不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗產質量的影響

盛晉華，劉 杰，張雄杰

（1.內蒙古農業大學農學院，內蒙古 呼和浩特 010019；2.內蒙古天際綠洲特色生物資源研發中心，內蒙古 呼和浩特 010018）

蒙古黃芪［Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao］為 豆 科 蝶 形 花 亞 科黃芪屬多年生草本［1-2］，具有固表止汗、補氣升陽、利水消腫等功效［3-4］，是內蒙古地區的道地藥材［5］，現代藥理研究發現其含有鋅、硒、鐵、銅等多種微量元素以及黃酮類、三萜皂苷、多糖類等多種化學成分［6-7］，具有保護心肌缺血、抗氧化、抗病毒等功效［8-10］，在中藥預防新型冠狀病毒肺炎方案中，黃芪是出現頻次最高的中藥之一［11］。在目前的生產實踐中主要將二年生的蒙古黃芪作為成品藥材，成品藥材的獲得主要依靠一年生的蒙古黃芪種苗移栽而來［12］，因此優質的種苗是生產成品藥材的保障。目前蒙古黃芪種苗的繁育還是以大田育苗為主，而傳統的大田直播育苗參差不齊、經濟成本高、占用土地資源、生育周期長、依賴季節氣候強，從而制約著成品藥材的收入。目前對蒙古黃芪育苗方面的研究也主要集中在大田育苗方面，米永偉等［13］研究了播種量和不同播種方式互作模式條件下的蒙古黃芪大田育苗；李軍賢等［14］研究了冬季和春季播種對蒙古黃芪種苗產量和質量的影響。而對不占用土地資源的基質育苗的研究比較少，其中，崔瑤［15］僅對基質育苗的適宜基質做了篩選，其研究表明蛭石與泥炭土混合有利于蒙古黃芪幼苗的生長，對于具體的基質配比和營養液濃度及其互作未做深入研究。因此，研究不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗產質量的影響有著一定的意義，能為蒙古黃芪的工廠化快繁育苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗地概況

蒙古黃芪種子，于2019年購買于武川。將種子用細沙輕磨（以將要或輕微磨破種皮為宜）后溫水浸種2 h，千粒重為（6.11±0.11） g，發芽率為（72.7±2.5）%。

試驗于2020年在內蒙古呼和浩特市土默特左旗富民扶貧科技開發園區（40°40′56.16″N，111°21′2.19″E）日光溫室內進行，設有自動升降的保溫隔層保障種子發芽，白天溫度不低于15 ℃，夜間溫度不低于10 ℃。

1.2 試驗設計

采用兩因素裂區設計，主區為不同基質（泥炭土、蛭石）體積比例，設R1為100%泥炭土、R2為75%泥炭土和25%蛭石、R3為50%泥炭土和50%蛭石、R4為25%泥炭土和75%蛭石、R5為100%蛭石5個水平，副區為不同霍格蘭營養液濃度，設低倍濃度H1為1倍、中倍濃度H2為2倍、高倍濃度H3為3倍3個水平，共15個處理，每個處理重復3次。將蒙古黃芪種子先點入72孔育苗穴盤中，待種苗株高5 cm時以株距3 cm移栽于裝有不同基質（已充分浸濕）的基質箱（長40 cm×寬25 cm×高45 cm）中，每箱澆灌霍格蘭營養液500 mL，每隔5 d澆灌1次。6月20號移栽，于第1次澆灌營養液后150 d取樣，每箱選取代表性植株3株，取樣后進行產量和等級種苗率的測定。

1.3 測定項目與方法

用卷尺和電子游標卡尺測量株高、莖粗、主根長、根粗（根最大直徑、距蘆頭1 cm處）；分別稱取地上、地下部分的鮮重后置于105℃烘箱殺青20 min，再于80℃烘干至恒重，測定干物質積累量，并計算根冠比（地下干物質積累量與地上干物質積累量的比值）；使用Expression 1100XL掃描儀對蒙古黃芪根系進行掃描，用WinRHIZO根系分析軟件計算根表面積和體積。基質箱中隨機選取50株蒙古黃芪種苗進行產量的測定，并根據種苗分級標準［16］（表1）統計一級、二級、三級及優質種苗率。其中等級種苗率（%）＝（等級種苗數／總種苗數）×100；優質種苗率（%）＝一級種苗率+二級種苗率。

表1 蒙古黃芪種苗質量分級標準 （cm）

1.4 數據統計與分析

使用SPSS 25.0進行方差分析，使用Design-Exper 8.06進行響應面分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗農藝性狀的影響

在蒙古黃芪種苗的農藝性狀中，株高能直觀地反映出表型信息；莖粗在一定程度上可以反映“流”的暢通性；根長和根粗是分級標準中的重要指標；根表面積的變化代表著根系與土壤接觸面積的變化；根體積的變化代表著根系吸收能力變化的過程。由表2可見，隨著泥炭土比例的下降、蛭石比例的提高，種苗的根表面積呈一直增加的趨勢，其他農藝性狀基本呈先增加后減少的趨勢，隨著營養液濃度的提高種苗的農藝性狀基本呈增加的趨勢。而不同基質比例和營養液濃度互作條件下僅對根表面積有著極顯著的影響（P＜0.01）。

表2 不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗農藝性狀的影響

2.2 不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗干物質積累量的影響

干物質積累的過程是產量形成的關鍵因素。R2H3處理的地下干物積累量最高，達4.64 g，R3H3處理的地上干物積累量最高，達2.35 g，隨著泥炭土比例的下降、蛭石比例的提高，種苗的地下干物質積累量呈減少的趨勢、地上干物質積累量呈先增加后減少的趨勢；隨著營養液濃度的提高，種苗的干物質積累量均呈增加的趨勢（圖1）。由于根冠比是由地下干物質積累量和地上干物質積累量的比值決定的，而地下、地上干物質積累量又同時受到基質比例和營養液濃度2個因素的影響，因此地下干物質積累量高、地上干物質積累量低的處理，其根冠比較高，即R1H3處理的根冠比最高，達2.49。

圖1 不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗干物質積累量的影響

2.3 不同基質比例和營養液濃度對蒙黃芪種苗重量和等級種苗率的影響

將種苗重量作為構成基質育苗產量的主要因素，將等級種苗率作為構成基質育苗品質的主要因素，其中種苗的品質主要受根長的影響。由表3可見，R2H2和R2H3處理的種苗重量和優質種苗率最高，50株種苗重量分別達324.9和321.5 g，優質種苗率均達到78.0%。不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗產質量均有著極顯著的影響，隨著泥炭土比例的下降、蛭石比例的提高，種苗的產質量呈先增加后減少的趨勢；隨著營養液濃度的提高，種苗的產質量呈增加的趨勢。而不同基質比例和營養液濃度互作僅對一、三級種苗率有顯著影響。

2.4 各處理根長、根重與不同基質比例和營養液濃度的響應面分析

將蒙古黃芪種苗最長根長（R2H2處理、43.09 cm）作為中心點，將根長與泥炭土在基質中的比例R（100%、75%、50%）和霍格蘭營養液濃度H（1、2、3倍）進行Central-Composite組合響應面分析（圖2）。根長與基質比例和營養液濃度的數學模型為：根長=42.51+1.03R+1.49H+0.16RH-5.69R2-1.64H2，所建模型P為0.0031，達到極顯著水平（P＜0.01），說明模型擬合程度好。由圖2可以直觀地看出基質比例和營養液濃度交互作用對蒙古黃芪種苗根長的影響，曲線密集或陡峭程度越高則表明對結果響應值影響越大。沿著營養液濃度方向等高線比基質比例等高線更加密集陡峭，說明營養液濃度對蒙古黃芪種苗根長的影響要大于基質比例。由回歸模型進行預測分析，當泥炭土比例為77%、營養液濃度為2.5倍時，蒙古黃芪種苗根長的預測值為42.90 cm，與實際值43.09 cm基本吻合，即R2H2處理可認為是最佳的蒙古黃芪種苗根長處理。

在蒙古黃芪的基質育苗中，將種苗重量作為產量的主要構成因素，將50株種苗重量與泥炭土在基質中的比例和霍格蘭營養液濃度進行響應面分析（圖3），分析方法同上。種苗重量與基質比例和營養液濃度的數學模型為：種苗重量=321.97-6.08R+11.75H-1.20RH-9.65R2-10.55H2，所建模型P為0.0165，達到顯著水平（P＜0.05），說明模型擬合程度好。由圖3可以直觀地看出營養液濃度對蒙古黃芪種苗重量的影響要大于基質比例，由回歸模型進行預測分析，當泥炭土比例為66%、營養液濃度為2.6倍時，50株蒙古黃芪種苗重量的預測值為326.4 g，與實際值324.9 g基本吻合，即R2H2處理可認為是最佳的蒙古黃芪種苗重量處理。

表3 不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗重量和等級種苗率的影響

圖2 蒙古黃芪種苗根長與不同基質比例和營養液濃度的響應面圖（左）和等高線圖（右）

2.5 可行性經濟分析

在僅考慮收入的情況下，根據2020年內蒙古地區蒙古黃芪種苗的市場行情價格［優質種苗（12元/kg）、非優質種苗（8元/kg）］進行可行性經濟分析。由表4可見，R2H2、R2H3的收入最高，分別達723、715元/萬株。

表4 可行性經濟分析

3 討論

基質是無土栽培條件下盆栽植物生長的基礎，因此，選擇合適的基質是進行無土栽培的重要條件，崔瑤［15］的研究表明采用不同的基質對蒙古黃芪的生長有明顯的影響，并篩選出泥炭土和蛭石作為適宜的基質。本試驗選用不同體積比例的泥炭土和蛭石作為蒙古黃芪種苗的育苗基質，發現當75%泥炭土和25%蛭石體積比時，蒙古黃芪種苗根長、根粗等形態指標以及地下干物質積累量均較好，分析原因是75%泥炭土和25%蛭石形成的基質其通透性、保水性均達到最好的效果，為蒙古黃芪根系的生長發育提供了適宜的環境；而當基質為全蛭石時蒙古黃芪種苗根系的生長效果較差，分析原因是全蛭石基質的保水性較差，易受營養液的制約，根系發散生長，側根和毛細根較多，根系表面積增大，主根生長緩慢，進而導致產質量的降低［17］。這與陳美欽［18］在鐵皮石斛無土栽培基質選擇上的研究結果有相似之處。

營養液在無土栽培中影響重大，營養液的濃度直接影響到植物對養分的吸收及其生長狀況，從而影響到植物的生長發育。趙芳等［19］的研究表明，植株在合適的營養液濃度下，植株生長較高，根系發育較好，但在低濃度的營養液處理下植株長勢較弱。本試驗發現，低倍營養液濃度下的蒙古黃芪種苗根長、根粗等形態指標以及地下干物質積累量均較差，而中高倍營養液濃度下蒙古黃芪種苗產量及品質較好，分析原因是低倍營養液濃度養分供應不足，這與前人在番茄［20］、富貴蕨［21］、馬鈴薯［22］上的研究結果類似。

本研究表明，不同基質比例和營養液濃度的互作對蒙古黃芪種苗根長、根粗以及產質量影響較小，分析原因是泥炭土中本身含有一定的養分，當營養液濃度較低不足以滿足種苗生長所需的養分時，泥炭土中的養分也可以供應種苗的生長發育，使種苗的產質量有一定的保障，這在全蛭石R5的處理中最為明顯，當營養液濃度較低時，R5H1處理的種苗產質量均為最低。

4 結論

在蒙古黃芪基質育苗過程中，不同基質比例和營養液濃度對蒙古黃芪種苗產質量均有著極顯著的影響，而互作條件對蒙古黃芪種苗產質量的影響較小，當基質比例為75%泥炭土和25%蛭石、霍格蘭營養液濃度為2倍時，蒙古黃芪種苗有著最高的產質量和總收入，種苗重量達324.9 g/50株，優質種苗率達78.0%，總收入達723元/萬株。