不同栽培因素處理對川貝母和暗紫貝母種苗建成的影響動態及比較研究

馬艷珠，張文廣，李冉，成春亞，吳海旭，晉玲，2，3*，崔治家，2，3*，馬毅，2，3，王振恒，2，3，王圓圓，2，3

（1.甘肅中醫藥大學藥學院，甘肅 蘭州 730000；2.西北中藏藥省部共建協同創新中心，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅省珍稀中藥資源評價與保護利用工程研究中心，甘肅 蘭州 730000）

中藥川貝母（Fritillariae Cirrhosae Bulbus）是我國傳統名貴珍稀瀕危中藥材，以商品“松貝”品質最優且價格最高。近年來，作為“松貝”主要來源的川貝母（Fritillaria cirrhosa）和暗紫貝母（Fritillaria unibracteata）被廣泛引種栽培［1］。然而，川貝母與暗紫貝母生長環境苛刻、種子休眠時間長、繁殖系數低、種苗繁育難度大、出苗不整齊，種苗建成規范化技術仍處于研究探索階段，極大地限制了種子繁殖和栽培種植。目前，關于川貝母和暗紫貝母種子種苗的研究主要集中在種子休眠機理及萌發特性等方面，有研究表明，川貝母和暗紫貝母喜土層深厚、質地肥沃、排水良好、富含腐殖質的微酸性土壤［2］，適宜生長在年溫差小而日溫差大的高原或山區［3］，且生長過程應適當遮陰，并需對光、溫、水、肥等栽培關鍵參數進行精細化管控［4-5］。劉翔等［6］發現在春季3月初，在塑料大棚中以牛糞腐殖土做川貝母苗床，配以遮陽、灌溉、保濕等措施，能有效延長川貝母生長期，提高1年生小鱗莖保有率。夏進春等［7］研究發現大棚內育苗較露地育苗發芽率高、出苗整齊，播種后黑膜覆蓋可減少雜草，提高鱗莖的單粒質量，并且在施農家肥的基礎上配施氮、磷、鉀肥可明顯提高川貝母生物量的積累。韓鴻萍等［8］認為合理的種植密度（450萬株·hm-2）有利于提高暗紫貝母產量。李林宏等［9］研究發現四川阿壩州多年生川貝母氮、磷和鉀肥的最佳施肥量分別為330、1560、400 kg·hm-2。李亞兄等［10］通過調查暗紫貝母原產地的生態環境及產地優質種源的繁育，為人工栽培暗紫貝母提供了具體方法。趙亞蘭等［11］通過比較覆膜和露地育苗對甘肅貝母（Fritillaria przewalskii）和伊貝母（Fritillaria pallidiflora）出苗的差異性影響，建議采用覆膜育苗的方法進行貝母規范化育苗。盡管這些研究針對貝母屬植物生長階段的田間管理措施提出了諸多建議，但關于不同栽培因素下兩種貝母種苗建成的生長動態及對比研究鮮有報道。當前貝母屬種子繁殖仍面臨著產量低、規范化生產困難等實際問題。因此，深入探討川貝母和暗紫貝母種子萌發出苗生長規律及不同栽培因素處理下種苗建成的差異性，對兩種貝母種苗繁育及優質壯苗培育的技術推廣具有重要意義。本研究以川貝母和暗紫貝母為試驗材料，研究播種方式、覆蓋物、拌種方式、施肥量等不同栽培因素處理下川貝母和暗紫貝母的種子出苗生長規律，比較兩種貝母種苗建成的動態發育過程，以期提出有助于提高兩種貝母出苗率的農藝措施，為川貝母及暗紫貝母的規范化生產提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

試驗地位于甘肅省定西市臨洮縣辛店鎮上灘村（103°58′59.28″E，35°40′41.16″N，海拔2735 m），地處祁連山系東緣馬銜山南坡山腳下，溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為7℃，最高氣溫34.6℃，最低氣溫-29.5℃，年平均降水量317～760 mm，無霜期80～190 d。試驗田靠山背陽、土壤肥沃、排灌方便，可滿足川貝母和暗紫貝母的育苗試驗要求。播種前將試驗田深翻，撒適量有機肥及噴灑一定濃度的土壤消毒劑進行消毒整地，在此基礎上搭建長16 m，寬4 m，高2 m的日光試驗溫室，將地塊劃分為2列，分別為川貝母種植區和暗紫貝母種植區，在種植區分別劃分長60 cm，寬50 cm的小區，共計6小列24行144個小區。各小區間以5 cm寬壟隔開，作為不同播種處理備用。試驗過程中保證試驗田內土壤條件、噴灌系統、遮光系統、田間管理等條件均一。

1.2 試驗材料

供試材料川貝母和暗紫貝母種子各50 g，均采集于青海省海東市互助土族自治縣川貝母規范化種植示范基地（101°59′33.34″E，36°59′36.96″N，海拔2886 m）。其中川貝母種子千粒重為1.724 g，暗紫貝母種子千粒重為1.280 g。播種試驗于2021年3月22日進行，按四分法將川貝母和暗紫貝母的50 g種子分別分成72份，即每一小區平均播種川貝母種子414粒，暗紫貝母種子543粒。供試覆蓋物為農家自留麥草、除雜草木灰、農家腐熟羊糞及當地林場采集篩凈的松針等。供試肥料為尿素（N≥46%，青海云天化國際化肥有限公司）、過磷酸鈣（P2O5≥12%，白銀新九星農化科技有限公司）和硫酸鉀（K2O≥52%，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司）。

1.3 試驗設計

1.3.1 播種方式設計 在川貝母和暗紫貝母種植區中分別設置撒播、條播、壟播（壟高3 cm）3個播種方式處理，播種深度為1 cm，其中條播、壟播行距均為10 cm，隨機區組3次重復排列。

1.3.2 覆蓋物設計 在川貝母和暗紫貝母種植區均采用條播育苗，播種深度為1 cm，覆土后分別設置麥草、草木灰、羊糞、松針4個覆蓋物處理，其覆蓋物厚度均為1 cm，隨機區組3次重復排列。

1.3.3 拌種方式設計 在川貝母和暗紫貝母種植區設置草木灰拌種、羊糞拌種、不拌種3個處理，其中種子與各拌種物的體積之比為1∶10，播種深度為1 cm，隨機區組3次重復排列。

1.3.4 “3414”施肥設計 在川貝母和暗紫貝母種植區，依照2005年農業農村部下發的“測土配方施肥技術規范（試行）”推薦的“3414”方案設計，布設“3414”肥效試驗［9，12］，即設計氮肥、磷肥、鉀肥3個因素，每個因素含4個施肥水平（0水平不施肥，2水平為當地推薦施肥量，1水平為2水平的0.5倍，3水平為2水平的1.5倍），共計14個處理（表1），每個處理3次重復。氮磷鉀肥按施肥方案在播種10 d后施入。

表1 貝母育苗地“3414”施肥方案Table 1 The“3414”fertilization scheme of Fritillaria breeding field

1.4 測定指標與方法

從第一棵苗出土開始（將幼芽露出土層定義為出苗），每隔3 d早上8：00記錄各處理方式下的種子出苗數，直至連續10 d出苗數達到最高峰不再變化為止，隨后用游標卡尺測定種苗株高及基徑。

式中：GI為出苗指數（germination index，GI），Gt為出苗試驗的每日出苗數，Dt為出苗日數。

1.5 數據處理與統計分析

采用Excel 2010軟件統計整理試驗數據、作圖，應用SPSS 26.0軟件對不同處理下的同種貝母及同一處理下的不同貝母的出苗率、出苗勢、出苗指數進行正態性檢驗、方差分析及秩和檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同播種方式對兩種貝母屬植物種子出苗的影響

川貝母和暗紫貝母的出苗率、出苗勢、出苗指數均為條播＞撒播＞壟播，其各自最高出苗率（條播）較最低出苗率（壟播）分別顯著提高了180.83%、472.88%（P＜0.05）。各播種方式對川貝母株高和暗紫貝母株高及基徑影響較小，無顯著性差異（P＞0.05）。同一播種方式下，川貝母各出苗生長指標均高于暗紫貝母。進一步分析表明，川貝母撒播、條播、壟播的出苗率分別約為暗紫貝母的2、2、4倍（表2）。在已統計的播后天數范圍內，不同播種方式的兩種貝母種子表現出相似的出苗趨勢（圖1）。播種27 d后川貝母條播的出苗率超川貝母撒播。川貝母與暗紫貝母出苗完全的時間相近，均在（30±3）d。綜合分析，條播比撒播、壟播更利于川貝母和暗紫貝母種子的出苗及植株生長。

圖1 不同播種方式對兩種貝母屬植物種子出苗率的規律性影響Fig.1 Regular effects of different sowing methods on the seedling emergence rate of two Fritillaria species

表2 不同播種方式對兩種貝母屬植物種子萌發出苗生長的影響Table 2 Effects of different sowing methods on the seedling emergence and growth of two Fritillaria species

2.2 不同覆蓋物對兩種貝母屬植物種子出苗的影響

川貝母出苗率、出苗指數和暗紫貝母出苗率、出苗勢、出苗指數及基徑均呈麥草覆蓋＞松針覆蓋＞草木灰覆蓋＞羊糞覆蓋（表3），川貝母最高出苗率（麥草覆蓋）與最低出苗率（羊糞覆蓋）差異顯著（P＜0.05）；同種覆蓋物下，川貝母的出苗率、出苗勢和出苗指數均高于暗紫貝母，但多數差異不顯著（P＞0.05）。兩種貝母在使用麥草覆蓋時株高最高，且與羊糞覆蓋時的最低株高差異顯著（P＜0.05）。在整個統計的播后天數范圍內，除羊糞覆蓋外的其他覆蓋物下，兩種貝母屬植物種子表現出相似的“S型”出苗趨勢（圖2），即在播后前24 d內，川貝母與暗紫貝母種子出苗緩慢，在24～33 d左右出苗率增長較快，播后33 d后，出苗率趨于平緩。同一播后天數不同覆蓋物處理下，兩種貝母屬植物出苗率存在差異。采用羊糞覆蓋或草木灰覆蓋的兩種貝母屬植物出苗率均不足10%；采用松針覆蓋時川貝母出苗率為52.37%，暗紫貝母出苗率為11.70%；而采用麥草覆蓋時川貝母和暗紫貝母出苗率均高于松針覆蓋，分別可達58.96%和35.36%。綜合分析，選用麥草作為兩種貝母種子覆蓋物較松針、草木灰、羊糞更有利于其種子出苗及植株生長。

圖2 不同覆蓋物對兩種貝母屬植物種子出苗率的規律性影響Fig.2 Regular effects of different mulches on the seedling emergence rate of two Fritillaria species

表3 不同覆蓋物對兩種貝母屬植物種子萌發出苗生長的影響Table 3 Effects of different mulches on the seedling growth of two Fritillaria species

2.3 不同拌種方式對兩種貝母屬植物種子出苗的影響

同一拌種處理下，除羊糞拌種的出苗率、出苗勢及出苗指數外，川貝母出苗生長指標均高于暗紫貝母，且部分差異顯著（P＜0.05）（表4）。川貝母和暗紫貝母不拌種處理的出苗率均高于拌種處理，不拌種處理下，川貝母出苗率可達76%以上，約為暗紫貝母的2倍。川貝母不拌種處理株高與拌種處理無顯著性差異（P＞0.05），其基徑不拌種處理顯著高于拌種處理（P＜0.05）；暗紫貝母不拌種處理時株高最高，并顯著高于羊糞拌種（P＜0.05），其不拌種處理的基徑最低，與其他處理基徑間差異不顯著。在已統計的播后天數范圍內，不同拌種方式下的兩種貝母屬植物種子均表現出相似的“S型”出苗趨勢（圖3），即在播后前24 d內，貝母種子出苗緩慢，播后24～36 d出苗率增長較快，播種36 d后，出苗率趨于平緩。同一播后天數間，同種貝母種子不同拌種方式下出苗率存在差異。綜合分析，不拌種處理較拌種處理更有利于川貝母和暗紫貝母種子出苗。

圖3 不同拌種方式對兩種貝母屬植物種子出苗率的規律性影響Fig.3 Regular effects of different seed dressing methods on the seedling emergence rate of two Fritillaria species

表4 不同拌種方式對兩種貝母屬植物種子萌發出苗生長的影響Table 4 Effects of different seed dressing methods on the seedling growth of two Fritillaria species

2.4 不同施肥方式對兩種貝母屬種子出苗的影響

在整個已統計的播后天數范圍內，不同施肥方式下的川貝母種子表現出相似的“S型”出苗趨勢（圖4），即在播后前21 d內，川貝母種子出苗緩慢，大多處理在播后21～24 d內種子出苗數最多，播種36 d后，出苗率趨于平緩。暗紫貝母種子N0P2K2、N2P3K2、N1P2K2、N2P2K1及N2P2K3處理的出苗率與播后天數呈冪函數正相關關系，其他處理的出苗率與播后天數呈“S型”出苗趨勢（圖5），且大多處理在播后27～30 d內完全出苗。

圖4 不同施肥方式對川貝母種子出苗率的規律性影響Fig.4 Regular effects of fertilizer treatments on the seedling emergence rate of F.cirrhosa

圖5 不同施肥方式對暗紫貝母種子出苗率的規律性影響Fig.5 Regular effects of fertilizer treatments on the seedling emergence rate of F.unibracteata

川貝母各施肥處理間出苗率、出苗勢、出苗指數及株高均存在差異，且部分差異顯著（P＜0.05），N2P2K0處理下川貝母出苗率最高，較不施肥處理提高15.67%，且約為最低出苗率N2P1K2處理的7倍（表5）。暗紫貝母各施肥處理間出苗生長指標均存在差異，且部分差異顯著（P＜0.05）。N0P2K2處理下，暗紫貝母出苗率、出苗勢及出苗指數最高，分別可達30.32%、14.49%和21.93，N2P2K3處理下出苗率、出苗勢及出苗指數均最低，且其最高出苗率約為最低出苗率的22倍。同種施肥方式下，川貝母各出苗生長指標大多都高于暗紫貝母。

表5 不同施肥方式對兩種貝母屬植物種子萌發出苗生長的影響Table 5 Effects of different fertilizer treatments on the seedling growth of two Fritillaria species

隨氮水平的升高，川貝母出苗率和出苗勢均呈先增加后降低再略微增加的變化趨勢，其出苗指數呈先持續降低后增加的趨勢，株高呈先增加后持續降低趨勢，基徑呈先降低后增加再降低趨勢；暗紫貝母出苗率、出苗勢、出苗指數及株高均隨氮水平的升高呈先降低后增加趨勢，其基徑呈先降低后增加再降低趨勢。隨磷水平的升高，川貝母和暗紫貝母的出苗率、出苗勢、出苗指數及株高均呈先降低后持續增加的變化趨勢，兩種貝母基徑呈先增加后降低趨勢。隨鉀水平的升高，川貝母出苗率、出苗勢、出苗指數均呈先持續降低后增加的趨勢，其株高及基徑則相反，呈先增加后降低的趨勢；暗紫貝母出苗率、出苗勢、出苗指數及基徑均隨鉀水平的升高呈先降低后增加再降低的趨勢，其株高呈先增加后降低再增加的變化趨勢。

結合出苗率、出苗勢、出苗指數、株高及基徑等指標分析得出川貝母和暗紫貝母種子萌發出苗生長過程中的最佳施肥處理分別為N2P1K1及N0P2K2，最佳施肥量分別為氮2.00 g·m-2、磷4.90 g·m-2、鉀1.25 g·m-2及氮0.00 g·m-2、磷9.80 g·m-2、鉀2.50 g·m-2。

3 討論

3.1 兩種貝母屬植物種苗建成的動態規律

種子種苗是中藥材標準化生產的物質資料源頭，是實現中藥材優質化生產的前提條件。種子萌發出苗作為藥用植物生長的起始階段，在種群結構及種群的更新延續中起到關鍵作用［13-14］。本研究表明不同栽培因素處理下，隨著播后天數的增加，川貝母和暗紫貝母種子出苗大多呈現“慢-快-慢”的“S型”變化趨勢，即播后15 d起開始陸續出苗，在（21±3）d進入出苗高峰期，且高峰期持續10 d左右，在（30±3）d后出苗基本完全。這與不同施肥量處理下蒙古黃芪（Astragalus membranaceusvar.mongholicus）出苗趨勢［15］、覆膜及露地育苗的貝母種子出苗進程［11］及醉馬草（Achnatherum inebrians）種子萌發出苗生長趨勢［16］等結果一致。綜合考慮，應在貝母屬種子出苗高峰期加強其水肥及田間管理，促進一年生植株的根系及鱗莖生長，提高種子的成苗率及壯苗率。

3.2 不同處理對兩種貝母屬植物種子生長發育的影響

出苗勢和出苗指數是種子出苗率的動態表達。出苗勢反映種子出苗整齊度及種子生命力，出苗勢大的種子出苗齊且壯；出苗指數反映種子的活力，出苗指數越大，種子的活力越高。株高和基徑是反映幼苗長勢的重要指標。合理的栽培措施不僅可以提高種子出苗率，還能培育優質壯苗。

3.2.1 不同播種處理對兩種貝母屬植物種子生長發育的影響 播種方式與種子出苗率、群體結構及干物質的積累密切相關［17］。川貝母一般采用撒播與條播的播種方式［5］。在本研究中，條播或撒播的貝母屬種子出苗率、出苗勢、出苗指數均高于壟播，且更利于其幼苗生長。這可能與貝母屬植物喜濕潤，耐低溫，忌干旱的生物學特性有關。即不同播種方式下，壟播的空間面積較條播及撒播大，在日光試驗溫室中空氣流通性強，大氣與土壤氣體的交換過程加快，同時間段內壟播的土壤水分蒸發快。這與張松超等［18］、趙凱男等［19］認為的條播、撒播時小麥（Triticum aestivum）出苗率最差的觀點有所不同，故其可能與種植品種和周邊生態環境等相關。

3.2.2 不同覆蓋物處理對兩種貝母屬植物種子生長發育的影響 在作物及中藥材種植過程中，設計覆蓋物處理可有效抑制田間雜草、改善土壤質量及降低病蟲害發生風險等［20-21］。夏進春等［7］和趙亞蘭等［11］利用川貝母與禾本科雜草的生長周期差異，以黑膜覆蓋的種植方式控制雜草。本研究中，麥草或松針覆蓋時貝母種子的出苗指標較羊糞或草木灰更優。不同覆蓋物選擇下，麥草、松針覆蓋不僅可以避免陽光直射地面導致的土壤水分蒸發，阻擋灌溉時水分的徑流，有效保蓄土壤水分，阻隔春季冷空氣的侵襲，預防凍害，改善土壤表層的溫濕條件，還可以抑制田間雜草，為貝母屬植物種子的生長發育提供充足空間及養料；施有腐熟羊糞的土壤中含有大量有機質，其中有機質在分解過程中易消耗土壤中的氧氣，使土壤暫時性處于缺氧狀態，從而使貝母屬植物生長受到抑制；貝母屬植物喜含腐殖質的微酸性土壤，而草木灰作為堿性肥料，較高的pH易導致微生物呼吸作用降低，不利于其生長發育，且草木灰質地輕，作覆蓋物時易飛揚，經水淋洗后肥效變弱。根據盧曉等［22］的報道，作為浙貝母（Fritillaria thunbergii）覆蓋物，有機糞的土壤透氣性遠不及菇渣，不利于浙貝母的生長發育。因此，一般不使用有機糞作為貝母屬植物的覆蓋物。

3.2.3 不同拌種處理對兩種貝母屬植物種子生長發育的影響 目前在中藥材育苗過程中常采用藥劑拌種提高種子出苗率，此外也有一些天然物質拌種處理的方式。本研究中，不拌種處理較羊糞拌種及草木灰拌種更利于貝母種子生長出苗。這與草木灰拌黨參（Codonopsis pilosula）［23］、馬鈴薯（Solanum tuberosum）［24］、小麥［25］、牧草［26］等能提高其作物或藥材產量的結果不同。這可能與作物或中藥材的生長環境不同及草木灰用量等有關。

3.2.4 不同施肥處理對兩種貝母屬植物種子生長發育的影響 肥料作為中藥材及農作物生產中的物質基礎，一定程度上決定其產量高低及質量優劣。合理施用肥料不僅可以節本增效，還能減少因多施濫施導致的環境污染。本研究發現川貝母和暗紫貝母對肥料的需求相對較小，施肥過少或過量都不利于其生長，其最佳施肥量為川貝母施氮2.00 g·m-2、磷4.90 g·m-2、鉀1.25 g·m-2，暗紫貝母施氮0.00 g·m-2、磷9.80 g·m-2、鉀2.50 g·m-2。此時兩種貝母種子的生長發育最優，出苗率高于不施肥，且出苗勢、出苗指數、株高、基徑等指標適宜。該結果與李林宏等［9］、張禮等［27］的研究結果一致。

4 結論

本研究在貝母屬植物生長環境、種植密度、覆膜育苗、施肥處理等田間管理措施研究的基礎上，從播種方式、覆蓋物種類、拌種方式、“3414肥料試驗”等角度對川貝母和暗紫貝母的出苗率、出苗勢、出苗指數、株高、基徑等進行了全面系統地分析，提出更全面更符合實際生產的各項田間措施，并比較了川貝母和暗紫貝母的種苗建成差異。結果表明，兩種貝母屬植物種子生長發育具有明顯的階段性，川貝母和暗紫貝母種子出苗率隨播后天數的增加整體呈現“S型”趨勢。即播后15 d開始陸續出苗，但出苗速度較慢，（21±3）d出苗速度最快，且持續約10 d，之后出苗速度變緩，在（30±3）d基本完成出苗。部分處理的出苗率與播后天數呈冪函數正相關關系，如暗紫貝母的N0P2K2、N2P3K2、N1P2K2、N2P2K1、N2P2K3處理。條播較撒播或壟播更利于貝母幼苗生長。麥草覆蓋時貝母種子的出苗指標較松針、羊糞、草木灰更優，不拌種處理較羊糞拌種及草木灰拌種更利于貝母種子生長發育。川貝母和暗紫貝母最佳施肥量分別為氮2.00 g·m-2、磷4.90 g·m-2、鉀1.25 g·m-2及氮0.00 g·m-2、磷9.80 g·m-2、鉀2.50 g·m-2，在此施肥量下，兩種貝母種子的生長發育最優。該研究有利于提高川貝母和暗紫貝母種苗建成過程中的出苗率及壯苗率，對貝母屬植物的產業化生產具有重要的實踐指導意義。為了有效保證貝母屬植物的有性繁殖成功率，今后還應進行以下相關研究：1）不同等級的貝母屬植物種子與其種苗建成研究；2）水分、光照等因素對貝母屬植物種苗的影響；3）種苗根系微生物群落的建成。