趙智煌,張進強,江維克,袁青松,楊 野,肖承鴻,楊昌貴,周 濤*

(1.貴州中醫(yī)藥大學,貴州 貴陽 550025;2.昆明理工大學,云南 昆明 650500)

0 引言

【研究意義】中藥太子參為石竹科植物孩兒參〔Pseudostellariaheterophylla(Miq.)Pax ex Pax et Hoffm〕的干燥塊根[1]。始載于清代《本草從新》,具有益氣健脾、生津潤肺的功效[2]。在2002年,太子參被國家衛(wèi)生健康委員會列為可用于保健食品的物品名單。由于太子參野生資源不斷減少,人工種植成為太子參藥材的主要來源。近年來,貴州中藥材種植面積超過13.33萬hm2,其中太子參的種植面積更是位居全國第一[3],產量占我國總需求量的40%[4],太子參已成為增加經濟效益的主要作物之一。隨著太子參藥材的需求量日益增長及對其品質追求的提高,進一步從生產端上游改善太子參種植技術顯得尤為重要[5]。在種植技術中,常規(guī)的單層施肥技術與太子參塊根生長特點的契合度不高,影響太子參產業(yè)的高質量發(fā)展[6-7]。因此,研究不同施肥措施對太子參產量與品質的影響,對促進太子參產業(yè)高質量發(fā)展具有重要意義。【前人研究進展】太子參不耐肥,在生產種植過程中,一次性施足基肥即可滿足太子參的生長需求,若遇土壤缺肥導致太子參莖葉黃瘦,可在幼苗期澆施清淡的農家肥料[8];向天祥[9]研究發(fā)現(xiàn),添加有機肥3萬kg/hm2肥效時間可延長至翌年3月齊苗期,有助于太子參的生長;劉宇鵬等[10]對太子參施用不同水平氮肥發(fā)現(xiàn),在施用氮肥300 kg/hm2對提高太子參葉片生理指標葉綠素a和葉綠素b含量影響較大,較對照的葉綠素a和葉綠素b分別提高136.1%和83.1%;吳玉香等[6]通過設計氮磷鉀3種肥料不同施肥配比發(fā)現(xiàn),太子參活性物質生成的最佳比例為尿素668～1 002 kg/hm2,鈣鎂磷肥1 167～2 333 kg/hm2,硫酸鉀360 kg/hm2?！狙芯壳腥朦c】當前對太子參施肥的研究仍停滯在施肥量及施肥比例方面,有關太子參施肥技術的開發(fā)未能引起人們足夠的重視,在一定程度上制約了太子參產業(yè)的發(fā)展。施肥技術的有效運用對提高肥效具有關鍵作用,目前不同施肥措施對太子參產量與品質影響的研究報道相對較少?！緮M解決的關鍵問題】在全面考慮太子參的營養(yǎng)生理、栽培特點和分析傳統(tǒng)施肥技術利弊的基礎上,根據(jù)太子參的壟栽特點,科學考量肥料組合和施肥位置2個要素,設置4種不同的施肥措施,并探究不同施肥措施對太子參產量和品質的影響規(guī)律,為提升太子參種植生產技術奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

供試太子參品種為項目組所選育的“施太一號”,選擇單個苗重0.75～0.95 g,直徑5.0～6.0 mm,芽頭飽滿、參體勻稱、無分叉、無破損、無病蟲害的塊根作為種參。試驗于2019—2021年在都勻市勻東鎮(zhèn)壩固社區(qū)明英村(海拔884 m,105°55′11″E,27°13′33″N)進行,試驗地為生荒地,黃壤,坡度約20°。肥料有三元復合肥(N∶P∶K=15∶15∶15),磷肥(P2O5),鉀肥(K2O),商品有機肥(有機質≥45%),均為當?shù)剞r資市場購買。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

1)不同施肥處理對太子參產量、生物性狀及品質的影響。試驗設4個處理(表1):T1,施單層復合肥(常規(guī)施肥,CK),將復合肥、磷肥(P2O5)和鉀肥(K2O)按質量比4∶5∶1混合均勻,在栽培太子參種根前作底肥(200 kg/667 m2)一次性施用,隨整地作畦時條施于畦底,深約10 cm,覆2 cm厚細土后擺放種參,最后覆土8 cm,壓實;T2,施單層(有機肥+復合肥),將有機肥、復合肥、磷肥(P2O5)及鉀肥(K2O)按質量比10∶4∶5∶1混合均勻,按T1的方法施肥;T3,施雙層復合肥,按T1的方法配制復合肥,在整地作畦時施第1層肥(100 kg/667 m2),覆2 cm厚細土后擺放種參,再覆4 cm厚細土,然后再施第2層肥料(100 kg/667 m2),再覆土4 cm,壓實;T4,施雙層(有機肥+復合肥),按T2的方法配制肥料組合然后按T3的方法施肥。以人工擺種的方式種植種參,行株距為8 cm×13 cm,品字形擺放種參,用種量為40 kg/667 m2。除施肥技術外,其余種植及管理流程參照《太子參種植技術規(guī)范》(GB/T 40136-2021)[11]執(zhí)行。對比試驗在4塊不同朝向的生荒地同時進行,以排除環(huán)境因素對結果的干擾。

2) 不同施肥對太子參上下層塊根生長的影響。試驗設2個處理,通過上述試驗結果選取T1和T3進一步試驗,對比分析不同施肥措施對太子參上下層塊根長寬比、單株產量、等級得率、折干率、水分、總灰分及浸出物的影響。

表1 不同處理的肥料施用量Table 1 Fertilizer application amount of different treatments

1.2.2 指標測定 在太子參采收期(種植后180 d)測定生物總量、產量、塊根長度、單株塊根數(shù)、塊根單重和折干率,在4塊樣地定點掛牌,以5點取樣方式進行太子參樣本收集。

1.2.3 品質評價 太子參商品規(guī)格等級劃分標準按照《中藥材商品規(guī)格等級第2部分:太子參》(SB/T 11174.2-2016)[12]執(zhí)行。太子參藥材品質評價按照《中華人民共和國藥典》2020版[1]執(zhí)行。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Graghpad prism對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析及圖表制作,兩兩比較時采用不成對的獨立樣本t檢驗;多組比較時采用單因素方差分析,成對的多組比較時采用雙因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理太子參的產量、生物性狀及品質

從表2看出,不同施肥處理太子參的產量、生物性狀及品質均存在差異。

2.1.1 產量 各處理太子參的產量為547.5～688.4 kg/667 m2,依次為T4>T3>T2>T1。與T1相比,T4產量顯著提高25.7%,T2和T3分別顯著提高9.1%和9.9%,T3與T2差異不顯著。表明,在相同施肥量處理下,增施有機肥處理產量優(yōu)于單施無機肥處理,雙層施肥處理產量優(yōu)于單層施肥處理。

2.1.2 生物性狀 生物總量:各處理為19.6～24.7 g/株,依次為T4>T2>T3>T1,T4和T2較T3、T1分別顯著提高17.1%、26.0%和9.5%、17.9%。單株塊根數(shù):各處理為14.8～18.1塊/株,依次為T4>T3>T2>T1,T4較T3、T2和T1分別顯著提高3.4%、12.4%和22.3%;T3、T2較T1分別顯著提高18.2%、8.8%,T3較T2提高8.7%。塊根單重:各處理為0.36～0.40 g/塊,依次為T4>T2>T3>T1,T4較T3、T2和T1分別顯著提高8.1%、5.3%和11.1%,其余處理差異不顯著。塊根長度:各處理為4.6～5.2 cm,依次為T1>T2>T3>T4,T4較T2和T1分別顯著降低9.8%和11.5%,T3分別顯著降低7.8%和9.6%。塊根最大直徑:各處理為2.3～3.2 mm,依次為T4>T3>T2>T1,T4較T2和T1分別顯著提高28.0%和39.1%,T3分別顯著提高26.1%和16.0%。綜合分析,增施有機肥相較于單施無機肥有利于太子參的生長,與此同時,雙層施肥處理相較于單層施肥處理更有利于太子參塊根的膨大。

表2 不同施肥處理太子參的產量及生物性狀Table 2 Yield and biological traits of P. heterophylla under different fertilization patterns

2.1.3 品質 從表3看出,不同施肥處理太子參的品質存在差異。

1) 優(yōu)形指數(shù)。各處理為4.4～6.9,依次為T4>T3>T2>T1,T4較T2和T1分別顯著提高40.8%和56.8%,T3分別顯著提高24.5%和38.6%。表明,雙層施肥處理比單層施肥處理更有利于提高太子參優(yōu)形指數(shù)。

2) 等級得率。各處理一等品得率為8.9%～15.7%,依次為T4>T3>T2>T1,T4較T3、T2和T1分別顯著提高40.2%、65.3%和76.4%,T3較T2和T1分別顯著提高17.9%、25.8%;各處理二等品得率為40.5%～49.2%,依次為T3>T4>T2>T1,T3較T2和T1分別顯著提高17.7%和21.5%,T4較T2和T1分別顯著提高13.6%和17.3%;各處理統(tǒng)貨得率為36.8%～51.3%,依次為T1>T2>T3>T4,T4較T2和T1分別顯著降低32.3%和39.4%,T3較T2和T1分別顯著降低18.7%和22.8%。表明,增施有機肥和雙層施肥有利于提高太子參一等品得率,降低統(tǒng)貨得率。

3) 內在質量。各處理折干率為35.1%～38.9%,依次為T4>T2>T3>T1,T4較T3和T1分別顯著提高9.9%和10.8%,T2分別顯著提高6.5%和7.4%;各處理水分為9.5%～10.2%,依次為T1>T3>T2>T4,各處理間均無顯著差異;各處理總灰分為1.4%～1.7%,依次為T1>T3>T2>T4,T4較T3和T1分別顯著降低14.3%和21.4%,T2分別顯著降低6.7%和13.3%;各處理浸出物為35.1%～37.7%,依次為T4>T2>T3>T1,T4較T3和T1分別顯著提高6.8%和7.4%,T2分別顯著提高5.1%和5.7%。綜上分析,增施有機肥處理和雙層施肥處理提高了太子參折干率、浸出物含量,降低太子參總灰分百分比,有利于提高太子參的內在品質。

表3 不同施肥處理太子參藥材的優(yōu)形指數(shù)、規(guī)格等級及質量Table 3 Shape index,specification,grade and quality of P. heterophylla under different fertilization patterns

2.2 雙層施肥太子參上下層塊根的生長

太子參的塊根通常會在地下莖節(jié)處形成上下2層。從圖1看出,常規(guī)施肥(T1)與雙層施肥(T3)對太子參植株和上下層塊根的生長形態(tài)存在差異。其中,在常規(guī)施肥模式下,上層塊根會沿著底肥方向生長,導致其上層塊根縱向生長過度,而橫向生長不足,從而影響太子參的品質和產量。常規(guī)施肥太子參上下層塊根的長寬比存在較大差異,而雙層施肥太子參上下層塊根的長寬比差異不顯著,常規(guī)施肥太子參上層塊根的長寬比與雙層施肥太子參差異顯著,而下層二者間差異不顯著。

從圖2看出,T1與T3對太子參生物性狀和上下層塊根的理化指標存在差異。長寬比:太子參上層長寬比為14.7～30.5,T1>T3,T3較T1顯著降低51.6%。單株產量:太子參上層單株產量為1.9～3.3 g,T3>T1,T3較T1顯著提高68.8%,表明雙層施肥有利于增加太子參上層塊根的直徑,縮短長寬比,提高上層太子參塊根的產量。等級占比:一等品得率,太子參上層一等品得率為6.0%～14.1%,T3>T1,T3較T1上層顯著提高135.0%;T1上下層一等品得率為6.0%～13.9%,下層>上層,上層較下層顯著降低56.8%;二等品得率,T1和T3上下層均無顯著差異;統(tǒng)貨得率,太子參上層統(tǒng)貨得率為34.6%～45.5%,T1>T3,T3較T1顯著降低22.7%。表明常規(guī)施肥使太子參上層一等品得率不均一,雙層施肥有利于提高太子參上層一等品得率,降低上層統(tǒng)貨得率。內在質量:折干率與浸出物,太子參上層分別為34.4%～36.1%和36.0%～37.0%,均為T3>T1,T3上層較T1分別顯著提高4.9%和2.7%;T1上、下層分別為34.4%～35.7%和36.0%～36.9%,均為下層>上層,上層較下層分別顯著降低3.6%和2.3%。水分和總灰分,太子參上層分別為10.1%～11.0%和1.6%～1.8%,均為T1>T3,T3較T1分別顯著降低8.5%和11.7%,T1上、下層分別為9.9%～11.0%和1.7%～1.8%,均為上層>下層,下層較上層分別顯著降低10.0%和5.6%,表明常規(guī)施肥上下的質量不均一,雙層施肥有利于提高太子參上層的折干率和浸出物,減少水分和總灰分,上下太子參的品質更趨于一致。

圖1 不同施肥模式太子參植株與根系的形態(tài)特征Fig.1 Morphology of P. heterophylla plants and roots under different fertilization patterns

注:*、**和***分別表示P<0.05,P<0.01和P<0.001水平的差異顯著性。Note:*,** and *** mean significance of difference at P<0.05,P<0.01 and P<0.001 respectively.圖2 不同施肥模式太子參上下層塊根的生長情況Fig.2 Growth status of P. heterophylla root tubers at the upper and below layer under different fertilization patterns

3 討論

肥料配施效果比單施效果更佳[13-15]。胡月華[16]研究發(fā)現(xiàn),化肥減量與有機肥配施能夠提升土壤養(yǎng)分質量,且能夠提高鮮薯產量,改善鮮薯品質;張偉彬[17]發(fā)現(xiàn),不同比例化肥與有機肥配施有利于提高土壤有機碳組分含量、碳轉化酶活性以及微生物群落碳源利用能力。本研究發(fā)現(xiàn),增施有機肥的T2和T4對太子參生物總量(23.1 g/株、24.7 g/株)、折干率(37.7%、38.9%)和浸出物(37.1%、37.7%)影響顯著,較單施復合肥的T1和T3生物總量分別顯著提高17.9%、9.5%和26.0%、17.1%,折干率顯著提高7.4%、6.5%和10.8%、9.9%,浸出物顯著提高5.7%、5.1%和7.4%、6.8%;雙層施肥的T3和T4對太子參產量(601.8 kg/667m2和688.4 kg/667m2)、單株塊根數(shù)(17.5 塊和18.1 塊)、塊根長度(4.7 cm和4.6 cm)、塊根最大直徑(2.9 mm和3.2 mm)、優(yōu)形指數(shù)(6.1和6.9)及一等品得率(11.2%和15.7%)影響顯著,較單層施肥的T1和T2產量分別增加9.9%、0.8%和25.7%、15.3%,單株塊根數(shù)增加18.2%、8.7%和22.3%、12.4%,塊根長度降低9.6%、11.5%和7.8%、9.8%,塊根最大直徑增加26.1%、39.1%和16.0%、28.0%,優(yōu)形指數(shù)增加38.6%、24.5%和56.8%、40.8%,一等品得率增加25.8%、76.4%和17.9%、65.3%。配施有機肥與化肥可顯著提高太子參產量及品質,其原因可能是有機肥與復合肥可兼顧長短期肥效,保證在塊根膨大期能提供充足的營養(yǎng)來促進塊根的生長。有機肥的引入,減少化肥的使用量,緩解了氮肥、磷肥、鉀肥的水土污染,實現(xiàn)肥料減施增效[18-19],提高綠色生產水平。

雙層施肥技術在農業(yè)生產上已經取得顯著成效。王仍成等[20]根據(jù)煙草的生長特點采用雙層施肥技術,解決了煙草生長后期追肥困難且易損傷根系等問題。吳連富等[21]采用雙層施肥技術使大豆增產16.2%,在實現(xiàn)成本降低的同時達到增產的目的。根據(jù)太子參塊根雙層生長的特點,研究設置2層肥料施用,分別為上下層塊根提供營養(yǎng),抑制上層塊根的向地性,并促進塊根膨大,減小長寬比,從而使太子參藥材在形態(tài)上趨于“短粗型”,藥材更加飽滿,品相更佳,并使上下層塊根在形態(tài)上更趨于一致。該技術不僅增加了太子參的產量,同時也提高了太子參藥材優(yōu)品率及其內在品質。因此,雙層施肥技術可為太子參產業(yè)的高質量發(fā)展提供有效的技術保障。

該研究討論了不同施肥措施對太子參產量、生物性狀與品質的影響,同時也探究了太子參雙層施肥上下層塊根的生長情況,但考察的影響因素仍不全面,關于不同施肥處理對太子參活性物質如總多糖、總皂苷和氨基酸的積累量,有效成分環(huán)肽B的含量及免疫指標、抗氧化能力的評價還有待進一步研究。

4 結論

不同施肥措施對太子參產量和品質的影響不同,增施有機肥的對太子參生物總量、折干率和浸出物影響顯著,較單施復合肥的生物總量、折干率和浸出物顯著提高;雙層施肥對太子參產量、單株塊根數(shù)、塊根長度、塊根最大直徑、優(yōu)形指數(shù)及一等品得率影響顯著,較單層施肥均有提高。雙層施肥較常規(guī)施肥能顯著降低太子參上層塊根的長寬比,降低上層統(tǒng)貨得率,增加上層塊根一等品得率、上層塊根的折干率與浸出物,使上下層塊根在形態(tài)及品質上更趨于一致。綜上,雙層施肥有助于提高太子參產量及優(yōu)品率,配施有機肥與復合肥則有助于提高太子參內在品質,采用雙層施肥技術配施有機肥與復合肥適宜于太子參種植生產。