巫蓉，邱黛玉*，齊海敏，王思嘉，沈鵬瑞

(1.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，甘肅 蘭州 730070；3.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 蘭州 730070；4.慶陽市西峰區(qū)溫泉鎮(zhèn)人民政府，甘肅 慶陽745000)

當歸(Angelica sinensis)為傘形科3 年生草本藥用植物，其根入藥，是中國大宗中藥材品種之一[1]。當歸的主要藥效成分有黃酮類、有機酸和微量元素等[2-4]。當歸生長在高寒且多雨的山區(qū)[5]。甘肅省是中國當歸栽培最多的省份，渭源、漳縣、岷縣等地當歸栽培歷史悠久，產(chǎn)品享有“岷歸”的稱號[6]。隨著中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對當歸的需求量劇增，甘肅省當歸道地產(chǎn)區(qū)的當歸生產(chǎn)面臨著諸多問題。施用化肥，可促進當歸生長，有助于成藥后期龐大肉質(zhì)根系的形成[7-9]，產(chǎn)量和品質(zhì)也會有所提高。部分藥農(nóng)在栽培當歸時為了追求產(chǎn)量，過度依賴化學肥料，土壤缺乏有機肥，氮、磷、鉀比例失調(diào)，造成營養(yǎng)失衡，土壤板結(jié)僵硬、通氣性差，導致當歸爛根[10]。栽培當歸的土壤含水量達25%左右時，會促進當歸增產(chǎn)；當土壤的含水量小于13%時，會出現(xiàn)干旱，導致減產(chǎn)[11]。春季和夏季是當歸生長的旺盛時期，對水分的需求量較大，但此時降水較少，植株停止代謝，養(yǎng)分無法吸收，影響了當歸前期生長發(fā)育；而秋季降水較多，土壤積水，導致當歸地下部分腐爛、澇死，最終植物死亡[12]。

全膜雙壟溝播技術(shù)具有溝壟微集水、蓄水及地膜覆蓋抑蒸、增溫、保墑等多項優(yōu)勢[13]，使地面蒸發(fā)降到最少，特別能使春季10 mm 以下的降雨集中入滲于作物根部，被作物有效利用[14]，顯著提高耕地生產(chǎn)力和水分利用效率。研究[15]表明，與半膜平作處理相比，全膜雙壟溝播玉米的水分利用效率提高了33.4%。本研究中，在不同栽培方式及不同施肥水平下，研究當歸不同生育期0～40 cm 土層土壤含水量與養(yǎng)分的變化動態(tài)及當歸的產(chǎn)量，探究全膜雙壟溝栽及施肥水平對土壤水分、養(yǎng)分及當歸產(chǎn)量的影響，旨在為甘肅當歸道地產(chǎn)區(qū)提高當歸產(chǎn)量提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗在甘肅定西市漳縣金鐘鎮(zhèn)(E104°43′62″、N34°55′05″)進行。該地平均海拔高度為 2892 m，無霜期為80～120 d，日照時數(shù)為2086.4 h，年最低氣溫為-22 ℃，年最高氣溫為28.9 ℃，年均降水量為458.3 mm，年均蒸發(fā)量達1494.5 mm，為典型的高寒陰濕地區(qū)。前茬作物為大豆。試驗地0～20 cm 土層土壤pH 值7.70，銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀的質(zhì)量分數(shù)分別為 4.45、52.09、147.9 mg/kg；＞20～40 cm土層土壤pH 值7.51，銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀的質(zhì)量分數(shù)分別為4.25、36.90、114.85 mg/kg。

2 材料和方法

2.1 供試材料

試驗選用大小均一、無腐爛、無蟲蛀的當?shù)剞r(nóng)戶自育 1 年生當歸種苗。供試地膜為 70、120 cm寬的黑色農(nóng)用塑料地膜，產(chǎn)自天水市甘肅天寶塑業(yè)有限責任公司。供試肥為史丹利復合肥(養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)≥54%，N、P2O5、K2O 質(zhì)量分數(shù)分別為 26%、14%、14%)。

2.2 試驗設(shè)計

試驗采用栽培方式與施肥水平雙因素隨機區(qū)組設(shè)計。設(shè)3 種栽培方式：全膜雙壟溝栽(FF)，壟底寬40 cm、壟高10 cm 的大壟和壟底寬30 cm、壟高15 cm 的小壟，2 壟中間為播種溝，每個播種溝對應一大一小2 個集雨壟面，選用120 cm 寬的地膜，邊起壟邊覆膜，膜與膜間不留空隙，相接處用土壓住地膜，24 穴/行，穴距25 cm；全膜單壟壟栽(FS)，壟寬50 cm，壟溝寬20 cm，壟高10 cm，帶寬70 cm，選用120 cm 寬的地膜，膜與膜間不留空隙，每壟2 行，行距30 cm，24 穴/行，穴距25 cm；全膜平栽(FM)，用70 cm 的薄膜全地面平鋪，膜與膜間不留空隙，等行距6 行栽培，行距30 cm，24穴/行，穴距25 cm。設(shè)4 個施肥水平：不施肥(CK)，施600、750、900 kg/hm2復合肥，分別記為L、M、H。共 12 個處理(FF-CK、FF-L、FF-M、FF-H、FS-CK、FS-L、FS-M、FS-H、FM-CK、FM-L、FM-M、FM-H)。每個處理重復3 次。每小區(qū)面積為12.6 m2(6 m×2.1 m)。小區(qū)間距為20 cm，小區(qū)周圍設(shè)1 m保護行。田間管理與大田一致。當歸于2016年3 月30 日移栽，9 月27 日收獲。

2.3 測定指標及方法

分別于2016 年7 月3 日(當歸地上部分生長旺盛期，以下簡稱為旺盛期)、2016 年 8 月 24 日(當歸根部膨大期，以下簡稱為膨大期)2 個時期采樣。采用 5 點“S”采樣法，用土鉆分別取 0～20、＞20～40 cm土層土壤，置于鋁盒并立即蓋好，用于測定土壤含水量。取5 株當歸植株，采用抖根法收集根際土壤，自然風干后用于測定養(yǎng)分。收獲期在各小區(qū)隨機取樣 10 株當歸，陰干，測定主根干質(zhì)量，取平均值作為當歸單株質(zhì)量，再按實際穴數(shù)計小區(qū)當歸產(chǎn)量，折算平均產(chǎn)量。

參照文獻[16]，采用烘干稱重法、靛酚藍比色法、碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法、火焰光度法分別測定土壤含水量、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分數(shù)。指標測定時每個樣品重復3 次。

2.4 數(shù)據(jù)分析

運用Microsoft Excel 2010 進行數(shù)據(jù)處理。利用SPSS 22.0 作方差分析，用Duncan 法進行多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 栽培方式與施肥對土壤含水量的影響

從表1 可知，在旺盛期，0～40 cm 土層土壤含水量隨深度增加而降低；0～20 cm 土層土壤中，處理FF-H 的土壤含水量最高，達19.32%，比最低的FM-M 的(16.18%)高19.41%，且差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；>20～40 cm 土層土壤中，處理 FF-M 的土壤含水量最高，為 17.54%，比最低的 FM-CK 的(14.78%)高18.67%，但差異無統(tǒng)計學意義。在膨大期，0～40 cm 土層土壤中，處理FF-M 的土壤含水量最高，0～20cm 和＞20～40 cm 土層土壤的含水量分別為 13.35%和 14.02%，比最低的處理 FM-CK 的(8.82%和9.94%)分別高51.36%和41.05%，且其差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

表1 不同栽培方式與施肥處理當歸種植土壤的含水量及其方差分析Table 1 Analysis of water c ontent and v ariance of Angelica sine nsis plan ting so il un der diffe rent c ultivation methods a nd fertilization treatments %

當歸2 個時期0～40 cm 土層土壤含水量最高的處理均為全膜雙壟溝栽的；除旺盛期0～20 cm 土層的處理 FF-CK、FF-L 和＞20～40 cm 土層的處理FS-H 外，同一施肥水平下，同時期同層土壤中，F(xiàn)F、FS、FM 的土壤含水量依次減少；同一栽培方式下，不同施肥處理間的土壤含水量差異均無統(tǒng)計學意義。雙因素方差分析結(jié)果顯示，栽培方式極顯著影響旺盛期0～20 cm 土層土壤的含水量(P＜0.01)，顯著影響膨大期 0～40 cm 土層土壤的含水量(P＜0.05)；施肥對土壤含水量無顯著影響；栽培方式和施肥對土壤含水量無互作效應?？梢?，全膜雙壟溝能有效的減少土壤水分蒸發(fā)。

3.2 栽培方式與施肥對土壤養(yǎng)分的影響

由表2 可知，當歸2 個時期0～40 cm 土層的土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)均呈垂直遞減的趨勢；同時期同層土壤中，銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)均以處理FF-M 的最高，處理 FM-CK 的最低，旺盛期 0～20 cm 和＞20～40 cm土層、膨大期 0～20 cm 和＞20～40 cm 土層處理 FF-M的土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)分別為 6.66、6.47、4.81、3.80 mg/kg，分別比同時期同層的 FM-CK 的高67.34%、127.02%、71.17%、112.29%，且差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；同一栽培模式下，同時期同層土壤中，銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)均以施肥 750 kg/hm2(M)的處理的最高；同一施肥水平下，同時期同層土壤中，多數(shù)FF 處理的土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)高于另外2種栽培方式的；全膜雙壟溝栽下，處理FF-M 的土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)顯著高于同時期同層的 FF-CK和FF-L 的土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)?？梢姡るp壟溝栽下，施肥750 kg/hm2能有效提高當歸0～40 cm土層土壤的銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)。

雙因素方差分析結(jié)果顯示，栽培方式顯著影響旺盛期0～20 cm 土層土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)(P＜0.05)，極顯著影響旺盛期＞20～40 cm 土層土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)(P＜0.01)；施肥極顯著影響旺盛期0～40 cm 土層和膨大期＞20～40 cm 土層土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)(P＜0.01)，顯著影響膨大期0～20 cm 土層土壤的銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)(P＜0.05)；栽培方式和施肥對土壤的銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)無互作效應。

表2 不同栽培方式與施肥處理當歸種植土壤的銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)及其方差分析Table 2 Analysis of a mmonia-nitrogen mass fr action and v ariance of Angelica sine nsis planting s oil u nder diffe rent c ultivation methods and fertilization treatments mg/kg

由表 3 和表 4 可知，當歸 2 個時期 0～40 cm 土層的土壤速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)均呈垂直遞減的趨勢；同時期同層土壤中，速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)均以處理FF-H 的最高，處理FM-CK 的最低，且差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；旺盛期0～20 cm 和＞20～40 cm 土層、膨大期 0～20 cm 和＞20～40 cm 土層處理FF-H 的土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)分別為67.28、56.06、67.02、61.88 mg/kg，分別比同時期同層的FM-CK 的高107.08%、190.72%、65.40%、138.83%，土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)分別為249.88、128.17、259.30、216.60 mg/kg，分別比同時期同層的 FM-CK 的高53.77%、47.29%、56.56%、136.51%；除膨大期0～20 cm 土層的處理FS-CK 土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)外，同一施肥水平下，同時期同層土壤中，F(xiàn)F、FS、FM的土壤速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)依次減少；同一栽培模式下，同時期同層土壤中，隨施肥量的增加土壤速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)呈增大的趨勢。

表3 不同栽培方式與施肥處理當歸種植土壤的速效磷質(zhì)量分數(shù)及其方差分析Table 3 Analysis of the available phosphorus mass fraction and variance of Angelica sinensis planting soil under different cultivation methods and fertilization treatments mg/kg

表4 不同栽培方式與施肥處理當歸種植土壤的速效鉀質(zhì)量分數(shù)及其方差分析Table 4 Analysis of av ailable potassium mass fraction and variance of Angelica sinensis planting soil under different cultivationmethods and fertilization treatments mg/kg

雙因素方差分析結(jié)果顯示，栽培方式和施肥均顯著影響旺盛期0～20 cm 土層、膨大期＞20～40 cm土層土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)(P＜0.05)；施肥極顯著影響旺盛期＞20～40 cm 土層、膨大期 0～20 cm 土層土壤的速效磷質(zhì)量分數(shù)(P＜0.01)；除旺盛期 0～20 cm土層的處理外，栽培方式顯著影響土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)(P＜0.05)；施肥顯著影響旺盛期0～40 cm 土層土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)(P＜0.05)，極顯著影響膨大期0～40 cm 土層土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)(P＜0.01)；栽培方式和施肥對土壤的速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)無互作效應?？梢?，施肥能有效提高土壤速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)，以全膜雙壟溝栽的效果尤佳。

3.3 栽培方式與施肥對當歸產(chǎn)量的影響

由表5 可知，各處理均有較強增產(chǎn)作用；以處理FF-M 的產(chǎn)量最高，達1456.09 kg/hm2，較最低的處理FM-CK 的高102.67%，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；同一施肥水平下，F(xiàn)F、FS、FM 的當歸產(chǎn)量依次減少，且FF 的4 個處理的當歸產(chǎn)量均顯著高于另外 2 種栽培方式各處理的當歸產(chǎn)量(P＜0.05)；同一栽培模式下，均以施肥 750 kg/hm2的處理的產(chǎn)量最高。雙因素方差分析結(jié)果顯示，栽培方式和施肥均極顯著影響當歸產(chǎn)量(P＜0.01)，但二者無互作效應。

表5 不同栽培方式與施肥處理當歸產(chǎn)量及其方差分析Table 5 Yield an d va riance a nalysis of Angelica si nensis un der different cultivation methods and fertilization treatment

4 結(jié)論與討論

覆膜可調(diào)節(jié)作物生長在時間和空間上的含水量需求[17]。全膜雙壟溝播可增加玉米生育期積溫，抑制土壤水分的垂直蒸發(fā)，減少無效蒸發(fā)，從而提高降水的利用效率，提高產(chǎn)量[18]。全膜雙壟溝栽能使表層土壤含水量保持相對穩(wěn)定，含水量的改善直接影響植物根系發(fā)育，同時植物的毛細管作用還增強了對土壤深層水分的利用[19]。本研究中，當歸2個時期 0～40 cm 土層土壤含水量最高的處理均為FF 的，除旺盛期 0～20 cm 土層的處理 FF-CK 和FF-L 外，同一施肥水平下，同時期同層土壤中FF的土壤含水量均最高；栽培方式極顯著影響旺盛期0～20 cm 土層土壤含水量(P＜0.01)，顯著影響膨大期0～40 cm 土層土壤含水量(P＜0.05)?？梢?，全膜雙壟溝栽能提高土壤含水量，這與敬克農(nóng)等[20]、郭滿平等[21]的研究結(jié)果一致。這主要是由于全膜雙壟溝技術(shù)壟的分水作用、地膜的阻滲作用提高了土壤含水量，同時覆膜還有抑制水分蒸發(fā)、增溫的作用。

根及根莖類藥用植物需要土壤中的氮、磷、鉀元素均衡、豐富，為入藥部位提供全面養(yǎng)分，有利于入藥部位的生長及有效成分的積累。合理的施用磷肥可提高植物抗性及對水分和養(yǎng)分的吸收能力，最終提高植物產(chǎn)量[22]。本研究中，各栽培方式均以施肥750 kg/hm2的銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)最高，施肥900 kg/hm2的速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)最高；施肥極顯著影響或顯著影響當歸2 個時期0～40 cm 土層土壤銨態(tài)氮、速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)。可見，施肥提高了土壤養(yǎng)分，為當歸高產(chǎn)提供了條件。

舒英杰等[23]研究顯示，地膜覆蓋可顯著增加土壤氮、磷含量。全膜雙壟溝栽技術(shù)能夠提水、增溫、改變土壤微環(huán)境，進而通過土壤含水量和地溫影響著土壤養(yǎng)分[24]。大量研究[25-26]結(jié)果表明，全膜雙壟溝栽下，合理的氮肥配施不僅能提高產(chǎn)量，還可減少因施氮過多而對環(huán)境造成的破壞。本研究中，同一施肥水平下，同時期同層土壤中，多數(shù) FF 處理的土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)高于另外2 種栽培方式的；除膨大期0～20 cm 土層的處理FS-CK 土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)外，F(xiàn)F、FS、FM 的土壤速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)依次減少；栽培方式極顯著影響旺盛期＞20～40 cm 土層土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)(P＜0.01)，顯著影響旺盛期0～20 cm 土層土壤銨態(tài)氮、速效磷質(zhì)量分數(shù)和膨大期＞20～40 cm 層土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)及除旺盛期0～20 cm 土層的處理外的土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)(P＜0.05)?？梢?，提高當歸種植土壤養(yǎng)分含量，以全膜雙壟溝栽的效果尤佳。

全膜覆蓋和雙壟溝栽提高了降雨的利用率，使土壤中含水量較穩(wěn)定。各耕層地溫較其他3 個處理高，且保溫效果好，使土溫比較穩(wěn)定，改善了耕層微生態(tài)環(huán)境，這些特點保證了當歸植株和根系的正常生長發(fā)育[27]，這對提高當歸產(chǎn)量具有重要作用，也是當歸豐產(chǎn)的先決條件。本研究中，F(xiàn)F 處理的當歸產(chǎn)量顯著高于另外2 種栽培方式各處理的當歸產(chǎn)量(P＜0.05)；同一栽培模式下，均以施肥750 kg/hm2的當歸產(chǎn)量最高。栽培方式與施肥均極顯著影響當歸產(chǎn)量(P＜0.01)?？梢姡るp壟溝栽+施肥 750 kg/hm2可有效提高當歸產(chǎn)量。

本研究中，栽培方式和施肥對土壤的含水量和銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分數(shù)及當歸產(chǎn)量均無互作效應。這與張平良等[28]的研究有所不同，可能是由于試驗時間較短的緣故，還需要進一步的研究。

綜上可知，當歸全膜雙壟溝栽+施肥750 kg/hm2可在甘肅省當歸道地產(chǎn)區(qū)推廣。