氮磷鉀配施對(duì)甘草育苗質(zhì)量的影響

黃亞萍，陳垣＊，郭鳳霞，，徐向宏，張?zhí)煦~，王永輝

（1.甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物生產(chǎn)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，甘肅 蘭州730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州730070）

＊甘草（Glycyrrhizauralensis）為豆科甘草屬多年生草本植物，是重要的藥材資源，具有廣泛的臨床應(yīng)用價(jià)值［1］。其主要化學(xué)成分有甘草酸、甘草次酸、甘草內(nèi)酯、黃酮類和香豆素類等，有補(bǔ)脾益氣、止咳祛痰、清熱解毒、調(diào)和諸藥的功能［2，3］。甘草還是一種優(yōu)質(zhì)天然甜味劑。甘草需求量逐年上升，已成為國(guó)際緊缺商品。現(xiàn)能出口甘草的國(guó)家有伊朗、伊拉克、前蘇聯(lián)、阿富汗、土耳其和中國(guó)。在美國(guó)進(jìn)口甘草中，中國(guó)甘草曾占到98%［4］。

然而，由于盲目采挖，甘草野生資源遭到嚴(yán)重破壞，已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代制藥需求［3］。我國(guó)甘草蘊(yùn)存量建國(guó)初期約為200萬(wàn)～250萬(wàn)t，目前已下降到50萬(wàn)～70萬(wàn)t［5］。因此，對(duì)野生甘草進(jìn)行人工馴化栽培是解決甘草供需矛盾和保護(hù)甘草野生資源最有效的措施，但目前對(duì)甘草的研究主要集中在其主要成分提取及其藥理研究方面。對(duì)野生甘草已進(jìn)行了人工馴化研究［6，7］，對(duì)栽培過(guò)程中病蟲害防治、適宜采收期和藥效成分等做了大量研究［6－11］，有關(guān)施肥對(duì)定植后成株影響的研究也有些報(bào)道［12，13］。上述研究為甘草人工馴化栽培奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。但由于甘草直播栽培浪費(fèi)種子且不便于集中化管理，生產(chǎn)效率差，而育苗移栽便于培育壯苗，還可節(jié)約土地資源，甘草生產(chǎn)主要以育苗移栽為主，但目前缺乏對(duì)甘草育苗階段施肥技術(shù)的研究，導(dǎo)致育苗期盲目施肥，嚴(yán)重影響苗栽質(zhì)量和甘草的產(chǎn)量與品質(zhì)。尤其甘草工廠化育苗肥料配方研究尚處于空白。“3414”肥料方案是農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范推薦采用的方案設(shè)計(jì)［14］。因此，采用“3414”配方施肥方案探尋甘草配方施肥育苗方法及技術(shù)，明確氮磷鉀配施對(duì)甘草育苗質(zhì)量的影響具有重要意義，可為甘草測(cè)土配方施肥及無(wú)土栽培施肥育苗提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及來(lái)源

試驗(yàn)用甘草種子為烏拉爾甘草種子，由酒泉王獅甘草有限公司提供。

1.2 種子處理及育苗

試驗(yàn)于2009年12月－2010年4月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)中草藥栽培與鑒定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。播種前，用98%濃硫酸處理甘草種子，即每千克甘草種子加30 m L的98%濃硫酸充分?jǐn)嚢?0 min，然后立即用清水漂洗種子，除去硫酸，晾干備用育苗。育苗采用盆栽進(jìn)行，依據(jù)“3414”肥料試驗(yàn)方案，試驗(yàn)共設(shè)14個(gè)處理，即選擇規(guī)格一致的培養(yǎng)盆42個(gè)，隨機(jī)分為14組（培養(yǎng)期間分別施加14種不同N、P、K配比營(yíng)養(yǎng)液），每組3個(gè)（3次重復(fù)），分別盛裝等量經(jīng)高溫滅菌的干凈細(xì)沙作為育苗基質(zhì)，播種前1 d用營(yíng)養(yǎng)液澆透水（200 m L），播種深度1 cm，每培養(yǎng)盆播種30粒種子，出苗后保苗5株。培養(yǎng)期間每2 d澆水200 m L，營(yíng)養(yǎng)液每20 d澆1次，每次200 m L，其余管理均一致。試驗(yàn)期間每天統(tǒng)計(jì)出苗數(shù)，直至不出苗為止。最后計(jì)算出苗率（播種后38 d種子發(fā)芽數(shù)占供試種子數(shù)的百分比）、出苗勢(shì)（播種后17 d種子發(fā)芽數(shù)占供試種子數(shù)的百分比）、出苗指數(shù)和出苗活力［15－19］。

式中，Gt為百粒種子第t天的出苗數(shù)，Dt為相應(yīng)出苗天數(shù)。

出苗結(jié)束后生長(zhǎng)第10天測(cè)定各培養(yǎng)盆幼苗苗高和莖粗。待育苗試驗(yàn)結(jié)束（2010年4月19日）分別挖取各培養(yǎng)盆甘草苗栽全株，測(cè)定根長(zhǎng)和根粗，并用氯化三苯四氮唑（2，3，5－triphenyltetrazolium chloride，TTC）還原法測(cè)定根系活力［20］。苗高、莖粗和根粗均采用游標(biāo)卡尺測(cè)定，莖粗和根粗均測(cè)定最粗部位。

1.3 營(yíng)養(yǎng)液配方

甘草育苗營(yíng)養(yǎng)液采用“3414”肥料試驗(yàn)方案配制［14］（表1）。“3414”是指氮（N）、磷（P）和鉀（K）3個(gè)因素，各4個(gè)水平，共14個(gè)處理的施肥配方設(shè)計(jì)，分別采用硝酸銨（NH4NO3）、磷酸二氫鉀（KH2PO4）和硝酸鉀（KNO3）作為N、P、K肥料。各施肥因素的4個(gè)水平中，0水平指不施肥，2水平指當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚?水平＝2水平×0.5，3水平＝2水平×1.5（該水平為過(guò)量施肥水平）。依據(jù)甘草需肥規(guī)律，確定N2為硝酸銨80 mg／L，P2為磷酸二氫鉀178 mg／L，K2為硝酸鉀298 mg／L。其他大量及微量元素營(yíng)養(yǎng)液配方參照霍格蘭（Hoagland）營(yíng)養(yǎng)液配方［21］（表2）。

表1 “3414”施肥配方方案Table 1 The‘3414’fertilization combination scheme

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 11.5軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，多重比較采用Duncan法。圖表繪制采用Excel 2003軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮、磷、鉀配施對(duì)甘草出苗特性的影響

本研究14個(gè)處理中，處理1（N0P0K0）為空白對(duì)照，其余13個(gè)處理均為N、P、K配比處理（表3）。N、P、K配施對(duì)甘草出苗特性具有極顯著影響（P＜0.01）。經(jīng)98%硫酸處理的甘草種子在4～6號(hào)處理中出苗質(zhì)量居前3位，均較空白對(duì)照的出苗質(zhì)量顯著提高，出苗率、出苗勢(shì)和出苗指數(shù)從高到低均依次為處理4（N2P0K2）＞處理5（N2P1K2）＞處理6（N2P2K2）。出苗活力略有差異，大小依次為處理5（N2P1K2）＞處理4（N2P0K2）＞處理6（N2P2K2）。處理3（N1P2K2）和處理7（N2P3K2）的出苗質(zhì)量也均優(yōu)于對(duì)照，尤其出苗活力的提高更顯著。處理14（N2P1K1）的出苗率、出苗指數(shù)和出苗活力也均較對(duì)照有不同程度提高，但出苗整齊度差，出苗勢(shì)較對(duì)照下降63.6%（P＜0.01）。其他處理?xiàng)l件下出苗質(zhì)量均不及空白對(duì)照的水平。

表2 霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液配方Table 2 Nutrient solution formula of Hoagland

表3 不同濃度氮、磷、鉀配比對(duì)甘草種子出苗特性的影響Table 3 Effect of different concentrations of N，P and K combination on G.uralensis germination characteristics

在N2K2配比條件下，甘草出苗質(zhì)量均優(yōu)于空白對(duì)照，但隨著施P肥水平的提高出苗質(zhì)量呈下降趨勢(shì)（圖1），當(dāng)施磷水平為P3時(shí)出苗率又回到空白對(duì)照的水平，但出苗活力仍顯著高于對(duì)照（P＜0.01）（表3）。

2.2 氮、磷、鉀配施對(duì)甘草幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

N、P、K配施對(duì)甘草幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育也具有極顯著影響（P＜0.01）（表4）。不同N、P、K配比（處理2～14）條件下，出苗結(jié)束后生長(zhǎng)10 d的甘草幼苗均較空白對(duì)照顯著增高，其中以處理6（N2P2K2）的效應(yīng)最大（P＜0.01），處理7（N2P3K2）的效應(yīng)次之（P＜0.01）。但對(duì)莖粗的影響不同，除 N3P2K2、N1P1K2和 N1P2K1處理中甘草幼苗莖稈均較空白對(duì)照表現(xiàn)不同程度細(xì)弱外，其余N、P、K配方處理均不同程度促進(jìn)了甘草幼苗的莖粗，其中也以處理6（N2P2K2）的增粗效應(yīng)最大，較對(duì)照增粗0.027 cm，提高14.8%（P＜0.01）。N、P、K配施對(duì)葉片數(shù)亦均有極顯著影響（P＜0.01），其中處理5和處理6的正向效應(yīng)達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），其葉片數(shù)分別較對(duì)照提高67.2%和61.9%。N2K2的4個(gè)P水平配比中，對(duì)葉片數(shù)的效應(yīng)大小依次為N2P1K2＞N2P2K2＞N2P0K2＞N2P3K2。

2.3 氮、磷、鉀配施對(duì)甘草幼苗根系活力的影響

播種后生長(zhǎng)50 d的甘草幼苗在處理6和處理5中根系活力達(dá)到最高和次之（圖2），均與空白對(duì)照間差異極顯著（P＜0.01），但二者間差異不顯著。處理14的根系活力居第3位，也較對(duì)照極顯著增強(qiáng)（P＜0.01）。處理4的根系活力較對(duì)照顯著增強(qiáng)（P＜0.05）。而處理11、12和13的根系活力均較對(duì)照顯著減弱（P＜0.05），其余處理的根系活力均與對(duì)照無(wú)顯著差異。N2K2的4個(gè)P水平配比中，對(duì)幼苗根系活力的效應(yīng)大小依次為N2P2K2＞N2P1K2＞N2P0K2＞N2P3K2。

N、P、K配施對(duì)根部形態(tài)亦均有極顯著影響（P＜0.01）（圖2），其中均以處理5（N2P1K2）的正向效應(yīng)最為顯著，其根長(zhǎng)和根粗較空白對(duì)照分別提高37.3%（P＜0.01）和7.3%。N2K2的4個(gè)P水平配比中，對(duì)主根長(zhǎng)效應(yīng)依次為處理5（N2P1K2）＞處理7（N2P3K2）＞處理6（N2P2K2）＞處理4（N2P0K2），對(duì)根粗效應(yīng)依次為處理6（N2P1K2）＞處理4（N2P0K2）＞處理5（N2P2K2）＞處理7（N2P3K2）。

2.4 缺素對(duì)甘草育苗質(zhì)量的影響

甘草培養(yǎng)基質(zhì)單純?nèi)盢時(shí)相對(duì)出苗率最低，較空白（N0P0K0）和推薦施肥（N2P2K2）出苗率分別下降22.9%和39.5%（表5）。缺K時(shí)相對(duì)出苗率也均低于空白和推薦施肥處理的水平，分別降低11.4%和23.2%。而缺P時(shí)相對(duì)出苗率最高，較空白對(duì)照和推薦施肥處理出苗率分別提高35.4%和16.1%。相對(duì)出苗活力和根系活力表現(xiàn)基本一致的趨勢(shì)，缺N、缺P和缺K時(shí)出苗活力和根系活力分別較推薦施肥處理下降，但分別均較空白增強(qiáng)，程度均依次為缺P＞缺K＞缺N，其中缺P處理根系活力增強(qiáng)程度達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

培養(yǎng)基質(zhì)中N、P、K單純過(guò)量條件下，甘草出苗率和幼苗生長(zhǎng)發(fā)育均受到不同程度抑制（表5），出苗質(zhì)量抑制大小依次為高N＞高K＞高P。在高N條件下，相對(duì)出苗活力抑制最大，較空白（N0P0K0）和推薦施肥處理（N2P2K2）分別下降23.2%和71.8%（P＜0.01）。根系TTC還原活力抑制大小依次為高N＞高P＞高K。

表4 不同濃度氮、磷、鉀配比對(duì)甘草幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響Table 4 Effect of different concentrations of N，P and K combination on G.uralensis growth indicators

表5 缺素對(duì)甘草種子出苗特性的影響Table 5 Effect of lanking nutrient element on G.uralensis emergence characteristics

3 討論與結(jié)論

3.1 不同配方營(yíng)養(yǎng)液對(duì)甘草幼苗生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著影響

不同種類的作物以及不同品種的同種作物，其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期對(duì)N、P和K的需求量均不同。離子態(tài)養(yǎng)料主要通過(guò)擴(kuò)散和質(zhì)流進(jìn)入植物根內(nèi)。不能被基質(zhì)吸附，擴(kuò)散系數(shù)較大。易被基質(zhì)吸附，擴(kuò)散系數(shù)較小。N與蛋白質(zhì)的合成密切相關(guān)，P能促進(jìn)根系生長(zhǎng)、增強(qiáng)原生質(zhì)的粘彈性、提高作物的抗逆性，而K與碳水化合物代謝關(guān)系密切、能活化多種酶類、有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育［22］。有研究［23－26］表明，施氮和施磷對(duì)植物生長(zhǎng)有良好的效應(yīng)，氮、磷、鉀配合施用時(shí)互作效應(yīng)更顯著，能充分發(fā)揮各種養(yǎng)分的增產(chǎn)作用，增產(chǎn)效果更顯著。出苗率、出苗勢(shì)和出苗指數(shù)均是反映種子出苗質(zhì)量的主要指標(biāo)，出苗活力是反映出苗質(zhì)量和幼苗長(zhǎng)勢(shì)的綜合指標(biāo)。本研究表明，以純沙石作為育苗基質(zhì)，在添加Hoagland營(yíng)養(yǎng)液條件下，采用不同N、P、K配比營(yíng)養(yǎng)液澆灌對(duì)甘草出苗質(zhì)量和幼苗生長(zhǎng)發(fā)育均具有極顯著影響，N2K2配比下出苗質(zhì)量均優(yōu)于空白對(duì)照，且隨著施磷水平的提高出苗質(zhì)量呈下降趨勢(shì)，出苗質(zhì)量依次為N2P0K2＞N2P1K2＞N2P2K2＞N2P3K2。而出苗活力略有差異，大小依次為N2P1K2＞N2P0K2＞N2P2K2＞N2P3K2。說(shuō)明甘草育苗過(guò)程中，種子萌發(fā)及出苗階段對(duì)P基本不需求，但適宜量的P肥可有效促進(jìn)萌發(fā)后苗芽的生長(zhǎng)，為培育壯苗奠定基礎(chǔ)。

3.2 不同配方營(yíng)養(yǎng)液對(duì)甘草根部發(fā)育具有顯著影響

植物的地上部分和地下部分處在不同的環(huán)境中，兩者通過(guò)維管束進(jìn)行著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與信息物質(zhì)的大量交換。施肥能促進(jìn)植物根系和地上部生長(zhǎng)，改善根際組成，是栽培植物提高產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段［3］。根系活性強(qiáng)弱直接關(guān)系著植物的生長(zhǎng)發(fā)育，而TTC還原活力與根系活性成正比［20］。甘草是多年生藥用根植物，其根部形態(tài)是影響育苗成功的關(guān)鍵，根系活力與其移栽成活率密切相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，N2P2K2和N2P1K2處理均可極顯著提高甘草根系活力，促進(jìn)根系健壯，為培育壯苗奠定良好基礎(chǔ)。單純?nèi)盢、缺P或缺K時(shí)根系活力分別較推薦施肥處理下降，但均較空白增強(qiáng)，增強(qiáng)程度依次為缺P＞缺K＞缺N。說(shuō)明適宜N、P、K配方可促進(jìn)甘草根系抗逆性能。

綜上所述，種子出苗率和苗栽質(zhì)量是決定甘草育苗成敗的關(guān)鍵。在甘草出苗階段需P量小，但出苗后開(kāi)始顯示P的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)，過(guò)量P肥還不利于甘草出苗和根系活力，過(guò)量K、N肥也均不利于甘草幼苗的發(fā)育。從育苗效益和環(huán)境保護(hù)雙重考慮，在甘草利用沙石基質(zhì)進(jìn)行工廠化育苗中，播種前用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液外，結(jié)合N2P1K2配方施肥為宜，即分別以80 mg／L NH4NO3、89 mg／L KH2PO4和298 mg／L KNO3為N、P和K源的營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行澆灌，每隔20 d澆灌1次。由于氨容易被植物吸收，而氨氣對(duì)植物又有毒害，澆灌營(yíng)養(yǎng)液后應(yīng)及時(shí)噴灌適量水，使?fàn)I養(yǎng)液中的氨態(tài)氮下滲到底部基質(zhì)，這樣可避免氨的揮發(fā)而灼傷幼苗。

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