劉 璇,江 偉,徐 嬌,都明理,隋 春
(1中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所/中草藥物質(zhì)基礎(chǔ)與資源利用教育部重點實驗室/瀕危藥材繁育國家工程實驗室,北京100193;2黑龍江葵花藥材基地有限公司,哈爾濱150200;3黑龍江佳木斯大學(xué),黑龍江佳木斯154007)
地黃(Rehmannia glutinosaLibosch.)別名生地、懷慶地黃,始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》[1],為玄參科多年生草本植物,多栽培,主產(chǎn)于河南、山西、山東、陜西等地[2]。其藥用部位為塊根,可根據(jù)加工方法的不同分為鮮地、生地和熟地。鮮地黃有清熱生津,涼血,止血的功效;生地有清熱涼血,養(yǎng)陰生津的作用;熟地則可補血滋明,益精填髓[3]。地黃在臨床上應(yīng)用較為廣泛,除作為基本藥材應(yīng)用于湯劑外,還是多種中成藥的主要原料,如六味地黃丸、地黃明目丸、知柏地黃丸、消渴丸、烏雞白鳳丸、復(fù)方阿膠漿等,因此,其用量較大,已成各大中藥企業(yè)的緊俏原料。
由于人為采挖過度、自然環(huán)境破壞嚴重導(dǎo)致中藥資源日益枯竭[4],地黃作為多種中成藥的主要原料,近年來也面臨資源匱乏、供不應(yīng)求的局面。因此,很多學(xué)者都對地黃的栽培進行研究,孟滕等[5]曾對地黃無土栽培的基質(zhì)進行篩選,發(fā)現(xiàn)草炭土:蛭石:珍珠巖:沙子:泥炭蘚比例為3:1:1:3:0是最優(yōu)基質(zhì)配比;高普珠等[6]曾發(fā)現(xiàn)在甘肅地區(qū)‘北京3 號’生長旺盛,產(chǎn)量最高。盡管前人在地黃栽培方面已開展了部分研究[6-7],但作為地黃主產(chǎn)區(qū)之一的山東地區(qū),還未有地黃品種篩選的相關(guān)報道。因此,本試驗以山東省東阿縣地黃GAP試驗基地為試驗基地,篩選適宜在該地區(qū)栽培的地黃品種,進一步研究了不同種植方式、地膜覆蓋對適宜品種產(chǎn)量的影響,且利用3414試驗設(shè)計方案研究了氮磷鉀肥料配方對適宜品種產(chǎn)量的影響,旨在為該地區(qū)地黃的栽培提供一定的依據(jù)。
試驗于2015年4月在山東省東阿縣地黃GAP試驗基地進行,東阿縣地處魯西平原,位于116°12'—116°33'E,36°07'—36°33'N,海拔28~38 m,土地以沙壤土為主,年均氣溫13.4℃,平均降水量633.7 mm,無霜期平均210天[8]。
‘北京1號’、‘北京2號’、‘北京3號’和‘85-5’共4個地黃品種,從河南溫縣、山西萬榮縣地黃主產(chǎn)區(qū)引進。
1.3.1 地黃適宜品種篩選 試驗采用隨機區(qū)組試驗排列,每個品種均設(shè)3 次重復(fù)。小區(qū)面積15 m2,行距25 cm,株距15 cm。試驗前在每個試驗小區(qū)撒施10 kg的有機肥作為底肥,以降低因土壤肥力不同所引起的試驗誤差。選用生長健壯、大小均一、無病蟲害的地黃種栽作為繁殖材料,且每個小區(qū)采用相同的田間管理措施。種植過程中對各個地黃品種的抗逆性進行觀察,并于收獲后對不同品種的單株塊根數(shù)、塊根長、塊根粗、塊根鮮重、公頃產(chǎn)量及有效成分含量進行測定。
1.3.2 種植模式對地黃產(chǎn)量的影響 試驗以篩選出的適宜品種為材料,試驗設(shè)計同1.3.1,分別比較不同種植方式(高畦、平畦、低畦)、地膜覆蓋對地黃適宜品種產(chǎn)量的影響。
1.3.3 氮磷鉀肥料配方及肥效研究 試驗以篩選出的適宜品種為材料,試驗地土壤平均pH 7.20,經(jīng)北京市理化分析測試中心土壤取樣檢測其土壤中水解性氮含量30.7~93.6 mg/kg,有效磷含量5.0~31.3 mg/kg,速效鉀含量77.0~581 mg/kg,有機質(zhì)含量8.75~26.0 g/kg。試驗采用3414試驗設(shè)計方案[9-11](見表1),“3414”試驗方案是二次回歸D-最優(yōu)設(shè)計的一種,是指氮、磷、鉀3個因素、4個水平、14個處理。4個水平的含義指:0水平為不施肥,2水平為當?shù)刈罴咽┓柿康慕浦担?水平=2 水平×0.5,3 水平=2 水平×1.5(該水平為過量施肥水平)。小區(qū)面積20 m2,N肥用尿素(N:46%),P肥用過磷酸鈣(P2O5:12%),K 肥用氯化鉀(K2O:60%)。施肥方法為施基肥和追肥,磷、鉀全作底肥,氮60%作底肥,40%追肥,追肥在7月份進行。
通過比較不同處理對地黃產(chǎn)量性狀(單株塊根數(shù)、小區(qū)產(chǎn)量及公頃產(chǎn)量),建立氮磷鉀肥料效應(yīng)回歸方程,得到地黃氮磷鉀肥效及經(jīng)濟施肥用量。
1.3.4 統(tǒng)計分析 采用SPSS 20.0 軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析。
2.1.1 抗逆性 一個優(yōu)良的品種需要具備較強的應(yīng)對惡劣環(huán)境的能力,以適應(yīng)不良環(huán)境對自身生理機制的挑戰(zhàn)。為此將4 個地黃品種分別從抗病性、抗蟲性及抗旱抗?jié)承詭讉€方面來分析評價其總體抗逆性能。由表2可知,相對來說‘北京3號’具有更強的抗病蟲害能力和抗?jié)承?,而?5-5’在種植過程中病蟲害程度最重且抗?jié)承匀酢?/p>
2.1.2 豐產(chǎn)性 為探討不同品種地黃的豐產(chǎn)性,分別對其單株塊根數(shù)、塊根長、塊根粗、塊根鮮重及公頃產(chǎn)量等產(chǎn)量相關(guān)性狀進行了研究。由表3 可看出,4 個地黃品種在塊根鮮重和產(chǎn)量均存在一定的差異,其中,‘北京3 號’塊根鮮重、產(chǎn)量分別達到了208.39 g、31258.5 kg/hm2,與其他品種在5%水平上差異顯著,說明‘北京3 號’引種到東阿種植取得初步成功。此外,表中還可以看出地黃單株塊根數(shù)與產(chǎn)量沒有必然聯(lián)系,產(chǎn)量是由單株塊根數(shù)和單個塊根重量共同決定的。
表1 施肥試驗方案設(shè)計
表2 各品種地黃的抗逆性
表3 不同品種地黃產(chǎn)量相關(guān)性狀
2.1.3 有效成分含量 2015 年版《中國藥典》一部以梓醇和毛蕊花糖苷為指標進行地黃藥材的定量控制,且規(guī)定梓醇和毛蕊花糖苷的含量限度分別不低于0.20%、0.020%[3]。將4 個品種的地黃藥材成品樣品送聊城市藥品檢驗所檢驗,經(jīng)檢測得知4 個品種地黃樣品中2 種有效成分含量均符合國家藥典規(guī)定的標準(見表4)。其中‘北京3 號’梓醇和毛蕊花糖苷含量最高,分別達到了1.51%、0.080%,遠遠超出了藥典規(guī)定標準,其次是‘北京2號’,含量分別為1.36%、0.052%,梓醇含量最低的是‘85-5’,僅為0.31%,而毛蕊花糖苷含量最低的是‘北京1號’,僅為0.027%。由此可見,無論從梓醇還是毛蕊花糖苷來評價地黃藥材質(zhì)量均表明‘北京3號’在東阿縣種植更利于有效成分的積累。
綜合4 種地黃品種的抗逆性、豐產(chǎn)性及有效成分含量的比較,可得出:‘北京3號’在山東東阿地區(qū)種植綜合性狀良好,是篩選出的較適宜品種。
表4 不同品種地黃有效成分含量
2.2.1 不同種植方式對地黃產(chǎn)量的影響 由表5 可知,地黃不同種植方式對地黃產(chǎn)量具有顯著性差異,其中產(chǎn)量最高的是高畦種植方式,與其他處理在5%水平上差異顯著,可見地黃適合高畦種植。
表5 地黃不同種植方式產(chǎn)量測定結(jié)果
2.2.2 覆膜栽培對地黃產(chǎn)量的影響 由表6 可知,覆蓋地膜和不覆蓋地膜對地黃產(chǎn)量有顯著性差異,產(chǎn)量分別31258.5 kg/hm2、26485.5 kg/hm2,可見通過覆膜方式更容易提高地黃產(chǎn)量。
表6 地黃覆膜栽培產(chǎn)量測定結(jié)果
2.3.1 不同處理組合對公頃產(chǎn)量的影響 從表7可以看出,各試驗處理的公頃產(chǎn)量在20000~40000 kg/hm2之間,同時配施了化肥的處理組合均比空白處理1 產(chǎn)量高,以處理10 產(chǎn)量為最高,達到了37489.5 kg/hm2,方差分析表明,與處理1在1%水平上差異極顯著。由此可見,氮磷鉀三者施用量處于中等水平時有利于產(chǎn)量的增加。
2.3.2 肥料效應(yīng)方程的建立 根據(jù)公頃實際產(chǎn)量,利用農(nóng)業(yè)試驗統(tǒng)計軟件3414 試驗分析軟件[12-13]分析,得到關(guān)于產(chǎn)量與氮磷鉀肥料因子的回歸方程,見公式(1)。
由上述方程可知,三因子中兩者間的交互作用均表現(xiàn)為正值,說明氮磷、氮鉀、磷鉀的配合施用均有利于提高地黃產(chǎn)量。軟件分析數(shù)據(jù)顯示,當施用氮262.5 kg/hm2、磷 285.0 kg/hm2、鉀 130.5 kg/hm2時地黃理論產(chǎn)量最高為35917.0 kg/hm2。同時根據(jù)施肥量按氮 238.5 kg/hm2,磷 262.5 kg/hm2,鉀 120.0 kg/hm2,且以目前鮮品地黃市場價格1.4元/kg,純氮5元/kg、磷4元/kg、鉀5 元/kg 計算,得到地黃經(jīng)濟產(chǎn)量為35859.0 kg/hm2,此時有效氮磷鉀配比為15.9:17.5:8。
表7 不同施肥模式對地黃產(chǎn)量性狀的影響
隨后,得到氮磷鉀各單因子關(guān)于地黃產(chǎn)量的效應(yīng)方程分別為式(2)~(4)。
由此可得氮磷鉀三者施用量分別為212.5 kg/hm2、331.0 kg/hm2、120.0 kg/hm2時,其理論產(chǎn)量最高,分別34920.5 kg/hm2、32939.5 kg/hm2、39055.5 kg/hm2。
通過在山東省東阿縣地黃GAP 試驗基地引種4種地黃品種(‘北京 1 號’、‘北京 2 號’、‘北京 3 號’及‘85-5’),發(fā)現(xiàn)‘北京3號’抗逆性好、豐產(chǎn)性表現(xiàn)突出、有效成分含量高,綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)于其他3種地黃,因此,‘北京3號’適宜在東阿縣進行大面積推廣種植。
研究不同種植方式對地黃產(chǎn)量的影響,結(jié)果表明地黃高畦種植比平畦、低畦種植更加科學(xué),且地黃怕積水[14-15],在多雨年份此種植方式優(yōu)勢更為明顯;另外,地膜覆蓋也能提高地黃產(chǎn)量,與王永前期研究結(jié)果一致[16]。因此,在種植地黃時,宜采用高畦、覆膜栽培方式。
在植物的生長過程中,肥料是必不可少的養(yǎng)分,合理施肥可以很好地促進藥用植物的生長發(fā)育,提高產(chǎn)量[17-19]。地黃是一種喜肥植物[20-21],在本試驗中,未施加氮磷鉀肥的地黃小區(qū)產(chǎn)量和公頃產(chǎn)量最低,而在其余13個處理的產(chǎn)量均有所增加,但只有氮、磷、鉀肥的合理配施才能保證地黃較高的產(chǎn)量,運用回歸分析得到關(guān)于氮磷鉀三因子的產(chǎn)量方程,得出35917.0 kg/hm2的最高理論產(chǎn)量;當有效氮磷鉀配比為15.9:17.5:8時,可實現(xiàn)最佳效益產(chǎn)量35859.0 kg/hm2。