全膜双垄沟模式下施肥对当归产量与品质的影响

王思嘉 邱黛玉 *李林强巫蓉沈鹏瑞

（1.甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州730070； 2.甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州730070；3.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； 4.江苏坤力生物制药有限责任公司，江苏 苏州215004）

当归为伞形科植物当归Angelica sinensis（Oliv.）Diels的干燥根［1］，是一种常用中药，有岷归、西归、云归、秦归等别称，最早记载于《神农本草经》 中，列为中品［2］，当归性辛、温，味甘，归心、肝、脾经，具有润肠通便、补血活血、调经止痛之功效，在中医上素有“十方九归”之称［3⁃6］。当归具有喜阴凉潮湿、怕高温暑热，在2 000～2 800 m海拔高度适宜生长，育苗在海拔2 800 m 以上，海拔低了导致温度过高，当归容易死亡，海拔过高，温度太低导致当归生长缓慢，个头小［7⁃8］。当归喜肥，适量的施肥是优质高产的基础。有研究表明肥料作为基肥施用，可以明显地提高当归的产量和品质。因此，合理覆膜和施肥对当归的产量及品质很重要。同时，地膜覆盖具有增温、节水、保墒、增加光合作用与土壤微生物数量、抑制杂草的效果，作物产量效益也显著提高［9］；云菲等［10⁃11］发现地膜覆盖栽培对当归保质有显著的作用；薛润光等［12］认为黑色地膜可以有效提高当归产量和品质；蔺海明等［13］认为当归生物量与干物质积累量表现出黑膜＞白膜＞沟植＞垄作＞平作，黑色覆膜能显著提高土壤的温度、保持水分，大程度提高了当归的产量及农艺特点。返青期干旱是当归栽培中制约成活率和产量的主要问题，本实验将在旱作玉米栽培中应用较为成功的全膜双垄沟播技术应用到药用植物当归的栽培中，利用全膜双垄沟播覆膜技术能够有效抑制土壤水分蒸发，使土壤水分和有限降水得到充分利用，有效提高了产量和品质，为当归高产优质栽培模式提供新思路。本实验研究了当归产量和质量指标的关系，以期为当归养分调控及产量质量形成提供理论依据。前人对作物的碳氮代谢已进行了较多的研究，多基于传统地膜覆盖栽培技术条件，有关药材产量及品质关系的报道较少，本研究针对施肥和覆膜栽培方式影响当归产量和品质，拟采用不同施肥、覆膜栽培方式，研究当归在不同施肥水平、覆膜栽培方式下的产量以及品质，进而探索施肥和覆膜栽培方式对当归产量和品质的关系，明确当归产量和品质的变化规律，对当归优质高产栽培调控技术体系的建立具有重要的理论和实践指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验在漳县的金钟镇金钟村进行，该地位于东经103°57′38″至104°45′04″，北纬34°25′43″至34°57′42″之间，平均海拔2 892 m，大陆性季风气候，气温8.6 ℃，日照时数2 086.4 h，太阳总辐射119.09 kCal／cm2，无霜期180 d。年最高气温28.9 ℃，最低气温－22 ℃，无霜期80～120 d 左右。试验前茬作物大豆。试验地土壤pH 7.7、全氮1.18 g／kg、全磷0.6 g／kg、NH4⁃N4.45 mg／kg、速效磷52.09 mg／kg、速效钾147.9 mg／kg。

1.2 供试材料 试验选用大小均匀、分枝少、没有腐烂、没有虫蛀的漳县金钟镇当地药农自育一年生种苗，来源于当地农户家；地膜采用是天水市甘肃天宝塑业有限责任公司生产的70、120 cm 规格的黑色农用塑料地膜；采用史丹利三安复合肥的肥料，供试肥料养分含量N 26%、P2O514%、K2O 14%，HPLC 法中阿魏酸对照品生产批号为201614，购自中国食品药品检定研究院。

1.3 试验设计 试验采用双因素随机区组设计，设覆膜栽培方式与施肥2个因素，前者设3种覆膜方式，A1 覆膜平作穴栽、A2 覆膜垄作穴栽、A3 全膜双垄沟栽，后者设4个施肥水 平，B1 不施肥，B2 N 10.4 kg／hm2、P2O55.6 kg／hm2、K2O 5.6 kg／hm2；B3 N 13 kg／hm2、P2O57 kg／hm2、K2O 7 kg／hm2；B4 N 15.6 kg／hm2、P2O58.4 kg／hm2、K2O 8.4 kg／hm2，共12个处理，见表1。每处理重复3 次，共36个小区，小区面积2.1 m×6 m ＝12.6 m2，小区间距0.5 m，周围设置保护行宽1 m。

表1 试验处理信息

1.4 测定指标及方法 产量以单株的平均产量计算小区产量，进而算出当归的公顷产量；总灰分和酸不溶性灰分含量的测定参照2015年版《中国药典》 总灰分法和酸不溶性灰分的测定法，根据残渣质量，计算阴干后当归样中总灰分的含量，之后用稀盐酸溶解过滤，计算供试品中酸不溶性灰分的百分数；醇溶性浸出物的测定参照2015年版《中国药典》 热浸法，用70%乙醇提取。以阴干后当归样中计算供试品中70%乙醇溶性浸出物的含量；挥发油收率的测定采用挥发冷却回流的测定方法，计算按2015年版《中国药典》 方法进行；阿魏酸含量的测定参照2015年版《中国药典》 规定的HPLC 法进行测定。

1.5 数据处理 数据利用SPSS 17.0 和Excel 2003 进行处理。

2 结果与分析

2.1 施肥和覆膜栽培方式对当归产量的影响 从覆膜栽培方式看，相应施肥水平下表现出双垄沟产量最大（A3），平作（A1）最小，A3 处理提高了当归的产量，表明A3 处理对产量的影响较大，在施肥水平（N 13 kg／hm2、P2O57 kg／hm2、K2O 7 kg／hm2）（B3）处理下的产量最大，为1 456.09 kg／hm2。从施肥水平看，相应覆膜栽培方式处理下，当归在A1、A2、A3 处理下均在B3 处理达到最大值，各覆膜栽培方式下产量为998.53、1 050.81、1 456.09 kg／hm2。在施肥和覆膜栽培方式下相对于平作不施肥（A1B1）处理，不同处理对当归产量都具有促进作用。不同的施肥量和覆膜栽培方式下，双垄沟施肥A3B3 显著高于其他处理（P＜0.05），较对照提高了737.65 kg／hm2，为1 456.09 kg／hm2。双垄沟不施肥A3B1、双垄沟施肥A3B2、双垄沟施肥A3B4 3个处理的当归含量次之，A1B1 处理产量最低，见图1。表明不同施肥和覆膜栽培方式对当归产量具有明显的促进作用，A3B3 处理产量最佳。

图1 不同处理对当归产量的影响

2.2 施肥和覆膜栽培方式对当归质量的影响

2.2.1 施肥和覆膜栽培方式对当归根部总灰分含量的影响 从覆膜栽培方式看，见图2，相应4种施肥处理下当归根总灰分都表现出双垄沟当归总灰分含量最高，垄作次之，平作最低，A1 处理下的当归总灰分含量最低，分别为5.04%、5.72%、6.52%、5.19%。从施肥水平看，相应3种覆膜栽培方式下，当归根的总灰分含量都表现为B3 最大，B1 最小，B1 处理当归根总灰分含量最低，分别为5.04%、5.33%、5.41%。不同的施肥和覆膜栽培方式下，双垄沟施肥A3B3 处理的当归根总灰分含量最高，为8.02%，其次是垄作施肥A2B3 处理与其他处理差异有统计学意义（P＜0.05），A1B1、平作施肥A1B3 处理之间差异无统计学意义（P＞0.05），其他处理相比差异有统计学意义（P＜0.05），A1B1 除A1B3 处理外，低于其他处理（P＜0.05），当归根总灰分含量为5.04%，表明不同施肥和覆膜栽培方式对当归根总灰分都具有显著影响。除A3B3 处理外的其他处理的当归总灰分含量，都未超过7.0%，满足《中国药典》 规定，A1B1 处理当归总灰分含量最低。

图2 不同处理对当归根部总灰分的影响

2.2.2 施肥和覆膜栽培方式对当归根部酸不溶性灰分含量的影响 从不同覆膜栽培方式看，相应4种施肥水平下，都表现出双垄沟栽培的当归根酸不溶性灰分含量最大，垄作次之，平作最低，平作（A1）处理当归根酸不溶性灰分含量最低，为1.09%、1.46%、1.73%、1.68%。从不同施肥量看，相同覆膜栽培方式下，相应A1、A2、A3 处理下，当归根酸不溶性灰分含量表现为B3 最大，B1 处理当归根酸不溶性灰分含量最低，分别为1.09%、1.20%、1.61%。双垄沟施肥A3B3 处理当归根酸不溶性灰分含量达到最大值，高于平作不施肥A1B1、垄作不施肥A2B1、双垄沟不施肥A3B1、平作施肥A1B2、垄作施肥A2B2、双垄沟施肥A3B2 处理（P＜0.05），与其他处理之间无统计学差异（P＞0.05），当归根酸不溶性灰分含量为2.06%，A1B1、A2B1 处理的当归根酸不溶性灰分含量显著低于其他处理，A1B1 处理当归根酸不溶性灰分含量最低，为1.09%。除A3B3 处理外的其他处理的当归根酸不溶性灰分含量都未超过2.0%，都满足《中国药典》 规定，A1B1 处理当归根酸不溶性灰分含量最低。见图3。

图3 不同处理对当归根部酸不溶性灰分的影响

2.2.3 施肥和覆膜栽培方式对当归根部醇溶性浸出物含量的影响 从不同覆膜栽培方式看，相应4种施肥处理下，当归根部醇溶性浸出物含量表现为双垄沟（A3）最大，平作（A1）最小，A3 相对于A1 处理在各施肥水平下分别提高了6.8%、8.81%、9.17%、10.3%。从不同施肥量看，相同覆膜栽培方式下，相应A1、A2、A3 处理下，当归根部醇溶性浸出物含量表现为B3 最大，B1 最小，B3 处理当归根部醇溶性浸出物含量最大，在各施肥水平下相对于B1处理当归根部醇溶性浸出物含量分别提高了7.5%、8.79%、9.87%。不同施肥和覆膜栽培方式下，双垄沟施肥A3B3 处理的当归根部醇溶性浸出物含量达到最大值，为50.12%，其次，垄作施肥A2B3、双垄沟施肥A3B4 处理的当归根部醇溶性浸出物含量较大，A1B1、平作施肥A1B2 处理低于其他处理（P＜0.05），A1B1 处理低于A1B2处理，当归根部醇溶性浸出物含量最低，为33.45%。《中国药典》 规定当归药材中醇溶性浸出物含量不得少于45.0%，只有A3B3、A3B4、A2B3 处理符合规定，其他不符合，因为当年干旱，当归的生长受到了影响，导致当归提前一个月采收，造成当归根部醇溶性浸出物含量不符合规定，但A3B3、A3B4、A2B3 处理符合规定，所以更能表明A3 和B3 处理对当归根部醇溶性浸出物含量明显的促进作用。见图4。

图4 不同处理对当归根部醇溶性浸出物的影响

2.2.4 施肥和覆膜栽培方式对当归根部挥发油含量的影响 从不同覆膜栽培方式看，在相同施肥量下，相应4种施肥处理，当归根部挥发油含量表现为双垄沟（A3）最大，平作（A1）最小，A3 相对于A1 处理在各施肥水平下，分别提高了0.07%、0.06%、0.13%、0.1%，B3 处理对当归根部挥发油含量促进作用大。从不同施肥量看，相同覆膜栽培方式下，相应A1、A2、A3 处理下，在施肥量B3 处理当归根部挥发油含量最大，在各施肥水平下相对于B1 处理当归根部挥发油含量分别提高了0.1%、0.09%、0.16%。不同施肥和覆膜栽培方式下，双垄沟施肥A3B3 处理的当归根部挥发油含量最高，为0.53%，其次，垄作施肥A2B3、双垄沟施肥A3B4 处理当归根部挥发油含量较高，A1B1 处理低于其他处理（P＜0.05），当归根部挥发油含量最低，为0.3%。《中国药典》 规定当归根部挥发油不得少于0.4%，虽然各处理中只有A3B3、A3B4、A2B3、A1B3 处理符合规定，其他不符合，因为干旱的环境导致当归提前一个月采收，造成当归根部挥发油含量不符合规定，但A3B3、A3B4、A2B3、A1B3 处理符合规定，表明A3、B3 处理对当归根部挥发油含量有明显的促进作用，挥发油含量是衡量药材内在质量的重要指标，当归根部挥发油收率越高表明当归气味越佳，质量越好，表明施肥和覆膜栽培方式对当归内在质量也有一定的促进提高。见图5。

图5 不同处理对当归根部挥发油的影响

2.2.5 施肥和覆膜栽培方式对当归根部阿魏酸含量的影响 从不同覆膜栽培方式看，在相同施肥量下，相应4种施肥处理，阿魏酸含量表现为双垄沟（A3）最大，平作（A1）最小，A3 相对于A1 处理在各施肥水平下，分别提高了0.007%、0.01%、0.013%、0.004%。从不同施肥量看，相同覆膜栽培方式下，相应A1、A2、A3 处理下，都在施肥量B3 处理当归根部阿魏酸含量最大，在各施肥水平下较B1 处理阿魏酸含量分别提高了0.009%、0.007%、0.015%。不同施肥和覆膜栽培方式下，双垄沟施肥A3B3处理的当归根部阿魏酸含量最高，为0.051%，其次，垄作施肥A2B3、双垄沟施肥A3B2 处理的当归根部阿魏酸含量较高，A1B1 处理的当归根部阿魏酸含量最低，为0.029%。《中国药典》 规定按干燥品计算阿魏酸不得少于0.05%，阿魏酸含量是当归品质的重要指标成分，虽然只有A3B3处理符合规定，其他不符合，因为干旱的环境导致当归提前一个月采收，造成当归根部阿魏酸含量不符合药典规定，但A3B3 处理符合规定，表明A3B3 处理对当归根部阿魏酸含量有明显的促进作用。见图6。

图6 不同处理对当归根部阿魏酸的影响

3 结论与讨论

施肥和覆膜栽培方式对当归产量有促进作用。同一覆膜栽培方式下，在施肥水平B3 产量最高，正如研究表明的适量的施肥可以提高作物产量的结论具有一致性［14］，也有研究表明化肥可以提高作物产量的35%～66%［15］，同一施肥水平下，产量表现出全膜双垄沟穴栽＞覆膜垄作穴栽＞覆膜平作穴栽；李尚中等［15］研究指出覆膜比露地栽培玉米产量提高91%。本实验表明不同的施肥和覆膜栽培方式下，全膜双垄沟穴栽及施肥水平B3 处理的当归含量最高，较平作不施肥提高了737.65 kg／hm2，为1 456.09 kg／hm2，A1B1 处理产量最低。

同一覆膜栽培方式下，总灰分、醇溶性浸出物、挥发油、阿魏酸含量都表现为B3＞B2＞B4＞B1，酸不溶性灰分含量表现为B3＞B4＞B2＞B1。同一施肥水平下，总灰分、酸不溶性灰分、醇溶性浸出物、挥发油、阿魏酸含量表现出全膜双垄沟穴栽＞覆膜垄作穴栽＞覆膜平作穴栽。有研究表明，全膜双垄沟播栽培技术能够提高土壤供水供肥能力［16⁃17］，有效改善旱地土壤水、肥微生境，显著提高玉米产量、品质和水分利用效率［18］，同样本实验表明不同施肥和覆膜栽培方式下，醇溶性浸出物、挥发油、阿魏酸较全膜平作穴栽不施肥处理有很明显的促进作用，在全膜双垄沟穴栽及施肥水平B3 处理含量达到最大值，分别为50.12%、0.53%、0.051%。灰分在平作不施肥时最低，综合考虑品质，全膜双垄沟穴栽及施肥水平B3 处理为最佳，赵凡［19］研究得出全膜双垄沟播玉米较传统模式增产38.6%；张雷等［20］研究表明全膜双垄沟播较垄作条膜覆盖栽培净增玉米2 444.2 kg／hm2，增产了37.9%。牛建彪［21］研究得出全膜双垄沟播玉米平均单产8 391.0 kg／hm2，较半膜覆盖栽培净增玉米1 594.5 kg／hm2，增产30.4%。丁世成等［22⁃24］对马铃薯双垄面集雨全膜覆盖栽培技术也进行了试验研究，增产效果明显，较传统方式增产20% 以上。因此全膜双垄沟穴栽及施肥水平处理是提高当归根部醇溶性浸出物、挥发油、阿魏酸的较佳处理，是较佳的种植模式，可有效促进当归生长，提高当归质量和品质。