羌活人工栽培下生物量及元素積累動態研究

蔣舜媛　秦紀洪　孫輝　王紅蘭　萬凌云　周毅　王敏

[摘要]通過對原產地大田移栽定植后羌活實生苗開展連續3年的定期采樣觀測與分析，確定人工栽培條件下，羌活地上與地下部分生長動態與元素積累的季節動態與年際動態，揭示人工栽培條件下羌活的生物量和元素動態積累規律。結果表明：①移栽2年后羌活植株地下部分生物量干重增加32倍，而第1年和第3年僅分別增加6倍和2倍，由此說明人工栽培羌活的產量關鍵是在移栽后第1年和第2年，縮短移栽后的恢復生長時間有利于縮短生產周期和提高產量。②移栽第1年和第2年羌活地下部分元素累積量呈穩定增長狀態，第3年生長季節前期急劇下降，而后到7—8月再超過第2年秋季的積累量。③不論是對于地下部分增重還是地上部分生長，鈣（Ca）、鐵（Fe）、硼（B）和鋅（Zn）均是羌活栽培后期（第2年和第3年）需求量較大的重要營養元素。該結果將為實現羌活的人工栽培技術規范制定以及專用肥配制等提供理論依據。

[關鍵詞]羌活； 藥用植物栽培； 生物量動態； 元素積累； 需肥規律

[Abstract]In this study，field cultivation experiments of Notopterygium incisum had been carried out for three years， and samples had been collected monthly during growth seasons， and biomass and nutrient elements of aerial and underground part of sampled plants had been determined to assess their seasonal and interannual dynamics respectively The results showed that biomass of underground part （dry weight） increased mainly in the second year after seedling transplanting， ie， biomass increased about 32 times in the second year whilst less than 6 times and 2 times in the first year and in the third year， respectively Therefore， efforts for yield improvement should be focused on the first two year in artificial cultivation of N incisum Accumulation of nutrient elements increased steady in the underground part during the first and second year， then showed a sharp decline in the first phase of growth season in the third year， while its accumulation in July to August of third year was higher than the value of second year Ca， Fe， B and Zn were larger demand nutrient elements to meet growth demands whether for the underground part or aerial part during the second year and third year for N incisum cultivation This result provided instructional guidance and scientific basis for artificial cultivation and specific fertilizer of N incisum

[Key words]Notopterygium incisum； cultivation of medicinal plant； biomass dynamics； nutrients accumulation； nutrients demand of medicinal plant

羌活Notopterygii Rhizoma et Radix是傘形科多年生藥材[1]，是中藏羌藥中最常用的藥材之一，以根狀莖及根入藥，主治感冒風濕、發熱頭痛、皮膚瘙癢、風水浮腫、癰疽瘡毒等癥[2]。近年來，隨著國內外對羌活需求量的增加，供需矛盾日益尖銳，大量掠奪式的采挖使羌活野生資源瀕臨枯竭[34]。眾多有識之士意識到，開展羌活規?；娜斯しN植是緩解這一矛盾的唯一可靠途徑。但是，由于對羌活的生長規律缺乏了解，生長周期長、產量低的技術瓶頸難以突破，影響藥農的積極性，嚴重制約了羌活人工產業化種植的進程。目前，學者較關注羌活和寬葉羌活的人工栽培技術[59]、田間施肥管理[1011]對藥材質量和產量和影響，鮮有報道人工栽培過程羌活生物量和養分需求方面的報道。本文通過對羌活一年生實生苗在原生地進行大田人工栽培，并連續3年對生長過程進行觀測和連續采樣予以分析，旨在揭示羌活在人工栽培條件下的生長規律及元素動態積累規律，為實現羌活的人工栽培技術規范制定以及專用肥配制等提供理論依據。

1材料與方法

11實驗地概況定位觀測采樣實驗在位于四川省阿壩藏族羌族自治州小金縣兩河鄉大板村的羌活人工栽培實驗示范基地進行?；貫槲挥趤喐呱结樔~林下緣河邊的平坦耕作旱地，面積約2 hm2，土壤為山地棕色針葉林土，海拔3 263 m，E 102°2522′，N 31°3248′，年均溫度122 ℃，無霜期220 d，地勢平整開闊。選擇環境條件基本一致的田塊，起壟設置6個樣區，樣區大小為2 m×4 m，樣區間溝寬02 m。

12樣品采集實驗用羌活實生苗由四川諾托璞生態藥材公司育苗基地提供。選取生長情況相對一致的一年生羌活實生苗，于2011年4月按25 cm×35 cm的密度移栽定植。從定植當年開始連續3年，于每年5至10月間的每月15日在各樣區分別隨機采挖樣株6株（第1年挖取9株），采挖后隨即按單株編號，分別測量每個樣株的地上和地下部分鮮重，然后于60 ℃烘干后測定地上和地下部分干重。測量后的樣品分別用于進行元素分析。

13樣品分析植物樣品粉碎過2 mm篩后，碳、氮元素分析采用德國耶拿儀器公司（Analytik Jena）Multi N/C 2100S總碳/總氮分析儀測定；植物中磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、銅（Cu）、鋅（Zn）、硼（B）等元素分析采用微波消解，單道掃描等離子體發射光譜儀（ICPAES，型號Atomscan Advantage，美國Thermo Jarrell Ash公司）分析。

2結果與分析

21人工栽培羌活植株的生物量動態規律從實生苗移栽后第1年、第2年和第3年的地下部分生物量動態（圖1A）。第1年地下部分生物量和生長量均極??；第2年植株地下部分生物量有較大增加，主要增加時期在9月以后；第3年生物量增長主要時期在6—8月，其后處于緩慢增長階段。數據表明，羌活的地下部分干重在移栽后第1年增加約6倍（移栽后第1年10月與移栽前相比），第2年干重增加約31倍（移栽后第2年10月與移栽后第1年10月干重比），第3年干重增加約2倍（移栽后第3年10月與第2年10月干重比），說明地下部分的快速增重表現在移栽后第1年和第2年。

因羌活植株在5月初萌發，9月中下旬即倒苗，故無10月份地上部分的生物量數據。地上部分的生物量動態顯示（圖1B），移栽第1年植株的生物量和生長量均極低，第2年生物量較第1年明顯增加，第3年6—8月生物量增加非常顯著，這一點與地下部分生物量增長趨勢一致。對于根冠比（圖1C），表現出一致的趨勢是每年5—9月的數據均呈現U形，顯示在每年生長季節的初期和末期以地下部分生長為主，而在6月和7月以地上部分生長占優勢。

從圖1可以看出，羌活實生苗移栽后的第1年主要是植株成活與恢復生長期，第2年地下生物量有較大增長，第3年是羌活地下部分生物量快速增長期，特別是在6—8月；移栽后第3年秋季倒苗時，羌活地下部分的平均單株干重可達到536 g。值得注意的是，第2年越冬使羌活地下部分生物量有較大消耗，平均消耗量為675%，這可能是地下部分在低溫季節的呼吸消耗、第3季萌發初期萌芽和地上部分對根系有機物和營養物質的消耗，以及細根和側根死亡等引起的物質損失。

22人工栽培羌活植株地下部分元素積累規律定植后1～3年單株地下部分的大量元素、中量元素

和微量元素總量動態見圖2。就單株總量而言，C含量（圖2A）在第1年和第2年是逐漸上升的，顯示光合產物在前2個生長季節是一個正積累過程；第3年5月和6月相較第2年10月有明顯降低，顯示第2年休眠后對光合產物的消耗損失；第3年地下部分的光合產物積累主要是在6—8月，這與地下部分生物量增長趨勢是一致的。對于N，P，K的積累（圖2B，C，D），每個生長季節都是趨于增加的，而且每個生長季節末期積累量均較前一個生長季節末期明顯提高，但是每個生長季節積累量增速有所差異，這反映了羌活不同生育期對N，P，K的需求存在較大差異。值得注意的是第2個休眠季節C和營養元素的消耗，可能是因第3年生長季節初期植株萌發過程需要而轉移到地上部分中。

羌活地下部分Ca，Mg，Fe元素的積累量動態比較復雜（圖2E），主要體現在，地下部位對Ca積累量在第2年和第3年急劇增長，對Fe積累量在第3年急劇增長，表明這2種元素對不同時期羌活植株的地下部分生長的重要性；對于B，Zn，Cu積累的快速增長，主要表現在第3年的6—8月，這與地下部分生物量的增長規律是一致的，這顯示B，Zn，Cu對第3年地下部分增長具有重要作用。

23人工栽培羌活植株地上部分元素積累規律人工栽培條件下，羌活植株不同周期地上部分元素積累規律見圖3。與地下部分生物量狀況相比，地上部分一般在9月底即倒苗枯死，因此10月份沒有地上部分的生物量。光合作用積累（即生物量碳積累量，biomass carbon）主要是在第2年和第3年6—7月，N需求波動變化，第3年積累量最大；P，K的積累主要體現在第3年的6—8月。綜合來看，羌活對N，P，K的需求未超出一般植物的需求范圍。

羌活地上部分Ca的需求很高，特別是在第2年8—9月和第3年。從第2年開始地上部分Ca質量分數（22～55 g·kg-1，干重）明顯高于一般植物的1～10 g·kg-1，說明羌活是一種喜鈣植物[10]。該結果對羌活的人工栽培具有重要意義，以前未見到羌活喜鈣的報道，尚需進一步的系統實驗驗證。此外，地上部分在第2年生長季節中后期和第3年對Mg，B，Zn的需求也急劇增加，表明這3種元素對于羌活人工栽培后期正常生長特別是地上部分的正常生長具有至關重要的影響，這為羌活人工栽培專用肥的配制提供了理論依據。

3結論

本研究通過對羌活實生苗在原生地大田移栽定植后，連續3年的觀察和采樣分析，研究了羌活在人工栽培條件下地上和地下生物量及元素積累的動態規律，得到如下結論：①人工栽培羌活地下部分生物量的增加主要是在移栽定植后第1年和第2年，分別增重6倍和32倍，因此人工栽培下縮短栽培周期和提高產量的關鍵時期是在移栽后第1年和第2年。尤其第一年的生物量非常低，如果能夠縮短移栽后的恢復時間，將有利于縮短生產周期和提高產量。②在第2年至第3年的低溫季節期間植株消耗了地下生物量67%，表明羌活在越冬休眠期間和萌芽期或消耗地下部分的大量生物量和營養元素。因此，從第3季開始地下部分增長很大部分是無效增長，基于栽培年限的產量增加應重視休眠期地下部分的消耗，而適當縮短栽培年限或將有利于減少休眠期地下部分的消耗；而從生物量積累或產量角度，羌活藥材的適宜采挖期在秋季比春季好。③不管是對于地下部分增重還是地上部分生長，Ca，Fe，B，Zn均是羌活栽培后期（第2年和第3年）需求量較大的重要營養元素，其中地上部分Ca含量和積累量均高于一般植物，表明羌活是一種喜鈣植物。該結果為人工栽培羌活專用肥的配制提供了理論依據。

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[責任編輯呂冬梅]