可提高菘藍(lán)中靛藍(lán)和靛玉紅含量，且虧缺程度越高，有效成分積累越多，尤其是處理WD5比CK顯著提高了靛藍(lán)、靛玉紅和(R,S)-告依春的含量。這主要是因?yàn)樵诳赡褪芨珊得{迫條件下，體內(nèi)積累大量的光合產(chǎn)物，植物利用這些“過(guò)?！钡墓夂袭a(chǎn)物合成含碳次生代謝物，使組織中次生代謝物的含量增加，這與段飛等[15]的研究結(jié)果基本一致。也有研究認(rèn)為菘藍(lán)品質(zhì)因收獲大青葉、分解等原因降低，菘藍(lán)中靛玉紅含量收獲一次、兩次及三次大青葉處理比未收獲大青葉處理分別降低79.73%、43.24%、72.97%[16]。本試驗(yàn)在10月初收獲菘藍(lán)，對(duì)大青葉未收獲，因此靛藍(lán)和靛玉紅含量與收獲時(shí)間也有關(guān)。

水分調(diào)虧處理對(duì)(R,S)-告依春含量影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期重度水分調(diào)虧處理WD3和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期連續(xù)水分虧缺的WD8、WD9處理的(R,S)-告依春含量較CK降低8.59%～13.23%，與CK差異顯著(P<0.05)；而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于 (R,S)-告依春含量的提高，處理WD4和WD5較CK顯著增加5.43%～7.94%。水分調(diào)虧處理對(duì)靛玉紅影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于靛玉紅含量的提高，處理WD5、WD6和WD7與CK相比差異顯著，增幅1.7%～5.7%。水分調(diào)虧處理對(duì)靛藍(lán)含量影響：在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧有利于靛藍(lán)含量的提高，處理WD4、WD5、WD6和WD7與CK相比差異顯著，增幅3.6%～9.9%。

白羿雄等[17]研究表明水分輕度虧缺有助于促進(jìn)青稞根系生長(zhǎng)，不利于青稞穗部的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致其產(chǎn)量顯著降低，卻有利于籽粒中蛋白質(zhì)及其組分含量的提高。張永麗[18]研究發(fā)現(xiàn)濟(jì)麥20在灌水180 mm和240 mm的處理比不灌水和灌水300 mm的處理顯著提高了小麥籽粒谷蛋白含量等，有效提高品質(zhì)。本研究得出相近結(jié)論，不同水分虧缺處理對(duì)菘藍(lán)的(R,S)-告依春含量影響不同，且輕中度水分虧缺均可以增加菘藍(lán)中有效成分(R,S)-告依春的含量，提高菘藍(lán)品質(zhì)，各處理有效成分含量均達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)[11]。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期輕中度連續(xù)調(diào)虧的處理WD4、WD5和WD6較CK均有所增加，其中以處理WD5的(R,S)-告依春的含量最高，WD4次之并與之接近。因此，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期連續(xù)輕度水分虧缺有利于菘藍(lán)中(R,S)-告依春含量的積累，但可能還與自身遺傳因素、生態(tài)環(huán)境等有關(guān)。菘藍(lán)中(R,S)-告依春含量除與水分有關(guān)外，還與自身遺傳因素、生態(tài)環(huán)境等有關(guān)。可見(jiàn)，土壤水分含量對(duì)作物生長(zhǎng)、品質(zhì)及產(chǎn)量均產(chǎn)生影響，且影響程度及作物對(duì)水分虧缺的響應(yīng)與作物生育時(shí)期和水分虧缺程度有關(guān)。

水分調(diào)虧處理能夠增加菘藍(lán)中有效成分含量，提高菘藍(lán)品質(zhì)，各處理有效成分含量均達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)，且隨著連續(xù)生育期的中輕度水分調(diào)虧程度的增加，菘藍(lán)品質(zhì)有所提高，但是重度水分虧缺不利于有效成分(R,S)-告依春含量的積累。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的重度水分虧缺和肉質(zhì)根生長(zhǎng)期的重度水分虧缺均會(huì)嚴(yán)重影響菘藍(lán)有效成分(R,S)-告依春、靛藍(lán)和靛玉紅的積累；而這兩個(gè)生育期的中、輕度水分虧缺能一定程度提高有效成分的積累量。

考慮根部形態(tài)和菘藍(lán)有效成分的基礎(chǔ)上，對(duì)不同水分虧缺處理的情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，綜合得分較高的為WD4和WD5，WD1和CK次之。計(jì)算結(jié)果表明，輕度水分虧缺處理的WD4、WD5和WD1不僅可以獲得較高的產(chǎn)量和水分利用效率，同時(shí)其有效成分靛藍(lán)、靛玉紅和告依春的含量不會(huì)出現(xiàn)降低；但是重度水分虧缺處理的WD3、WD8和WD9的綜合得分較低，水分嚴(yán)重減少使得菘藍(lán)有效成分的積累均有所降低。

4 結(jié) 論

通過(guò)調(diào)虧灌溉對(duì)菘藍(lán)的主要有效成分靛藍(lán)、靛玉紅和(R,S)-告依春的影響規(guī)律研究，得出以下結(jié)論：

1)不同處理的有效成分受到水分虧缺的影響顯著。輕中度水分虧缺均可提高菘藍(lán)中靛藍(lán)和靛玉紅含量，且虧缺程度越高，有效成分積累越多；輕中度水分虧缺有利于菘藍(lán)中(R,S)-告依春含量的積累，提高菘藍(lán)品質(zhì)，各處理有效成分含量均達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)，但是重度水分虧缺不利于有效成分(R,S)-告依春含量的積累。

2)考慮根部形態(tài)和菘藍(lán)有效成分的基礎(chǔ)上，通過(guò)主成分分析法對(duì)不同水分虧缺處理的情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，綜合得分較高的為WD4和WD5，WD1和CK次之，發(fā)現(xiàn)輕度水分虧缺處理不僅可以獲得較高的產(chǎn)量和水分利用效率，同時(shí)可提高有效成分靛藍(lán)、靛玉紅和告依春的積累，有利于提高菘藍(lán)的品質(zhì)。