不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗产质量的影响

盛晋华，刘 杰，张雄杰

（1.内蒙古农业大学农学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古天际绿洲特色生物资源研发中心，内蒙古 呼和浩特 010018）

蒙古黄芪［Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao］为 豆 科 蝶 形 花 亚 科黄芪属多年生草本［1-2］，具有固表止汗、补气升阳、利水消肿等功效［3-4］，是内蒙古地区的道地药材［5］，现代药理研究发现其含有锌、硒、铁、铜等多种微量元素以及黄酮类、三萜皂苷、多糖类等多种化学成分［6-7］，具有保护心肌缺血、抗氧化、抗病毒等功效［8-10］，在中药预防新型冠状病毒肺炎方案中，黄芪是出现频次最高的中药之一［11］。在目前的生产实践中主要将二年生的蒙古黄芪作为成品药材，成品药材的获得主要依靠一年生的蒙古黄芪种苗移栽而来［12］，因此优质的种苗是生产成品药材的保障。目前蒙古黄芪种苗的繁育还是以大田育苗为主，而传统的大田直播育苗参差不齐、经济成本高、占用土地资源、生育周期长、依赖季节气候强，从而制约着成品药材的收入。目前对蒙古黄芪育苗方面的研究也主要集中在大田育苗方面，米永伟等［13］研究了播种量和不同播种方式互作模式条件下的蒙古黄芪大田育苗；李军贤等［14］研究了冬季和春季播种对蒙古黄芪种苗产量和质量的影响。而对不占用土地资源的基质育苗的研究比较少，其中，崔瑶［15］仅对基质育苗的适宜基质做了筛选，其研究表明蛭石与泥炭土混合有利于蒙古黄芪幼苗的生长，对于具体的基质配比和营养液浓度及其互作未做深入研究。因此，研究不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗产质量的影响有着一定的意义，能为蒙古黄芪的工厂化快繁育苗提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试验地概况

蒙古黄芪种子，于2019年购买于武川。将种子用细沙轻磨（以将要或轻微磨破种皮为宜）后温水浸种2 h，千粒重为（6.11±0.11） g，发芽率为（72.7±2.5）%。

试验于2020年在内蒙古呼和浩特市土默特左旗富民扶贫科技开发园区（40°40′56.16″N，111°21′2.19″E）日光温室内进行，设有自动升降的保温隔层保障种子发芽，白天温度不低于15 ℃，夜间温度不低于10 ℃。

1.2 试验设计

采用两因素裂区设计，主区为不同基质（泥炭土、蛭石）体积比例，设R1为100%泥炭土、R2为75%泥炭土和25%蛭石、R3为50%泥炭土和50%蛭石、R4为25%泥炭土和75%蛭石、R5为100%蛭石5个水平，副区为不同霍格兰营养液浓度，设低倍浓度H1为1倍、中倍浓度H2为2倍、高倍浓度H3为3倍3个水平，共15个处理，每个处理重复3次。将蒙古黄芪种子先点入72孔育苗穴盘中，待种苗株高5 cm时以株距3 cm移栽于装有不同基质（已充分浸湿）的基质箱（长40 cm×宽25 cm×高45 cm）中，每箱浇灌霍格兰营养液500 mL，每隔5 d浇灌1次。6月20号移栽，于第1次浇灌营养液后150 d取样，每箱选取代表性植株3株，取样后进行产量和等级种苗率的测定。

1.3 测定项目与方法

用卷尺和电子游标卡尺测量株高、茎粗、主根长、根粗（根最大直径、距芦头1 cm处）；分别称取地上、地下部分的鲜重后置于105℃烘箱杀青20 min，再于80℃烘干至恒重，测定干物质积累量，并计算根冠比（地下干物质积累量与地上干物质积累量的比值）；使用Expression 1100XL扫描仪对蒙古黄芪根系进行扫描，用WinRHIZO根系分析软件计算根表面积和体积。基质箱中随机选取50株蒙古黄芪种苗进行产量的测定，并根据种苗分级标准［16］（表1）统计一级、二级、三级及优质种苗率。其中等级种苗率（%）＝（等级种苗数／总种苗数）×100；优质种苗率（%）＝一级种苗率+二级种苗率。

表1 蒙古黄芪种苗质量分级标准 （cm）

1.4 数据统计与分析

使用SPSS 25.0进行方差分析，使用Design-Exper 8.06进行响应面分析。

2 结果与分析

2.1 不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗农艺性状的影响

在蒙古黄芪种苗的农艺性状中，株高能直观地反映出表型信息；茎粗在一定程度上可以反映“流”的畅通性；根长和根粗是分级标准中的重要指标；根表面积的变化代表着根系与土壤接触面积的变化；根体积的变化代表着根系吸收能力变化的过程。由表2可见，随着泥炭土比例的下降、蛭石比例的提高，种苗的根表面积呈一直增加的趋势，其他农艺性状基本呈先增加后减少的趋势，随着营养液浓度的提高种苗的农艺性状基本呈增加的趋势。而不同基质比例和营养液浓度互作条件下仅对根表面积有着极显著的影响（P＜0.01）。

表2 不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗农艺性状的影响

2.2 不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗干物质积累量的影响

干物质积累的过程是产量形成的关键因素。R2H3处理的地下干物积累量最高，达4.64 g，R3H3处理的地上干物积累量最高，达2.35 g，随着泥炭土比例的下降、蛭石比例的提高，种苗的地下干物质积累量呈减少的趋势、地上干物质积累量呈先增加后减少的趋势；随着营养液浓度的提高，种苗的干物质积累量均呈增加的趋势（图1）。由于根冠比是由地下干物质积累量和地上干物质积累量的比值决定的，而地下、地上干物质积累量又同时受到基质比例和营养液浓度2个因素的影响，因此地下干物质积累量高、地上干物质积累量低的处理，其根冠比较高，即R1H3处理的根冠比最高，达2.49。

图1 不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗干物质积累量的影响

2.3 不同基质比例和营养液浓度对蒙黄芪种苗重量和等级种苗率的影响

将种苗重量作为构成基质育苗产量的主要因素，将等级种苗率作为构成基质育苗品质的主要因素，其中种苗的品质主要受根长的影响。由表3可见，R2H2和R2H3处理的种苗重量和优质种苗率最高，50株种苗重量分别达324.9和321.5 g，优质种苗率均达到78.0%。不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗产质量均有着极显著的影响，随着泥炭土比例的下降、蛭石比例的提高，种苗的产质量呈先增加后减少的趋势；随着营养液浓度的提高，种苗的产质量呈增加的趋势。而不同基质比例和营养液浓度互作仅对一、三级种苗率有显著影响。

2.4 各处理根长、根重与不同基质比例和营养液浓度的响应面分析

将蒙古黄芪种苗最长根长（R2H2处理、43.09 cm）作为中心点，将根长与泥炭土在基质中的比例R（100%、75%、50%）和霍格兰营养液浓度H（1、2、3倍）进行Central-Composite组合响应面分析（图2）。根长与基质比例和营养液浓度的数学模型为：根长=42.51+1.03R+1.49H+0.16RH-5.69R2-1.64H2，所建模型P为0.0031，达到极显著水平（P＜0.01），说明模型拟合程度好。由图2可以直观地看出基质比例和营养液浓度交互作用对蒙古黄芪种苗根长的影响，曲线密集或陡峭程度越高则表明对结果响应值影响越大。沿着营养液浓度方向等高线比基质比例等高线更加密集陡峭，说明营养液浓度对蒙古黄芪种苗根长的影响要大于基质比例。由回归模型进行预测分析，当泥炭土比例为77%、营养液浓度为2.5倍时，蒙古黄芪种苗根长的预测值为42.90 cm，与实际值43.09 cm基本吻合，即R2H2处理可认为是最佳的蒙古黄芪种苗根长处理。

在蒙古黄芪的基质育苗中，将种苗重量作为产量的主要构成因素，将50株种苗重量与泥炭土在基质中的比例和霍格兰营养液浓度进行响应面分析（图3），分析方法同上。种苗重量与基质比例和营养液浓度的数学模型为：种苗重量=321.97-6.08R+11.75H-1.20RH-9.65R2-10.55H2，所建模型P为0.0165，达到显著水平（P＜0.05），说明模型拟合程度好。由图3可以直观地看出营养液浓度对蒙古黄芪种苗重量的影响要大于基质比例，由回归模型进行预测分析，当泥炭土比例为66%、营养液浓度为2.6倍时，50株蒙古黄芪种苗重量的预测值为326.4 g，与实际值324.9 g基本吻合，即R2H2处理可认为是最佳的蒙古黄芪种苗重量处理。

表3 不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗重量和等级种苗率的影响

图2 蒙古黄芪种苗根长与不同基质比例和营养液浓度的响应面图（左）和等高线图（右）

2.5 可行性经济分析

在仅考虑收入的情况下，根据2020年内蒙古地区蒙古黄芪种苗的市场行情价格［优质种苗（12元/kg）、非优质种苗（8元/kg）］进行可行性经济分析。由表4可见，R2H2、R2H3的收入最高，分别达723、715元/万株。

表4 可行性经济分析

3 讨论

基质是无土栽培条件下盆栽植物生长的基础，因此，选择合适的基质是进行无土栽培的重要条件，崔瑶［15］的研究表明采用不同的基质对蒙古黄芪的生长有明显的影响，并筛选出泥炭土和蛭石作为适宜的基质。本试验选用不同体积比例的泥炭土和蛭石作为蒙古黄芪种苗的育苗基质，发现当75%泥炭土和25%蛭石体积比时，蒙古黄芪种苗根长、根粗等形态指标以及地下干物质积累量均较好，分析原因是75%泥炭土和25%蛭石形成的基质其通透性、保水性均达到最好的效果，为蒙古黄芪根系的生长发育提供了适宜的环境；而当基质为全蛭石时蒙古黄芪种苗根系的生长效果较差，分析原因是全蛭石基质的保水性较差，易受营养液的制约，根系发散生长，侧根和毛细根较多，根系表面积增大，主根生长缓慢，进而导致产质量的降低［17］。这与陈美钦［18］在铁皮石斛无土栽培基质选择上的研究结果有相似之处。

营养液在无土栽培中影响重大，营养液的浓度直接影响到植物对养分的吸收及其生长状况，从而影响到植物的生长发育。赵芳等［19］的研究表明，植株在合适的营养液浓度下，植株生长较高，根系发育较好，但在低浓度的营养液处理下植株长势较弱。本试验发现，低倍营养液浓度下的蒙古黄芪种苗根长、根粗等形态指标以及地下干物质积累量均较差，而中高倍营养液浓度下蒙古黄芪种苗产量及品质较好，分析原因是低倍营养液浓度养分供应不足，这与前人在番茄［20］、富贵蕨［21］、马铃薯［22］上的研究结果类似。

本研究表明，不同基质比例和营养液浓度的互作对蒙古黄芪种苗根长、根粗以及产质量影响较小，分析原因是泥炭土中本身含有一定的养分，当营养液浓度较低不足以满足种苗生长所需的养分时，泥炭土中的养分也可以供应种苗的生长发育，使种苗的产质量有一定的保障，这在全蛭石R5的处理中最为明显，当营养液浓度较低时，R5H1处理的种苗产质量均为最低。

4 结论

在蒙古黄芪基质育苗过程中，不同基质比例和营养液浓度对蒙古黄芪种苗产质量均有着极显著的影响，而互作条件对蒙古黄芪种苗产质量的影响较小，当基质比例为75%泥炭土和25%蛭石、霍格兰营养液浓度为2倍时，蒙古黄芪种苗有着最高的产质量和总收入，种苗重量达324.9 g/50株，优质种苗率达78.0%，总收入达723元/万株。