蒙古黃芪育苗基質的篩選及應用潛力初步評價

陳鳳新 田洪嶺 王俊紅 高芬

摘要：為篩選出適宜培育高質量幼苗的育苗基質，促進移栽蒙古黃芪（Astragalus membranaceus var. mongholicus）的生產，以酒糟為主料，牛糞和沼渣為輔料，按不同體積比配制了6種有機復合基質，并對其理化性質，以及堿解氮、速效磷、速效鉀的含量進行了測定。通過PLS-DA分析輔料對復合基質性質的影響，采用模糊評價法評估各復合基質肥效，進而篩選出基質F2（酒糟∶牛糞=60∶20）和Z2（酒糟∶沼渣=60∶20），將二者分別與純土按體積比3∶7混合制成育苗基質后，通過發芽和幼苗生長試驗評價應用潛力。結果表明，各有機復合基質理化性質基本符合常規基質要求，分別以牛糞和沼渣為輔料的兩組復合基質，F2和Z2的肥效評價系數較高。混合育苗基質“F2+純土”組的蒙古黃芪種子發芽率最高，且發芽勢和發芽指數顯著高于“Z2+純土”組和對照組；同時，該組幼苗的整株長、株高和鮮重等指標也顯著優于其他兩組。由此可見，有機復合基質F2性能良好，與純土混合后制成的育苗基質可用于蒙古黃芪優質幼苗的培育，具有較好的應用潛力。

關鍵詞：育苗基質；蒙古黃芪（Astragalus membranaceus var. mongholicus）；酒糟；發芽與幼苗生長

中圖分類號：R282.2? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）04-0112-06

Screening and preliminary evaluation of application potential of Astragalus membranaceus var. mongholicus seedling substrates

Abstract： In order to provide the seedling substrates for cultivating high-quality seedlings to promote the production of transplanted-Astragalus membranaceus var. mongholicus （AMM）， six organic compound substrates were prepared by using vinasse as the main material supplemented with cow dung and biogas residues in this study. Their physicochemical properties and the content of alkaline nitrogen， available phosphorus and available potassium were measured. The organic compound substrates F2 （vinasse-cow dung 60-20） and Z2 （vinasse-biogas residue 60-20） were selected by analyzing the influence of auxiliary materials on the substrate properties via PLS-DA model and assessing the fertilization efficiency of each compound substrate via fuzzy evaluation method. Then， substrates F2 and Z2 were mixed with soil at the ratio of 3∶7 to make seedling substrate， respectively； and their application potentials were evaluated by seed germination and seedling growth test. The results showed that the physicochemical properties of each organic compound substrate could meet the requirements of conventional substrates， and the substrates F2 and Z2 had the higher evaluation coefficients of fertilization efficiency in the cow dung group and biogas residue group respectively. Among the mixed seedling substrates， the “F2+soil” group had the highest seed germination rate， and the germination potential and germination index were significantly higher than the “Z2+soil” and control groups； the whole plant length， height and fresh weight of seedlings were obviously superior to those of the seedlings in the other two groups. In sum， the organic compound substrate F2 had good performances， and the seedling substrate obtained by mixing F2 and soil could be used to cultivate high quality AMM seedlings and had good application potential.

Key words： seedling substrate； Astragalus membranaceus var. mongholicus； vinasse； germination and seedling growth

黃芪為豆科植物蒙古黃芪（Astragalus membranaceus var. mongholicus）或膜莢黃芪的干燥根，性溫，味甘，具有補氣固表、利尿托毒、斂瘡生肌等功效，市場需求巨大。近年來，蒙古黃芪作為市場主流商品，規模化人工種植迅猛發展，種植面積逐年上升。育苗移栽是目前常用的栽培方法，且國內市場上售賣的黃芪多為移栽芪產品［1］。

移栽芪具有易于人工采挖、生長周期較短，且植株生長健壯、根莖生長整齊、產量較高等特點［1］，但也面臨土傳病害根腐病的困擾［2］。在移栽芪種植中，幼苗的質量直接影響黃芪的產量及品質。移栽時大苗移栽可提前出苗，且植株莖粗、莖分枝、葉面積等指標最優；同時，大苗積累的營養成分多，生命力較強，具有更好的抗逆性及抗病性［3］。

育苗基質是由無機、有機材料制作而成的優良土壤或無土栽培基質，可為幼苗生長發育提供良好的根系生長環境［4］。它既可起到壯苗、縮短緩苗期的作用，也可提高植株抗逆性，并避免單年生作物連作障礙引起的土傳病害［4-6］。草炭是制備育苗基質應用較廣泛的主要材料，但它是一種不可再生資源，隨著大量的開發利用，草炭資源愈加緊缺，尋找能夠替代草炭的原料迫在眉睫［4］。為此，研究者利用各類廢棄物，如酒糟、沼渣等的腐熟物替代草炭開發番茄［5］、西瓜［6］等的育苗基質，其育苗效果達到甚至超過了市售常規草炭基質。在中藥材栽培方面，陳繞生［7，8］利用菇渣開發出白術、丹參的育苗基質，效果也不弱于常規基質。王賢［9］發現草炭育苗基質能促進蒙古黃芪幼苗的生長，提高了幼苗生理指標，增加了藥效成分含量。但是，迄今還鮮有利用廢棄物開發黃芪育苗基質的報道。為此，本研究基于山西各類生產廢棄物調查結果，以酒糟為主材，輔配牛糞和沼渣，制備有機復合基質，測定其理化性質，偏最小二乘判別分析法（PLS-DA）和模糊評價法相結合篩選最優組合，將其與純土復配制備黃芪混合育苗基質并測定育苗效果，以期獲得適宜黃芪生長的育苗基質，為移栽芪生產所需高質量幼苗提供培育基質，實現黃芪的優質生產。

1 材料與方法

1.1 供試材料

基質材料：酒糟來自山西杏花村酒廠；沼渣來自山西能投生物質能開發利用有限公司；干牛糞來自山西文水縣農民養殖戶；土壤采自山西農業大學園藝學院龍堡村試驗地。

黃芪種子：蒙古黃芪種子來自內蒙古奈曼旗中藥材種植公司。

1.2 有機復合基質配制

將新鮮酒糟和沼渣自然晾干，干牛糞人工搗碎。按表1中的材料組合及比例（體積比）配制基質。將混合好的各有機復合基質裝入發酵桶平衡，添加量為60%（體積占比）；材料搗實后，依體積添加自來水，使基質含水量為60%～70%；桶口覆蓋雙層保鮮膜和雙層報紙，扎孔透氣；每隔15 d左右補充自來水，保持含水量；室溫（20～24 ℃）下平衡40 d后，將有機復合基質倒出，自然晾干，用于后續試驗。

1.3 有機復合基質理化指標的測定

有機復合基質性質包括物理和化學指標。參照NY/T 2118—2012［10］環刀法測定容重（g/cm3）、總孔隙度（%）、持水孔隙度（%）和通氣孔隙度（%）：用容積V、質量W0的環刀裝滿干基質，稱其總質量（W1），有機復合基質浸泡水中24 h后取出擦掉多余水分，立即稱重（W2），瀝干水分，稱重（W3），65 ℃干燥恒溫稱重（W4）。

γ=（W4-W0）/V? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

TP=W2-W1? ? ? ? （2）

AP=W2-W3? ? （3）

WHP=TP-AP? ? ? ? ? ? ? ?（4）

式（1）至式（4）中，γ、TP、AP、WHP分別為容重、總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度。用雷磁PHS-3C pH儀和雷磁DDS-11A EC儀分別測定基質濾液pH與EC值。

參照鮑士旦［11］的《土壤農化分析》測定有機復合基質堿解氮、速效磷、速效鉀的含量。堿解氮的含量采用堿解擴散法測定；速效磷的含量采用鉬銻抗比色法測定（UV-180型紫外可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司）；速效鉀的含量采用火焰光度法測定（FP6410火焰光度計，上海忻一精密儀器有限公司）。每個指標測定均設3次重復。

1.4 有機復合基質評價

1.4.1 輔材及比例對有機復合基質性質的影響 采用PLS-DA對測定的理化指標進行分析，明確輔材添加對有機復合基質理化性質的影響。

1.4.2 有機復合基質的肥效評價與篩選 依據理化指標測定結果，選擇有機復合基質間具有明顯差異的因素堿解氮、速效磷和速效鉀作為模糊評價因子。模糊評判模型選用的M（·，+）模型［12］，得到基質綜合評價系數B，B值大小可反映有機復合基質的有效元素含量對蒙古黃芪生長適宜程度的高低，并據此選擇適用于制備蒙古黃芪育苗的基質組合。

其中，采用專家預測法對堿解氮、速效磷、速效鉀進行評判并得到權重A=（a1，a2，…，an）；R代表單因素評判矩陣。

公式（6）中aij代表基質對應的堿解氮、速效磷、速效鉀的指標值。

1.5 混合育苗基質對蒙古黃芪種子發芽及幼苗生長的影響

1.5.1 混合育苗基質的配制 依據PLS-DA分析和模糊評價的結果，從F組和Z組分別選出一組性質優良的有機復合基質；由于有機基質中有機成分含量高，單獨使用易引起根部透氣不良和肥害，因此將其與純土按3∶7體積比混合，配制成最終使用的混合育苗基質，用于后續試驗。

1.5.2 種子發芽指標測定 混合育苗基質裝入18孔穴盤，每種處理15孔，每孔播種20粒飽滿的蒙古黃芪種子，總計種子300粒，以每100粒為一次重復；以純土培養的為對照。播種后室溫（20～25 ℃）培養，常規管理，4 d 和10 d時記錄發芽情況，并按照以下公式計算發芽率、發芽勢和發芽指數。

發芽率=（10 d內發芽種子數量/供試種子數量）×100% ? （7）

發芽勢=（4 d內發芽種子數量/供試種子數量）×100% ? （8）

發芽指數=[（Gt/Dt）]，Gt為t天的發芽數量，Dt為相應的發芽天數［13］。

1.5.3 幼苗生長指標測定 以第1株幼苗出土時間開始記錄，15 d后測量幼苗整株長、株高，以及整株、地上部和子葉鮮重。

1.6 數據處理

采用Excel 2016軟件處理數據和作圖，SIMCA13.0軟件進行PLS-DA分析，SPSS Statistics 19軟件進行單因素方差分析（One-Way ANOVA）。

2 結果與分析

2.1 不同有機復合基質物理性質比較

常規育苗基質建議的容重為0.15～0.40 g/cm3，總孔隙度為54%～96%，通氣孔隙度大于15%，持水孔隙度大于45%［4］。配制的6種有機復合基質容重為0.14～0.17 g/cm3，各處理間存在一定差異；總孔隙度為73.22%～81.89%，通氣孔隙度為22.39%～27.68%，持水孔隙度為46.52%～54.41%，上述3個指標各處理間均無顯著差異（表2）。總體上，除Z1和Z3處理的容重略低于建議范圍外，其他均符合常規育苗基質要求。

2.2 不同有機復合基質化學性質比較

蔬菜育苗基質pH建議范圍為5.5～7.5［10］。配制的6種基質pH處于6.63～7.02，各處理間雖有一定差異，但均符合常規要求。不同作物基質的EC值要求不同，蔬菜育苗基質的EC值范圍為0.1～0.2 mS/cm，Garcia-Gomez等［14］研究的金盞菊和蒲公英育苗基質的EC值范圍為0.75～3.50 mS/cm。本試驗有機復合基質的EC值范圍為1.95～3.95 mS/cm，雖明顯高于蔬菜育苗基質的建議值，但總體符合Garcia-Gomez等［14］的建議范圍（表3）。

蔬菜育苗基質［10］的堿解氮、速效磷、速效鉀含量要求分別為50～500 mg/kg、10～100 mg/kg和50～600 mg/kg。本試驗復合基質的堿解氮含量為553.00～772.33 mg/kg，速效磷含量為198.41～340.46 mg/kg，速效鉀含量為923.46～1 998.00 mg/kg，均遠高于指標要求（表3）。分析還可知，復合基質中速效鉀的含量隨牛糞和沼渣添加量的增加而升高，但同等添加量下牛糞的效果優于沼渣；同樣，牛糞的添加更有利于速效磷含量的升高。堿解氮含量則隨牛糞添加量的增加而降低。

2.3 有機復合基質的篩選

2.3.1 輔材及比例對有機復合基質性質的影響 PLS-DA分析顯示（圖1），F組與Z組分別聚集于縱軸兩側，且明顯分開，說明牛糞和沼渣作為輔材添加，對有機復合基質的理化性質產生了明顯不同的影響。F組中，各處理組依牛糞添加比例的增加，各自聚集并明顯分開，表明牛糞的添加比例也是導致基質差異的主要因素；Z組中，Z1與Z2相聚較近，但Z3與二者明顯分開，表明當沼渣添加體積分數為25時，對基質性質產生的影響更加明顯。

2.3.2 有機復合基質肥效的評價與篩選 由于有機復合基質物理性質各指標處理間總體上差異不明顯，pH和EC值雖有一定差異，但基本符合建議范圍要求，而堿解氮、速效磷、速效鉀含量遠高于基質標準，且處理間差異明顯，是導致6種基質性質差異的主要因素，因此以這三項指標為因子進行基質評價。

研究表明，施用氮、磷、鉀對黃芪地上及地下生長都有促進作用，黃芪地上生長受氮、磷、鉀各元素影響程度為氮>磷>鉀，對根系生長的影響程度與地上部分相同；同時，過多施用磷肥黃芪根腐病感病率較高，施用氮肥次之，施用鉀肥最低［15］。

基于上述氮、磷、鉀肥對黃芪生長的影響，及其與抗病性的關系，設置氮、磷、鉀的權重：A=（0.5，0.1，0.4）。依據公式（6）得出基質氮、磷、鉀模糊研究因素矩陣R（表4）。

依據公式（5）計算B。

可知F1、F2、F3、Z1、Z2和Z3依次的評價系數B=（0.182 3? 0.195 6? 0.190 9? 0.137 6? 0.152 7? 0.140 9）。可見，F組的B值均大于Z組，能提供更全面的氮、磷、鉀元素，且更符合黃芪苗生長和對根腐病的抗性要求。

考慮到牛糞和沼渣對復合基質的性質有明顯影響，為了解二者作輔材時對蒙古黃芪生長作用的不同，分別選擇F組和Z組中B值最高的F2和Z2組進行下步試驗。

2.4 混合育苗基質對蒙古黃芪種子發芽及幼苗生長的影響

2.4.1 種子發芽 蒙古黃芪種子的發芽率較低，自然條件下（即不加任何處理）一般只有20%左右，最高不超過30.0%，如郭先龍等［13］對蒙古黃芪種子發芽特性的研究發現，77份種子中發芽率超過30%僅有4組。本試驗“F2+純土”組混合育苗基質中，蒙古黃芪種子的發芽率為36.00%，顯著高于“Z2+純土”組，但與對照組的31.00%無顯著差異。發芽勢反映種子發芽的快慢程度，“F2+純土”組發芽勢最高，為15.33%，顯著高于其他組，表明該組的蒙古黃芪出苗更加整齊，幼苗長勢更一致。發芽指數大小顯示種子活力的高低，“F2+純土”組發芽指數最高，為34.07，同樣與其他兩組差異顯著，表明該組處理提高了蒙古黃芪種子的活力，延長了種子發生劣變和失去發芽力所需的時間（表5）。

綜上可知，“F2+純土”組的混合基質雖然對蒙古黃芪種子發芽率無顯著促進作用，但提高了種子發芽勢和發芽指數，表明該組處理的種子活力更高，出苗更加一致。

2.4.2 幼苗生長 植株生物量是植物當前生長情況的體現，也是衡量干物質積累量的指標［5］。測定結果顯示，“F2+純土”組蒙古黃芪幼苗的整株長度最高，為57.93 mm，顯著高于“Z2+純土”組和對照組；且該組的幼苗株高為34.57 mm，也顯著高于其他兩組（圖2）。從幼苗整株和地上部的鮮重來看，“F2+純土”組分別為61.09、50.87 mg，均顯著高于其他兩組；而“Z2+純土”組與對照組幼苗上述指標均無顯著差異（圖2）。觀察還發現，“F2+純土”組的幼苗在容積有限的育苗缽中生長時間可超過20 d，而另外兩組幼苗在15 d時就出現倒伏現象。上述表明，用“F2+純土”組混合育苗基質培育的蒙古黃芪幼苗生長量更大，抗逆性更強。

葉片是植物制造有機養料的重要器官，是光合作用的主要載體，也是育苗基質重要的衡量指標［5］。“F2+純土”組幼苗相較于“Z2+純土”組和對照組更加強壯，其子葉厚而深綠，有別于對照組子葉的顏色泛黃，該組子葉鮮重為25.39 mg，也顯著高于其他組（圖2），表明“F2+純土”組混合育苗基質可使幼苗子葉更加健壯，利于進行光合作用，促進代謝產物積累。

3 小結與討論

目前，利用工農業廢棄物代替草炭開發的各類育苗基質在作物、蔬菜等生產上已得到廣泛應用［4-6］。但在移栽黃芪的育苗過程中，其介質多為種植產業地的純土［2］。本研究以山西本省產業廢棄物酒糟為主材，牛糞為輔材制備的有機復合基質F2，其理化性狀符合常規基質要求，且富含植物可利用的氮、磷、鉀元素。將其和純土混合后制成的混合育苗基質“F2+純土”，顯著提高了種子發芽勢和發芽指數，所育幼苗的生長指標也顯著優于純土處理，表明其能使種子出苗更加一致，并具有一定的壯苗作用，可提高幼苗的抗逆性和抗病性。同時，混合育苗基質可在田間使用復合基質F2與種植地土壤直接混配制成，大大降低了基質用量和成本，節約了運輸成本，非常適合大田育苗使用。

育苗基質的合理配制是幼苗生長及其質量的基礎，間接決定植株定植后的產量、品質等生產力［5］。模糊評價法是一種對受多因素影響的事件作出全面評價的多因素決策方法，可對試驗狀況作出客觀、科學、準確、全面的評價，其決策中的權重至關重要，它反映各因素在評價過程中所占有的地位或所起的作用［12］。本研究采用模糊評價法對基質的肥效進行綜合評價，試驗權重分配采用專家預測法進行，可在一定程度上反映蒙古黃芪生長所需營養的實際情況。篩選出適合蒙古黃芪生長的有機復合基質F2評價系數最高，與實際的育苗結果相吻合。當然，憑經驗給出的權重往往帶有主觀性，有時不能客觀反映實際情況，評價結果可能失真。實際中也可利用其他方法確定權重，如加權統計法與頻數統計等［16］。

有機復合基質配制中，主材和輔材的選擇直接決定了基質的主要性狀和對植物生長的作用，通過PLS-DA分析可清晰地看出牛糞和沼渣的添加對以酒糟為主材形成的有機復合基質產生了明顯不同的影響，“F2+純土”組和“Z2+純土”組所育的蒙古黃芪各項生長指標存在顯著差異，也證實了這一點。有研究發現，酒糟添加發酵沼渣配制成的育苗基質，降低了番茄的發芽指數和出苗率［5］，而牛糞的添加可提高育苗基質的通氣透水性，增強其固定植株的能力，并且牛糞含有豐富的營養元素，可提高基質的養分含量和種類，為種子萌發提供均衡的養分來源［17］。上述結果部分解釋了有機復合基質F2與純土混合后制成的育苗基質，對蒙古黃芪發芽和幼苗生長的效果優于Z2組的原因。

另外，由于穴盤容積限制了蒙古黃芪幼苗生長的空間，試驗僅采集了幼苗生長15 d時的相關指標，且未檢測蒙古黃芪根部（包括生長和藥效成分）指標的變化，導致育苗基質對蒙古黃芪生長影響的評價還不全面，后續將進行大田播種育苗試驗，以期更好地評價基質利用的可行性和實際效果。

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