王 賢，崔世茂，2，宋 陽，2，潘 璐，2，郭懷懷

（1.內蒙古農業(yè)大學園藝與植物保護學院，內蒙古呼和浩特 010011；2.內蒙古設施園藝工程技術研究中心，內蒙古呼和浩特 010011；3.內蒙古農業(yè)大學農學院，內蒙古呼和浩特 010019）

黃芪作為多年生草本豆科植物，以根入藥[1]，化學成分黃芪總多糖具有增強免疫系統(tǒng)功能[2]、抗炎癥、抗病毒、抗腫瘤[3]、抗氧化、延緩衰老[4]和降血糖[5]等作用，被現(xiàn)代臨床廣泛應用。另外，黃芪在食療藥膳、保健品[6]、化妝品[7]、飼料添加劑[8-9]等方面的應用越來越多。隨著藥用植物的廣泛應用，野生資源已遠遠不能滿足市場的需求[10]，因此，人工培育黃芪成為趨勢。然而，目前采用的傳統(tǒng)露地栽培方式，常會出現(xiàn)發(fā)芽率低、苗期生長緩慢、產品質量差、產量低等問題[11]，主要原因可能是黃芪苗期生長所需營養(yǎng)不足或生長環(huán)境不適宜。無土栽培是通過動態(tài)調節(jié)作物所需營養(yǎng)物質及環(huán)境條件促進作物生長的栽培方式[12]。采用無土育苗方式培育的幼苗生長迅速、健壯、整齊，苗齡短，定植后根系發(fā)育好，不易傷根，成活率更高，一般沒有緩苗期；同時，無土育苗還可避免土壤育苗帶來的土傳病害和線蟲害。

在目前的無土栽培中，營養(yǎng)液育苗在蔬菜、花卉等作物上已經得以實現(xiàn)，大大縮短了育苗的時間、節(jié)省了成本[13]，為栽培提供了優(yōu)質的種苗，而黃芪等中藥材的無土栽培，大多選用基質育苗[14-17]，對營養(yǎng)液育苗的研究較少，但是，營養(yǎng)液育苗具有不受季節(jié)、時間、氣候的影響，能按時、按量生產出規(guī)格一致的植物產品的優(yōu)點；而且營養(yǎng)液育苗較植物工廠育苗成本更為低廉，適宜大規(guī)模應用；無土基質穴盤育苗灌溉的營養(yǎng)液可以實現(xiàn)循環(huán)利用，大大減輕了資源的浪費和環(huán)境的污染。因此，本試驗研究了營養(yǎng)液育苗對蒙古黃芪苗期植株的形態(tài)、生理指標及其藥用成分的影響，旨在為蒙古黃芪進行營養(yǎng)液育苗提供理論依據和實踐支持。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為蒙古黃芪（Astragalus mongholicusBunge），營養(yǎng)液為Hoagland 和Aron 通用營養(yǎng)液，花盆高17 cm，上部直徑17 cm，底部直徑10 cm。試驗于2019年5月16日—8月18日在內蒙古農業(yè)大學農場日光溫室中進行盆栽。

1.2 試驗設計

5月16日將蒙古黃芪種子置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中進行催芽，5月20日進行移栽，每個花盆移栽10 株蒙古黃芪幼苗。共設置4 個處理，分別為消毒的園土（CK）、標準濃度Hoagland 和Aron 通用營養(yǎng)液（Y1）、1/2 標準濃度Hoagland 和Aron 通用營養(yǎng)液（Y2）、1/3 標準濃度Hoagland 和Aron 通用營養(yǎng)液（Y3）。

各處理設置5 個重復。移苗植株用遮陽網遮蓋7 d 進行緩苗，營養(yǎng)液每3 d 進行1 次更換，幼苗長到5～6 片復葉出現(xiàn)后至20 片左右復葉展開時開始取樣，每隔7 d 取1 次，共取5 次，即出苗后49、56、63、70、77 d。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生長形態(tài)指標

株高：幼苗根頸部至頂部的距離，采用卷尺進行測量；莖粗：地上莖基部直徑，采用電子游標卡尺進行測量；主根長：主根根頸部至最下端的距離，采用卷尺進行測量；蘆頭莖粗：蘆頭莖粗為近地面第1 節(jié)莖中部的粗度，采用電子游標卡尺進行測量；主根粗：蘆頭下1 cm 處的粗度，采用電子游標卡尺進行測量。

1.3.2 生理指標

根系活力：采用TTC 法[18]進行測定；葉綠素含量：采用分光光度法[19]對葉綠素a 和葉綠素b 的總量進行測定；游離氨基酸：采用分光光度法[20]進行測定。

1.3.3 藥用成分

黃芪總多糖：采用苯酚-硫酸比色法[21]進行測定；黃芪總黃酮：采用硝酸鋁比色法[22]進行測定。

1.4 數(shù)據統(tǒng)計與分析

采用WPS 2019 軟件進行數(shù)據統(tǒng)計和計算；采用SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件進行顯著性檢驗，采用SigmaPlot 12.5 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 營養(yǎng)液育苗對蒙古黃芪幼苗形態(tài)指標的影響

2.1.1 不同處理對蒙古黃芪幼苗株高的影響

由圖1 可知，出苗56 d 后3 個營養(yǎng)液處理的株高均顯著（P＜0.05）高于CK；Y1 在56 d 后顯著（P＜0.05）高于Y2 和Y3；Y2 和Y3 除了在出苗后63 d 有顯著（P＜0.05）差異，其他處理時間的差異均不顯著（P＞0.05）。Y1 在49、56、63、70、77 d 分別比CK 增加111.46%、188.86%、171.04%、157.64%、146.27%，說明營養(yǎng)液育苗能夠顯著提高蒙古黃芪的株高，且標準營養(yǎng)液育苗的提升效果較明顯。

圖1 不同處理對蒙古黃芪幼苗株高的影響

2.1.2 不同處理對蒙古黃芪幼苗主根長的影響

由圖2 可知，不同處理蒙古黃芪幼苗的主根長，出苗后70～77 d 表現(xiàn)為Y1＞Y2＞Y3＞CK。出苗49 d后3 個營養(yǎng)液處理的主根長都顯著（P＜0.05）高于CK。Y1 在70 d 后顯著（P＜0.05）高于Y2 和Y3；Y2與Y3 在63 d 之前差異不顯著（P＞0.05），之后Y2 顯著（P＜0.05）高于Y3。Y1 在49、56、63、70、77 d 分別比CK 增加51.44%、39.46%、37.49%、37.99%、65.34%，說明營養(yǎng)液育苗能夠提高蒙古黃芪的主根長，且隨著時間的逐漸延長，標準營養(yǎng)液育苗的提升效果較明顯。

圖2 不同處理對蒙古黃芪幼苗主根長的影響

2.1.3 不同處理對蒙古黃芪幼苗分枝數(shù)的影響

由圖3 可知，出苗56 d 后3 個營養(yǎng)液處理的分枝數(shù)都顯著（P＜0.05）高于CK。Y1 在49 d 和70 d時，與Y2、Y3 相比差異均不顯著（P＞0.05）；在56、63、77 d 時，與Y2、Y3 相比差異顯著（P＜0.05）。Y1 在49、56、63、70、77 d 分別比CK 增加29.63%、83.33%、77.50%、77.78%、75.47%，說明營養(yǎng)液育苗能夠提高蒙古黃芪的分枝數(shù)，且標準營養(yǎng)液育苗的提升效果較明顯。

圖3 不同處理對蒙古黃芪幼苗分枝數(shù)的影響

2.1.4 不同處理對蒙古黃芪幼苗莖粗的影響

由圖4 可知，出苗后49～77 d，不同處理蒙古黃芪幼苗的莖粗均表現(xiàn)為Y1＞Y2＞Y3＞CK，出苗49 d后3 個營養(yǎng)液處理的莖粗都顯著（P＜0.05）高于CK。Y1 在77 d 時，與Y2、Y3 相比差異均不顯著（P＞0.05）；在49、56、63、70 d 時，Y1 與Y2、Y3 相比差異顯著（P＜0.05）；Y2 與Y3 在整個試驗時期差異均不顯著（P＞0.05）。Y1 在49、56、63、70、77 d 分別比CK 增加75.68%、53.23%、59.02%、100%、153.09%，說明營養(yǎng)液育苗能夠提高蒙古黃芪的莖粗，且標準營養(yǎng)液育苗的提升效果較明顯。

圖4 不同處理對蒙古黃芪幼苗莖粗的影響

2.1.5 不同處理對蒙古黃芪幼苗蘆頭莖粗的影響

由圖5 可知，出苗后63～77 d，不同處理蒙古黃芪幼苗的蘆頭莖粗均表現(xiàn)為Y1＞Y2＞Y3＞CK。出苗49 d 后3 個營養(yǎng)液處理的蘆頭莖粗均顯著（P＜0.05）高于CK，Y1 在56、77 d 時與Y2、Y3 相比差異顯著（P＜0.05），其他時間均差異不顯著（P＞0.05），而Y2、Y3 之間在整個試驗時期差異均不顯著（P＞0.05）。Y1在49、56、63、70、77 d 分別比CK 增加43.55%、91.30%、116.84%、162.26%、121.09%。

圖5 不同處理對蒙古黃芪幼苗蘆頭莖粗的影響

2.1.6 不同處理對蒙古黃芪幼苗主根粗的影響

由圖6 可知，不同處理蒙古黃芪幼苗的主根粗隨時間的延長而增加，出苗63 d 后3 個營養(yǎng)液處理的主根粗均顯著（P＜0.05）高于CK。Y1 和Y3 在56、63、77 d 時差異顯著（P＜0.05），而Y1、Y2 之間在整個試驗時期差異均不顯著（P＞0.05）。Y1 在49、56、63、70、77 d 分別比CK 增加106.25%、74.39%、147.83%、167.27%、190.16%。

圖6 不同處理對蒙古黃芪幼苗主根粗的影響

2.2 營養(yǎng)液育苗對蒙古黃芪生理指標的影響

2.2.1 不同處理對蒙古黃芪幼苗葉片葉綠素含量的影響

由圖7 可知，3 個營養(yǎng)液處理的蒙古黃芪幼苗葉片葉綠素含量在出苗49 d 后均顯著（P＜0.05）高于CK；Y1 在49、70、77 d 時顯著（P＜0.05）高于Y2、Y3；Y1 在49、56、63、70、77 d 分別比CK 增加80.82%、97.61%、79.92%、76.79%、72.55%，說明營養(yǎng)液育苗能顯著提高蒙古黃芪的葉綠素含量，且標準營養(yǎng)液育苗提升效果較明顯。

圖7 不同處理對蒙古黃芪幼苗葉片葉綠素含量的影響

2.2.2 不同處理對蒙古黃芪幼苗根系游離氨基酸含量的影響

由圖8 可知，不同處理蒙古黃芪幼苗根系游離氨基酸含量總體表現(xiàn)為CK＞Y3＞Y2＞Y1，出苗49 d后CK 顯著（P＜0.05）高于營養(yǎng)液3 個處理。除Y1、Y2、Y3 在49 d 時差異不顯著（P＞0.05），Y1 與Y2 在56 d 差異不顯著（P＞0.05）外，其他時間3 個營養(yǎng)液處理的差異均顯著（P＜0.05），說明營養(yǎng)液中蒙古黃芪幼苗根系的游離氨基酸含量較低，且標準營養(yǎng)液育苗表現(xiàn)最顯著。

圖8 不同處理對蒙古黃芪幼苗根系游離氨基酸含量的影響

2.2.3 不同處理對蒙古黃芪幼苗根系活力的影響

由圖9 可知，不同處理蒙古黃芪幼苗根系活力總體表現(xiàn)為Y1＞Y2＞Y3＞CK，出苗63 d 后3 個營養(yǎng)液處理均顯著（P＜0.05）高于CK。Y1 與Y2、Y3 在整個試驗時期差異均顯著（P＜0.05）；Y2 與Y3 除了在出苗49 d 時，其他時間Y2 均顯著高于Y3，說明營養(yǎng)液能提高蒙古黃芪幼苗根系活力，且標準營養(yǎng)液育苗提高較顯著。

圖9 不同處理對蒙古黃芪幼苗根系活力的影響

2.3 不同處理對蒙古黃芪幼苗藥用成分的影響

2.3.1 不同處理對蒙古黃芪幼苗根系中黃芪總黃酮含量的影響

由表1 可知，不同處理黃芪幼苗的根系中黃芪總黃酮含量隨時間的延長表現(xiàn)為上升趨勢，總體表現(xiàn)為Y1＞Y2＞Y3＞CK。出苗63 d 之前，3 個營養(yǎng)液處理的黃芪總黃酮含量與CK 相比無顯著差異（P＞0.05）；出苗70 d 后，Y1 和Y2 的黃芪總黃酮含量顯著（P＜0.05）高于CK；出苗77 d 后，Y1、Y2 和Y3 的黃芪總黃酮含量均顯著（P＜0.05）高于CK，且Y1、Y2顯著（P＜0.05）高于Y3。Y1 在70、77 d 時分別比CK增加37.31%、36.11%。

表1 不同處理對蒙古黃芪幼苗根系中黃芪總黃酮含量的影響 單位：mg/g

2.3.2 不同處理對蒙古黃芪幼苗根系中黃芪總多糖含量的影響

由表2 可知，不同處理蒙古黃芪幼苗根系黃芪總多糖含量隨時間的延長表現(xiàn)為逐漸升高的趨勢，總體表現(xiàn)為Y1＞Y2＞Y3＞CK，在整個試驗時期，Y1 的根系黃芪總多糖含量顯著（P＜0.05）高于CK 及其他2 個營養(yǎng)液處理，且Y1 的根系黃芪總多糖含量在49、56、63、70、77 d 分別比CK 增加282.02%、386.46%、514.91%、435.76%、402.81%；出苗63 d后3 個營養(yǎng)液處理的根系黃芪總多糖含量均顯著（P＜0.05）高于CK，Y2 在出苗63 d 之前的根系黃芪總多糖含量顯著（P＜0.05）高于Y3，出苗70 d 后這種差異消失。

表2 不同處理對蒙古黃芪幼苗根系中黃芪總多糖含量的影響 單位：mg/g

3 討論

3.1 營養(yǎng)液育苗對蒙古黃芪幼苗生長的影響

與CK 相比，3 個營養(yǎng)液處理（Y1、Y2、Y3）均提高了蒙古黃芪幼苗的株高、主根長、分枝數(shù)、莖粗、蘆頭莖粗、主根粗等形態(tài)指標，標準濃度營養(yǎng)液處理的各生長指標的提升效果最為顯著，這與前人研究一致[23]，即標準濃度的營養(yǎng)液能顯著提高植株的形態(tài)指標，促進植株生長。株高是反映植株生長快慢的重要指標[24]；分枝數(shù)是表示植株葉片數(shù)量多少及生長強弱的指標[24]；莖除了轉運根系吸收的營養(yǎng)、水分等，還承擔著光合產物在器官間分配轉運的作用[25]；根是蒙古黃芪的主要藥用部分，它的長短、粗細決定了蒙古黃芪的質量[26]。常暉[27]研究表明，榆林地區(qū)栽培蒙古黃芪時，185 d 的株高、主根長分別為33.94、5.25 cm，115 d 時的莖粗為3.00 mm，75 d 時，根粗為3.5 mm，而本試驗發(fā)現(xiàn)，標準濃度營養(yǎng)液77 d 培育的蒙古黃芪幼苗株高為40.98 cm、分枝數(shù)為18.6、主根長為30.72 cm、莖粗為3.04 mm、主根粗為3.56 mm，說明采用標準濃度營養(yǎng)液育苗能夠顯著縮短育苗時間，促進幼苗地上部和地下部快速生長及營養(yǎng)物質順利運轉。

根是蒙古黃芪的主要產品器官，根長的增加是由于植物對水分需求的增強，而根粗的增加與根部干物質的積累密切相關[27]。本試驗結果顯示，蒙古黃芪主根長與株高相比，增長緩慢，推測原因可能是地上部株高和葉片等生長消耗過多水分，導致根部對水分需求較少，下一步可通過控制頂端優(yōu)勢等方法，減少地上部消耗。而蘆頭莖粗是連接植株地上部和地下部的紐帶，根系吸收的水分和礦物質通過蘆頭莖粗運輸?shù)角o部，蘆頭莖粗代表運輸能力，是增產的關鍵[28]。本試驗結果顯示，標準營養(yǎng)液處理幼苗的蘆頭莖粗顯著增加，對營養(yǎng)運輸起到了促進作用，從而顯著增加了蒙古黃芪苗期根系的生長。

3.2 營養(yǎng)液育苗對蒙古黃芪幼苗生理代謝的影響

葉綠素相對含量直接影響植株光合作用能力[29]，相同環(huán)境條件下，葉綠素含量越高，植株的光合作用能力越強，越有利于植株生長。前人研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮能促進植株葉綠素的積累[30-31]。本試驗結果顯示，營養(yǎng)液處理的蒙古黃芪幼苗葉片葉綠素含量與CK相比差異顯著，營養(yǎng)液處理能夠促進蒙古黃芪幼苗葉綠素的合成，且濃度最高的標準營養(yǎng)液中葉綠素合成量最高。

游離氨基酸能夠調節(jié)植物的滲透作用，同時是逆境脅迫下植物產生的貯能物質之一。逆境脅迫下，植物通過產生過量的游離氨基酸避免過多的物質消耗及過多的代謝產物引起的細胞毒害[32-33]。譚勇等[10]的研究表明，營養(yǎng)脅迫的程度直接影響貯藏蛋白分解為游離氨基酸的量。本試驗結果顯示，與CK 相比，營養(yǎng)液處理的蒙古黃芪游離氨基酸含量顯著降低，推測營養(yǎng)液育苗能夠緩解蒙古黃芪幼苗的營養(yǎng)脅迫。

植物根系是活躍的吸收器官和合成器官，根的生長情況和代謝水平，即根系活力，直接影響植物地上部的生長、營養(yǎng)狀況及產量，是植物生長的重要生理指標之一。從“源庫”關系來看，根系（庫）活力強，有利于根系吸收營養(yǎng)，促進葉片（源）生長，從而提升植株的抗逆性[34]。前人研究發(fā)現(xiàn)，全素（氮磷鉀）營養(yǎng)能促進根系活力[10]。本試驗結果顯示，與CK 相比，營養(yǎng)液處理的蒙古黃芪根系活力顯著提高，這一結果與前人研究結果相符。

3.3 營養(yǎng)液育苗對蒙古黃芪幼苗藥用成分的影響

作為蒙古黃芪主要藥用成分的黃芪總黃酮和黃芪總多糖，具有抗氧化、延緩衰老、增強機體免疫力等功能[35]。郭瑜瑞[36]研究表明，營養(yǎng)液中添加鐵和鋅等微量元素可以顯著促進蒙古黃芪黃芪總黃酮、黃芪總多糖的含量；楊相等[37]研究表明，營養(yǎng)液中添加錳、鉬、硼等微量元素可以顯著提高黃芪生長指標及總多糖含量。本試驗發(fā)現(xiàn)，與CK 相比，營養(yǎng)液處理顯著提高了蒙古黃芪幼苗中黃芪總黃酮、黃芪總多糖的含量，說明采用營養(yǎng)液育苗能夠促進蒙古黃芪根系黃芪總黃酮和黃芪總多糖的積累，采用標準濃度營養(yǎng)液育苗的蒙古黃芪，隨著處理時間的延長，黃芪總多糖含量的增加速率也在提高。

4 結論

與傳統(tǒng)育苗方式相比，采用標準濃度Hoagland和Aron 通用營養(yǎng)液育苗，一方面，可以促進蒙古黃芪幼苗地上部莖、葉的生長和地下部根系的生長，同時增加了幼苗葉片葉綠素含量和根系活力，降低根系游離氨基酸含量；另一方面，還可以促進藥用成分黃芪總黃酮和黃芪總多糖的積累，能夠提升蒙古黃芪幼苗的品質。