氮磷钾配施对甘草育苗质量的影响

黄亚萍，陈垣＊，郭凤霞，，徐向宏，张天铜，王永辉

（1.甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室 甘肃农业大学植物生产类实验教学中心，甘肃 兰州730070；2.甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃 兰州730070）

＊甘草（Glycyrrhizauralensis）为豆科甘草属多年生草本植物，是重要的药材资源，具有广泛的临床应用价值［1］。其主要化学成分有甘草酸、甘草次酸、甘草内酯、黄酮类和香豆素类等，有补脾益气、止咳祛痰、清热解毒、调和诸药的功能［2，3］。甘草还是一种优质天然甜味剂。甘草需求量逐年上升，已成为国际紧缺商品。现能出口甘草的国家有伊朗、伊拉克、前苏联、阿富汗、土耳其和中国。在美国进口甘草中，中国甘草曾占到98%［4］。

然而，由于盲目采挖，甘草野生资源遭到严重破坏，已远不能满足现代制药需求［3］。我国甘草蕴存量建国初期约为200万～250万t，目前已下降到50万～70万t［5］。因此，对野生甘草进行人工驯化栽培是解决甘草供需矛盾和保护甘草野生资源最有效的措施，但目前对甘草的研究主要集中在其主要成分提取及其药理研究方面。对野生甘草已进行了人工驯化研究［6，7］，对栽培过程中病虫害防治、适宜采收期和药效成分等做了大量研究［6－11］，有关施肥对定植后成株影响的研究也有些报道［12，13］。上述研究为甘草人工驯化栽培奠定了一定的技术基础。但由于甘草直播栽培浪费种子且不便于集中化管理，生产效率差，而育苗移栽便于培育壮苗，还可节约土地资源，甘草生产主要以育苗移栽为主，但目前缺乏对甘草育苗阶段施肥技术的研究，导致育苗期盲目施肥，严重影响苗栽质量和甘草的产量与品质。尤其甘草工厂化育苗肥料配方研究尚处于空白。“3414”肥料方案是农业部测土配方施肥技术规范推荐采用的方案设计［14］。因此，采用“3414”配方施肥方案探寻甘草配方施肥育苗方法及技术，明确氮磷钾配施对甘草育苗质量的影响具有重要意义，可为甘草测土配方施肥及无土栽培施肥育苗提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料及来源

试验用甘草种子为乌拉尔甘草种子，由酒泉王狮甘草有限公司提供。

1.2 种子处理及育苗

试验于2009年12月－2010年4月在甘肃农业大学中草药栽培与鉴定实验室进行。播种前，用98%浓硫酸处理甘草种子，即每千克甘草种子加30 m L的98%浓硫酸充分搅拌10 min，然后立即用清水漂洗种子，除去硫酸，晾干备用育苗。育苗采用盆栽进行，依据“3414”肥料试验方案，试验共设14个处理，即选择规格一致的培养盆42个，随机分为14组（培养期间分别施加14种不同N、P、K配比营养液），每组3个（3次重复），分别盛装等量经高温灭菌的干净细沙作为育苗基质，播种前1 d用营养液浇透水（200 m L），播种深度1 cm，每培养盆播种30粒种子，出苗后保苗5株。培养期间每2 d浇水200 m L，营养液每20 d浇1次，每次200 m L，其余管理均一致。试验期间每天统计出苗数，直至不出苗为止。最后计算出苗率（播种后38 d种子发芽数占供试种子数的百分比）、出苗势（播种后17 d种子发芽数占供试种子数的百分比）、出苗指数和出苗活力［15－19］。

式中，Gt为百粒种子第t天的出苗数，Dt为相应出苗天数。

出苗结束后生长第10天测定各培养盆幼苗苗高和茎粗。待育苗试验结束（2010年4月19日）分别挖取各培养盆甘草苗栽全株，测定根长和根粗，并用氯化三苯四氮唑（2，3，5－triphenyltetrazolium chloride，TTC）还原法测定根系活力［20］。苗高、茎粗和根粗均采用游标卡尺测定，茎粗和根粗均测定最粗部位。

1.3 营养液配方

甘草育苗营养液采用“3414”肥料试验方案配制［14］（表1）。“3414”是指氮（N）、磷（P）和钾（K）3个因素，各4个水平，共14个处理的施肥配方设计，分别采用硝酸铵（NH4NO3）、磷酸二氢钾（KH2PO4）和硝酸钾（KNO3）作为N、P、K肥料。各施肥因素的4个水平中，0水平指不施肥，2水平指当地最佳施肥量，1水平＝2水平×0.5，3水平＝2水平×1.5（该水平为过量施肥水平）。依据甘草需肥规律，确定N2为硝酸铵80 mg／L，P2为磷酸二氢钾178 mg／L，K2为硝酸钾298 mg／L。其他大量及微量元素营养液配方参照霍格兰（Hoagland）营养液配方［21］（表2）。

表1 “3414”施肥配方方案Table 1 The‘3414’fertilization combination scheme

1.4 统计分析

采用SPSS 11.5软件对试验数据进行方差分析，多重比较采用Duncan法。图表绘制采用Excel 2003软件。

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾配施对甘草出苗特性的影响

本研究14个处理中，处理1（N0P0K0）为空白对照，其余13个处理均为N、P、K配比处理（表3）。N、P、K配施对甘草出苗特性具有极显著影响（P＜0.01）。经98%硫酸处理的甘草种子在4～6号处理中出苗质量居前3位，均较空白对照的出苗质量显著提高，出苗率、出苗势和出苗指数从高到低均依次为处理4（N2P0K2）＞处理5（N2P1K2）＞处理6（N2P2K2）。出苗活力略有差异，大小依次为处理5（N2P1K2）＞处理4（N2P0K2）＞处理6（N2P2K2）。处理3（N1P2K2）和处理7（N2P3K2）的出苗质量也均优于对照，尤其出苗活力的提高更显著。处理14（N2P1K1）的出苗率、出苗指数和出苗活力也均较对照有不同程度提高，但出苗整齐度差，出苗势较对照下降63.6%（P＜0.01）。其他处理条件下出苗质量均不及空白对照的水平。

表2 霍格兰营养液配方Table 2 Nutrient solution formula of Hoagland

表3 不同浓度氮、磷、钾配比对甘草种子出苗特性的影响Table 3 Effect of different concentrations of N，P and K combination on G.uralensis germination characteristics

在N2K2配比条件下，甘草出苗质量均优于空白对照，但随着施P肥水平的提高出苗质量呈下降趋势（图1），当施磷水平为P3时出苗率又回到空白对照的水平，但出苗活力仍显著高于对照（P＜0.01）（表3）。

2.2 氮、磷、钾配施对甘草幼苗生长发育的影响

N、P、K配施对甘草幼苗的生长发育也具有极显著影响（P＜0.01）（表4）。不同N、P、K配比（处理2～14）条件下，出苗结束后生长10 d的甘草幼苗均较空白对照显著增高，其中以处理6（N2P2K2）的效应最大（P＜0.01），处理7（N2P3K2）的效应次之（P＜0.01）。但对茎粗的影响不同，除 N3P2K2、N1P1K2和 N1P2K1处理中甘草幼苗茎秆均较空白对照表现不同程度细弱外，其余N、P、K配方处理均不同程度促进了甘草幼苗的茎粗，其中也以处理6（N2P2K2）的增粗效应最大，较对照增粗0.027 cm，提高14.8%（P＜0.01）。N、P、K配施对叶片数亦均有极显著影响（P＜0.01），其中处理5和处理6的正向效应达到极显著水平（P＜0.01），其叶片数分别较对照提高67.2%和61.9%。N2K2的4个P水平配比中，对叶片数的效应大小依次为N2P1K2＞N2P2K2＞N2P0K2＞N2P3K2。

2.3 氮、磷、钾配施对甘草幼苗根系活力的影响

播种后生长50 d的甘草幼苗在处理6和处理5中根系活力达到最高和次之（图2），均与空白对照间差异极显著（P＜0.01），但二者间差异不显著。处理14的根系活力居第3位，也较对照极显著增强（P＜0.01）。处理4的根系活力较对照显著增强（P＜0.05）。而处理11、12和13的根系活力均较对照显著减弱（P＜0.05），其余处理的根系活力均与对照无显著差异。N2K2的4个P水平配比中，对幼苗根系活力的效应大小依次为N2P2K2＞N2P1K2＞N2P0K2＞N2P3K2。

N、P、K配施对根部形态亦均有极显著影响（P＜0.01）（图2），其中均以处理5（N2P1K2）的正向效应最为显著，其根长和根粗较空白对照分别提高37.3%（P＜0.01）和7.3%。N2K2的4个P水平配比中，对主根长效应依次为处理5（N2P1K2）＞处理7（N2P3K2）＞处理6（N2P2K2）＞处理4（N2P0K2），对根粗效应依次为处理6（N2P1K2）＞处理4（N2P0K2）＞处理5（N2P2K2）＞处理7（N2P3K2）。

2.4 缺素对甘草育苗质量的影响

甘草培养基质单纯缺N时相对出苗率最低，较空白（N0P0K0）和推荐施肥（N2P2K2）出苗率分别下降22.9%和39.5%（表5）。缺K时相对出苗率也均低于空白和推荐施肥处理的水平，分别降低11.4%和23.2%。而缺P时相对出苗率最高，较空白对照和推荐施肥处理出苗率分别提高35.4%和16.1%。相对出苗活力和根系活力表现基本一致的趋势，缺N、缺P和缺K时出苗活力和根系活力分别较推荐施肥处理下降，但分别均较空白增强，程度均依次为缺P＞缺K＞缺N，其中缺P处理根系活力增强程度达到显著水平（P＜0.05）。

培养基质中N、P、K单纯过量条件下，甘草出苗率和幼苗生长发育均受到不同程度抑制（表5），出苗质量抑制大小依次为高N＞高K＞高P。在高N条件下，相对出苗活力抑制最大，较空白（N0P0K0）和推荐施肥处理（N2P2K2）分别下降23.2%和71.8%（P＜0.01）。根系TTC还原活力抑制大小依次为高N＞高P＞高K。

表4 不同浓度氮、磷、钾配比对甘草幼苗生长发育的影响Table 4 Effect of different concentrations of N，P and K combination on G.uralensis growth indicators

表5 缺素对甘草种子出苗特性的影响Table 5 Effect of lanking nutrient element on G.uralensis emergence characteristics

3 讨论与结论

3.1 不同配方营养液对甘草幼苗生长发育具有显著影响

不同种类的作物以及不同品种的同种作物，其营养生长期对N、P和K的需求量均不同。离子态养料主要通过扩散和质流进入植物根内。不能被基质吸附，扩散系数较大。易被基质吸附，扩散系数较小。N与蛋白质的合成密切相关，P能促进根系生长、增强原生质的粘弹性、提高作物的抗逆性，而K与碳水化合物代谢关系密切、能活化多种酶类、有利于植物的生长发育［22］。有研究［23－26］表明，施氮和施磷对植物生长有良好的效应，氮、磷、钾配合施用时互作效应更显著，能充分发挥各种养分的增产作用，增产效果更显著。出苗率、出苗势和出苗指数均是反映种子出苗质量的主要指标，出苗活力是反映出苗质量和幼苗长势的综合指标。本研究表明，以纯沙石作为育苗基质，在添加Hoagland营养液条件下，采用不同N、P、K配比营养液浇灌对甘草出苗质量和幼苗生长发育均具有极显著影响，N2K2配比下出苗质量均优于空白对照，且随着施磷水平的提高出苗质量呈下降趋势，出苗质量依次为N2P0K2＞N2P1K2＞N2P2K2＞N2P3K2。而出苗活力略有差异，大小依次为N2P1K2＞N2P0K2＞N2P2K2＞N2P3K2。说明甘草育苗过程中，种子萌发及出苗阶段对P基本不需求，但适宜量的P肥可有效促进萌发后苗芽的生长，为培育壮苗奠定基础。

3.2 不同配方营养液对甘草根部发育具有显著影响

植物的地上部分和地下部分处在不同的环境中，两者通过维管束进行着营养物质与信息物质的大量交换。施肥能促进植物根系和地上部生长，改善根际组成，是栽培植物提高产量和品质的重要手段［3］。根系活性强弱直接关系着植物的生长发育，而TTC还原活力与根系活性成正比［20］。甘草是多年生药用根植物，其根部形态是影响育苗成功的关键，根系活力与其移栽成活率密切相关。本研究发现，N2P2K2和N2P1K2处理均可极显著提高甘草根系活力，促进根系健壮，为培育壮苗奠定良好基础。单纯缺N、缺P或缺K时根系活力分别较推荐施肥处理下降，但均较空白增强，增强程度依次为缺P＞缺K＞缺N。说明适宜N、P、K配方可促进甘草根系抗逆性能。

综上所述，种子出苗率和苗栽质量是决定甘草育苗成败的关键。在甘草出苗阶段需P量小，但出苗后开始显示P的营养效应，过量P肥还不利于甘草出苗和根系活力，过量K、N肥也均不利于甘草幼苗的发育。从育苗效益和环境保护双重考虑，在甘草利用沙石基质进行工厂化育苗中，播种前用Hoagland营养液外，结合N2P1K2配方施肥为宜，即分别以80 mg／L NH4NO3、89 mg／L KH2PO4和298 mg／L KNO3为N、P和K源的营养液进行浇灌，每隔20 d浇灌1次。由于氨容易被植物吸收，而氨气对植物又有毒害，浇灌营养液后应及时喷灌适量水，使营养液中的氨态氮下渗到底部基质，这样可避免氨的挥发而灼伤幼苗。

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