丹參無土育苗營養液篩選與優化研究

王 凱，谷雨琛，盛業龍，沈夕坤，韓 赟，宿樹蘭，王圓圓，惠西珂，谷 巍*，巢建國*

（1．南京中醫藥大學藥學院，江蘇 南京 210023；2．常州市孟河雙峰中草藥科技有限公司，江蘇 常州 213000；3．南京中醫藥大學附屬蘇州市中醫醫院，江蘇 蘇州 215000）

對于需要進行育苗移栽的藥材而言，種苗的優劣關系著最終形成藥材的質量和產量［1］。無土育苗技術具有幼苗生長周期短，根系發育好，幼苗健壯，均一，移栽后緩苗時間短，成活率高等優點。并且無土育苗便于科學化，規范化管理，適用于工廠化大規模生產。而無土育苗中最關鍵的環節就是優良營養液的選擇。丹參的繁殖方式多樣，而育苗移栽方式因在質量和產量以及實際生產過程中具有一定的優勢［2］，在各地區丹參種植上被廣泛應用。因此，研究丹參（Salvia miltiorrhiza）的無土育苗技術，選擇一種優良的營養液配方，對大規模生產優良的丹參種苗具有重要意義。

關于育苗營養液，無論哪一種都應包含植物必須的營養元素以及合適的EC 值和pH 值，目前已有的配方大多是Hoagland、日本園氏、山崎配方以及在其基礎上進行改良的各種營養液［3］。袁藝等［4］研究表明，采用山崎配方對辣椒進行漂浮育苗，莖粗、株高、生物量及生長速率都較優，并對山崎配方進行優化，發現NO3--N和NH4

+-N 的比例為100∶9 時，對培育壯苗有利。吳麗君等［5］研究表明，采用荷蘭配方對番茄進行育苗，在各指標的綜合分析上表現最好。楊少輝等［6］研究表明，在對蝴蝶蘭幼苗的水培中，自制營養液IV 效果最好，其大量元素配方為Ca（NO3）2·4H2O 354 mg/L+KNO3177 mg/L+KH2PO457.5 mg/L+MgSO4·7H2O 185 mg/L。李玉祥等［7］研究表明，常規粳稻武運粳24 號育苗營養液最適為2 倍的原液濃度，雜交秈稻6 兩優9368 最適為2 ～4 倍原液濃度。豐鋒等［8］研究表明，對香蕉試管苗進行無土育苗，較利的營養液配方為KNO3950 mg/L+NH4NO3412 mg/L+CaCl2332 mg/L+KH2PO4340 mg/L。王磊等［9］的研究表明，對于基質栽培的組培苗，定期根灌1.2 倍鐵鹽含量、0.5 倍濃度的改良霍格蘭營養液，能使百子蓮呈現最佳的生長狀態。萬國娜［10］的研究表明，采用配方大量元素為Ca（NO3）2707 mg/L、KNO3140 mg/L、NH4NO3134 mg/L、KH2PO4169 mg/L、KSO4120 mg/L、MgSO4243 mg/L， 微 量元素為［-CH2N（CH2COONa）CH2COO］2Fe 30 mg/L、H3BO32.86 mg/L、MnSO42.13 mg/L、ZnSO40.22 mg/L、CuSO40.08 mg/L、（NH4）6Mo7O24·4H2O 0.02 mg/L 的營養液，能使漂浮育苗的大白菜呈現良好長勢。龔記熠等［11］研究表明，1 倍的霍格蘭營養液在綏陽小米椒和紫美人辣椒漂浮育苗中使用較為合適。許雪等［12］研究表明，阿農配方和霍格蘭使津優35 黃瓜幼苗根系活力強，幼苗健壯。錢宇等［13］的研究表明，營養液初始氮濃度調節為150 ～200 mg/kg 有利于皖南煙區煙苗的生長發育。廖璐婧等［14］研究表明，選擇磷濃度為0.04 g/L 的改良霍格蘭營養液能使杜仲苗有良好的生長狀態。優良的種苗需要先進的育苗技術，近年來，關于丹參育苗的研究大多仍處在對傳統土壤育苗方式上的細化研究［15-16］，而關于丹參無土育苗的營養液技術研究鮮有報道。因此本試驗通過對營養液進行正交設計，并以其所育成的丹參幼苗農藝性狀和生理生化指標作為判斷依據，進行直觀分析和綜合評價，篩選出適合丹參無土育苗的優良營養液配方，從而為工廠化生產優質的丹參種苗提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇山東產的大小均一、優質無病蟲害的丹參Salvia miltiorrhizaBunge 種子，且經南京中醫藥大學巢建國教授鑒定并確認。KNO3、CaCl2、MgSO4· 7H2O、NH4H2PO4、Na2-EDTA、H3BO3、無水MnSO4、FeSO4· 7H2O、CuSO4· 5H2O、ZnSO4、（NH4）6Mo7O24·4H2O、純水均為AR 級別，通用型商品基質。

1.2 試驗方法

該試驗于2019 年3 ～6 月在江蘇省常州市孟河雙峰中草藥公司育種基地大棚中進行，采用正交設計，將丹參種子采用人工播種器按照隨機區組設計方法播于以2 ～5 mm 蛭石為固定基質的162 孔白色泡沫穴盤（34 cm×66 cm×5.3 cm）中，噴施純水至出苗結束，進行間苗，每孔一株。

緩 苗2 d 后，于每周三8:00 ～9:00 分別噴施營養液，每個處理對應一盤，每次1 500 mL，整個幼苗生長期間采用相同的管理措施，若天氣炎熱，水分蒸發快，則與噴施營養液間隔1 d 后的9:00 前 噴 施 純 水。2019 年5 月21日干旱脅迫（不澆水）3 d 后育苗結束，將每個處理組采用五點取樣法進行取樣，每次每組取樣5 株，3 次重復取樣。分析得到最優營養液配方后進行初步生產實踐驗證，采用半自動播種器將丹參種子播于裝有通用型商品基質的162 孔白色泡沫穴盤（34 cm×66 cm×5.3 cm）中，噴施清水至基本全部出苗后，一組噴施清水，一組噴施最優營養液。

營養液母液配制為A 液KNO3、CaCl2，B 液NH4H2PO4、MgSO4· 7H2O，C 液為微量元素，各濃縮100 倍，用時稀釋混合均勻。具體因素水平及配方方案見表1、表2、表3。

表1 營養液因素水平設計 （mg/L）

表2 微量元素通用表 （mg/L）

1.3 測定指標及方法

直觀表現:進行拍照。

生長指標:按照每個處理隨機采挖5 株完整的丹參幼苗，用清水將殘留的基質沖洗干凈，用直尺和游標卡尺測量其株高、根長、莖粗、根粗，用天平測其地上及地下部分鮮重，之后于105℃殺青30 min，在 60℃下烘至恒重，測定地上及地下部分干重。

表3 丹參幼苗正交試驗方案

生理生化指標測定:取樣時采取丹參幼苗的根系和去除葉柄的健康成熟葉片，錫箔紙包好，寫上標記，根系活力當天即測，其余樣品于液氮罐短暫存放，隨后保存于-20℃冰箱待用。可溶性蛋白含量［17］采用考馬斯亮藍法測定，可溶性糖含量采用苯酚法測定，根系活力采用TTC 法測定，MDA（丙二醛）含量采用硫代巴比妥酸法測定［18］，葉綠素含量［19］采用乙醇法測定。

1.4 統計分析

運用 Excel 2019 對試驗數據進行整理，并結合SPSS 19.0 對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 營養液配方組合對丹參幼苗生長指標的影響

表4 表明，地上部分鮮重及干重、株高的最大值均為組別Ⅰ，分別為（0.43±0.239 ）g、（0.07±0.032）g、（4.68±1.828）cm，除 地 上 部分干重為組別Ⅳ，其次為組別Ⅴ；根粗及地下部分干重最大值均為組別Ⅲ，分別為（2.37±0.429）mm、（0.03±0.010）g，其次為組別Ⅵ；地下部分鮮重的最大值（0.15±0.071） g 為組別Ⅵ，其次為組別Ⅲ；莖粗的最大值（2.96±0.776） mm 為組別Ⅳ，其次為組別Ⅲ；兩者并不具有顯著性差異，但均顯著高于對照組（CK）。組別Ⅶ農藝性狀最差，出現明顯病態，表明其在干旱脅迫下自我調控能力較弱，抗性較低，其余處理介于兩者之間。綜合相應農藝性狀前兩組的出現頻次及幼苗直觀表現可以看出，Ⅰ、Ⅵ、Ⅲ組所育的丹參幼苗較好。

表4 不同營養液配方組合下丹參幼苗的農藝性狀

2.2 營養液配方組合對丹參幼苗生理生化指標的影響

從表5 可以看出，對照組（CK）在可溶性蛋白、MDA、可溶性糖含量上均為最大值，類胡蘿卜素含量位居第2，根系活力除Ⅶ組外最低，這可能與對照組面臨營養缺乏而生長緩慢以及面對干旱脅迫的一種生理性反應有關。9 種營養液配方組合在可溶性蛋白含量上最高為Ⅸ組（3.81±0.145） mg/g，顯著（P＜0.05）高于最低值（Ⅴ組），為其1.45 倍；在MDA 含量上最低為Ⅳ組（0.01±0.005） μmol/g，顯著（P＜0.05）低于Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ組；在可溶性糖含量、根系活力上最高均 為Ⅰ組（62.38±12.663） mg/g、（111.44±6.168）μg/（g·h），均顯著（P＜0.05）高于最低值（Ⅲ組和Ⅶ組），分別為其1.79、4.31 倍；在類胡蘿卜素含量上最高為Ⅵ組（0.15±0.043） mg/g，顯著（P＜0.05）高于最低值（Ⅳ組），為其2.14 倍。從以上結果分析中可以看出，在生長指標優質的基礎上，9 組營養液配方組合中較優的為組別Ⅰ、Ⅵ。

表5 不同營養液配方組合下丹參幼苗的生理生化指標

2.3 基于多指標綜合評分法篩選最優營養液配方

以農藝性狀和生理生化指標歸一化（試驗指標值/試驗指標最大值）后的加權評分作為綜合評分法的最終指標，然后分別分析營養液配方組合的最優結果和營養液正交試驗的最優結果。本次試驗權重的計算采用客觀賦權法（熵權法）。權重系數具體為葉綠素a 含量0.09，可溶性蛋白含量、總葉綠素含量、葉綠素b 含量、根長為0.08，MDA含量、可溶性糖含量、類胡蘿卜素含量、地下部分鮮重、莖粗、地下部分干重為0.06，根系活力、地上部分鮮重、株高、根粗、地上部分干重為0.05，其中MDA 含量為負向標，丹參幼苗的綜合得分越高越好。

2.3.1 營養液配方組合對丹參幼苗綜合得分的影響從表6 可以看出，9 種營養液配方組合按綜合得分大小依次為Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅲ＞Ⅸ＞Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅱ＞Ⅶ＞Ⅷ， 其 中Ⅰ、 Ⅵ、 Ⅲ組 極 顯 著（P＜0.01）高于Ⅶ、Ⅷ組，Ⅰ、Ⅵ組顯著（P＜0.05）高于Ⅴ、Ⅱ、Ⅶ、Ⅷ組。因此在試驗的9 組營養液配方中，較為優質的為Ⅰ、Ⅵ組，同生長和生理生化指標一致。

表6 不同營養液配方組合下丹參幼苗的綜合得分

2.3.2 營養液配方組合綜合得分的正交結果分析

從表7 可以看出，極差值R 與F 值顯示4 種因素的主次順序依次為b＞a＞c＞d，但方差顯著性Sig 顯示，a 因素隨著水平的變化對丹參幼苗綜合得分具有顯著（P＜0.05）的影響，b 因素隨著水平的變化對丹參幼苗綜合得分具有極顯著（P＜0.01）的影響。表明該試驗的營養液成分中，CaCl2對丹參幼苗的生長影響最大，其次為KNO3。

表7 丹參幼苗綜合得分正交結果分析

從圖1 可以看出，a、c 因素的3 個水平按得分值大小依次為1＞2＞3，b 因素的3 個水平按得分值大小依次為3＞1＞2，d 因素的3 個水平按得分值大小依次為1＞3＞2。其中a 因素1 水平極顯著（P＜0.01）高于3 水平，b 因素3 水平極顯著（P＜0.01）高于2 水平。從以上分析可得理論上最優的營養液配方組合為a1b3c1d1。

圖1 各因素不同水平綜合得分估算邊際均值

3 討論

無土育苗營養液一般由大量元素和微量元素組成，其中各元素之間有著復雜的相互作用。而植物對各元素的吸收形式有主動吸收和被動吸收，因此外界各元素的濃度和比例對植物生長有著巨大的影響。生長指標是植物最直觀的表現，營養液中元素的變化最容易從生長指標中發現。從試驗結果來看，組別Ⅰ對丹參的地上部分生長有利，可能與其相對含N、K 量比較高且丹參處于營養生長期的原因有關，這與夏貴惠［20］對丹參營養需求的研究一致。王渭玲等［21］發現適當的N、P 肥結合能夠促進丹參的營養生長，在K 肥等量的情況下，Ⅰ組優于Ⅱ、Ⅲ組，這可能與其合適的N、P 搭配有關；組別Ⅵ對丹參地下部分的生長有利，可能與其相對含P 量較高有關，這與翟彩霞等［22］的研究一致。陳曉玉等［23］發現N、P、K 對丹參產量的影響為N＞K＞P，且交互效應NP＞NK＞PK，本試驗中在NH4H2PO4等量的情況下，組別Ⅵ具有合適的KNO3施用量可能是其效果優異的原因。

植物生理生化指標能夠顯示植物內部的變化，而這些內部成分的合成離不開外界的各種元素，N和S、P、Mg 分別是蛋白質、核酸、葉綠素的組成元素之一，K 是細胞主要的滲透物質之一，Ca 不僅是植物生長的必需元素，也同時作為第二信使在植物光合作用中發揮著重要作用［24］。Cl 具有調節植物滲透壓、調節氣孔、 參與植物光合作用、促進酶的活化等功能［25］。從試驗結果來看，組別Ⅰ所育成的丹參幼苗具有較高的可溶性糖和根系活力，這可能是因為含N、P 量較高［26-27］，也可能是在NH4H2PO4等量的情況下，Ⅰ組與Ⅵ組和Ⅷ組對比，KNO3作為N、K 的提供者，比例均為1∶1，但Ⅰ組整體N、K 含量均高，與前人［28-29］研究一定范圍內隨著N、K 施用量的增加，可溶性糖含量隨之增加一致。組別Ⅵ所育成的丹參幼苗類胡蘿卜素含量較高，這可能與施入一定量的Cl 有關［30］，同時，在Cl 含量一致時，也可能與其N、P、K 含量均較高有關，這與陳義強等［31］對煙草在每盆0 ～8 g N、0 ～12 g P2O5、0 ～12 g K2O 的范圍內，隨著N、P、K 施用量的增加能夠促進類胡蘿卜素含量積累的研究結果一致。綜合評分正交結果顯示，本試驗營養液組成中，CaCl2對丹參幼苗的生長影響最大，其次為KNO3，且從綜合得分估算邊際均值的趨勢來看，CaCl2隨著濃度的上升呈現V 形趨勢，這表明丹參幼苗對CaCl2的適宜濃度在本試驗為295 mg/L 達到或超出了一個最佳點，可能因為Ca 隨著初始濃度的增加抑制了丹參幼苗的生長，超出658 mg/L 時，過量的Ca 可能又起到了緩解脅迫的作用，這與汪雷等［32］研究中對MDA含量的變化趨勢相一致；也可能與Cl 含量過高產生毒害有關。從KNO3濃度的趨勢來看，綜合得分隨著濃度的上升而上升，表明在本試驗中丹參幼苗對KNO3的需求并未達到峰值。

4 結論

在本試驗中影響丹參幼苗生長的因素按主次分別為CaCl2＞KNO3＞NH4H2PO4＞MgSO4·7H2O。適合丹參幼苗生長的優質營養液配方組合為組別Ⅰ（KNO3810 mg/L∶CaCl2948 mg/L∶NH4H2PO4208 mg/L∶MgSO4·7H2O 493 mg/L）、組別Ⅵ（KNO3607 mg/L∶CaCl2295 mg/L ∶NH4H2PO4208 mg/L∶MgSO4·7H2O 246 mg/L），適合丹參幼苗生長的最佳營養液水平組合為KNO3810 mg/L∶CaCl2295 mg/L∶NH4H2PO4208 mg/L∶MgSO4·7H2O 493 mg/L。