白術生長動態研究

熊鵬飛， 李金玲， 曹國璠， 趙 致， 王華磊， 劉紅昌， 王 星， 彭方麗， 何 堯

[1.貴州大學農學院，貴州貴陽 550025； 2.貴州省藥用植物繁育與種植重點(工程)實驗室，貴州貴陽 550025； 3.貴州恒霸藥業有限責任公司，貴州貴陽 550008； 4.貴州省植物園，貴州貴陽 550004]

中藥白術來源于菊科多年生植物白術(AtractylodesmacrocephalaKoidz.)的干燥根莖，在《神農本草經》上被列為上品，氣清香，味甘、微辛，嚼之略帶黏性，具有健脾益氣、燥濕利水、止汗安胎功效[1]。白術主產于浙江、貴州、湖南、安徽、河北等地[2]。白術屬于大宗類藥材，市場需求量較大，近年來白術栽培面積不斷擴大，白術的栽培技術顯得尤為關鍵。目前關于白術栽培方面的研究主要在種源遺傳多樣性[3-4]、種子種苗特性[5-7]、簡單肥料試驗[8-9]、種源品質比較[10-12]及病蟲害[13-15]等方面，而栽培技術系統研究的基礎是生長發育規律，但是目前關于白術生長發育規律研究僅見于對白術生育時期的簡單劃分[16]和白術地下根莖的發育規律[17]，對于白術地上部和地下部生長動態的定量分析及其干物質分配率方面的研究尚未見報道。在白術栽培過程中，為了獲得較大的產量，本研究在白術生育過程中對現蕾期進行摘蕾處理，對其地上部、地下部各表觀指標(生物量、干物質量，折干率、根冠比、干物質分配率及藥材品質動態變化)進行測定，掌握白術的生長特性，為以后白術生產采取適宜的栽培管理措施提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑儀器

白術試材來源于貴州松桃華源藥材種植公司，由貴州大學王華磊教授鑒定為菊科蒼術屬植物白術。在白術現蕾后，進行摘蕾處理。

Agilent 1260液相色譜儀，白術內酯Ⅰ(批號111975—201501)、白術內酯Ⅱ(批號111976—201501)、白術內酯Ⅲ(111976—201501)均購于中國藥品食品檢定研究院，含量≥99.9%。甲醇(分析純，天津富宇精細化工有限公司)、甲醇(色譜純，德國Merck)、乙腈(色譜純，德國Merck)，水為純化水。

1.2 試驗方法

試驗于2014年2—11月在貴州省松桃苗族自治縣長興堡鎮寨云村貴州恒霸藥業白術種植基地進行，基地位于 109°10′～109°17′E、28°20′～29°01′N，海拔650～680 m，土壤質地為黏壤土。土壤pH值5.20，堿解氮含量為4.42 mg/kg，有機質含量為40.32 g/kg，有效磷含量為10.65 mg/kg，速效鉀含量為40.80 mg/kg。

試驗白術于2014年2月下旬移栽，行株距為25 cm×12 cm。隨機抽出30株白術苗進行規格測定，根長最長為22.11 mm，最短為8.42 mm，根直徑最大為14.81 mm，最小為7.58 mm，根質量平均4.32 g/株。田間管理同大田栽培，施入復合肥(貴州西洋肥業有限公司)60 kg/667 m2，尿素(貴州赤天化股份有限公司)50 kg/667 m2。其中復合肥 30 kg/667 m2作為底肥，4月下旬施30 kg/667 m2尿素作第1次追肥，6月中旬摘蕾后施入剩余肥料作第2次追肥。

在白術出苗后，于2014年4月7日開始取樣，至2014年10月29日結束，共取樣10次，每次取樣20株，前5次每隔20 d取樣1次，后5次每隔25 d取樣1次。采樣樣品均在 50 ℃ 烘干。具體取樣日期見表1。

表1 取樣日期與生長天數對應

1.3 測定指標及其計算方法

1.3.1 主要生長指標測定 株高：莖基部到植株頂部的高度。莖粗：莖基處的直徑。葉片數：全株綠葉數。根莖長度：根莖基部到頂部的長度。根莖直徑：分別測量根莖基部、中部、頂部的直徑。植株生物量：分地上莖葉與地下根莖，10株1組稱鮮質量。干物質積累量：地上莖葉105 ℃殺青 30 min，再經50 ℃烘干至恒質量，地下根莖直接50 ℃烘干至恒質量。根莖體積采用浸入排水法測定。水分、灰分、浸出物參照《中國藥典版(一部)：化學成分分析簡明手冊》2010方法測定。具體測定計算公式如下：

根莖長度、直徑日均增長率=(ln-ln-1)/(tn-tn-1)，2≤n≤10；公式中ln表示第n次取樣根莖長度、直徑。tn表示第n次取樣的植株生長時間，d。

地上部分折干率=m2/m1；地下部分折干率=m4/m3；根冠比=m4/m2；地上部分干物質分配率=m2/(m2+m4)，地下部分干物質分配率=(m4-m0)/(m2+m4)。以上公式中m1表示地上部分生物量，m2表示地上部分干物質量，m3表示地下部分生物量，m4表示地下部分干物質量，m0表示白術苗干物質量。

1.3.2 生理指標白術內酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含量的測定 使用高效液相色譜法對內酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含量進行測定。

1.3.2.1 測定色譜條件與系統適應性 色譜條件參照段啟的方法[18]略有改動。色譜柱：Agilent SB-C18柱(5 μm，4.6×250 mm)；流動相：乙腈(A)-水(B)；柱溫：25 ℃；流速：1.0 mL/min；進樣量：10 μL；檢測波長：白術內酯Ⅰ為 276 nm，白術內酯Ⅱ、Ⅲ為220 nm；記錄時間24 min。梯度洗脫條件見表2。

表2 洗脫條件

1.3.2.2 供試品制備 取過100目篩的白術粉末約2.0 g，置50 mL具塞錐形瓶中，精確稱定，加入甲醇20 mL，稱定質量，浸泡30 min，超聲30 min，冷卻至室溫，加甲醇補足減失的質量，過濾，取續濾液，加甲醇定容至25 mL，過0.45 μm微孔濾膜，取濾液作為供試品溶液。

1.3.2.3 對照品制備 精確稱取白術內酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別 6.00、6.10、2.55 mg對照品置于25 mL容量瓶中，加甲醇溶解并定容，制成白術內酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ質量濃度分別為0.240、0.244和0.102 mg/mL的混合對照品溶液，放入冰箱待用。

1.3.2.4 線性關系考察 精確吸取1.0、2.0、3.0、4.0、6.0、8.0、10.0、20.0 μL混合對照品溶液注入高效液相色譜儀，測定色譜峰面積，以進樣量(mg)為橫坐標，色譜峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。白術內酯Ⅰ標準曲線：y=4×106x-85.162；白術內酯Ⅱ標準曲線：y=4×106x+53.127；白術內酯Ⅲ標準曲線：y=3×106x-30.519；r均為0.999 5。

1.4 數據分析

采用SPSS 20.0和Excel 2007對數據進行整理分析并作圖。

本項研究的數據表明，理工科的大學生在詞典使用中存在著多種問題和誤區，這些問題導致部分學生養成了不好的詞典使用習慣，并進而影響了學習效率和效果及在英語考試中的成績。主要表現在：

2 結果與分析

2.1 白術地上部分生長動態變化

由表3可知，白術生長前20 d，莖節較短，莖較粗，生長20～40 d，株高增加，莖節伸長，莖粗變小，40 d后，隨著生長時間的延長，莖粗逐漸增大，生長125 d時，莖粗達到最大，125 d后逐漸減小，可能原因是莖木質化程度增加，基部葉柄脫落。生長前期株高快速增加，生長80 d后達到最大值，摘蕾處理后株高穩定。生長前60 d一級分枝生長較慢，60 d后分枝生長加快，至175 d達到最大分枝數。生長前60 d葉片數生長變化與分枝數變化一致，60 d后生長加快，至150 d達到最大葉片數，150 d后基部葉片開始衰老脫落，葉片數開始減少。

表3 白術植株地上部主要性狀生長動態

2.2 白術地下部分生長動態變化

由表4可知，白術地下各部分指標都隨生長時間延長而增長，根莖基部全生育期日均生長速率為0.11 mm/d，在 60～80 d、80～100 d、200～225 d這3個生長階段生長較快，日均生長速率分別為0.12、0.15、0.20 mm/d，在125～150 d生長速率最快，日均生長速率達到0.29 mm/d。根莖中部全生育期日均生長速率為0.09 mm/d，在80～100 d、100～125 d、125～150 d生長較快，日均生長速率分別為0.17、0.11、0.17 mm/d，其中在60～80 d生長最快，日均生長速率達到0.21 mm/d。根莖底部全生育期日均生長速率為 0.09 mm/d，在60～80 d、100～125 d、125～150 d生長較快，日均生長速率分別為0.12、0.11、0.14 mm/d，在200～225 d生長最快，日均生長速率達到0.18 mm/d。根莖長度全生育期日均生長速率為0.25 mm/d，在80～100 d生長較快，日均生長速率為0.51 mm/d，在60～80 d生長速度最快，日均生長速率達到0.89 mm/d。根莖體積的增大主要是由于根莖長度與直徑的變化，根莖體積全生長期的日均增大速率為 0.35 mm3/d，在80～100 d、200～225 d體積增大較快，日均體積增大速率分別為0.51、0.47 cm3/d，在125～150 d增大最快，日均增大速率達到0.98 cm3/d。

表4 白術地下根莖性狀指標

2.3 白術根莖鮮質量及干質量動態變化

由圖1可見，白術地上莖葉鮮質量與干質量隨生長時間的延長而先增大后減小，呈拋物線形變化，說明在生長前期，光合產物主要用于地上莖葉生長，鮮質量在150 d左右達到最大，為208.61 g/株，干質量在125 d左右達到最大，約為66.69 g/株。白術產量形成過程，實際上是地下根莖膨大與根莖干物質積累過程，白術根莖膨大與干物質積累各個指標表現為“慢—快—慢”，整個生長過程呈“S”形曲線，符合Logistic方程，用Logistic方程對地下根莖鮮質量(主根及須根)和干質量進行模擬，由表5可見，r2均達到0.98以上，達到極顯著水平。對模擬方程進行求二階導數可得生長速率最大點，求三階導數可得生長速率的2個拐點。根莖鮮質量2個拐點分別為83.77、174.60 d，即前84 d根莖生長緩慢，在生長 84～175 d，生長迅速，日均生長量為0.50 g/株，其中在生長130 d時達到整個生長期的最大生長速率，為 0.57 g/株。根莖干質量增長的2個拐點分別為110.04、195.01 d，即地下干質量增長主要集中在111～196 d，日均生長量為0.23 g/株，其中在生長153 d時，積累速率達到最大，為0.26 g/株。葉片是白術干物質積累的主要光合源，地上莖葉與地下根莖是光合產物的主要庫，生長前110 d葉片光合產物主要流向地上庫，用于地上莖葉生長。111～153 d，光合產物一部分流向地上庫，用于維持地上莖葉的生長，一部分流向地下庫，用于根莖膨大；153～195 d，地上莖葉生長基本停止，光合產物主要流向地下庫，用于根莖膨大，196 d后地上莖葉衰老加速，養分逐漸回流。

2.4 白術折干率、根冠比、干物質分配率、藥材品質的動態變化

折干率的變化趨勢與生物量密切相關，能反映干物質積累程度及利用價值[19]。由表5可見，白術植株折干率隨生長時間的延長呈增大趨勢，說明糖、蛋白質等物質在白術體內得到積累，干物質相對含量增加。生長前125 d，白術地上莖葉折干率隨生長時間的延長而增大，生長125～150 d有所下降，生長150 d后，折干率隨生長時間的延長又增大。白術地下根莖折干率隨生長時間的延長而增大。

表5 白術根莖鮮、干質量曲線

根冠比的大小反映地上部分與地下部分的相關性，能夠體現植物光合產物的分配情況[20-24]。由表5可知，白術在整個生育期根冠比變化較大，由于生長前期白術根莖大部分干物質是前一年積累的，根冠比較大，隨著生長時間的延長，光合產物主要用于地上部分快速生長，地下部生長較慢，根冠比變小，在生長125 d左右，根冠比最小。生長125 d后，光合產物逐漸加大向地下部分運轉，地上部分生長變慢，加之植株開始衰老，水分散失、葉片脫落，導致莖葉生物量降低，致根冠比增大。

由圖2可知，白術生長前125 d，光合產物主要用于地上莖葉生長，地上干物質分配較多，20 d時最多，生長20～100 d時光合產物有一部分流向地下，根莖干物質緩慢增加，地上干物質分配緩慢減少。在生長125 d時地上干物質分配有所增大，是由于地上干物質量達到最大，125 d后光合產物逐漸加大向地下部分運轉，地上干物質分配率變小。

由表6可知，白術水分、灰分、浸出物是檢驗白術藥材質量的重要指標，整個生育期，水分含量在生長200 d后低于5%，灰分含量只有在200 d左右低于5%，浸出物含量只有在生長200 d左右高于35%，達到36.10%。綜上，只有在生長200 d左右水分、灰分和浸出物含量均達到《中華人民共和國藥典》要求。根據《中華人民共和國藥典》對白術品質的要求，建議白術在生長200 d左右進行采收。

2.5 白術內酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含量動態變化

表6 白術折干率、根冠比、藥材品質的動態變化

表7 白術內酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含量動態變化

2.6 白術內酯單株積累量動態變化

由圖3可見，在白術整個生育期，白術內酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ單株積累量呈倒“V”字形動態變化，單株積累量最多主要在根莖膨大期。在生長前60 d，白術內酯Ⅰ積累量隨生長時間的延長而增加，生長60～100 d，積累量有減少趨勢，100 d后，隨生長時間延長而增加，至175 d達到最高，為3.90 mg/株，175 d后積累量減少。生長前40 d，白術內酯Ⅱ積累量隨生長時間延長而減少，40～100 d隨生長時間延長而增多，100 d后含量降低，至125 d時隨生長時間延長含量逐漸增加，至150 d達到最高，為16.27 mg/株，150 d后積累量減少。生長前 40 d，白術內酯Ⅲ積累量隨生長時間延長而減少，40～150 d隨生長時間延長而增多，至150 d達到最大，為20.40 mg/株，150 d后積累量減少。

2.7 白術生育時期劃分

根據白術生長發育特點及干物質積累動態，在白術出苗后，可將白術植株個體生長過程分為苗期、地上部分旺長期、根莖膨大期及倒苗期，具體生育時期劃分見表8。

3 結論與討論

白術栽培產量取決于地下根莖的膨大與干物質的積累，白術地下根莖生長符合“S”形曲線生長。根據“源庫”理論，根莖作為白術最主要的“庫”，“庫”的增加受到地上“源”的影響。付順華等研究表明，白術根莖質量與地上莖葉各指標存在顯著正相關[25]。本試驗研究表明，在生長150 d后，白術地上生物量和葉片數達到最大值，地下干物質積累速率也達到最大值。對白術地下生物量和干物質積累量的曲線模擬表明，白術根莖生物量增長的第1個拐點是84 d，干物質積累的第1個拐點是111 d，出現拐點推后的原因可能是80～110 d 地下部分生長較快，但折干率較低，水分含量較高。

根據產量與藥典對白術品質的要求進行綜合考慮，建議貴州產白術最佳采收期在生長200 d左右即10月下旬前，如果以內酯類成分為主要藥用成分，可將生長175 d即9月上旬作為最佳采收期。

表8 白術生育時期劃分

正確劃分白術生育時期，有利于選擇適宜的栽培管理措施。白術出苗后，根據白術地上部分和地下部分的生長發育特點及干物質積累與分配規律，將白術生育時期劃分為苗期、地上部分旺長期、根莖膨大期及倒苗期。苗期和地上部分旺長期，應該增施氮肥，促進地上莖葉生長。根莖膨大期及養分回流期應增施氮肥、磷肥和鉀肥，可以延長葉片功能期，防止葉片過早枯萎，保證根莖形成所需要的營養物質，同時促進光合產物向地下轉移。

白術苗期與地上部分旺長期，光合產物主要用于地上部分生長，少部分轉移到地下根莖。根莖膨大期，白術地上部分生物量與干物質積累量都達到最大，光合產物加快向地下根莖轉移。倒苗期，地上部分衰老加速，養分繼續向地下根莖轉移。