藥劑處理對北蒼術的抑花效果及對根莖干物質質量和蒼術素質量分數的影響

蘇書樂,肖 茹,趙思源,蘇文楠,趙文君,張 賽,鄭金雙

(河北科技師范學院農學與生物科技學院,河北省作物逆境生物學重點實驗室;河北 秦皇島,066600)

以收獲營養器官為主的植物,抑制其開花有利于將營養物質集中在營養器官,從而達到提質增效的生產目標[1,2]。目前關于化學藥劑抑制植物開花的相關研究,主要集中在控制木本植物飛絮和果毛形成[3～8]。在藥用植物抑花研究方面,潘秋祥等[1]用抑芽丹對白術進行化學除蕾,何伯偉等[2]用滅芽靈等藥劑控制白術花蕾,均發現經過一定濃度藥劑處理后白術的有效花蕾數明顯減少,且增產增效效果顯著。

北蒼術(Atractylodeschinensis(DC.) Koidz.)為菊科蒼術屬多年生草本植物,其干燥根莖入藥,是中藥材蒼術的主要來源。北蒼術根莖中主要活性成分是蒼術素,《中華人民共和國藥典》[9](以下簡稱《中國藥典》)規定,蒼術藥材按干燥品計,蒼術素質量分數不得低于0.30%。由于北蒼術生殖生長消耗根莖大量營養,影響根莖干物質質量和蒼術素質量分數的積累。為此,筆者選用抑芽丹、乙烯利、桔梗奇肥、萘乙酸、抑花一號、石硫合劑等6種化學藥劑分別在北蒼術第4年生長期的現蕾期、現蕾期+初花期、初花期噴施處理,探索藥劑處理對北蒼術抑花效果、根莖干物質質量和蒼術素質量分數的影響,以期為冀東地區北蒼術生產提質增效提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

本次試驗在秦皇島元正農業科技發展有限公司基地進行,基地位于河北省秦皇島市青龍滿族自治縣龍王廟鄉北干樹村(東經119.48°,北緯40.33°)。本次試驗所用北蒼術是種子繁殖第4年生長期的植株,試驗用藥劑及配制情況見表1。

表1 供試藥劑種類及配制情況

1.2 試驗方法

1.2.1藥劑噴施處理 試驗采用二因素(藥劑*藥劑濃度)隨機區組試驗設計。將6種藥劑稀釋成3種不同濃度(表1),使用農用手動噴霧器在距離植株頂端0.5 m處,均勻噴施在北蒼術株叢上,以噴施清水為對照(CK)。噴施時期和處理次數為現蕾期噴施1次、現蕾期+初花期噴施2次和初花期噴施1次。現蕾期噴施日期為2020-07-04,初花期為2021-08-06,于2021-08-06對現蕾期噴施藥劑的北蒼術進行抑花情況進行調查,于2021-09-06對現蕾期+初花期和初花期噴施藥劑的北蒼術抑花情況進行調查。北蒼術以畦作方式栽培,每畦2行,株距20 cm,行距25 cm。每個處理設置3次生物學重復,每次重復小區面積10 m2(長寬2 m×5 m),在田間為5 m 3畦。

1.2.2抑花效果調查 (1)群體抑花效果調查:每個小區隨機選擇2 m 3畦進行調查,記錄植株群體內所有正常開花株數、枯死株數、未現蕾株數和花蕾枯株數、藥害株數,其中藥害株數分為3個等級,即輕微斑點、輕微藥害、嚴重藥害。(2)單株抑花效果調查:每次重復隨機選擇6株調查單株的總花蕾數、正常開花蕾數及藥害蕾數。

①藥害分級標準

輕微斑點:有病斑葉片數量占整個植株葉片數量的25%以下。

輕微藥害:有病斑葉片數量占整個植株葉片數量的25%～50%。

嚴重藥害:有病斑葉片數量占整個植株葉片數量的50%以上,葉片出現發黃干枯,乃至上半部分枯死。

②群體致死率、藥害率、嚴重藥害率、抑花率的計算

致死率=(枯死株數/總株數)×100%

藥害率=(藥害株數/總株數)×100%

嚴重藥害率=(嚴重藥害株數/總株數)×100%

抑花率=(未現蕾株數+花蕾枯株數)/總株數×100%

③單株抑花率、藥害率的計算

抑花率=(總花蕾數-正常開花蕾數)/總花蕾數×100%

藥害率=(藥害蕾數/總花蕾數)×100%

(3)根莖干物質質量和蒼術素質量分數的測定:從每次重復中隨機采挖10株北蒼術根莖,除凈泥土,用電子天平(賽多利斯科學儀器有限公司生產,型號:SQP)測定鮮質量,并用電熱鼓風干燥箱(上海博迅實業有限公司醫療設備廠生產,型號:GZX-9140-MBE)105 ℃殺青10 min,然后50 ℃烘干至恒質量,測定根莖干物質質量。用打粉機(小熊電器股份有限公司生產,型號:FSJ-A03D1;FSJ-A03E1)打粉,過篩(中國標準3號篩,篩孔內經355μm±13μm),稱量0.20 g粉末,按照《中國藥典》[9]中規定的方法,利用高效液相色譜法(HPLC法)測定不同處理北蒼術根莖中蒼術素質量分數。

1.3 數據統計分析

利用Excel 2019進行試驗數據的整理和初步分析。采用SPSS 26.0軟件進行數據差異顯著性分析,多重比較采用Duncan’s檢驗方法。

2 結果與分析

2.1 現蕾期噴施藥劑對北蒼術抑花效果、根莖干物質質量和蒼術素質量分數的影響

試驗結果表明,6種藥劑處理對北蒼術均有抑花效果,且均極顯著高于CK(表2)。其中,JGQ3處理條件下的群體及單株抑花率均最高,分別為51.22%和78.62%;但該處理的單株藥害率也最高,為70.43%。噴施6種藥劑對植株造成的藥害和嚴重藥害均極顯著高于CK,其中噴施YH的3個處理造成的嚴重藥害相對較低,YH2無嚴重藥害;噴施YYD與SS處理未對植株致死。除ETH1,NAA2,SS1,SS2處理的北蒼術根莖干物質質量極顯著低于CK外,噴施NAA1,NAA3處理與CK差異不顯著,其他噴施藥劑的處理均極顯著高于CK(表2)。其中,YH1處理條件下根莖干物質質量最大,為94.43 g/株,極顯著高于其他處理,但其蒼術素質量分數較低,為0.19%。

在現蕾期噴施YYD1,YYD2,YYD3,NAA1,NAA2,YH2,SS2和SS3共8個處理時,北蒼術根莖中蒼術素質量分數均高于《中國藥典》標準,且這8個處理間差異不顯著(表2)。基于群體抑花率、單株抑花率、根莖干物質質量及蒼術素質量分數共4個指標的灰色關聯度分析表明,SS3處理加權關聯度最高,為1.108 9,是現蕾期噴施藥劑的最佳處理(表3)。

2.2 現蕾期+初花期噴施藥劑對北蒼術抑花效果、根莖干物質質量和蒼術素質量分數的影響

統計分析結果表明,在現蕾期+初花期噴施2次藥劑處理時,抑花率和藥害率均極顯著高于CK(表4)。不同藥劑處理間比較,YYD1處理的抑花率極顯著高于其他處理,達52.94%,其次是ETH2,抑花率為45.65%。6種藥劑噴施處理后,群體藥害率與嚴重藥害率極顯著高于CK,其中YH3處理無嚴重藥害。YYD,YH,NAA2,SS2,SS3處理未對植株致死。

蒼術素質量分數達到《中國藥典》標準及以上的處理有YYD3,ETH2,JGQ2,JGQ3,YH2,YH3,SS1,SS2和SS3(表4)。其中,YYD3,JGQ2和SS3處理的蒼術素質量分數與CK差異不顯著。基于群體抑花率、單株抑花率、根莖干物質質量、蒼術素質量分數4個指標的灰色關聯度分析得出,SS1處理的加權關聯度最高,為1.265 0,其根莖干物質質量極顯著高于其他處理,為97.50 g/株,蒼術素質量分數為0.36%,是現蕾期+初花期的最佳處理(表5)。

2.3 初花期噴施藥劑對北蒼術抑花效果、根莖干物質質量和蒼術素質量分數的影響

統計分析結果表明,噴施6種藥劑處理對北蒼術群體和單株抑花率、單株藥害率均極顯著高于CK(表6)。SS1,SS3處理和各YYD,NAA,YH處理對北蒼術植株不致死。NAA3與YH3處理的群體藥害率與嚴重藥害率為0.00%。ETH3與YH3處理的單株抑花率極顯著高于CK和其他處理,分別為92.03%和89.87%。YYD2,ETH3,JGQ1處理的干物質質量間差異不顯著,且極顯著高于其他處理。

在初花期噴施6種藥劑處理后,蒼術素質量分數達到《中國藥典》標準以上的有13個處理,分別是YYD1,ETH1,ETH3,JGQ2,JGQ3,YH2,YH3處理和各NAA,SS處理。其中噴施NAA1,YH2,SS2處理的蒼術素質量分數與CK相比不顯著。基于群體抑花率、單株抑花率與根莖干物質質量、蒼術素質量分數共4個指標的灰色關聯度分析發現,ETH3處理的加權關聯度最高,為1.060 4,是初花期的最佳處理(表7),其單株抑花率極顯著高于CK和其他處理,為92.03%,根莖干物質質量達到92.77 g/株。

表7 初花期噴藥蒼術素質量分數達到《中國藥典》標準的處理加權關聯度及排序

2.4 不同時期噴施藥劑對北蒼術抑花效果、根莖干物質質量和蒼術素質量分數的綜合分析

選取現蕾期、現蕾期+初花期、初花期藥劑處理后灰色關聯度排序前3的處理,基于根莖干物質質量和蒼術素質量分數進行灰色關聯度分析(表8)。結果表明,現蕾期+初花期噴施SS加權關聯度高,其中SS1的加權關聯度最高,為1.187 2,根莖干物質質量極顯著高于CK和其他噴施藥劑的處理,為97.50 g/株,蒼術素質量分數為0.36%;其次是SS3處理,綜合評價值為1.164 9,群體抑花率為45.10%,極顯著高于其他時期的處理,根莖干物質質量為56.07 g/株,蒼術素質量分數為0.55%,與CK相比差異不顯著。

表8 各時期抑花效果排序前3的處理加權關聯度及排序

3 結論與討論

選用合適的藥劑濃度以及不同處理時期對藥用植物進行除蕾或抑花處理,在一定程度上,能夠達到增產增效的目的。潘秋祥等[1]用抑芽丹對白術進行化學抑蕾,發現藥劑濃度越高,施藥時期越早,對白術花蕾開花的抑制效果越好,但過早施用和高濃度會造成白術減產,最后得出在現蕾期噴施50～62.5倍30.2%的抑芽丹能夠使白術產量增加。何伯偉等[2]用滅芽靈、抑芽丹控制白術花蕾,發現噴施滅芽靈后植株均有蕾并結種子,沒有抑制生殖生長,反而造成產量下降;而噴抑芽丹去蕾,有種子株率僅1.93%,抑制生殖生長,達到增加產量的目的。本次試驗結果表明,在北蒼術現蕾期+初花期噴施2次藥劑相較于僅在現蕾期或僅在初花期噴施1次藥劑抑花效果好。其中,在現蕾期+初花期噴施24.39 mL/L的石硫合劑效果最好,根莖干物質質量最高達97.50 g/株,是CK的1.8倍,且極顯著高于其他處理,蒼術素質量分數為0.36%,高于《中國藥典》標準;其次是噴施76.92 mL/L的石硫合劑,根莖干物質質量達56.07 g/株,該處理條件下蒼術素質量分數最高,為0.55%。

本次試驗中,6種藥劑噴施處理對北蒼術抑花效果顯著,根莖鮮質量增加,但是蒼術素質量分數均低于CK,可能是由于藥劑不僅影響北蒼術生長發育,還影響其次級代謝產物的積累。北蒼術根莖中的主要活性成分為倍半萜類揮發油,其生物合成和積累受遺傳因素與環境因素共同影響[11～13]。有研究表明,噴施藥劑對藥用植物生長發育造成影響,同時對其次生代謝產物生物合成也產生調控作用。李東海等[14]研究乙烯利對半夏增殖的影響,發現0.1%乙烯利能促進半夏生長,利于塊莖的增殖,但高濃度乙烯利抑制半夏生長,降低塊莖活性,使其營養物質積累受阻。謝陽姣等[15]利用乙烯利噴施苦玄參植株,發現25 mg/L乙烯利顯著促進植株生長,提高生物產量,但發現乙烯利對其主要活性成分苦玄參苷的積累沒有促進作用。王丹等[16]利用萘乙酸處理艾納香,表明萘乙酸顯著促進艾納香生長和葉片干質量增加,但不同質量濃度萘乙酸處理后艾納香中l-龍腦質量分數均低于對照。上述研究與本次試驗結果相似,藥劑處理提高了產量,但對品質造成不利影響。雖然未達到同時提高產量和品質的預期目標,但是篩選出的處理方法在顯著提高北蒼術鮮質量的同時保證了蒼術素質量分數高于《中國藥典》標準,仍然對冀東地區北蒼術生產具有重要的應用意義。下一步將深入開展藥劑處理對蒼術素生物合成和積累的影響機理研究,探索同時提高產量和品質的有效方法。