螯合铁肥对艾生长及产量品质的影响

张迎芳，李欣苗，李艳，王霞，厚建霞，晋小军*，刘孜瀚

（1.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；2.甘肃百草中药材种植有限公司，甘肃 榆中 730100）

艾（Artemisia argyiLévl.et Vant.）为菊科蒿属多年生草本或略成半灌木状植物，其干燥叶常以温经止血、散寒止痛的功效入药［1］，是我国的传统中药材。随着人们对养生的注重，除医疗外，艾也被广泛用于食品、化工等行业，其需求量大幅度提升，栽培面积不断扩大。近年来，从成分、药理等方面对艾的研究日渐深入，但人工栽培方面的研究相对滞后。科学合理的施肥是栽培技术的关键，我国施肥状况还停留在施用化肥或微量元素无机盐，这些肥料混施后其养分易被固定，降低了作物的吸收率，致使作物生长不良，还会带来各种环境问题［2］。为提高作物产量及品质，我国现在研发出大量新型肥料，螯合肥就是其中一种。

螯合肥在化学上被称为络合物，是利用有机分子化合物对金属离子的吸收或释放作用制成的新型肥料。据报道，螯合肥的肥效是无机肥的数倍，不仅可提高土壤中微量元素的有效性，提升农作物对养分的吸收利用率，还可调整作物的生理机能，提高其抗逆性［3］。螯合肥在提高作物外观品质上起积极作用。吕涛等［4］研究表明施用氨基酸、EDTA、糖醇螯合肥等不同螯合肥均可提高草莓植株的株高、茎粗和叶面积，同时也可提高草莓的产量，提升其外观品质，改善果实品质。叶金巧等［5］研究发现氨基酸复合微肥可使茶树叶片肥厚，制成的茶饼滋味甘甜耐冲泡。螯合肥还可提高作物生理机能、促进微量元素积累。潘丽萍等［6］研究表明喷施适宜浓度外源氨基酸螯合硒肥，可显著提高甘薯块根总硒含量和花青素含量，提高甘薯品质。刘自飞等［7］总结提出螯合铁肥的使用范围广泛，可显著促进作物叶绿素合成，促进其对Fe元素的吸收，对作物品质也有良好影响。穆杰［8］和陈庆瑞［9］等研究表明喷施螯合铁肥后叶片叶绿素含量显著提高。于会丽［10］、Ghasemi［11］和丁双双［12］等研究表明喷施螯合肥能够提高作物功能性矿质元素含量，提高抗氧化酶活性，进而促使产量、果实品质等得到不同程度的提高和改善。除对作物外观及生理指标的影响外，螯合肥可以促进作物维生素［13］、糖类［14］及蛋白质［15］的积累，提高作物品质。

铁是植物体内最重要的微量元素之一，参与许多细胞代谢过程，如光合作用、呼吸作用、叶绿素及血红铁素的合成［16］。微量元素螯合肥已被广泛运用在多种农作物的生产中，但其在药用植物方面的研究鲜有报道，微量元素螯合肥对艾影响的研究未见报道。因此，本试验以艾为研究对象，选择不同浓度螯合铁肥进行喷施，研究其对艾生长动态及品质产量的影响，筛选适宜艾生长的螯合铁肥浓度，为进一步实现艾高产稳产，提高艾叶品质，研究艾规范化栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及材料

本试验于2020年4～10月在甘肃省渭源县麻家集镇塄坎村甘肃农业大学农学院中药材产学研结合示范基地进行。该地昼夜温差较大，年平均气温6.1℃，全年无霜期130 d，年降水量约600～700 mm，降水量较为集中，仅5～8月的降水量就占全年的60%以上。试验地海拔2 350 m，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，土壤类型以黑垆土为主，前茬作物为伞形科植物重齿毛当归。

种植材料为采购的艾的根状茎，以色白鲜嫩无病虫害者为佳。经甘肃省药品检验研究院杨静主任药师鉴定确认为菊科植物艾（Artemisia argyiLévl.et Vant.）。螯合肥为：乙二胺四乙酸铁钠（螯合铁含量≥99 %），购自郑州银之海化工产品有限公司，简称螯合铁肥。

1.2 仪器与试剂

AL-104电子分析天平（慈溪市天东衡器厂）、T6新世纪紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司），101-1AB电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司），JFSD-100粉碎机（浙江省永康市金穗机械制造厂）、LI-6400XT便携式光合作用测量系统（北京力高泰科技有限公司）、7890B气相色谱仪（Agilent，USA）等。

丙酮、石英砂、碳酸钙、石油醚、桉油精标品（批号：E809037，上海麦克林生物，纯度98%），龙脑标品（批号：464-43-7，上海源叶生物，纯度98%）。

1.3 试验设计

本试验采用单因素随机区组试验设计，设置4个浓度，一个对照（喷等量清水），分别进行喷施，共5个处理，3次重复。试验处理设置见表1。

表1 试验处理设置表Tab.1 Test treatment setting table

小区面积为3 m×4 m，小区间距50 cm，以30 cm×20 cm的行株距平栽艾的根状茎。在株高15 cm时开始喷施螯合铁肥，第一茬艾喷施一次，第二茬艾喷施两次，整个生长周期中共喷3次，喷施时间分别2020年6月20日、7月21日、8月19日，每次每小区用水量为1 000 g，选择天气晴朗、无风或微风的下午进行。

1.4 指标测定

1.4.1 艾生物量

于6月上旬至9月下旬，每隔15 d取样一次，每小区随机取10株。分别测定株高、茎粗、叶片数、单株鲜重和单株干重。

1.4.2 艾产量

分别于2020年7月15日和9月26日采收，共收两茬，称量小区的鲜产、干产及叶产。

1.4.3 艾品质

水分、总灰分、酸不溶性灰分含量测定：参照《中华人民共和国药典》［1］2020版通则。

微量元素含量测定［17］：Fe、Mg、Zn采用火焰法-原子吸收分光光度法测定。

挥发油测定：参照2020版《中华人民共和国药典》［1］。

1.5 数据处理

数据基本处理及图表制作软件为Microsoft Office Excel 2010，数据分析软件为SPSS 22.0。

2 结果与分析

2.1 螯合铁肥对艾生物量的影响

由图1A可知，艾整个生长周期株高呈上升趋势，且第一茬艾株高均高于第二茬。艾在8月下旬前生长迅速，9月开始生长缓慢直至叶片开始泛黄脱落。喷施铁螯合肥对艾株高影响显著，随着喷施浓度增加，同一时期不同处理株高呈先增后减的变化趋势。6月初，未喷施螯合铁肥，各处理株高差异不显著。喷施螯合铁肥后，6月中下旬，F2与F1差异显著，F2较F3、F4及CK差异不显著，7月中旬F2较F1、F3和F4差异显著，较CK差异不显著，但第一茬各时期株高总体表现为F2处理最佳，F3、CK和F4处理次之，F1处理株高最小，第一茬艾F2株高较同期CK分别高1.61%、9.76%和4.48%，F1较CK分别低4.17%、4.44%和5.70%。8月初F2与F1差异显著，F2较F3、F4及CK差异不显著，8月中下旬F2较F1、F3、F4和CK均差异显著，此时期为第二茬艾养分吸收旺盛时期，9月中旬艾生长减缓，F2较F1差异显著，较F3、F4及CK差异不显著，但总体表现为F2处理株高最大，F1处理最小，第二茬艾F2株高较同期CK分别高2.51%、17.76%和9.34%，F1较CK分别低15.97%、4.84%和4.64%。

由图1B可知，艾的茎粗随生长周期的延长，呈不断增大的趋势，在八月下旬之前迅速生长，九月之后增幅略有下降，茎粗达全年最大。喷施不同浓度螯合铁肥对艾茎粗增加有一定的促进作用，但喷施浓度过高，则不利于艾生长，导致茎粗一定程度上小于对照组，随着喷施浓度递增，茎粗先增加后减小。6月初，未喷施铁螯合肥，各处理茎粗差异不显著。喷施螯合铁肥后，6月中下旬，F2较F4差异显著，较F1、F3及CK差异不显著，7月中旬各处理间差异不显著，但第一茬各时期茎粗总体表现为F2和F3处理较优，F1和CK处理次之，F4处理茎粗最小，第一茬艾F2茎粗较同期CK分别高1.80%、0.75%和2.49%，F4较CK分别低1.40%、12.82%和1.85%。8月初各处理间差异不显著，8月中下旬F2较F4差异显著，较F1、F3及CK差异不显著，9月中旬，F2较F1和F4差异显著，较F3及CK差异不显著，但整体表现为F2处理茎粗最大，F4处理最小，第二茬艾F2茎粗较同期CK高3.30%、5.48%和4.19%，F4较CK低1.80%、2.97%和4.45%。

由图1C可知，随着艾生长周期的延长，叶片数也随之增多，且第一茬叶片数比第二茬多10.14%～47.03%。叶片数在八月下旬之前增长迅速，八月下旬之后增势减缓，直至九月下旬叶片泛黄，此时为第二茬叶片数的最大值。6月初，未喷施铁螯合肥，各处理间差异不显著。喷施铁螯合肥后，叶片数呈先增后减的趋势，6月中下旬，F2较F1差异显著，较F3、F4及CK差异不显著，7月中旬各处理间差异不显著，但第一茬各时期叶片数总体表现为F2＞CK＞F3＞F4＞F1，第一茬F2叶片数较同期CK分别高6.38%、0.60%、2.69%，F1较CK分别低4.17%、6.77%和7.70%。8月初各处理间差异不显著，8月中下旬至9月中旬F2较F1、F3、F4及CK差异均显著，整体表现为F2处理叶片数最多，F1处理最少，第二茬艾F2较同期CK分别高8.60%、20.38%和8.40%，F1较CK低2.31%、22.81%和20.64%。比较得出F2为最适喷施浓度。

图1 螯合铁肥对艾生长量的影响Fig.1 Effects of chelated iron fertilizer on growth of A.argyi

由表2可知，艾鲜重随着生长周期的延长而增加，第一茬鲜重范围为0.37～84.27 g/株，第二茬范围为0.35～30.00 g/株，第一茬鲜重是第二茬的2～3倍。6月初，未喷施铁螯合肥，各处理间差异不显著。喷施铁螯合肥后，艾鲜重先增后减，6月中下旬至7月中旬，F2较F1、F3、F4及CK均差异显著，第一茬各时期总体表现为F2处理艾鲜重最高，F3和CK处理次之，F4处理相对较差，F1处理鲜重最小，第一茬艾F2较同期CK分别高7.84%、41.98%和7.90%，F1较CK分别低7.84%、33.82%和11.26%。8月初各处理间差异不显著，8月中下旬F2较F1、F3及F4差异显著，较CK差异不显著，9月中旬，F2较F1、F3、F4及CK均差异显著，整体表现为F2处理最佳，F1处理鲜重最小，第二茬F2较同期CK高7.84%、41.98%、7.90%，F1较CK低3.92%、45.62%、18.77%。

表2 螯合铁肥对艾鲜重的影响Tab.2 Effects of chelating iron fertilizer on fresh height of A.argyi

由表3可知，艾干重随着生长周期的延长而增加，第一茬干重范围为0.10～13.13 g/株，第二茬范围为0.09～12.55 g/株，第一茬干重略高于第二茬。6月初，未喷施螯合铁肥，各处理间差异不显著。随着喷施浓度逐渐递增，艾干重呈先增后减的变化趋势，6月中下旬，F2较F1及CK差异显著，较F3和F4差异不显著，7月中旬，F2较F1、F3及F4差异显著，较CK差异不显著，第一茬各时期总体表现为F2和CK处理艾干重最高，F1处理最低，第一茬艾干重F2较同期CK分别高14.29%、29.70%、5.82%。8月份各处理间差异不显著，9月中旬，F2较F1、F3、F4和CK均差异显著，整体表现为F2处理最佳，F3、F4和CK处理次之，F1处理最小，第二茬F2较同期CK高6.25%、17.20%、14.07%。表明适量喷施螯合铁肥有利于艾干物质的积累。

表3 螯合铁肥对艾干重的影响Tab.3 Effects of chelating iron fertilizer on dry height of A.argyi

2.2 螯合铁肥对艾产量的影响

药材需求量及产量的多少决定其经济效益的高低。由表4可知，喷施螯合铁肥后，艾鲜产、干产及叶产总量均有不同程度增加，鲜产、干产及叶产总量均依次表现为F2＞CK＞F3＞F4＞F1，F2处理鲜产、干产及叶产总量较CK分别高8.46%、9.54%、16.85 %，F1处理较CK分别低23.46%、29.28%、22.78%，表明喷施600倍液螯合铁肥有助于提高艾产量。

表4 螯合铁肥对艾产量的影响Tab.4 Effects of chelating iron fertilizer on yield of A.argyi

2.3 螯合铁肥对艾品质的影响

2.3.1 螯合铁肥对艾水分、灰分的影响

2020版《中国药典》规定，艾叶干燥品中水分含量不得超过15%，总灰分不得超过12%，酸不溶性灰分不得超过3%。由表5可知，不同处理艾叶水分、总灰分、酸不溶性灰分均符合标准，第二茬艾叶水分、灰分含量均略高于第一茬艾叶。第一茬艾叶中，从水分含量来看不同处理间表现为F4＞F3＞F1＞CK＞F2，F4较CK差异显著，F1、F2、F3较CK不具有显著差异性，施肥处理相较CK而言，水分含量有不同程度的增加，高浓度处理水分含量较低浓度处理高；不同处理对艾叶总灰分含量影响表现为F4＞CK＞F1＞F3＞F2，各处理间差异显著，不同处理对艾叶酸不溶性灰分含量影响表现为F4＞F1＞F3＞CK＞F2，F4显著高于其它处理。第二茬艾叶中，从水分含量来看不同处理间表现为F4＞CK＞F1＞F3＞F2，F2较其他处理差异显著；不同处理对艾叶总灰分含量影响表现为F4＞CK＞F1＞F3＞F2，与第一茬表现一致；不同处理对艾叶酸不溶性灰分含量影响表现为F4＞CK＞F1＞F3＞F2，各处理间差异显著。第一茬和第二茬艾叶水分、灰分和酸不溶性灰分较同期CK分别低6.53%、10.22%、10.24%、7.09%、10.47%、25.56%。

表5 螯合铁肥对艾叶水分、灰分含量的影响Tab.5 Effects of chelating iron fertilizer on moisture，ash content of A.argyi

2.3.2 螯合铁肥对艾微量元素含量的影响

由表6可知，第一茬艾叶铁、锌的含量高于第二茬，镁的含量第一茬艾叶低于第二茬。第一茬和第二茬艾叶中，铁含量分别表现为F2＞CK＞F3＞F4＞F1和F2＞F3＞CK＞F4＞F1，镁含量分别表现为F2＞CK＞F3＞F4＞F1和F2＞F3＞F4＞CK＞F1，锌含量分别表现为F2＞CK＝F3＞F4＞F1和F2＞CK＞F3＞F4＞F1，F2较其他各处理差异显著，较CK分别高10.00%、1.44%、6.90%、20.75%、14.09%、3.03%。

表6 螯合铁肥对艾叶微量元素含量的影响Tab.6 Effects of chelating iron fertilizer on trace element content of A.argyi

2.3.3 螯合铁肥对艾挥发油含量的影响

2020版《中国药典》规定，艾叶干燥品中含桉油精不得少于0.050%，龙脑不得少于0.020%。由表7可知，不同处理艾叶桉油精和龙脑含量均符合标准，且第二茬含量略低于第一茬。无论第一茬还是第二茬艾叶，其挥发油、桉油精、龙脑含量表现一致，为F2＞F3≥F4＞F1＞CK，F2处理的桉油精和龙脑较其他处理具有显著差异性，第一茬和第二茬艾叶F2较CK分 别 高15.63%、29.31%、70.59%、21.43%、30.91%、80.00%。综合比较得出，以F2处理艾叶品质最优。

表7 螯合铁肥对艾叶挥发性成分含量的影响Tab.7 Effects of chelating iron fertilizer on volatile component content of A.argyi

3 讨论与结论

合理施肥是提高药用植物品质产量的关键措施，铁元素对植物生物膜的稳定性及核酸、脂质的合成都有重要的影响［18］。本研究结果表明，喷施适宜浓度螯合铁肥对艾生长具有一定促进作用，不同时期株高、茎粗、叶片数、鲜重、干重等指标均以F2处理最佳，以上指标第一茬和第二茬最高分别为104.88 cm和58.44 cm、8.85 mm和12.18 mm、82.33片和68.75片、51.07 g/株和24.13 g/株、10.37 g/株和9.08 g/株，F1、F4因喷施浓度不当对艾植株生长产生不良影响，各指标均低于CK；艾鲜产、干产、叶产总量以F2处理最佳，分别为15 666.7 kg/hm2、4 052.8 kg/hm2、1 752.8 kg/hm2，F3次之，F1最低；在艾质量评价方面，第一茬和第二茬艾叶水分、总灰分、酸不溶性灰分、铁含量、镁含量、锌含量、挥发油、桉油精、龙脑含量均以F2处理最佳，分别为9.73%和11.53%、9.22%和9.41%、1.84%和1.88%、0.55 mg/g和0.64 mg/g、8.48 mg/g和5.10 mg/g、0.031 mg/g和0.034 mg/g、0.74%和0.68%、0.075%和0.072%、0.058%和0.054%，F3次之，符合《中国药典》2020版标准。

本研究发现，第一茬艾叶的产量远高于第二茬艾叶，且北方地区第一茬艾叶宜在七月中旬进行采收，第二茬艾叶宜在九月上旬进行采收，此时株高、叶片数及生物量等生长指标达最高峰，挥发性成分的积累也达到最佳值。这与万定容等人［19］研究结果一致，其根据黄酮、鞣质等物质的含量变化发现：南方地区宜在端午节后1～2周采收艾叶，北方地区可略迟1周，且第一茬艾叶的产量及品质显著优于第二茬艾叶。

铁是植物体内最重要的矿质元素之一，参与许多细胞代谢过程，合理施用铁肥有利于提高植物品质，保障植物呼吸作用和光合作用的正常进行，保证植株个体的正常发育和群体的协调发展［20］。李艳等人［21］研究表明喷施螯合铁肥可显著提高当归品质。挥发油为艾叶的主要活性成分，其化学成分复杂，主要为单萜、倍半萜及其衍生物，有特殊香气，具有消炎抗菌抗病毒等药理活性［22］。路强等人［23］研究表明，喷施铁肥，能够提升胡萝卜的品质以及促进其肉质根对矿质元素铁、镁、锌和钾的吸收，本研究结果与其一致，喷施螯合铁肥能促进艾叶对铁、锌和镁的吸收，铁元素与挥发油、桉油精、龙脑之间具有协同作用，可以促进挥发性成分的积累，以此提升艾叶品质。

喷施适宜浓度螯合铁肥对艾的生长具有明显的促进作用，以喷施600倍液螯合铁肥效果最佳，能够显著提高艾的各项生长指标，高效促进艾叶挥发性成分的积累，提升艾叶品质，增加艾产量，对艾产业提质增效具有重要的理论指导意义。