螯合铁肥对当归生长及产量品质的影响

李 艳，贾袭伟，李欣苗，杨少杰，晋小军

(甘肃农业大学 农学院/甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州 730070)

当归为伞形科当归属2年生草本植物当归Angelicasinensis(Oliv.)Diels的干燥根，于春季幼苗移栽，秋季采挖[1-3]。当归对栽培环境要求较高，适宜生长在低温、气候湿润、长日照的1900～3000 m的高海拔地区，在土层疏松肥沃、富含有机质的黑土中栽培更有利于其生长[4-7]。当归素有“十方九归”之称，为中医常用补血之品，药用历史悠久，有活血补血、调经止痛、润肠通便之功效[8-9]。当归主要产自位于甘肃东南部的岷县，因此以“岷归”著称，其次为云南、四川、陕西、湖北等省，多为栽培品[10]。近年来由于健康产业发展迅速，当归的应用研究正在进一步推进，需求量与日俱增[11]，但因当归栽培道地性所限，栽培面积无法进一步扩大，严重制约当归产量的增长。

到目前为止，针对当归化学成分分析技术和手段[12]、有效成分提取及其药理作用等方面的研究较多，而对于中药材产业链上游生产相关研究较少。为了实现高产稳产，在当归生长周期内需要施用各种化肥以提高产量，其中以无机化肥最为常用，由此引起的化肥滥用问题严重，无形中增加了药农在中药材种植过程中的投入比例，经济效益也随之减少。

如今新型肥料问世，大大丰富了农业生产中施用化肥的可选择性，中、微量元素螯合肥作为一种新型肥料，独特的制造工艺使螯合肥化学性质稳定，易被植物吸收利用，叶面喷施亦是近年来施肥新途径。铁元素为植物生长发育所必需的元素，对植物光合作用及新陈代谢、营养物质的合成具有明显的促进作用，但研究铁元素螯合肥以叶面喷施等方式施用对当归生长、增产及后续质量的影响未见报道。因此，本研究结合当归栽培研究现状，设计不同浓度的螯合铁肥喷施，辅助化肥使用，探索更加有效的施肥途径，拟定出最佳喷施浓度，为当归施肥栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试区概况

本试验区位于麻家集镇塄坎村，地处定西市渭源县，海拔2342 m，北纬35°6′47″，东经103°49′41″，年平均气温-4～8℃，年降水量700～900 mm，降水多集中在5、6、7、8、9月份，占全年降水量60%左右，属于高寒阴湿气候。试验地前茬为黄芪，0～30 cm土层土壤有机质含量为24.66 g/kg、全氮1.3 g/kg、有效磷16.14 mg/kg、速效钾112.8 mg/kg、pH值为7.9；土壤以黑垆土、黑土为主，土地肥沃、疏松，土层深厚，排水良好，对当归栽培具有良好的自然条件优势[13]。

1.2 供试材料

试验材料采购于定西市药材市场，选取根部细长、侧根少、粗细均匀、无机械损伤的一年生当归苗作为栽培材料。经甘肃农业大学晋小军研究员鉴定为当归Angelicasinensis(Oliv.)Diels。

1.3 试剂与肥料

甲醇(色谱纯)、70%乙醇、甲苯、稀盐酸、藁本内酯标准品(批号：DST191015-007，乐美天医药-德思特生物)、阿魏酸标准品(批号：DST191029-001，乐美天医药-德思特生物)、乙腈(色谱纯)、1%乙酸水溶液(分析纯)、磷酸二铵(市购肥料，P2O5≥ 46%，N ≥ 18%)、硫酸钾(市购肥料，K2O ≥ 50%)、尿素(市购肥料，总氮 ≥ 46.4%)、乙二胺四乙酸铁钠(市购肥料，螯合铁含量 ≥ 99%，铁含量 ≥ 13%)。

1.4 试验设计

本试验采用单因素随机区组设计，设置螯合铁肥(乙二胺四乙酸铁钠)以4个浓度水平(分别为F1、F2、F3、F4，见表1)进行喷施，化肥设置常规施肥量(N: 288 kg/hm2、P: 211.5 kg/hm2、K: 210 kg/hm2)作基肥，移栽前土施，不追肥。螯合肥从2019年5月15日开始首次喷施直至9月15日，20天喷施一次，在整个生长周期当中共喷施7次；喷施时间选择在天气晴朗、无风或微风的上午或下午，每次溶液喷施量为900 kg/hm2，对照(CK)喷施等量清水。试验小区面积为15(3 m × 5 m)，小区内用40 cm宽黑色地膜覆盖，小区内种植6行当归，当归株行距为15 cm × 30 cm，重复3次。试验设计如下表1所示。

表1 螯合铁肥试验处理表

1.5 指标测定

1.5.1 生物量测定

在首次喷施之后，于6月10日观察当归植株长势，每次随机采挖5株，测定地上(株高、株幅、抽薹率)、地下部分(根长、根粗、侧根数、根鲜重、干重)生长指标，记录数据，此后每个月测定一次。

1.5.2 光合参数测定

8月6日早晨9:00～11:00，使用LI-6400便携式光合仪测定当归光合指标。每个处理随机选择3株，每株测定3片叶片，取其平均值；8月9日使用叶绿素测定仪(SPAD-502)测定当归叶片SPAD值，每个处理随机选择3株健康植株，测定3片叶片，取平均值；

1.5.3 当归药材品质测定

当归采收后，将采收后的当归随机选取10株作为样品，自然阴干，测定阿魏酸、藁本内酯、总灰分、酸不溶性灰分、水分、醇溶性浸出物等含量。

水分：参照《中国药典》2015版通则0832第四法测定；

总灰分、酸不溶性灰分：参照《中国药典》2015版通则2302测定；

醇溶性浸出物：参照《中国药典》2015版通则2201项下热浸法测定；

阿魏酸、藁本内酯：参照《中国药典》2015版通则0512测定，色谱条件为以十八烷基硅烷键合硅胶填充剂；以流动相乙腈(A)-1%的乙酸水溶液(B)洗脱，洗脱梯度为0～15 min，38% A，15～20 min，38%～70% A，20～40 min，70% A；检测波长323 nm；柱温为室温；流量1.0 mL/min[14]。

1.6 数据分析

以Excel 2010软件进行数据记录并作图表，以SPSS 22.0进行单变量显著性差异分析并作F检验。

2 结果与分析

2.1 螯合铁肥对当归地上部分生长的影响

2.1.1 株高

株高为最直接反映当归生长状况的指标之一，螯合铁肥不同浓度对当归株高的影响结果见表2。从整个生长期来看，6～8月为当归地上部分生长旺盛期，7～8月株高增幅最大，并在8月达到最大值，此后营养生长减弱。9月株高相对于8月有所减小，因为8～9月当地降水较多，当归地上部分生长减弱，部分枝叶开始脱落所致。喷施不同浓度螯合铁肥对当归株高有显著影响；在当归生长前期，F2株高显著高于F3、F4、CK，F4因喷施浓度太低而效果不明显，F1处理可能因浓度太高对当归株高增长有轻微的抑制作用；到9月份之后，各处理之间株高差距逐渐减小，10月份各处理株高差异不显著。

表2 螯合铁肥对当归株高的影响

2.1.2 株幅

由表3可知，在整个生长期内，同一处理不同时期株幅变化呈先增大后减小的趋势，与株高变化规律一致，这是因后期枝叶生长减弱，部分枝叶枯萎脱落所致。不同处理在8月株幅差异较大，以F2处理的株幅最大，与F1不存在显著差异，与其余各处理均存在显著差异，CK处理的株幅显著小于其他处理；9～10月份各处理间差异均不显著，分析认为F2处理浓度在当归生长前期可加快枝叶生长。

表3 螯合铁肥对当归株幅的影响

2.2 铁螯合肥对当归地下部分生长的影响

2.2.1 根 粗

当归根系作为药用部位，根长、根粗为当归商品等级的划分依据，也是影响产量的主要因素。由表4可知，在整个生长期内当归根持续增粗，呈“慢—快—慢”增长趋势，7～8月份根粗增长率最大；不同处理间7月份根粗差异不显著，以F2处理的根粗最粗，F4与CK相对其他处理根粗较小；8、10月份F2根粗较其他处理差异较显著；不同处理间根粗差异主要来源于当归生长中后期，且以F2对根粗生长促进作用最为明显。

表4 螯合铁肥对当归根粗的影响

2.2.2 根 长

表5表明，当归根长在6～10月份持续增长，根部伸长生长主要集中在8～10月份。不同浓度对根长影响显著，6～10月份各处理以F2处理的根长为最大，CK最小。各处理间根长依次为F2 > F3 > F1 > F4 > CK，结果表明F2对当归根伸长增长促进作用明显。

表5 螯合铁肥对当归根长的影响

2.2.3 侧根数

表6表明，随着生长期的延长，各处理侧根数均随之增多；6月份各处理侧根数无显著性差异，此时可能螯合铁肥肥效未显现，主要促进地上部分生长。7月之后各处理侧根数出现差异，各处理侧根数依次为F2>F1>F3>F4>CK，10月F2与F1处理的侧根数差异不显著，显著高于CK、F3、F4，CK侧根数显著低于其他处理。表明F2处理可显著增加当归侧根数。

表6 螯合铁肥对当归侧根数的影响

2.2.4 根鲜重

统计分析表明，在整个生长期当归根鲜重呈现“慢—快—慢”的生长趋势，6～7月当归根鲜重增长缓慢，此时地上部分正处于生长旺盛期，7～9月根重增加明显，8～9月鲜根重增长率最大；6、7月各处理差异不显著，8～10月份F2鲜根重显著高于其他处理，各处理依次为F2>F1>F3>F4>CK(表7)。

表7 螯合铁肥对当归根鲜重的影响

2.3 光合特性

表8结果表明，不同处理叶绿素相对含量表现为F2>F1>F3>F4>CK；不同处理净光合速率表现为F2>F1>F3>F4>CK，F2与F1差异不显著，与其他处理差异显著，F2当归植株有较强的净光合速率，F1处理次之；不同处理间蒸腾速率无显著性差异；不同处理间气孔导度表现为F2>F1>F4>F3>CK，F2处理显著高于其他处理，其余各处理间无显著差异；不同处理胞间CO2浓度表现为F4>CK>F3>F1>F2，F4处理显著高于其他处理，F2显著低于其他处理。

表8 螯合铁肥对当归叶绿素含量及光合参数的影响

2.4 螯合铁肥对当归产量及品质的影响

2.4.1 产量

如表9所示，喷施不同浓度铁螯合肥对当归鲜产量、干产量影响显著；随着螯合铁肥喷施浓度的增加，当归鲜、干产量均呈现出先增后减的趋势，不同处理鲜产量差异显著，表现为F2>F1>F3>F4>CK，表明F2为最佳喷施浓度，喷施浓度过高或过低都会影响当归鲜产量。不同处理对当归干产量影响规律与鲜产量变化结果一致，各处理间差异显著，F2干产量显著高于其他处理。

表9 螯合铁肥对当归产量的影响

2.4.2 品质

由表10可知，从水分含量来看，F2、F1处理所产当归水分含量较高，二者差异不显著，但F2显著高于CK、F3、F4，均符合2015版《中国药典》标准；对于总灰分所占比例来看，F2、F1、F3显著低于其他处理，三者之间差异不显著，F4、CK总灰分所占比例较高，酸不溶性灰分为CK>F4 = F3>F1>F2，F2显著低于其他处理，CK显著高于其他处理；醇溶性浸出物表现为F2>F1>F3>CK>F4，其中F1、F2、F3显著高于其余两个处理，三者之间差异不显著，以F2处理最高；阿魏酸含量表现为F2显著高于其他处理，F4、CK显著低于其他处理；藁本内酯含量表现为F2>F1>CK>F3>F4，F2显著高于CK、F3、F4；综上可知，在当归药材诸多检查结果中，均以F2当归品质最佳。

表10 螯合铁肥对当归品质的影响

3 结论与讨论

通过对当归叶面喷施不同浓度的螯合铁肥，不同处理的当归在地上部分、地下部分生长指标，鲜、干产量、光合参数、质量检查指标等方面均表现出显著性差异，其中株高、根粗、根长、鲜、干产量、鲜根重、水分、醇溶性浸出物、阿魏酸、藁本内酯等指标变化规律基本一致，均表现出F2各指标高于其他处理，各处理间顺序依次为F2>F1>F3>F4>CK，随着喷施浓度的增加，各指标均呈现出先增后减的变化趋势，适宜浓度的螯合铁肥可显著促进当归生长；F2处理当归地上部分与地下部分生长明显优于其他处理及对照，叶面喷施浓度过高或过低对植株生长影响不利，相比对照而言，均显示一定程度的促进作用。

叶绿素是植物进行光合作用的物质条件，叶绿素含量的高低可显著影响植物的光合作用，并能反应植物地上部分的生长状况和叶片光合能力的强弱；光合作用决定植物生长发育和物质积累，植物的光合性能可以通过净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度来衡量。研究植物的光合特性，有利于了解植物对光能的利用效率，阐明植物进行光合作用的生理特征[15]。各处理间叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度变化规律一致，表现为F2>F1>F3>F4>CK，均高于对照，F2处理显著高于其他处理，胞间CO2浓度变化规律与此相反；蒸腾速率在各处理间无显著性差异。

铁元素是植物生长过程中不可或缺的微量元素之一，是形成叶绿素的必需元素，对植物的新陈代谢、生物固氮、光合作用具有重要作用，植物缺铁会引起叶片黄化、早衰等现象[16]。我国黄土高原面积广阔，土壤缺铁问题普遍，多种作物因缺铁造成产量、品质下降，蒙受较大经济损失[17]；植物缺铁主要是由于铁在土壤中有效性低、铁元素在植物体内移动性差造成的，大多数情况下铁肥土施效果不显著，易被氧化为难溶的氧化物，不能被植物体吸收，同时大量施用磷肥亦可造成植物缺铁，纠正作物缺铁需要连续补给。螯合铁肥(EDTA-Fe)具有稳定性强、不易被氧化、易被植物叶片吸收等优点，适宜浓度多次喷施可有效缓解药用植物缺铁症状，促进植物生长发育，在施用化肥的同时增施适宜浓度的螯合铁肥会对当归产量产生较大影响，有利于提高经济效益，对实现当归优质高产具有推广应用价值。