氮磷鉀配施對甘草育苗質量的影響

黃亞萍，陳垣＊，郭鳳霞，，徐向宏，張天銅，王永輝

（1.甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室 甘肅農業大學植物生產類實驗教學中心，甘肅 蘭州730070；2.甘肅農業大學生命科學技術學院，甘肅 蘭州730070）

＊甘草（Glycyrrhizauralensis）為豆科甘草屬多年生草本植物，是重要的藥材資源，具有廣泛的臨床應用價值［1］。其主要化學成分有甘草酸、甘草次酸、甘草內酯、黃酮類和香豆素類等，有補脾益氣、止咳祛痰、清熱解毒、調和諸藥的功能［2，3］。甘草還是一種優質天然甜味劑。甘草需求量逐年上升，已成為國際緊缺商品。現能出口甘草的國家有伊朗、伊拉克、前蘇聯、阿富汗、土耳其和中國。在美國進口甘草中，中國甘草曾占到98%［4］。

然而，由于盲目采挖，甘草野生資源遭到嚴重破壞，已遠不能滿足現代制藥需求［3］。我國甘草蘊存量建國初期約為200萬～250萬t，目前已下降到50萬～70萬t［5］。因此，對野生甘草進行人工馴化栽培是解決甘草供需矛盾和保護甘草野生資源最有效的措施，但目前對甘草的研究主要集中在其主要成分提取及其藥理研究方面。對野生甘草已進行了人工馴化研究［6，7］，對栽培過程中病蟲害防治、適宜采收期和藥效成分等做了大量研究［6－11］，有關施肥對定植后成株影響的研究也有些報道［12，13］。上述研究為甘草人工馴化栽培奠定了一定的技術基礎。但由于甘草直播栽培浪費種子且不便于集中化管理，生產效率差，而育苗移栽便于培育壯苗，還可節約土地資源，甘草生產主要以育苗移栽為主，但目前缺乏對甘草育苗階段施肥技術的研究，導致育苗期盲目施肥，嚴重影響苗栽質量和甘草的產量與品質。尤其甘草工廠化育苗肥料配方研究尚處于空白。“3414”肥料方案是農業部測土配方施肥技術規范推薦采用的方案設計［14］。因此，采用“3414”配方施肥方案探尋甘草配方施肥育苗方法及技術，明確氮磷鉀配施對甘草育苗質量的影響具有重要意義，可為甘草測土配方施肥及無土栽培施肥育苗提供理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料及來源

試驗用甘草種子為烏拉爾甘草種子，由酒泉王獅甘草有限公司提供。

1.2 種子處理及育苗

試驗于2009年12月－2010年4月在甘肅農業大學中草藥栽培與鑒定實驗室進行。播種前，用98%濃硫酸處理甘草種子，即每千克甘草種子加30 m L的98%濃硫酸充分攪拌10 min，然后立即用清水漂洗種子，除去硫酸，晾干備用育苗。育苗采用盆栽進行，依據“3414”肥料試驗方案，試驗共設14個處理，即選擇規格一致的培養盆42個，隨機分為14組（培養期間分別施加14種不同N、P、K配比營養液），每組3個（3次重復），分別盛裝等量經高溫滅菌的干凈細沙作為育苗基質，播種前1 d用營養液澆透水（200 m L），播種深度1 cm，每培養盆播種30粒種子，出苗后保苗5株。培養期間每2 d澆水200 m L，營養液每20 d澆1次，每次200 m L，其余管理均一致。試驗期間每天統計出苗數，直至不出苗為止。最后計算出苗率（播種后38 d種子發芽數占供試種子數的百分比）、出苗勢（播種后17 d種子發芽數占供試種子數的百分比）、出苗指數和出苗活力［15－19］。

式中，Gt為百粒種子第t天的出苗數，Dt為相應出苗天數。

出苗結束后生長第10天測定各培養盆幼苗苗高和莖粗。待育苗試驗結束（2010年4月19日）分別挖取各培養盆甘草苗栽全株，測定根長和根粗，并用氯化三苯四氮唑（2，3，5－triphenyltetrazolium chloride，TTC）還原法測定根系活力［20］。苗高、莖粗和根粗均采用游標卡尺測定，莖粗和根粗均測定最粗部位。

1.3 營養液配方

甘草育苗營養液采用“3414”肥料試驗方案配制［14］（表1）。“3414”是指氮（N）、磷（P）和鉀（K）3個因素，各4個水平，共14個處理的施肥配方設計，分別采用硝酸銨（NH4NO3）、磷酸二氫鉀（KH2PO4）和硝酸鉀（KNO3）作為N、P、K肥料。各施肥因素的4個水平中，0水平指不施肥，2水平指當地最佳施肥量，1水平＝2水平×0.5，3水平＝2水平×1.5（該水平為過量施肥水平）。依據甘草需肥規律，確定N2為硝酸銨80 mg／L，P2為磷酸二氫鉀178 mg／L，K2為硝酸鉀298 mg／L。其他大量及微量元素營養液配方參照霍格蘭（Hoagland）營養液配方［21］（表2）。

表1 “3414”施肥配方方案Table 1 The‘3414’fertilization combination scheme

1.4 統計分析

采用SPSS 11.5軟件對試驗數據進行方差分析，多重比較采用Duncan法。圖表繪制采用Excel 2003軟件。

2 結果與分析

2.1 氮、磷、鉀配施對甘草出苗特性的影響

本研究14個處理中，處理1（N0P0K0）為空白對照，其余13個處理均為N、P、K配比處理（表3）。N、P、K配施對甘草出苗特性具有極顯著影響（P＜0.01）。經98%硫酸處理的甘草種子在4～6號處理中出苗質量居前3位，均較空白對照的出苗質量顯著提高，出苗率、出苗勢和出苗指數從高到低均依次為處理4（N2P0K2）＞處理5（N2P1K2）＞處理6（N2P2K2）。出苗活力略有差異，大小依次為處理5（N2P1K2）＞處理4（N2P0K2）＞處理6（N2P2K2）。處理3（N1P2K2）和處理7（N2P3K2）的出苗質量也均優于對照，尤其出苗活力的提高更顯著。處理14（N2P1K1）的出苗率、出苗指數和出苗活力也均較對照有不同程度提高，但出苗整齊度差，出苗勢較對照下降63.6%（P＜0.01）。其他處理條件下出苗質量均不及空白對照的水平。

表2 霍格蘭營養液配方Table 2 Nutrient solution formula of Hoagland

表3 不同濃度氮、磷、鉀配比對甘草種子出苗特性的影響Table 3 Effect of different concentrations of N，P and K combination on G.uralensis germination characteristics

在N2K2配比條件下，甘草出苗質量均優于空白對照，但隨著施P肥水平的提高出苗質量呈下降趨勢（圖1），當施磷水平為P3時出苗率又回到空白對照的水平，但出苗活力仍顯著高于對照（P＜0.01）（表3）。

2.2 氮、磷、鉀配施對甘草幼苗生長發育的影響

N、P、K配施對甘草幼苗的生長發育也具有極顯著影響（P＜0.01）（表4）。不同N、P、K配比（處理2～14）條件下，出苗結束后生長10 d的甘草幼苗均較空白對照顯著增高，其中以處理6（N2P2K2）的效應最大（P＜0.01），處理7（N2P3K2）的效應次之（P＜0.01）。但對莖粗的影響不同，除 N3P2K2、N1P1K2和 N1P2K1處理中甘草幼苗莖稈均較空白對照表現不同程度細弱外，其余N、P、K配方處理均不同程度促進了甘草幼苗的莖粗，其中也以處理6（N2P2K2）的增粗效應最大，較對照增粗0.027 cm，提高14.8%（P＜0.01）。N、P、K配施對葉片數亦均有極顯著影響（P＜0.01），其中處理5和處理6的正向效應達到極顯著水平（P＜0.01），其葉片數分別較對照提高67.2%和61.9%。N2K2的4個P水平配比中，對葉片數的效應大小依次為N2P1K2＞N2P2K2＞N2P0K2＞N2P3K2。

2.3 氮、磷、鉀配施對甘草幼苗根系活力的影響

播種后生長50 d的甘草幼苗在處理6和處理5中根系活力達到最高和次之（圖2），均與空白對照間差異極顯著（P＜0.01），但二者間差異不顯著。處理14的根系活力居第3位，也較對照極顯著增強（P＜0.01）。處理4的根系活力較對照顯著增強（P＜0.05）。而處理11、12和13的根系活力均較對照顯著減弱（P＜0.05），其余處理的根系活力均與對照無顯著差異。N2K2的4個P水平配比中，對幼苗根系活力的效應大小依次為N2P2K2＞N2P1K2＞N2P0K2＞N2P3K2。

N、P、K配施對根部形態亦均有極顯著影響（P＜0.01）（圖2），其中均以處理5（N2P1K2）的正向效應最為顯著，其根長和根粗較空白對照分別提高37.3%（P＜0.01）和7.3%。N2K2的4個P水平配比中，對主根長效應依次為處理5（N2P1K2）＞處理7（N2P3K2）＞處理6（N2P2K2）＞處理4（N2P0K2），對根粗效應依次為處理6（N2P1K2）＞處理4（N2P0K2）＞處理5（N2P2K2）＞處理7（N2P3K2）。

2.4 缺素對甘草育苗質量的影響

甘草培養基質單純缺N時相對出苗率最低，較空白（N0P0K0）和推薦施肥（N2P2K2）出苗率分別下降22.9%和39.5%（表5）。缺K時相對出苗率也均低于空白和推薦施肥處理的水平，分別降低11.4%和23.2%。而缺P時相對出苗率最高，較空白對照和推薦施肥處理出苗率分別提高35.4%和16.1%。相對出苗活力和根系活力表現基本一致的趨勢，缺N、缺P和缺K時出苗活力和根系活力分別較推薦施肥處理下降，但分別均較空白增強，程度均依次為缺P＞缺K＞缺N，其中缺P處理根系活力增強程度達到顯著水平（P＜0.05）。

培養基質中N、P、K單純過量條件下，甘草出苗率和幼苗生長發育均受到不同程度抑制（表5），出苗質量抑制大小依次為高N＞高K＞高P。在高N條件下，相對出苗活力抑制最大，較空白（N0P0K0）和推薦施肥處理（N2P2K2）分別下降23.2%和71.8%（P＜0.01）。根系TTC還原活力抑制大小依次為高N＞高P＞高K。

表4 不同濃度氮、磷、鉀配比對甘草幼苗生長發育的影響Table 4 Effect of different concentrations of N，P and K combination on G.uralensis growth indicators

表5 缺素對甘草種子出苗特性的影響Table 5 Effect of lanking nutrient element on G.uralensis emergence characteristics

3 討論與結論

3.1 不同配方營養液對甘草幼苗生長發育具有顯著影響

不同種類的作物以及不同品種的同種作物，其營養生長期對N、P和K的需求量均不同。離子態養料主要通過擴散和質流進入植物根內。不能被基質吸附，擴散系數較大。易被基質吸附，擴散系數較小。N與蛋白質的合成密切相關，P能促進根系生長、增強原生質的粘彈性、提高作物的抗逆性，而K與碳水化合物代謝關系密切、能活化多種酶類、有利于植物的生長發育［22］。有研究［23－26］表明，施氮和施磷對植物生長有良好的效應，氮、磷、鉀配合施用時互作效應更顯著，能充分發揮各種養分的增產作用，增產效果更顯著。出苗率、出苗勢和出苗指數均是反映種子出苗質量的主要指標，出苗活力是反映出苗質量和幼苗長勢的綜合指標。本研究表明，以純沙石作為育苗基質，在添加Hoagland營養液條件下，采用不同N、P、K配比營養液澆灌對甘草出苗質量和幼苗生長發育均具有極顯著影響，N2K2配比下出苗質量均優于空白對照，且隨著施磷水平的提高出苗質量呈下降趨勢，出苗質量依次為N2P0K2＞N2P1K2＞N2P2K2＞N2P3K2。而出苗活力略有差異，大小依次為N2P1K2＞N2P0K2＞N2P2K2＞N2P3K2。說明甘草育苗過程中，種子萌發及出苗階段對P基本不需求，但適宜量的P肥可有效促進萌發后苗芽的生長，為培育壯苗奠定基礎。

3.2 不同配方營養液對甘草根部發育具有顯著影響

植物的地上部分和地下部分處在不同的環境中，兩者通過維管束進行著營養物質與信息物質的大量交換。施肥能促進植物根系和地上部生長，改善根際組成，是栽培植物提高產量和品質的重要手段［3］。根系活性強弱直接關系著植物的生長發育，而TTC還原活力與根系活性成正比［20］。甘草是多年生藥用根植物，其根部形態是影響育苗成功的關鍵，根系活力與其移栽成活率密切相關。本研究發現，N2P2K2和N2P1K2處理均可極顯著提高甘草根系活力，促進根系健壯，為培育壯苗奠定良好基礎。單純缺N、缺P或缺K時根系活力分別較推薦施肥處理下降，但均較空白增強，增強程度依次為缺P＞缺K＞缺N。說明適宜N、P、K配方可促進甘草根系抗逆性能。

綜上所述，種子出苗率和苗栽質量是決定甘草育苗成敗的關鍵。在甘草出苗階段需P量小，但出苗后開始顯示P的營養效應，過量P肥還不利于甘草出苗和根系活力，過量K、N肥也均不利于甘草幼苗的發育。從育苗效益和環境保護雙重考慮，在甘草利用沙石基質進行工廠化育苗中，播種前用Hoagland營養液外，結合N2P1K2配方施肥為宜，即分別以80 mg／L NH4NO3、89 mg／L KH2PO4和298 mg／L KNO3為N、P和K源的營養液進行澆灌，每隔20 d澆灌1次。由于氨容易被植物吸收，而氨氣對植物又有毒害，澆灌營養液后應及時噴灌適量水，使營養液中的氨態氮下滲到底部基質，這樣可避免氨的揮發而灼傷幼苗。

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