腐殖酸對丹參干物質(zhì)積累與養(yǎng)分利用的影響

馬繼紅 寇太記 李威 孟繁華 姬東華

摘要：利用盆栽試驗，比較了腐殖酸不同用量下丹參干物質(zhì)積累、氮磷鉀養(yǎng)分的吸收與利用效率的差異。結(jié)果表明，適宜腐殖酸用量能夠促進丹參的干物質(zhì)積累與分配，增加根/冠比，提高丹參產(chǎn)量。腐殖酸施用增加了土壤容重，過高的土壤容重不利于丹參生產(chǎn)，1.262～1.265g/cm³的土壤容重有利于丹參生長。腐殖酸適量施用增加了丹參根與地上部的氮、磷養(yǎng)分含量，但降低了鉀素含量，而大用量具有提高鉀含量的趨勢；適量的腐殖酸施用能夠提高丹參對氮、磷素的利用率而降低了鉀素利用率，但較大用量則降低了氮、磷、鉀素利用率。

關(guān)鍵詞：丹參；腐殖酸；干物質(zhì)；養(yǎng)分利用效率；土壤容重

中圖分類號：S567.5⁺30.62文獻標識號：A文章編號：1001－4942(2012)01－0063－05

丹參是我國傳統(tǒng)中草藥，目前野生丹參資源由于過度采集已遭破壞，近年來栽培丹參的面積不斷增加。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、質(zhì)量穩(wěn)定已成為丹參栽培技術(shù)研究的重要內(nèi)容。目前人們注重繁殖方法和育苗技術(shù)、種植模式與適宜密度、采收與加工、水分和肥料管理、優(yōu)良植株的選育研究。然而，栽培實踐中發(fā)現(xiàn)丹參連作期短，且栽培品種較野生種有效成分下降，這已成為丹參作為高品質(zhì)植物藥大規(guī)模進軍國際市場的一個最大障礙。腐殖酸是功能多樣優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑，能降低土壤中重金屬的生物有效性，減輕土壤污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。腐殖酸能促進植物根系生長，提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)。然而，大量研究結(jié)果主要來自煙草、樹木等經(jīng)濟植物和糧食作物，涉及丹參研究僅見室內(nèi)短期水培結(jié)果。復雜的田間土壤生態(tài)環(huán)境不同于室內(nèi)水培環(huán)境，土壤施用腐殖酸對丹參生長及養(yǎng)分利用的影響及其適宜用量鮮有報道，這阻礙了人工栽培丹參高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)的完善。本試驗針對這一問題開展研究，以期為丹參人工栽培中腐殖酸合理施用及其應用效果提供理論依據(jù)。

1.材料與方法

1.1試驗條件與材料

試驗于2010年在河南科技大學農(nóng)場進行。供試土壤為褐土，取自農(nóng)場大田耕層，土壤經(jīng)自然風干后，揀去植物未腐爛殘體后混勻備用。其基礎理化性狀為：有機質(zhì)含量13.6g/kg，堿解氮70mg/kg，有效磷11.5mg/kg，速效鉀135mg/kg，pH8.3。氮、磷、鉀肥分別為尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀；供試腐殖酸購置于市場；供試丹參品種為紫花丹參，丹參苗來自伊川縣丹參生產(chǎn)基地。

1.2試驗方法

采用盆栽試驗，腐殖酸設4個用量水平，即對照(CK)，不施腐殖酸；F1(小劑量)：施用腐殖酸20g/(kg干土)；F2(中劑量)：施用腐殖酸40g/(kg干土)；F3(大劑量)：施用腐殖酸60g/(kg干土)。隨機區(qū)組排列，重復4次。栽培盆為市售PVC大桶(高60cm，直徑50cm)，每盆裝干土35kg。準確稱量腐殖酸與供試土壤混均后裝盆。每盆栽種2株丹參。氮(N)用量每盆2.1g(N約合135kg/hm²)，磷(P₂O₅)和鉀(K₂O)肥用量分別為每盆1.4g(約合P₂O₅或K₂O90kg/hm²)。

1.3試驗管理與測定

種植前1個半月裝盆以確保土壤自然壓實，試驗盆埋入地下0.5m，底部均勻打直徑為1cm的6個孔，覆蓋以300目尼龍網(wǎng)布以利桶內(nèi)水分與土體自由交換。2010年4月1日移栽，10月底收獲。移栽前2天向盆內(nèi)施入肥料并灌水2L，氮、磷、鉀肥均以1/2作基肥，1/2在6月份追施，所有肥料均溶于水中施用。整個生育期內(nèi)除施肥、移栽及特旱時保苗灌等量水外，其它時期均依靠自然降水。

收獲時測定完土壤容重后，將丹參植株從盆中完整取出，按地上部(莖、葉)和地下部(根)分別稱鮮重后，放入烘箱中在105℃條件下殺青30min，80℃條件下經(jīng)過48h烘至恒重，稱量地上部和地下部干重。樣品經(jīng)粉碎、過60目篩后以備測定植株氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。

土壤容重測定采用環(huán)刀法；全氮采用H₂SO₄-H₂O₂消煮一開氏法；全磷采用H₂SO₄-H₂O₂消煮-釩鉬黃比色法；全鉀采用H₂SO₄-H₂O₂消煮-火焰光度計法。具體操作詳見文獻[16]。

1.4數(shù)據(jù)處理與計算

養(yǎng)分積累量=∑(不同器官的干物質(zhì)重×不同器官的養(yǎng)分含量)

農(nóng)學養(yǎng)分利用效率(％)=某養(yǎng)分干物質(zhì)積累總量/施肥純養(yǎng)分量×100

根/冠=根干重/地上部干重

所有數(shù)據(jù)均利用Microsoft Excel軟件進行方差分析，檢驗處理間效應的差異顯著性。

2.結(jié)果與分析

2.1腐殖酸對丹參干物質(zhì)積累與分配的影響

腐殖酸不同用量影響丹參干物質(zhì)的積累(圖1)。與對照相比，F(xiàn)1處理丹參根干重增加25.2％(P<0.05)，地上部干重增加13.7％(P<0.05)，總生物量增加20.5％(P<0.05)。而F2、F3處理卻顯著降低了丹參的干物質(zhì)重，降低幅度隨用量增加而增大；F2處理丹參根、地上部干重和總生物量分別降低6.6％、14.3％和9.5％(P<0.05)；F3處理分別降低33.3％、36.9％和33.9％(P<0.05)。與對照相比，F(xiàn)1、F2處理增加丹參根冠比12.3％、11.0％(P<0.05)，F(xiàn)3增加未達到顯著水平。這表明，適宜的腐殖酸用量能夠促進丹參干物質(zhì)積累和提高產(chǎn)量，但用量過大不利于丹參干物質(zhì)積累和分配，本試驗適宜用量在20g/(kg干土)左右。

2.2腐殖酸對土壤容重的影響及容重與干物質(zhì)積累的相關(guān)性

2.2.1腐殖酸對土壤容重的影響土壤容重是土壤松緊度的一個數(shù)量指標，適宜的土壤容重有利于植物生長。由圖2知，土壤容重隨著腐殖酸用量的增大呈線性增加(Y=0.0367X+1.1939，R²=0.9711)，增幅在4.9％～9.8％。土壤容重的改變勢必改變土壤的水肥氣熱狀況，即在一定程度上改變了作物根系生長的土壤生態(tài)環(huán)境。

2.2.2土壤容重與丹參物質(zhì)積累的關(guān)系

土壤容重與丹參總生物量和產(chǎn)量之間呈二次函數(shù)關(guān)系(圖2)，相關(guān)程度分別達到92.51％和91.96％。在一定范圍內(nèi)，隨著土壤容重的增加，干物質(zhì)積累和產(chǎn)量呈先升后降趨勢，表明適宜的土壤容重能使丹參獲得高產(chǎn)，由函數(shù)計算出的適宜丹參高產(chǎn)容重為1.262～1.265g/cm³；F1腐殖酸用量改良的土壤容重有利于丹參生長。

2.3腐殖酸對丹參養(yǎng)分利用的影響

2.3.1腐殖酸對丹參地上部養(yǎng)分含量的影響腐殖酸不同用量影響丹參地上部養(yǎng)分含量(表1)。與對照相比，腐殖酸增加地上部氮素含量17.9％～35.9％(P<0.05)，其中處理F1增加幅度最大，與其他處理差異顯著；腐殖酸對地上部磷素含量的影響不大，僅F3處理增加10.8％(P<0.05)，F(xiàn)1、F2處理與對照差異不顯著；腐殖酸也影響地上部鉀素的含量，與對照相比，F(xiàn)1、F2處理地上部鉀含量降低13.7％～14.8％(P<0.05)，而F3處理增加了鉀素含量，但與對照差異不顯著。

2.3.2腐殖酸對丹參根系養(yǎng)分含量的影響腐殖酸具有增加丹參根系氮、磷含量和降低鉀含量趨勢，施用量不同對各養(yǎng)分的影響程度存在差異(表1)。與對照相比，F(xiàn)2和F3處理根系氮含量增加13.6％～23.8％和磷含量增加9.3％～13.2％(P<0.05)，F(xiàn)1和F2處理降低鉀含量37.5％～43.7％(P<0.05)。

2.3.3腐殖酸對丹參養(yǎng)分農(nóng)學利用效率的影響

不同用量腐殖酸對氮、鉀養(yǎng)分利用效率具有相同規(guī)律，但鉀素利用率則隨施用量的增大而下降(圖3)。與對照相比，F(xiàn)1用量氮和鉀素利用率提高11.7％和9.6％(P<0.05)，降低鉀素利用率8.4％；但F2用量氮、磷、鉀利用效率分別降低9.4％、7.7％、28.5％(P<0.05)。F3處理氮、磷、鉀利用效率降低23.0％～36.5％(P<0.05)。以上結(jié)果表明，處理F1的效果相對最好。

3.討論

腐殖酸為重要的大分子土壤改良劑0。本研究發(fā)現(xiàn)當腐殖酸用量為20g/(kg干土)時，顯著增加丹參根、地上部與總生物量(13.7％～25.2％)，但用量為40～60g/(k干土)時則降低了根、地上部與總生物量。何國軍(2001)等水培試驗結(jié)果表明，隨著腐殖酸用量的增加促進了丹參干物質(zhì)的積累，80mg/kg時增加了49％。兩個試驗均證明腐殖酸適宜的用量能促進丹參生長，但水培試驗不受復雜的土壤生態(tài)環(huán)境影響，而本試驗中丹參受腐殖酸直接影響及與通過改變土壤理化性狀的間接影響。腐殖酸應用于花生、水稻作物上也促進了產(chǎn)量的提高，但徐冰等(2009)發(fā)現(xiàn)適量施用利于促產(chǎn)，但過量施用則造成水稻減產(chǎn)，這與本試驗結(jié)果一致。本研究中腐殖酸施用致土壤容重增大且二者呈正相關(guān)，土壤容重與丹參根干重、總生物量呈二次函數(shù)關(guān)系。土壤容重的適度增大給丹參生長創(chuàng)造了較好的土壤生態(tài)環(huán)境，然而土壤容重過大將致土壤中液氣相比例大幅度下降，導致土壤生物的活性與丹參根系生長下降，這可能是腐殖酸施用過多造成丹參物質(zhì)積累減少的原因。20～40g/(kg干土)的腐殖酸用量致根/冠增大，促進了光合產(chǎn)物向根的積累，將有助于提高丹參產(chǎn)量。在丹參栽培中應施用適量腐殖酸來改善土壤結(jié)構(gòu)以促高產(chǎn)。

本研究表明，腐殖酸不同用量影響丹參對氮、磷、鉀的吸收及其在不同組織器官中的分配，但影響趨勢及程度與元素種類及腐殖酸用量相關(guān)。徐全輝等(2010)在水稻上施用腐殖酸提高了磷的吸收，但對氮鉀吸收影響不明顯，這不同于本研究結(jié)果。本試驗腐殖酸增加了根系與地上部的氮含量，低用量下地上部的氮含量最大且顯著高于根系11.2％，而高用量下根系氮含量高于地上部。由于植株含氮量增加將致植株的蛋白質(zhì)含量也相應增加，光合作用增強和光合產(chǎn)物增加，相應提高植物生長量。施用腐殖酸促進丹參根系對磷素的吸收及其含磷量的提高，磷是核酸、激素和磷脂的主要組成成分，磷含量增加有助于丹參增強植物的抗寒、抗旱和抗病蟲害的能力。本研究中低用量腐殖酸提高氮、磷利用率，而高用量則降低了氮、磷利用率。這不同于在水稻、玉米應用上單純提高氮利用率的報道，而基本一致的結(jié)論是過量施用含腐殖酸的肥料會降低氮磷鉀肥料的利用率。低用量的腐殖酸增加了丹參產(chǎn)量卻降低了鉀素含量，高用量提高了鉀素含量但干物質(zhì)積累減少。由于鉀直接參與植物代謝過程，增進碳水化合物的合成、運轉(zhuǎn)和貯藏，腐殖酸施用致鉀肥利用效率下降，下降幅度隨使用量的增大而增加。鉀素含量不足與利用率的下降均不利干物質(zhì)的積累，本研究結(jié)果暗示丹參對鉀吸收利用有一個閾值，低于這個閾值丹參干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成將受影響。

4.結(jié)論

豫西褐土丘嶺區(qū)施用腐殖酸能夠促進丹參的干物質(zhì)積累、通過增加根冠比從而提高丹參產(chǎn)量，但用量過大則不利于干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的形成，不利于丹參生產(chǎn)。適宜用量能提高氮、磷素的含量和農(nóng)學利用效率，但卻降低了鉀含量與農(nóng)學利用效率。腐殖酸施用增大了土壤容重改變了丹參根系生長環(huán)境，腐殖酸施用應注意適量原則，20g/(kg干土)臆可作為田間參考用量。但丹參作為重要藥材，明確腐殖酸用量對有效成分和中微量元素的吸收與積累影響，事關(guān)中藥材的品質(zhì)與生產(chǎn)安全，應該作為進一步的研究重點。

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