魏廷邦 魏玉杰,* 楊振華 臧廣鵬 吳之濤 邴素霞

(1 甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院，甘肅 武威 733006；2 甘肅省特種藥源植物種質(zhì)創(chuàng)新與安全利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 武威 733006；3 武威市祁連山區(qū)道地中藥材生態(tài)栽培技術(shù)創(chuàng)新中心，甘肅 武威 733006；4 武威市質(zhì)量計(jì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心，甘肅 武威 733000)

黃芪為豆科植物蒙古黃芪(Astragalusmembranaceusvar.mongholicus)和膜莢黃芪[Astragalusmembranaceus(Fiscn.)Bqe]的干燥根，具有補(bǔ)氣固表、增強(qiáng)機(jī)體免疫和調(diào)節(jié)血糖等功能，在醫(yī)療衛(wèi)生、中醫(yī)保健和飲食等行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛[1]。河西綠洲區(qū)土壤類(lèi)型和氣候資源適宜蒙古黃芪大面積種植且產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)顯著[2]，使蒙古黃芪成為該地區(qū)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的重點(diǎn)中藥材之一。目前，野生黃芪資源人為破壞較為嚴(yán)重，人工栽培成為緩解黃芪供需矛盾、滿足市場(chǎng)需求的關(guān)鍵點(diǎn)。在人工栽培中，氮肥施用量、種植密度等農(nóng)藝措施的協(xié)同配合能夠有效提高中藥材黃芪的產(chǎn)量并改善其品質(zhì)。而過(guò)量的氮肥施用使得中藥材種植地域土壤肥力降低、土壤理化性質(zhì)惡化、產(chǎn)投比失調(diào)以及生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染[3]，同時(shí)不合理的種植密度也會(huì)導(dǎo)致中藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量參差不齊[4-5]。全國(guó)各道地藥材產(chǎn)區(qū)在中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(good agricultural practice，GAP)基地規(guī)劃與建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)下，開(kāi)展環(huán)境友好型和資源減投型的中藥材生態(tài)栽培研究是順應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)的明智之舉。因此，革新氮肥施用制度與優(yōu)化種植密度是改善不同地域內(nèi)中藥材光合特性、干物質(zhì)積累特征及獲取高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)中藥材重要環(huán)節(jié)。對(duì)中藥材而言，在適當(dāng)減少施氮量的同時(shí)恰當(dāng)?shù)卦黾臃N植密度能夠提高中藥材的產(chǎn)量，對(duì)保證中藥材品質(zhì)、提高經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益具有重要意義。

圖1 2019—2020年試驗(yàn)區(qū)3—9月降水量及日平均溫度變化Fig.1 Dynamics of precipitation and daily mean temperature in the experimental station from March to September in 2019—2020

國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開(kāi)展了大量關(guān)于氮肥減量施用對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究，結(jié)果表明，適量的減施氮肥可有效提高冬小麥[6]、玉米[7]、水稻[8]等作物葉片的光合作用、葉綠素含量和葉面積指數(shù)，促進(jìn)干物質(zhì)積累量的增加，降低氮肥損失量，有效提高產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)，在黃芪種植中適量降低氮肥施用量能夠保證養(yǎng)分最大利用效率，但氮肥施用量超過(guò)一定范圍時(shí)則會(huì)影響黃芪生育后期干物質(zhì)積累量的增加和產(chǎn)量的形成[9-10]。當(dāng)?shù)⒌氖┑砍^(guò)150 kg·hm-2后，丹參的可溶性糖、淀粉含量以及產(chǎn)量均下降[11]。種植密度對(duì)中藥材的產(chǎn)量和品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生顯著影響，當(dāng)黃芪的種植密度為240 000株·hm-2時(shí)群體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)最佳，有利于黃芪地上和地下部分的旺盛生長(zhǎng)，提高次生代謝產(chǎn)物的含量，保證獲得高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的黃芪[12-14]。當(dāng)種植密度過(guò)大時(shí)，致使單株中藥材所獲得的光照、水肥資源相對(duì)較少，影響中藥材地下部的生長(zhǎng)發(fā)育，不利于干物質(zhì)積累速率和產(chǎn)量的增加[15-16]。因此，構(gòu)建最佳種植密度和最適氮肥營(yíng)養(yǎng)組合能夠顯著改善中藥材群體結(jié)構(gòu)、優(yōu)化光合生理特性、提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)[17]，是充分發(fā)揮中藥材群體優(yōu)勢(shì)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的技術(shù)保障。目前，有關(guān)黃芪產(chǎn)量的研究主要集中在施氮量和施氮方式對(duì)其的影響，而關(guān)于低氮素營(yíng)養(yǎng)和最優(yōu)栽培密度對(duì)黃芪生育期內(nèi)光合特性、葉綠素含量、干物質(zhì)積累特征、有效成分含量和產(chǎn)量形成的協(xié)同增產(chǎn)、增效調(diào)控機(jī)理的研究鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)通過(guò)研究不同施氮水平與種植密度的協(xié)同調(diào)控效應(yīng)對(duì)蒙古黃芪生育期內(nèi)光合特性、葉綠素含量、干物質(zhì)積累、有效成分含量和產(chǎn)量的影響，以期闡明蒙古黃芪對(duì)低氮環(huán)境條件和最佳種植密度的生理響應(yīng)，為綠洲區(qū)生產(chǎn)實(shí)踐中科學(xué)施肥、合理密植以獲取高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)中藥材黃芪提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本研究于2019—2020年在甘肅省武威市涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)國(guó)家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系河西綜合試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)基地位于河西走廊東端(102°51′10″E，37°67′29″ N)，平均海拔1 744 m，年平均氣溫約7.5℃，多年平均降水量約155 mm，年蒸發(fā)量約2 400 mm，年降水分布不均，主要集中在5—9月份。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地為沙壤土，土壤容重1.62 g·cm-3，0～30 cm土層全氮含量0.98 g·kg-1、堿解氮68.14 mg·kg-1、有效磷48.51 mg·kg-1、速效鉀284.16 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)18.90 g·kg-1， pH值8.42。2019—2020年試驗(yàn)區(qū)3—9月份的降雨量和日平均溫度如圖1所示。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為1年生蒙古黃芪，原植物由魏玉杰研究員鑒定為蒙古黃芪，采購(gòu)于定西市岷縣中藥材種苗市場(chǎng)，種苗采挖后分揀去除大苗、小苗和弱苗，保留長(zhǎng)度和大小基本一致的壯苗開(kāi)溝移栽，種苗平均根長(zhǎng)35.7±6.37 cm，根粗0.68±0.29 cm，單株種苗重量4.26±1.64 g。2019年3月28日移栽，2019年10月20日收獲；2020年3月30日移栽，2020年10月20日收獲。氮肥施用尿素(含氮46%)，磷肥為過(guò)磷酸鈣(P2O5約14%)，鉀肥為磷酸二氫鉀(K2O約25%)。有機(jī)肥料為商用有機(jī)肥(南京三美農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司)，N+P2O5+K2O含量4%以上，有機(jī)質(zhì)含量30%以上。普通地膜采用厚度0.08 mm、寬50 cm的聚乙烯農(nóng)用地膜(甘肅宏遠(yuǎn)農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以種植密度為主區(qū)，設(shè)置D1(180 000株·hm-2、行距30 cm、株距18 cm)，D2(240 000株·hm-2、行距30 cm、株距14 cm)，D3(300 000 株·hm-2、行距30 cm、株距11 cm)3種種植密度；施氮量為裂區(qū)，設(shè)置0(N0，對(duì)照)、40(N1)、80(N2)、120 kg N·hm-2(N3)4個(gè)施氮水平，共12個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，共36個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為4 m×5 m=20 m2，各小區(qū)間留走道1 m，小區(qū)四周外設(shè)3 m寬的保護(hù)行。施肥用量參考當(dāng)?shù)刂兴幉姆N植人員的施肥量，所有處理施肥量按基肥∶生育中期追肥=2∶1分施，具體施肥方法：N1，基肥26.7 kg N·hm-2，中期追肥13.3 kg N·hm-2；N2，基肥53.3 kg N·hm-2，中期追肥26.7 kg N·hm-2；N3，基肥80 kg N·hm-2，中期追肥40 kg N·hm-2；施肥時(shí)期為黃芪開(kāi)花期以后(7月下旬)。有機(jī)肥3 000 kg·hm-2、五氧化二磷150 kg·hm-2、 氧化鉀40 kg·hm-2全部施用為基肥。黃芪生育期內(nèi)采用滴灌帶灌水4次，5、6、7、8月的灌水量分別為600、450、450和400 m3·hm-2，生育期內(nèi)的總灌水量為1 900 m3·hm-2，通過(guò)智能化水表精確確定灌溉總量。各生育時(shí)期加強(qiáng)病蟲(chóng)草害防治，各小區(qū)的田間管理措施均保持一致。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

凈光合速率(net photosynthetic rate，Pn)及葉綠素含量(soil and plant analyzer development, SPAD)：每年5月20日開(kāi)始測(cè)定黃芪葉片的Pn、SPAD，以后每隔30 d，選擇晴朗的天氣，于上午09:00-11:30，在各小區(qū)中間位置隨機(jī)選取6株生長(zhǎng)正常的黃芪植株，使用Li-6400XT型便攜式光合系統(tǒng)測(cè)定儀(美國(guó)LI-COR公司)測(cè)定Pn。每株黃芪植株重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。使用便攜式SPAD-502型葉綠素儀(日本konica minolta公司)測(cè)定SPAD，重復(fù)6次，結(jié)果取平均值。

干物質(zhì)積累量：每年5月20日開(kāi)始測(cè)量干物質(zhì)積累量，每隔30 d，在小區(qū)內(nèi)連續(xù)取樣6株，將地上、地下部分別稱(chēng)取鮮質(zhì)量后裝入牛皮紙袋，于105℃殺青15～30 min后，在80℃恒溫烘至恒重，最后稱(chēng)量并按以下公式計(jì)算干物質(zhì)積累量：

干物質(zhì)積累量=成熟期單株總干質(zhì)量×成熟期實(shí)收株數(shù)。

采用Logistic方程Y=k/(1+ea-rt)擬合黃芪全生育期干物質(zhì)積累過(guò)程，通過(guò)對(duì)Logistic方程求導(dǎo)數(shù)，可得黃芪全生育期的干物質(zhì)最大積累速率。其中，Y代表干物質(zhì)積累量，k代表干物質(zhì)積累量，e為自然常數(shù)，a代表k與Y的有關(guān)參數(shù)，r代表增長(zhǎng)速率，t代表出苗后天數(shù)。

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成：黃芪采收期，在每小區(qū)去除邊行后，按各處理小區(qū)依次采挖，然后分別計(jì)算地上部與地下部的鮮重，并測(cè)定植株個(gè)體指標(biāo)，包括單株莖稈重、根長(zhǎng)、根粗、單根重和產(chǎn)量性狀指標(biāo)。

黃芪品質(zhì)測(cè)定：按照2020年版《中華人民共和國(guó)藥典》[2]中規(guī)定的黃芪質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)對(duì)各處理的黃芪甲苷含量進(jìn)行測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)自上海源葉生物科技有限公司，批號(hào)：J02GB153190。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Word 2010和Excel 2010軟件整理匯總數(shù)據(jù)，使用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 減氮增密對(duì)黃芪凈光合速率的影響

氮肥用量、種植密度及其互作效應(yīng)均對(duì)黃芪生育期內(nèi)的凈光合速率(Pn)有顯著影響(P<0.05)。兩年試驗(yàn)平均結(jié)果表明(圖2)，在同一施氮水平，N3D2處理平均凈光合速率較N3D1、N3D3提高42.89%、41.35%，N2D2處理較N2D1、N2D3處理提高59.31%、38.88%，N1D2處理較N1D1處理提高36.32%。在相同種植密度下，N2D1處理的平均凈光合速率較N3D1、N1D1、N0D1處理分別提高5.66%、12.75%、25.58%，N2D2處理較N3D2、N1D2、N0D2處理分別提高17.79%、31.76%、75.18%，N2D3處理較N3D3、N0D3處理分別提高11.41%、6.39%。結(jié)果表明，氮肥減量施用同時(shí)適當(dāng)增加種植密度能夠有效促進(jìn)黃芪生育期內(nèi)的光合作用。

圖2 不同氮肥用量和種植密度對(duì)黃芪凈光合速率的影響Fig.2 Effects of different nitrogen application and planting densities on net photosynthetic rate of Astragalus membranaceus var. mongholicus

2.2 減氮增密對(duì)黃芪葉綠素含量的影響

氮肥用量、種植密度及其互作效應(yīng)均對(duì)黃芪葉綠素含量(SPAD)有顯著影響(P<0.05)。兩年試驗(yàn)平均結(jié)果表明(圖3)，在同一施氮水平，N3D2處理的平均葉綠素含量較N3D1、N3D3處理提高23.29%、23.39%，N2D2處理較N2D1、N2D3處理提高41.22%、15.18%，N1D2處理較N1D1、N1D3處理提高46.59%、8.29%。在同一種植密度下，N2D1處理的平均葉綠素含量較N1D1、N0D1處理分別提高26.94%、53.86%，N2D2處理較N3D2、N1D2、N0D2處理分別提高8.32%、22.28%、70.13%，N2D3處理較N3D3、N1D3、N0D3處理分別提高16.04%、14.96%、51.91%。結(jié)果可見(jiàn)，通過(guò)恰當(dāng)?shù)臏p量施氮與優(yōu)化種植密度能夠提高黃芪生育期內(nèi)的葉綠素含量，為增強(qiáng)生育期內(nèi)的光合作用奠定基礎(chǔ)。

2.3 減氮增密對(duì)黃芪干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)的影響

施肥用量、種植密度及其互作效應(yīng)均對(duì)黃芪干物質(zhì)積累量具有顯著影響(P<0.05)。由圖4可知，兩年試驗(yàn)平均結(jié)果表明，在同一施氮水平下，黃芪生育期內(nèi)的干物質(zhì)積累量隨著種植密度的增加呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，總體表現(xiàn)為高密度>中密度>低密度處理。在同一種植密度下，黃芪生育期內(nèi)的干物質(zhì)積累量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢(shì)，總體表現(xiàn)為中施氮>高施氮>低施氮>對(duì)照處理。說(shuō)明在減少氮肥施用量的條件下適量增加種植密度，能夠有效增加黃芪生育期內(nèi)干物質(zhì)積累量，為黃芪產(chǎn)量的增加奠定基礎(chǔ)。

2.4 減氮增密對(duì)黃芪干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率的影響

氮肥用量、種植密度及其互作效應(yīng)均對(duì)黃芪干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率具有顯著影響(P<0.05)。兩年試驗(yàn)平均結(jié)果表明(表1)，在同一施氮水平，N3D2處理的干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率較N3D1處理提高30.79%；N2D2處理的干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率較N2D1、N2D3處理分別提高40.68%、7.22%；N1D2處理的干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率較N1D1處理提高24.67%，N1D2處理的干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率與N1D3處理間有顯著差異。在同一種植密度下，N2D1的干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率較N3D1、N1D1、N0D1提高13.99%、14.91%、18.41%，N2D2較N3D2、N1D2、N0D2提高22.61%、29.66%、39.36%，N2D3較N3D3、N1D3、N0D3提高2.21%、5.08%、21.01%。結(jié)果表明，減量施氮N2與種植密度D2的最佳組合能夠顯著提高黃芪生育期內(nèi)干物質(zhì)積累的最大增長(zhǎng)速率，促進(jìn)光合有機(jī)物的積累，顯著提高生育期內(nèi)的干物質(zhì)積累量，為產(chǎn)量的增加奠定基礎(chǔ)。

2.5 減氮增密對(duì)黃芪產(chǎn)量的影響

如表2所示，氮肥用量和種植密度均對(duì)中藥材黃芪根粗、單株地上部干質(zhì)量、單株地下部干質(zhì)量和產(chǎn)量具有顯著影響(P<0.05)。兩年試驗(yàn)平均結(jié)果表明，不同施氮水平下，N2處理的根長(zhǎng)和根粗較N0、N1、N3處理分別提高60.83%和79.69%、24.91%和27.58%、17.94%和25.05%；N2處理的地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量較N0、N1、N3處理分別提高98.73%和65.66%、35.62%和19.14%、35.21%和14.76%；N2處理的產(chǎn)量較N0、N1和N3處理分別提高119.86%、20.84%和20.08%。不同密度水平下，D2處理的根粗和地上部干質(zhì)量較D1、D3處理分別提高1.25%和10.18%、1.93%和10.86%；D2處理的地下部干質(zhì)量較D3處理提高6.37%；D2處理的產(chǎn)量較D1、D3處理分別提高16.26%、7.07%。說(shuō)明減量施氮與適量增加種植密度有效增加了中藥材黃芪地下部干質(zhì)量和產(chǎn)量，降低了氮肥成本，提高了中藥材的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

如表2所示，氮肥用量與種植密度的互作效應(yīng)對(duì)黃芪根長(zhǎng)、單株地下部干質(zhì)量和產(chǎn)量具有顯著影響(P<0.05)。在相同的施氮水平下，N1D2處理的產(chǎn)量較N1D1、N1D3分別提高21.78%、12.63%；N2D2處理的產(chǎn)量較N2D1、N2D3分別提高15.15%、10.52%；N3D2處理的產(chǎn)量較N3D1、N3D3處理分別提高17.72%、9.94%。由此可見(jiàn)，N2D2處理的減氮增密種植模式有效提高了蒙古黃芪單株地上部和單株地下部干質(zhì)量。

2.6 減氮增密對(duì)黃芪甲苷含量的影響

氮肥用量和種植密度及其互作效應(yīng)均對(duì)黃芪甲苷含量具有顯著影響(P<0.05)。兩年試驗(yàn)結(jié)果表明(圖5)，在相同的施氮水平下，N1D2處理的黃芪甲苷含量較N1D1處理提高了0.013個(gè)百分點(diǎn)，但與N1D3處理相比降低了0.01個(gè)百分點(diǎn)；N2D2處理較N2D1、N2D3處理分別提高了0.027和0.019個(gè)百分點(diǎn)；N3D2處理的黃芪甲苷含量較N3D1、N3D3處理分別提高了0.002和0.013個(gè)百分點(diǎn)。在相同的種植密度水平下，N2D1處理的黃芪甲苷含量較N0D1、N1D1、N3D1處理分別提高了0.063、0.039和0.022個(gè)百分點(diǎn)；N2D2處理較N0D2、N1D2、N3D2處理分別提高了0.079、0.053和 0.047個(gè)百分點(diǎn)；N2D3處理較N0D3、N1D3、N3D3處理分別提高了0.058、0.025和0.041個(gè)百分點(diǎn)。綜上，N2D2處理減氮增密種植模式增加了黃芪甲苷含量，可有效改善蒙古黃芪的品質(zhì)。

圖3 不同氮肥用量和種植密度對(duì)黃芪葉綠素含量的影響Fig.3 Effects of different nitrogen application and planting densities on SPAD value of Astragalus membranaceus var. mongholicus

圖4 不同氮肥用量和種植密度對(duì)黃芪全生育期干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)的影響Fig.4 Effects of different nitrogen application and planting densities on dry matter accumulation dynamic of Astragalus membranaceus var. mongholicus in the whole growth period

表1 不同處理黃芪干物質(zhì)積累速率的Logistic方程回歸分析Table 1 Logistic equation analysis on group dry matter accumulation rate of Astragalus membranaceus var.morgholicus under different treatments

2.7 減氮增密條件下黃芪主要指標(biāo)間的相關(guān)性分析

由表3可知，黃芪干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率(X3)與凈光合速率(X1)、葉綠素含量(X2)呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系；單株地上部干質(zhì)量(X6)、單株地下部干質(zhì)量(X7)與根長(zhǎng)(X4)、根粗(X5)均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明減氮增密的栽培措施有效改善了黃芪的光合特性，增大了干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率、根長(zhǎng)和根粗，最終提高了黃芪干物質(zhì)積累量。黃芪產(chǎn)量(X8)與各項(xiàng)光合指標(biāo)、葉綠素含量、生物指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明通過(guò)氮肥減量與增加密度的栽培措施顯著改善了黃芪生育期內(nèi)的光合速率與相關(guān)生物指標(biāo)，最終顯著提高了黃芪產(chǎn)量。

3 討論

3.1 減氮增密對(duì)黃芪光合生理特性和干物質(zhì)積累特征的影響

氮是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、酶、葉綠素和特殊化合物的重要成分，氮素形態(tài)直接影響藥用植物葉片的光合特性并直接作用于干物質(zhì)積累過(guò)程，合理的氮肥施用量在一定程度上能夠有效緩解植株葉片葉綠素的降解，延長(zhǎng)葉片光合作用的功能期，提高葉片中的SPAD值，為產(chǎn)量和品質(zhì)的形成奠定物質(zhì)基礎(chǔ)[18-20]。邱黛玉等[21]和程萌萌[22]研究發(fā)現(xiàn)，兩年生蒙古黃芪采用氮肥、磷肥、鉀肥合理配施時(shí)，黃芪產(chǎn)量、黃芪甲苷含量和經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)。郭亞勤等[23]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥能夠顯著提高丹參的產(chǎn)量和有效成分含量，有利于增強(qiáng)葉片的光合作用和提高葉綠素SPAD，最終對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生直接的貢獻(xiàn)作用。在甘草[24]中發(fā)現(xiàn)，施肥量為300 kg N·hm-2時(shí)，甘草生長(zhǎng)的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最佳。高游慧等[25]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥+礦物肥+微生物肥處理能有效促進(jìn)黃芪對(duì)多種礦質(zhì)養(yǎng)分元素的積累與分配，提高黃芪產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，不同地域內(nèi)不同的肥料配比使得不同種類(lèi)中藥材的生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)、產(chǎn)量形成和有效成分含量各不相同，研發(fā)配套適宜的氮肥用量和種植密度是河西地區(qū)中藥材黃芪實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基本環(huán)節(jié)。本試驗(yàn)中，氮肥減量80 kg N·hm-2(N2) 與種植密度 240 000 株·hm-2(D2)的最優(yōu)組合顯著提高了黃芪生育期內(nèi)的凈光合速率、葉綠素含量、干物質(zhì)積累最大增長(zhǎng)速率和干物質(zhì)積累量。與上述研究結(jié)論相符合，即追施氮肥與優(yōu)化種植密度對(duì)黃芪生育期內(nèi)的光合特性、葉綠素含量、干物質(zhì)積累特征以及產(chǎn)量和品質(zhì)的形成有著重要的調(diào)節(jié)作用。綜合可見(jiàn)，在黃芪生產(chǎn)中可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臏p量施氮和適量的增加種植密度來(lái)改善黃芪生育期內(nèi)的光合特性，滿足黃芪的養(yǎng)分需求與氮肥供應(yīng)之間的匹配度，促進(jìn)葉片和根系的生長(zhǎng)發(fā)育，提高根長(zhǎng)和根粗，促進(jìn)黃芪干物質(zhì)積累量的增加，從而獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的中藥材黃芪。

表2 不同氮肥用量和種植密度對(duì)黃芪產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of different nitrogen application and planting densities on yield of Astragalus membranaceus var. mongholicus

表3 不同氮肥用量和種植密度條件下黃芪主要指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 3 The correlation analysis of main indexes of Astragalus membranaceus var. mongholicus under different nitrogen application and planting density

注：不同小寫(xiě)字母表示在P<0.05水平上差異顯著。Note: The values followed by different letters mean significant difference at 0.05 level.圖5 不同氮肥用量和種植密度對(duì)黃芪甲苷含量的影響Fig.5 Effects of different nitrogen application and planting densities on the content of astragaloside of Astragalus membranaceus var. mongholicus

3.2 減氮增密對(duì)黃芪產(chǎn)量與甲苷含量的影響

中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)的優(yōu)化與中藥材的種類(lèi)、氮肥追施比例、種植密度等多種因素密切相關(guān)。氮肥合理追施會(huì)促進(jìn)中藥材地上部分的生長(zhǎng)，降低根冠比例，對(duì)藥用植物中的營(yíng)養(yǎng)成分、多種抗氧化酶和次生代謝產(chǎn)物具有顯著的調(diào)控作用[26-28]。王渭玲等[29]和王曉飛等[30]研究發(fā)現(xiàn)，氮肥、磷肥、鉀肥的合理配施可顯著促進(jìn)黃芪生育后期干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成，加快黃芪多糖、黃芪甲苷含量等藥效成分含量的積累。徐博瓊等[13]研究發(fā)現(xiàn)，移栽密度為238 000株·hm-2時(shí)，蒙古黃芪的主莖粗壯、根冠比較大，產(chǎn)量和品質(zhì)得到顯著改善。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中通過(guò)氮肥合理施用與恰當(dāng)移栽密度能夠?qū)崿F(xiàn)中藥材黃芪的高產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)，氮肥減量施用80 kg N·hm-2與種植密度240 000株·hm-2的最優(yōu)組合能夠有效提高黃芪的根長(zhǎng)、根粗、地下部干質(zhì)量，最終提高產(chǎn)量和黃芪甲苷含量，有效改善中藥材黃芪的品質(zhì)。當(dāng)?shù)首肥┍壤^(guò)高時(shí)[31]，會(huì)影響黃芪的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與葉片的光合生理活性，進(jìn)一步限制光合生產(chǎn)潛力的發(fā)揮和光合產(chǎn)物的積累，限制氮素營(yíng)養(yǎng)從莖葉向地下根部的轉(zhuǎn)運(yùn)和積累，造成一定程度的減產(chǎn)。黃芪的種植密度達(dá)到300 000株·hm-2時(shí)，生育后期的凈光合速率、葉綠素含量和干物質(zhì)積累最大增長(zhǎng)速率不斷下降，最終造成黃芪的產(chǎn)量和品質(zhì)降低，本研究與玉米[32]、紫蘇[33]、菊花[34]等作物的研究結(jié)論相一致。綜上，通過(guò)合理的氮肥追施和恰當(dāng)?shù)姆N植密度能夠有效改善密植條件下黃芪的光合特性和干物質(zhì)積累特征，有效提高黃芪的產(chǎn)量，進(jìn)一步改善藥材的品質(zhì)，從而為大田生產(chǎn)實(shí)踐中獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的中藥材黃芪提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

4 結(jié)論

氮肥減量施用與增加種植密度能夠協(xié)同增大黃芪生育期內(nèi)的凈光合速率、葉綠素含量和干物質(zhì)積累最大增長(zhǎng)速率，顯著提高黃芪干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量，具有明顯改善黃芪品質(zhì)的效果。因此，在綠洲區(qū)通過(guò)氮肥減量施用80 kg N·hm-2(N2)與增加種植密度240 000株·hm-2(D2)的最佳組合方式能夠有效增強(qiáng)中藥材黃芪生育期內(nèi)葉片的光合作用和提高葉綠素含量，優(yōu)化干物質(zhì)積累特征，對(duì)提高黃芪產(chǎn)量和黃芪甲苷含量具有顯著的促進(jìn)作用，對(duì)發(fā)掘該區(qū)域內(nèi)合理密植條件下的中藥材黃芪節(jié)肥、增效、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培模式具有重要的推廣價(jià)值。