施肥對隴中半干旱地區(qū)二年生甘草產量品質的影響

范銘，曹愛農，晉小軍*，金雷杰，張翰，談珊

(1.甘肅農業(yè)大學 農學院/甘肅省中藥材規(guī)范化生產技術創(chuàng)新重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅金佑康藥業(yè)科技有限公司，甘肅 蘭州 730100)

施肥對隴中半干旱地區(qū)二年生甘草產量品質的影響

范銘1，曹愛農1，晉小軍1*，金雷杰2，張翰2，談珊2

(1.甘肅農業(yè)大學 農學院/甘肅省中藥材規(guī)范化生產技術創(chuàng)新重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅金佑康藥業(yè)科技有限公司，甘肅 蘭州 730100)

目的：確定隴中半干旱地區(qū)二年生甘草的最佳施肥量；方法：采用單因素隨機區(qū)組設計；結果：隨著磷二銨施用量的增加，甘草產量、甘草酸和甘草苷含量，都呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢；當施磷二銨224.89 kg·hm-2時，甘草經濟產量為3912 kg·hm-2，甘草酸和甘草苷含量分別為1.45%和0.80%。氯化鉀用量149.93 kg·hm-2為最佳，其經濟產量、甘草酸和甘草苷含量分別為5480 kg·hm-2、1.40%和0.65%。結論：施肥對甘草產量有顯著的提高作用，但施氯化鉀后甘草品質下降。

隴中半干旱地區(qū)；二年生甘草；施肥；產量品質

隴中半干旱地區(qū)位于黃土高原西部，深居大陸腹地，十年九旱，所種植作物必須抗旱、耐寒、耐瘠薄。地貌多為梁、峁和丘陵溝壑地帶，覆蓋深厚黃土層。該區(qū)作物生產主要依靠天然降水，降水不足和變化頻率較大[1]，使干旱災害頻繁發(fā)生和作物產量低而不穩(wěn)[2]。該地區(qū)太陽輻射較強，晝夜溫差較大，蒸發(fā)強烈，降水較少，空氣干燥，水肥利用效率較低。因此，在有限的水資源環(huán)境下，如何充分利用肥料資源和提高肥料利用效率成為黃土高原區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心問題。國內形成了培肥地力、以肥調水的學說。如李生秀[3]提出培肥土壤是提高旱地水分利用效率的重要措施。黃澤在[4]提出解決干旱問題就不能就水論水，在水資源不足的情況下，重點應該放在培肥地力上，走以肥調水道路。近年來，隨著區(qū)域經濟的快速發(fā)展，盲目過量施肥，不僅增加農業(yè)成本，還浪費資源，污染環(huán)境。

甘草是該區(qū)歷經數百年自然選擇適宜該區(qū)生長的藥用植物。甘草GlycyrrhizauralensisFisch.為豆科甘草屬多年生草本植物[5]，其根及根莖藥用，且是維護我國西部荒漠和半荒漠草原地區(qū)生態(tài)環(huán)境的重要植物[6]。甘草的固氮作用不僅能改善土壤貧瘠狀況，還能帶來較高的經濟效益。但由于栽培技術粗放，施肥不科學，影響甘草的產量和品質。近年以來，隨著對甘草開發(fā)利用的不斷深入，國內外甘草需求量逐年猛增，需求的壓力使野生資源遭到了嚴重的破壞，有的地方甚至面臨資源枯竭，生態(tài)環(huán)境嚴重惡化。野生甘草資源嚴重枯竭，導致甘草市場的供求矛盾日益激烈[7]。人工栽培甘草因不合理的施肥既降低產量，又影響有效成分的含量[8]。近年來，對甘草栽培技術研究的較多，但在栽培技術核心的施肥技術上，仍存在一定的盲目性[9]。

本試驗通過研究磷二銨和氯化鉀對甘草產量及品質的影響，以期制定出適合當地氣候及降水量的施肥方案，為隴中半干旱區(qū)甘草人工栽培合理施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)況

試驗于2014年4～10月在甘肅省榆中中連川鄉(xiāng)中連川村進行。試驗區(qū)地處黃土高原丘陵溝壑區(qū)，海拔高度2390 m，N36°00′44.5″，E104°26′27.2″。年平均氣溫6.7 ℃，年日照時數2563 h，≥10 ℃積溫2350 ℃，無霜期146 d，年均降雨量382 mm，年均蒸發(fā)量1341 mm。試驗地前茬為玉米，細作，土質較好，肥力中等。試驗地土壤屬沙壤土，2014年試驗地0 ～ 20 cm耕層土壤基礎肥力測定為：有機質16.56 g·kg-1，全氮1.10 g·kg-1，全磷(P)0.91 g·kg-1，全鉀(K)20.98 g·kg-1，堿解氮59.01 mg·kg-1，有效磷(P)6.04 mg·kg-1，速效鉀(K)105.9 mg·kg-1，pH值7.75。

1.2 試驗設計

采用單因素隨機區(qū)組設計。試驗設計如表1：試驗共設置9個處理，磷二銨處理以P0為對照，氯化鉀處理以P2+K0為對照，重復3次，小區(qū)面積6 m×6 m=36 m2。所有肥料在移栽前一次性開深溝施入，其它管理方式同大田種植模式。供試材料購于武威市民勤縣，已經由甘肅農業(yè)大學晉小軍研究員鑒定確認為甘草GlycyrrhizauralensisFisch.。選取主根長約30～35 cm，主根直徑為0.5～0.7 cm，鮮重約為4～6 g的均勻一致的甘草苗進行移栽。移栽時開深度約為20 cm的溝，將甘草苗斜放于溝內，蘆頭距地面3～5 cm，覆土。株距為10 cm，行距25 cm。于2014年4月19日移栽，2014年10月25日采樣測定。

儀器與設備：卷尺、游標卡尺、電子天平、烘箱、高效液相色譜儀(IC-2010A HT，島津技邇商貿有限公司)等。

表1 試驗處理設計

注：磷酸二銨，總養(yǎng)分≥64%，N-P2O5-K2O(18-46-0)，昌奔馬農用化工股份有限公司生產；氯化鉀，K2O≥60%，青海冷湖氯化鉀有限公司生產。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 甘草根部生長指標和產量的測定 在甘草成熟期(即地上部分枯萎)每個小區(qū)隨機選取植株20株，挖出，洗凈泥土，記錄單株側根數和匍匐莖數，測量根長，用游標卡尺在距蘆頭1 cm處測定主根直徑，在 60 ℃烘干至恒重，測定單株重和單株根重；根據株行距，按單株重計算產量。

1.3.2 甘草有效成分的測定 每個小區(qū)隨機選取甘草10株，粉碎，測定甘草酸、甘草苷、醇溶性浸出物含量。甘草酸、甘草苷、醇溶性浸出物測定，均參照《中華人民共和國藥典》2010版第一部，浸出物用冷浸法[10]測定，乙醇濃度為50%。

1.4 數據分析

采用Excel軟件和SPSS17.0軟件對數據進行分析。方差分析多重比較用Duncan法(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 施肥對二年生甘草地下部分生長的影響

甘草地下性狀指標是甘草產量的構成因子，側根數越少，甘草商品性狀越好。甘草匍匐莖數越多，地上部分分支越多，單株光合作用加強，有利于甘草干物質積累。由表2可知，施磷二銨對甘草側根數及匍匐莖數沒有顯著影響，P0、P3、P4處理的側根數較少；P2、P3處理的匍匐莖數較多，為4個。隨著磷二銨施用量的增加，其主根長、主根直徑和單株根重均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。施肥處理與未施肥處理差異顯著，且P2與P3處理顯著高于其他處理。綜合考慮，以P2處理最好，其主根長、主根直徑和單株根重較對照(P0)分別增加9.71%、53.74%、35.26%。

表2 施肥對甘草根主要生長指標的影響

施氯化鉀后，甘草側根及匍匐莖數亦變化不大，以P2+K2相對較好，側根數最少，匍匐莖數最多，而主根長、主根直徑和單株根重顯著增加；隨著施氯化鉀量的增加，主根長、主根直徑和單株根重呈現(xiàn)先增加后略下降的趨勢。處理P2+K4主根最長為50.10 cm，處理P2+K2主根最粗為1.574 cm，處理P2+K3單株根重最高為14.78 g。就主根長和單株根重而言，處理P2+K2與P2+K0、P2+K1差異顯著，與其他處理差異不顯著。綜合主根長、主根直徑和單株根重考慮，以處理P2+K2最佳。

2.2 施肥對甘草產量的影響

甘草以干燥根入藥，經濟產量即為甘草根部產量。由表3可知，甘草的經濟產量隨著磷二銨的增加先增加后平緩，隨著施鉀量的增加先增加后略有降低；施磷二銨后甘草經濟產量與生物產量均顯著提高。處理P2顯著高于其他處理，經濟產量與生物產量達最大值為3912 kg·hm-2和5309 kg·hm-2。施氯化鉀后，處理P2+K2與P2+K3和P2+K4經濟產量差異不顯著，可見當施氯化鉀量達到149.93 kg·hm-2后，施氯化鉀量的增加對甘草經濟產量無顯著的增產作用；處理P2+K3生物產量最高，顯著高于其他處理，處理P2+K2和處理P2+K4之間差異不顯著，但兩處理顯著高于P2+K0、P2+K1處理。綜合經濟產量和生物產量考慮，施磷二銨量224.89 kg·hm-2(P2處理)、氯化鉀量143.93 kg·hm-2(P2+K2處理)為最佳。

收獲系數即收獲時經濟產量與生物產量之比。施肥對甘草收獲系數的影響差異不顯著，不同處理收獲系數的排列順序為：P0>P2+K4>P3=P2+K2>P2+K1>P2+K3>P4>P2+K0=P2>P1。可見施肥雖然促進了甘草產量的增加，但從干物質分配來說，更利于甘草地上部分物質積累。

表3 施肥對甘草產量和收獲系數的影響

2.3 施肥對甘草有效成分的影響

2.3.1 對甘草酸含量的影響 施肥處理對甘草酸含量有顯著影響，由表4可知，施磷二銨后甘草酸含量顯著增加。施肥量為224.89 kg·hm-2時達到最大(1.45%)，較對照提高93.3%；隨著施肥量的增加達到449.78 kg·hm-2時，甘草酸含量開始下降。

施氯化鉀對甘草酸含量沒有顯著影響，甚至使甘草酸含量有一定程度的下降。處理P2+K0、P2+K2、P2+K3之間差異不顯著，但顯著高于其他兩個處理，多施或少施氯化鉀都對甘草酸含量的積累有較強的抑制作用，可見合理施肥對于甘草有效成分積累是非常必要的。

2.3.2 對甘草苷含量的影響 由表4可知，施磷二銨后，甘草苷含量明顯提高。施肥處理顯著高于不施肥處理，處理P3顯著高于其他處理，甘草酸含量較對照提高81.82%。當施肥量加大時，甘草苷含量顯著下降。施氯化鉀后甘草苷含量顯著下降，平均較對照降低26.56%左右，但不同施肥量處理之間差異不顯著，即施氯化鉀會抑制甘草苷的積累，但抑制作用與施氯化鉀量無明顯相關性。

2.3.3 對甘草醇溶浸出物含量的影響 美國藥典USP32規(guī)定，甘草醇溶性浸出物(冷浸法)含量不得低于25%，由表4可知，醇溶性浸出物含量全部符合標準。施磷二銨后，浸出物含量略微提高，但差異不顯著，P3、P4處理顯著高于其他處理；施氯化鉀對甘草浸出物含量沒有顯著影響，P0、P1、P2、P3處理間差異不顯著，當施氯化鉀量達229.85 kg·hm-2(P4處理)時，甘草浸出物含量明顯下降。

表4 施肥對甘草有效成分含量的影響

3 結論與討論

施肥后甘草根長、根粗、單根重都顯著增加，當施磷二銨量為224.89 kg·hm-2、施氯化鉀量為149.93 kg·hm-2時，甘草根長、根粗和單根重均達到最大值。當施肥量繼續(xù)增加時，對甘草根部生長再無明顯促進作用，甚至會表現(xiàn)出抑制作用。

施磷二銨和氯化鉀都對甘草產量有顯著促進作用。李瓊翠[11]等研究表明，當施磷量較大時會導致地上部分徒長，地下部分生長受到抑制。本試驗表明，P4處理收獲系數較P3降低，與上述研究結果一致。鉀能促進碳水化合物的合成，加速光合產物的流動。施氯化鉀后收獲系數比施磷二銨后略高，可見氯化鉀比磷二銨更能促進甘草光合產物向地下部分流動。

產量和品質是農業(yè)生產中永恒不變的追求，也是農業(yè)生產工作最注重的焦點。施肥是人工種植甘草提高產量和改善品質的重要措施，合理施肥既能夠促進生長，提高產量，同時，可以明顯改善甘草藥材品質。付雪艷等[12]研究發(fā)現(xiàn)，N、P、K對甘草有效成分甘草酸、甘草苷有顯著的影響。本試驗研究表明，施磷二銨后，甘草酸和甘草苷含量均顯著提高，但甘草酸和甘草苷含量卻與氯化鉀關系復雜，甘草表現(xiàn)出產量與品質的不統(tǒng)一。甘草酸和甘草苷均屬于次生代謝產物，其形成和積累受環(huán)境影響較大。萬春陽[13]等研究表明，高濃度長時間的Nacl脅迫對甘草次生代謝會產生一定的抑制作用。故初步推斷，施氯化鉀后甘草有效成分含量降低是受氯離子的影響。氯離子濃度過高時會明顯影響某些作物的產量和品質，甚至產生毒害。土壤施Cl-11000 ppm會限制大豆體內的氮、磷積累不利于蛋白質的合成，同時明顯降低大豆產量及籽粒中蛋白質、脂肪的含量[14]。大豆、四季豆抗氯性能較弱，而甘草與大豆同屬于豆科植物，故推斷其抗氯性較弱。而隴中半干旱地區(qū)降雨量較少，沒有其他灌水設施，無法將氯離子稀釋或淋洗至土壤下層，甘草又屬深根性植物，故氯離子長時間集中在甘草根層土壤，抑制甘草次生代謝，從而導致甘草有效成分含量的降低。

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FertilizationonYieldandQualityofGlycyrrhizainSemiaridRegionsofMiddleofGansuProvince

FAN Ming1，CAOAinong1，JINXiaojun1*，JINLeijie2，ZHANGHan2，TANShan2

(1.AgriculturalCollegeofGansuAgriculturalUniversityKeyLaboratoryforthestandardizedproductionandinnovationofChineseHerbalMedicinesinGansuProvince，Lanzhou730070，China；2.GansuJinyoukangPharmaceuticalScienceandTeehnologyLimitedCompany,Lanzhou730100,China)

Objective：To determine the optimum amount of fertilization of biennialGlycyrrhizauralensisFisch.in semiarid regions of Middle of Gansu province；Methods：Single-factor randomized block design was appied in the study.Results：With the increase of diammonium phosphate fertilizer rate，the yield，glycyrrhizic acid and liquritin，rose at first and dropped afterward；when diammonium phosphate was 224.89 kg·hm-2，licorice economic output was 3912 kg·hm-2，glycyrrhizic acid and liquritin were 1.45% and 0.80%,respectively.The potassium chloride dosage of 149.93 kg·hm2was optimal，its economic output，contents of glycyrrhizic acid and liquritin was 5480 kg·hm-2，1.40% and 0.65%,respectively.Conclusion：Fertilization can play a distinct accelerating role on yield of licorice，but the application of potassium chloride leads a reduction in chlorice quality.

Semiarid regions of middle of Gansu province；biennial licorice；fertilization；yield and quality

2015-06-11)

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晉小軍，研究員，研究方向:藥用植物資源與利用；E-mail：jingxj@gsau.edu.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.5.015