直播当归生长发育及覆盖方式适宜性探究

徐 珂 晋小军* 刘莉莉 曹承志

（1.甘肃农业大学农学院， 甘肃省中药材规范化生产技术创新重点实验室， 甘肃兰州730070； 2.互助县乐宇种植有限公司， 青海西宁810000）

当归Angelica sinensis（Oliv.） Diels 为伞形科多年生草本药用植物，以干燥根入药，主要功效为补血活血和调经止痛，是我国常用大宗药材之一［1］。随着当归被广泛运用于化妆品、饮料、酒等方向，其应用领域已实现进一步拓宽［2⁃3］。由于近年来当归的需求量不断增加，和政、康乐、临夏等逐渐成为新发展的产区，种植规模也较大。因此，中药材种植及野生药材的采集已成为当地产业的一部分［4⁃5］。

尽管当归产业化发展加快，但其成药期的抽薹现象也严重影响着当归的产量与品质［6］。前人对早期抽薹的诱因、影响因子和防治措施进行了大量而系统的研究［7⁃12］，但抽薹问题至今没有得到很好的解决，依旧是困扰当归优质高效栽培的突出问题。纪瑛等［13］研究表明，当归采用种子直播技术，无论秋季直播还是春季直播，抽薹率均为0，种子直播技术从根本上解决当归“早期抽薹” 问题。邓继承等［14］研究表明，覆盖麦草的方式对直播当归生长发育的促进效果显著优于覆盖柴胡秆和覆盖白色地膜。本研究在其覆盖方式的基础上增加无覆盖、黑色地膜、遮阳网覆盖，以直播当归的生长、产量及品质指标为因素，采用主成分分析方法筛选适宜直播当归覆盖的最佳覆盖方式，以期为直播当归的覆盖提供技术支撑和理论依据。

1 材料

1.1 试验地概况与材料 试验于2018 年3 月至10 月在甘肃省临夏州和政县松鸣镇狼土泉村中扎子社进行。当地海拔2 492 m，年均气温5.1 ℃，无霜期128 d，日照时数2 528.9 h，年降水量655 mm，蒸发量1 383.8 mm，相对湿度71%。

试验地土壤为黑麻土，质地中壤，前茬为羌活，耕层含全氮1.01 g／kg、碱解氮191.7 mg／kg、速效磷13.6 mg／kg、速效钾169 mg／kg、有机质10.58 g／kg、pH 8.34。

当归种子购自甘肃省渭源县，为当地的主栽品种，由甘肃农业大学晋小军研究员鉴定为伞形科当归属植物当归Angelica sinensis（Oliv.） Diels 的种子。种子发芽率达85%，千粒质量1.643 1 g，无检疫性病虫害、无霉变、无虫蛀、具有当归正常的香气。

1.2 仪器与试剂 Sarturius⁃BS124S 分析天平（北京赛多利斯天平有限公司）；岛津LC⁃20A 型高效液相色谱仪（LC⁃20AT 泵、SPD⁃M20 A 二极管阵列检测器，日本岛津公司）；LA⁃230S 型电子天平 （北京赛多利斯仪器公司）；MF1⁃A10 型超纯水器（美国Millipore 公司）。阿魏酸对照品（批号H27J7L16718，上海源叶生物科技有限公司）。甲醇、乙腈、磷酸均为色谱纯（天津市科密欧化学试剂有限公司）。

2 方法与结果

2.1 试验设计 试验采用单因素随机区组设计，5 个处理，3 次重复。各处理分别为无覆盖、麦草覆盖、白色地膜覆盖、黑色地膜覆盖及遮阳网覆盖。小区面积2 m×3 m＝6 m2，小区周围设40 cm 走道，1 m 保护行。

2.2 指标测定及方法

2.2.1 生长指标及产量 试验于3 月25 日播种，从6 月10 日开始直至收获期，每隔30 d 在各小区随机抽样20 株。测定单株叶片（真叶） 数、株高（植株基部至叶顶部）、主根长、根粗、侧根数、单株鲜重，风干后称定干重。于2018 年10 月25 日统一采挖每个小区单位面积当归进行产量测定。

2.2.2 总灰分和酸不溶性灰分 根据2015 年版《中国药典》 中的方法测定总灰分及酸不溶性灰分，称定残渣质量，计算供试品中总灰分的含有量（%）。将所得的灰分，加入适量稀盐酸溶解过滤计算供试品中酸不溶性灰分的含有量。

2.2.3 醇溶性浸出物 根据2015 年版《中国药典》 的热浸法，用70%乙醇提取后计算当归样品中醇溶性浸出物的含有量（%）。

2.2.4 阿魏酸 根据2015 年版 《中国药典》 规定的HPLC 法测定阿魏酸含有量。

2.2.4.1 色谱条件 ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相乙腈-0.1% 磷酸溶液（13 ∶87）；检测波长316 nm；体积流量1.0 mL／min；柱温35 ℃；进样量20 μL。理论板数按阿魏酸峰计算应不低于5 000。

2.2.4.2 对照品溶液制备 取阿魏酸对照品适量，精密称定，加70%甲醇制成每1 mL 含40 μg 的溶液，即得。

2.2.4.3 供试品溶液制备 将当归粉末过3 号筛后，精密称定0.2 g 于具塞锥形瓶中，加入70%甲醇20 mL，密塞，称定质量，加热回流30 min，冷却，再称定质量，用70%甲醇补足减失质量，摇匀，静置，取上清液过滤，取续滤液，即得。

2.2.4.4 测定方法 分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各20 μL，注入液相色谱仪，测定即得，重复3 次，计算平均值。

2.2.5 土壤养分测定 在各小区随机采用“S” 形取样法取0～20 cm 土层土样。根据2015 年版《中国药典》 测定土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和pH［1］。

2.3 数据处理 应用SPSS 19.0 软件对数据进行统计分析，重复3 次，数据以用（） 表示，P＜0.05 差异有统计学意义。

2.4 不同覆盖方式对直播当归生长动态的影响

2.4.1 对直播当归叶片数和株高生长动态的影响 由图1可知，不同覆盖方式下，直播当归单株叶片数的生长呈“先增后降” 的变化趋势。6 月份白膜和黑膜覆盖的当归叶片数高于麦草和无覆盖（P＜0.05）。8 月份，叶片数达到最高值，各处理保持在3.27～4.10 片，其中白膜覆盖的叶片数最高，为4.10 片，黑膜次之，为4.03 片。蔺海明等［15］通过栽培方式对当归干物质积累和生长动态影响的研究认为，覆膜栽培的当归生长较对照好，主要是因为覆膜栽培在提高土壤温度，保存土壤水分的同时，防止了雨水对土壤养分的淋溶，创造了植株生长的优良环境。9、10月份单株叶数逐渐减少，各处理间差异有统计学意义（P＜0.05），主要是由于温度降低，老叶枯萎脱落。

图1 不同覆盖方式对直播当归叶片数的影响

由图2 可知，直播当归株高随生长时间的延长均呈现“慢⁃快⁃慢” 的趋势。出苗至7 月份株高缓慢增高，9 月份达到最高值，各处理株高达显著水平，株高从高到低依次为白膜、黑膜、遮阳网、无覆盖、麦草。这与纪瑛等［16］在覆盖方式和密度对直播当归生长动态的影响的研究结果不一致，造成这一现象的原因很可能是在当归生长期内，揭去麦草时对当归苗造成伤害，使其生长减弱。麦草覆盖虽然能使土壤中的有机质含有量逐年增加，提高土壤的蓄水能力，增加土壤肥力，对旱地农业的可持续发展有一定促进作用［17］。但在田间管理时对当归幼苗会造成一定伤害，而地膜和遮阳网覆盖能有效避免这一现象。10 月份因部分叶片衰老，导致株高略有下降。

图2 不同覆盖方式对直播当归株高的影响

2.4.2 对直播当归根部生长动态的影响 当归以根入药，其长度是评价当归生长状况和产量最重要的因素。由图3 可知，从播种至6 月，主根长增长较为缓慢，9月份增长趋于稳定，10 月份达到最大值。其中黑膜覆盖的当归根长最长，高于无覆盖、遮阳网、麦草（P＜0.05），为16.01 cm。这可能是由于地膜覆盖尤其是黑色地膜覆盖保水、保温、保肥的特点突出，有效促进了当归的生长。

图3 不同覆盖方式对直播当归根长的影响

侧根数是构成当归产量的一个不可忽视的因素，侧根数的多少以及粗细直接影响当归的单根重和商品品质。直播当归根呈根毛状，多以独根苗为主，分叉苗和侧根数普遍较少［18］。由图4 可知，6、7 月份各处理间的当归侧根数差异有统计学意义（P＜0.05），随着生长时期的推移，各处理的侧根数差异无统计学意义（P＞0.05）。10 月无覆盖、白膜、遮阳网与麦草差异有统计学意义（P＜0.05），且无覆盖的侧根数最多，为9.92 条。

图4 不同覆盖方式对直播当归侧根数的影响

由图5 可知，各处理直播当归根粗7、8 月份进入迅速增长期。其中，白膜高于其他处理（P＜0.05），9 月份以后根粗基本稳定，增长缓慢，10 月份达最大值。根粗由高到低的顺序为白膜、黑膜、遮阳网、无覆盖、麦草。

图5 不同覆盖方式对直播当归根粗的影响

2.4.3 对直播当归产量的影响 各处理直播当归植株鲜重的变化见表1，在整个生长期直播当归鲜重呈“剧增⁃缓增” 的趋势。6、7 月当归鲜重呈剧增趋势，在此之后，鲜重增加缓慢，主要是因为当归生育前期以地上部分生长为主，生育后期以根生长为主。6 月份以麦草覆盖的当归鲜重低于其他覆盖方式（P＜0.05），为1.30 g。10 月鲜重达到最大值，黑膜覆盖的当归鲜重高于麦草覆盖和无覆盖的直播当归（P＜0.05），达11.09 g。干重呈增长趋势，6 月份干重较低，且各处理之间无统计学差异（P＞0.05）。7月白膜、黑膜、遮阳网覆盖的当归干重高于麦草和无覆盖（P＜0.05）。白膜覆盖的最高为0.97 g，无覆盖的最低，为0.52 g。10 月份，各处理间无统计学差异（P＞0.05），黑膜覆盖的当归干重最高，为1.12 g。遮阳网覆盖的当归产量为6 537.00 kg／hm2，高于其他处理（P＜0.05），白膜、麦草覆盖的当归产量与无覆盖的无统计学差异（P＞0.05）。

表1 不同覆盖方式对直播当归产量的影响（）

表1 不同覆盖方式对直播当归产量的影响（）

注：不同小写字母表示在0.05 水平上有统计学差异。

2.5 不同覆盖方式对直播当归品质的影响

2.5.1 总灰分和酸不溶性灰分比较 总灰分参数是中药材对无机成分检查的一种重要参量，同一药材的总灰分含有量一般都在一定的范围内［19］。2015 年版《中国药典》 规定当归总灰分含有量不得超过7.0%，酸不溶性灰分含有量不得超过2.0%。由表2 可知，各覆盖方式下当归药材中的总灰分、酸不溶性灰分含有量由高到低的顺序均为黑膜、麦草、遮阳网、白膜、无覆盖。黑膜覆盖的当归总灰分、酸不溶性灰分含有量最高，分别为6.29%、0.75%，无覆盖的当归总灰分、酸不溶性灰分含有量最低，分别为4.29%、0.65%，差异有统计学意义（P＜0.05）。各覆盖方式下当归总灰分、酸不溶性灰分含有量均符合药典规定的标准。

2.5.2 醇溶性浸出物比较 由表2 可知，醇溶性浸出物量在46.67%～51.99%的范围内，均高于《中国药典》 规定不得少于45.0% 的标准。其中白膜覆盖的最高，为51.99%；麦草覆盖最低，为46.67%。

2.5.3 阿魏酸比较 阿魏酸是有机酸的主要成分之一，也是当归中较早被分离和鉴定出的有效成分［20］。2015 年版《中国药典》 中将阿魏酸作为当归品质评价的标志性指标。按干燥品计算，当归中阿魏酸的量不得少于0.05%。由此可见，阿魏酸含有量对衡量当归品质有重要的指示作用［21］。由图6 可知，采用HPLC 分析，得到不同当归药材高效液相图谱，供试品中阿魏酸与其他组分均能达到很好的分离。

图6 不同当归样品中阿魏酸HPLC 色谱图

由表2 可知，阿魏酸含有量高低顺序为黑膜、遮阳网、白膜、麦草、无覆盖。黑膜与遮阳网覆盖的样品含有量高于白膜、麦草、无覆盖（P＜0.05），其中黑膜当归的样品含有量为0.098%最高，比无覆盖、麦草、白膜、遮阳网分别高出0.044%、0.040%、0.021%、0.016%。

表2 不同覆盖方式对直播当归品质的影响（，%）

表2 不同覆盖方式对直播当归品质的影响（，%）

注：不同小写字母表示在0.05 水平上有统计学差异。

2.6 直播当归覆盖方式适宜性研究

2.6.1 主成分分析 主成分分析由Pearson 提出，是一种通过降维技术把多个变量转化为少数几个主成分的统计分析方法［22］。通过对性状指标进行主成分分析，结果见表3，结果表明，前4 个主成分的特征值均大于1，累积贡献率达89.899%，反映了大部分结果的信息，故提取前4 个主成分的特征根和贡献率计算各指标的权重值，以进行后续聚类分析［23⁃24］。

表3 不同覆盖方式样品主成分分析结果

2.6.2 聚类分析 按照主成分分析结果，以各覆盖方式下直播当归的生长指标和品质指标作为依据，将覆盖方式聚成3 类。由图7 可知，以欧氏距离5 为分界线，得到白膜、黑膜、遮阳网为一类，无覆盖为一类，麦草为一类。

图7 不同覆盖方式样品聚类分析结果

2.6.3 综合评价及适宜性结果 为消除量纲，将各指标进行标准化处理，并根据各指标归一化结果，计算综合得分。结合系统聚类分析的结果，综合指数大小依次为黑膜、白膜、遮阳网、无覆盖、麦草。当综合指数大于0.624 时，为适宜直播当归的覆盖方式，见表4。

3 讨论与结论

当归种子直播是以1 年生药材为采收目标的栽培技术，由于当归在幼苗期喜阴，因此，覆盖是直接影响直播当归药材产量和质量的一项关键性技术。本研究以叶片数、株高、主根长等生长趋势的最直观指标及总灰分、醇溶性浸出物、阿魏酸等内在的品质指标探讨不同覆盖方式下直播当归的生长发育及覆盖适宜性。

结果表明，白膜覆盖的叶片数高于其他处理，为4.10片，其原因很可能是白色地膜有较强的增温效果。王子国等［25］研究表明，在烤烟栽培过程中，覆盖白色地膜膜内垄体温度的增加效应显著优于覆盖黑色地膜和不覆膜的。直播当归的株高生长呈“慢⁃快⁃慢” 的趋势，整个生长过程呈“S” 形曲线。9 月份各处理株高最高且达到显著水平（P＜0.05），株高从高到低依次为白膜、黑膜、遮阳网、无覆盖、麦草。直播当归第一年抽薹率为0，其株高也是基生叶的长度，植株较高意味着叶面积也较大，从而形成足够的光合器官，有利于进行光合作用［26］。直播当归在个头上虽不及传统育苗移栽栽培当归，但是直播当归主根相对较长。黑膜覆盖的当归主根较长，主根较长的当归具有更高的商品价值，在生产加工中更具优势。直播当归单株鲜重和干重2 项指标的分析结果，均以黑膜处理最高，植株个体发育较好，但由于群体小，无法形成高产。遮阳网覆盖的直播当归产量最高，与育苗移栽方式相比没有抽薹，整体产量较高。

表4 不同覆盖方式下直播当归隶属度值及综合评价指数

综上所述，当归直播栽培采用覆盖地膜方式有利于当归生长，能获得较高的单株鲜重和干重，在防止当归早期抽薹的同时又可以保证直播当归品质，但地膜栽培在农业生产中产生了一系列的问题。有研究表明，中国农用地膜的残留量相当严重，由于生产地膜的原料为高分子化合物，在自然条件下难以降解［27］，对环境造成严重污染［28］。遮阳网覆盖技术是继塑料薄膜、地膜覆盖栽培之后，于20 世纪80 年代后期通过试验、示范、推广的一种新型栽培技术［29］。蔺海明等［30］在网棚全覆盖遮阳栽培对当归抽薹及环境温湿因子效应研究中发现，遮阳网覆盖增产的同时还能使当归醇溶性浸出物含有量有不同程度提高，这与本实验遮阳网覆盖直播当归产量最高结果一致。因此，为实现优质、高产、绿色环保生产，遮阳网覆盖可以弥补地膜覆盖的缺点可用于当归栽培。