密度和垄作方式对金铁锁产量和质量的影响

陈 翠，程远辉，和根强，周国华，赵文林，戚淑威，杨少华

（1云南省农业科学院高山经济植物研究所，云南丽江 674100；2云南白药集团太安生物科技产业有限公司，云南丽江 674100）

0 引言

金铁锁(Psammosilene tunicoides)为石竹科多年生草本药用植物，主要分布于云南、四川、贵州金沙江和雅鲁藏布江沿岸[1-2]。金铁锁在中国西南地区有悠久的药用历史[3-4]。通过现代化学分析，金铁锁的根主要含皂苷、三萜、果酸以及氨基酸等化合物。药理研究证明金铁锁具有较好的镇痛和抗炎作用，对于治疗风湿、风湿性关节炎等有良好的疗效，是多种中成药如云南白药、百宝丹、金骨莲胶囊、痛血康胶囊等的原料药[5-6]。

金铁锁栽培历史较短，2000 年左右才开始在云南、贵州等自然分布区进行人工栽培。查阅文献，金铁锁大部分研究报道主要集中于药理药效、分布、生理生态、遗传多样性研究方面[7-11]，仅有部分栽培研究，主要集中于种子种苗繁育、最佳采收期、施肥研究等方面[12-17]。当前农业生产中广泛使用的垄作栽培模式能有效协调土、水、肥、气、热、光等关系，以提高作物的产量和品质[18]，而沟宽、垄宽与密度是垄作模式主要构成要素。农业生产中不同沟宽、垄宽与土地利用率对植物根系生长土壤环境有很大影响，适宜的沟宽、垄宽形成的耕作层厚度能提高土壤环境的保湿保温和供肥能力，而密度会影响植物地上部分的通风透光，从而影响植物光合作用和病害发生率[19-20]。目前金铁锁生产中种植方式多样，不同沟宽、垄宽、密度对生产的影响研究尚未有报道。在金铁锁植株数量性状和质量性状中，根重与根长和根粗相关性很高[21-22]，根重一定程度上代表着根的主要外观形态。通过金铁锁植株农艺性状与产量和醇溶物含量的相关性和通径分析，根重是金铁锁产量和醇溶物含量最主要的正向影响因子[22-23]，因此，根重不仅影响着金铁锁药材外观形态，同时影响着醇溶物含量，本研究以根重代表金铁锁药材质量。笔者开展不同沟宽、龚宽、株行距种植方式对金铁锁产量和质量的影响研究，以期确定金铁锁最佳种植条件和方式，为实现金铁锁优质稳产和规范化种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2019年4月在丽江市玉龙县太安乡云南白药集团太安生物科技产业有限公司进行，试验地海拔2680 m。试验地土壤养分全氮1.15 g/kg，全磷0.65 g/kg，全钾10.1 g/kg。水解性氮为92 mg/kg，速效磷、钾含量分别为13.30 mg/kg、136 mg/kg，pH 5.9，有机质19.3 g/kg。

1.2 试验材料

试验材料为云南白药集团太安生物科技产业有限公司金铁锁规范化种植基地生产的1年生种苗。

1.3 试验方法

试验采用L16(34)正交试验设计，共有3 个试验因素，分别为沟宽、垄宽、密度，每个因素均设4 个水平（表1），试验共16个处理，试验设3次重复共计48个小区。每个试验小区试验面积16 m2。所有试验小区采取一致的栽培管理措施，于2019年11月将各处理小区金铁锁采挖后分别称量鲜重，计算产量和单株根重。

表1 试验因素与水平设计

1.4 统计分析方法

试验数据采用Excel 2003和DPS数据处理系统进行统计分析，利用直观分析和方差分析法确定最优处理组合。

2 结果与分析

2.1 不同因素处理对金铁锁产量和质量影响的直观分析

试验不考虑交互作用。沟宽、垄宽、密度对金铁锁产量影响的直观分析结果见表2～3。K1～K4为各因素在相同水平下产量的平均值，其大小可以用来反映同一因素的不同水平对产量影响的大小，从而可确定出各因素的最佳水平[21-22]，根据K值得出影响金铁锁产量的沟宽(A)、垄宽(B)、密度(C)3个因素的最佳水平分别为20 cm、60 cm、8 cm×10 cm。极差R反映了各因素的水平变动对产量影响的大小[24-25]，3个因素各自水平间的极差R值由大到小依次为C＞A＞B，从而得出对金铁锁产量的影响从强到弱依次为密度、沟宽、垄宽。

不同沟宽、垄宽、密度对金铁锁平均单株根重影响的直观分析结果见表2～3。根据K值得出A、B、C因素的最佳水平分别为30 cm、60 cm、20 cm×20 cm。3 个因素各自水平间的极差R值得出对金铁锁质量的影响由强到弱依次为密度C、垄宽B、沟宽A。

表2 不同因素处理金铁锁产量的直观分析

续表2

表3 不同因素在相同水平下产量和根重均值和极差

2.2 不同因素对金铁锁产量和质量影响的方差分析

对不同因素影响金铁锁产量正交试验的结果进行方差分析，结果见表4。沟宽(A)、垄宽(B)、密度(C)因素所对应的P值均小于0.01，说明A、B、C因素对金铁锁产量的影响均达极显著水平，密度、垄宽、沟宽都是影响金铁锁产量的关键因素。

表4 不同因素对金铁锁产量影响的方差分析

由不同因素对金铁锁平均单株根重影响显著性分析得出，密度C、垄宽B 2个因素对金铁锁单根重的影响达极显著水平，在生产中这2 个因素是影响金铁锁质量的关键因素。沟宽因子P值大于0.05，说明沟宽对金铁锁质量没有显著影响。

2.2.1 沟宽对金铁锁产量和质量的影响 根据表5产量均值分析，产量随着沟宽的增加而减少，显著性分析表明水平1、水平2 没有显著性区别，与水平3、水平4 有极显著性区别。沟宽增加会减少实际种植面积，产量会降低，金铁锁生产中沟宽20～30 cm可获得较高的产量。沟宽不同水平间平均单株根重没有差异，沟宽对金铁锁质量影响不显著。

表5 沟宽对金铁锁药材产量、根重的影响

2.2.2 垄宽对金铁锁产量和质量的影响 根据表6金铁锁药材产量显著性分析，较窄的垄宽60 cm 对产量影响最大，产量最高，80～120 cm 间垄宽没有显著性区别。垄面宽度减少后，植株通风透光率增加，会显著影响产量。金铁锁种植垄宽60 cm 可获得较高的产量。不同水平垄宽的平均单株根重差异显著。单株根重随着垄宽的增加而减少，垄面越窄，根质量越好。垄面宽度100～120 cm 之间没有显著性区别。金铁锁生产中垄宽60 cm可获得较好的药材质量。

表6 垄宽对金铁锁药材产量、根重的影响

2.2.3 密度对金铁锁产量和质量的影响 表7显著性分析表明，密度是增加金铁锁产量的关键因素，不同水平对产量差异性极显著，产量随着密度增加而增加。种植时间短，病害发生少时，密度越高，产量越高。本试验中密度8 cm×10 cm 产量最高。金铁锁不同密度种植平均单株根重差异显著。单株根重随着密度的增加而降低，密度越大，根质量变差，株行距8 cm×10 cm根质量最差，20 cm×20 cm 根质量最好。密度影响作物的生长空间和土壤肥力，金铁锁为半匍匐植物，株行距较大时主枝和分枝全部开展，枝叶光合作用强，有机物质积累总量增加，株行距小时株间透光率降低，根茎生长不良。密度是决定着金铁锁产量和质量最关键的因素，需综合考虑合理的种植密度。

表7 密度对金铁锁药材产量、根重的影响

2.3 最优处理组合分析

表2 不同处理间金铁锁产量的多重比较分析表明，处理1 和处理6 产量最高，2 个处理间没有显著差异，都为最优组合，数值以处理1 最高，每公顷产量为3651.83 kg。根据正交试验的直观分析结果K值和方差分析结果综合考虑，得出本试验的最优处理组合为A1B1C1，即密度8 cm×10 cm、沟宽20 cm、垄宽60 cm，说明利用正交试验优化金铁锁种植方式的研究方案是成功的。

通过不同处理间根重均值的多重比较分析，处理13数值最高，处理组合为沟宽50 cm、垄宽60 cm、密度20 cm×20 cm，但与处理10没有显著差异，都为最优组合。根据正交试验的直观分析结果K值和方差分析结果综合考虑，得出本试验的最优处理组合为A2B1C4，即沟宽30 cm、垄宽60 cm、密度20 cm×20 cm。该处理组合未在本试验处理组合中，通过2020 年补充试验，结果得到该组合根重均值达到10.25 g，大于正交试验结果中的最高值9.61 g，说明利用正交试验优化金铁锁种植方式的研究方案是成功的。

综合考虑金铁锁产量和根质量，生产中处理1、6、5 都可采用，即A1B1C1（沟宽20 cm、垄宽60 cm、密度8 cm×10 cm）、A2B2C1（沟宽30 cm、垄宽80 cm、密度8 cm×10 cm）、A2B1C4（沟宽30 cm，垄宽60 cm、密度8 cm×15 cm）。

4 结论与讨论

本研究结果表明，种植密度高，金铁锁产量高，但密度增加，根质量下降，8 cm×10 cm 高密度种植单根均重5.2 g，20 cm×20 cm 低密度种植单根均重8.41 g。本试验中，为减少干扰因素和试验误差，未施基肥和追肥，金铁锁产量和根均重数值都不高。在土壤肥力较好的情况下，高密度种植单根重数值能显著提高[16]。但金铁锁高密度种植时，种植时间长易产生病害，生产中选择种植时间1～2年，水肥和播种期适宜，进行适度高密度种植是可行的。种植时间2 年以上时，宜较低密度种植。

农业生产中采取垄作模式有较多优势，垄作栽培可改进土壤耕层结构，有利于土壤通气透水和增强植物根系吸收水分和养分的能力[18]，垄作有利于田间的通风透光，能够减少株间竞争，提高了植物群体的光能利用率，有助于扩大产量[19]。使用垄作的方式能有效调节植株个体与群体间的矛盾，促进个体生长发育，也保证了群体产量[20]。通过本文研究结果，金铁锁采取60～80 cm 窄垄的种植模式，可同时提高产量和质量（平均单株根重）。由于本研究中采取的栽培方式是育苗移栽，未进行肥力补充，研究结果可能与施肥、直播栽培结果有一定的差异，为更精准有效地指导生产，可进一步开展直播、施用基肥和追肥的相关研究。

采取垄作种植模式时，密度是很重要的因素，影响作物的产量和质量[26]。通过综合分析，为同时提高产量和质量，金铁锁种植时沟宽20～30 cm、垄宽60～80 cm、密度8 cm×10 cm 或8 cm×15 cm 都较为合适。由于试验采用了育苗移栽试验，最小株行距为8 cm×10 cm，而生产中直播时株行距一般为7 cm×7 cm。种植时可根据不同繁殖方式选择密度，如果是移栽，肥水较好条件下适宜密度为90万～105万株/hm2，直播适宜密度为135 万～150 万株/hm2。但种植年限增加时，需适当降低种植密度。