冬播和春播育苗对党参苗栽产量和质量的影响

赵亚兰，陈垣*，郭凤霞，郭志军，刘希全

(1.甘肃农业大学甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，甘肃省中药材规范化生产技术创新重点实验室，甘肃省干旱生境作物学重点

实验室，农学院，生命科学技术学院，甘肃 兰州 730070；2.陇西中天药业有限责任公司，甘肃省特色药用植物资源保护与

利用工程实验室，甘肃省特色药材规范化可追溯栽培工程技术研究中心，甘肃 定西 748100)

冬播和春播育苗对党参苗栽产量和质量的影响

赵亚兰1，陈垣1*，郭凤霞1，郭志军2，刘希全1

(1.甘肃农业大学甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，甘肃省中药材规范化生产技术创新重点实验室，甘肃省干旱生境作物学重点

实验室，农学院，生命科学技术学院，甘肃 兰州 730070；2.陇西中天药业有限责任公司，甘肃省特色药用植物资源保护与

利用工程实验室，甘肃省特色药材规范化可追溯栽培工程技术研究中心，甘肃 定西 748100)

摘要：在甘肃省陇西县首阳镇对白条党参采用冬播和春播育苗对比试验，通过定期测定土壤含水量、苗栽产量和质量指标，旨在揭示党参冬播和春播育苗效应的差异性，探寻其最佳播种季节，为党参规范化育苗操作提供科学依据。结果表明，陇西县气候条件适宜党参育苗。冬播和春播育苗条件下，党参种子出苗进程变化趋势均呈“S”型曲线，符合Logistic方程，快增期在春播后46～48 d。与春播田相比较，冬播育苗田0～20 cm土层含水量高，党参种子提早6 d出苗，苗栽产量提高47.8%，个体质量优异。春播育苗田出苗率较冬播田提高27.3%，但苗栽个体小，商品性差。以上说明，党参冬播育苗对规避春季干旱具有一定意义，建议党参规范化育苗按比例采用冬播和春播育苗方法，以降低春季遇严重干旱造成的春播种子不发芽的风险。值得注意的是无论是冬播，还是春播进行党参育苗时，播种后均应及时采取保墒措施，以覆盖小麦秸秆为佳。

关键词：党参；种苗；土壤含水量；产量；质量

Effects of sowing time on yield and quality ofCodonopsispilosulaseedlings

ZHAO Ya-Lan1, CHEN Yuan1*, GUO Feng-Xia1, GUO Zhi-Jun2, LIU Xi-Quan1

1.GansuKeyLaboratoryofCropGenetic&GermplasmEnhancement,GansuProvincialKeyLaboratoryofGoodAgriculturalProductionforTraditionalChineseMedicines,ProvincialKeyLaboratoryofAridlandCropScience,CollegeofAgronomy,CollegeofLifeSciencesandTechnology,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.GansuEngineeringLaboratoryofResourceReservationandUtilizationforCharacteristicMedicalPlants,GansuCultivatedEngineeringandTechnologyResearchCenterofStandardizationandTraceabilityforCharacteristicChineseMedicine,LongxiZhongtianPharmaceuticalCo.,Ltd,Dingxi748100,China

Abstract:To determine the most appropriate time to plant Codonopsis pilosula, an experiment comparing winter and spring sowing was conducted. Yield and quality of seedlings and soil water content were measured regularly after both sowing times. The results showed that the climatic condition in Longxi County is suitable for cultivating C. pilosula seedlings. Under both winter and spring conditions, the pattern of seedling emergence followed the typical ‘S’ curve which was able to be modelled using a logistic regression. Higher soil moisture in the 0-20 cm soil layer in the winter sown field resulted in seedling emergence 6 days earlier compared with spring sowing and yield was increased by 47.8% with good seedling quality. In contrast, the emergence rate of seedlings in the spring-sowing field was 27.3% greater than winter sown but the seedlings were small and of poor quality. In conclusion, the seedling cultivating sown in winter was of great significance to avoid the spring drought, suggesting that the seedling cultivating methods sown winter and spring should be adopted in proportion in order to reduce the seed ablastemic risk when sown in spring caused by the severe drought tress. It is worth noting that when cultivating the plant seedlings whether sown in winter or spring the keeping-moisture measures should be promptly taken after sowing and the wheat straw is the perfect for the coverage.

Key words:Codonopsis pilosula; seedling; soil moisture; yield; quality

党参为桔梗科(Campanulaceae)植物党参(Codonopsispilosula)、素花党参(Codonopsispilosulavar.modesta)或川党参(Codonopsistangshen)的干燥根，具有补气、益血、生津的功能[1]。甘肃省陇南市文县一带主产素花党参，而定西市渭源一带主产党参，该区所产党参药材因断面较平坦，皮色白，弱显“菊花心”，俗称“白条党参”[2]，以皮紧、肉厚、味甜，质量上乘，种植规模大在国内外享有盛誉[3-5]，2012年被中国特产之乡暨宣传活动组委会命名为“中国党参之乡”。

党参主要依赖种子繁殖，第一年播种育苗，第二年移栽生产药材，其药材产量和质量不仅取决于种子质量，还取决于种苗质量，优质种苗是提高党参药材产量和质量的根本保障[6-7]，故苗栽产量和质量是衡量育苗成效的关键。李瑞杰等[8]通过对素花党参种苗质量分级标准研究，将素华党参种苗划分为3个等级，建议生产上采用一、二级种苗。由于党参种子无休眠特性，播种后只要温度及水分条件适宜均可出苗[9]，温度为5℃及以下时党参种子几乎不发芽[10]，传统上一般在春季土壤解冻后采用撒播方法播种育苗，播种后覆盖麦草，出苗后及时揭去麦草[11]。以上经验及研究结果为春播党参育苗规范化操作提供了科学依据。然而，甘肃定西白条党参主产区春季4-5月气温回升快，干旱多风，土壤水分蒸发量大，加上春季播种育苗过程中土壤耕作层受到扰动，水分散失较明显，导致党参播种后出苗率很低，常形成斑块状育苗田，苗栽产量低而不稳[12]，药农只能通过加大种子播种量保障出苗数量，提高育苗田苗栽覆盖度，播种量一般达30.0～75.0 kg/hm2，干旱年份播种量更大[5,11]。尽管采用覆草和覆膜措施有利于出苗和保苗[13-14]，但出苗过程中干旱导致小苗死亡率很高，严重影响党参规范化育苗成效。为了克服春季育苗的缺点，有人试行不同季节育苗，张志勤[15]在陕西省采用不同季节播种试验，提出春秋季节播种均可，但秋季播种宜迟不宜早。张兆田等[16]提出在黑龙江带岭轮叶党参(Codonopsislanceolatae)春季和秋季育苗均可。由于各地气候条件不尽相同，在甘肃中部地区秋季气温下降快，冬季严寒，秋播育苗由于越冬前幼苗生长量小，党参幼苗又不耐低温，越冬期间不易成活。显然，甘肃定西露地栽培条件下，秋季不适宜党参播种育苗。因此，本文提出党参冬季播种育苗的思路，即在土壤冻结前播种，从理论上分析，冬季播种育苗可在一定程度上规避干旱，由于温度低种子不萌发，种子在土壤中可安全越冬，次年春季土壤解冻后出苗，既可充分利用早春土壤墒情出苗，又可克服春季播种因土壤耕作层受到人为扰动造成的跑墒问题和秋播越冬死苗的问题，但至今尚未见相关研究报道。可见，对冬播和春播育苗条件下党参苗栽产量和质量的比较研究具有重要意义，可探寻规避干旱的适宜党参播种育苗的季节，为道地产区党参GAP(good agricultural production)基地建设中确立育苗操作技术规程提供科学依据，促进道地产区地道药材党参生产的可持续发展。

1材料与方法

供试党参种子于2012年7月采自甘肃省定西市陇西县首阳镇录家门村栽培的2年生党参种株。种子千粒重(0.3145±0.0027) g。由甘肃农业大学中草药栽培与鉴定实验室陈垣教授鉴定确认为党参种子，属于白条党参。

1.1　试验地基本情况

试验地土壤类型为黄绵土,土壤质地为中壤，前茬为马铃薯。试验于2012年11月至2013年10月在甘肃省陇西县首阳镇录家门村陇西效德中药材有限公司示范基地进行。气候属半干旱气候类型，海拔1850 m，年日照时数2312 h，≥0℃年积温为2581～2721℃，无霜期146 d，年平均降雨量为450 mm。

1.2　播种育苗方法

党参播种育苗试验采用单因素对比试验，共设冬播和春播2个处理，冬播(土壤封冻前)2012年11月10日播种，春播(土壤融冻后)2013年3月22日播种，3次重复，共6小区，小区面积4 m×3 m=12 m2，每小区播量根据当地大田平均播量45 kg/hm2计算，小区(12 m2)播种量54 g ,根据平均千粒重折合约1.4万粒/m2左右。播种时将种子与5倍的细沙混合撒播，覆土厚度为1 cm。播后覆盖厚5 cm的麦草。其他田间管理均与大田一致。

土壤含水量的测定从2013年3月23日开始，每30 d在每个小区定期土钻取0～10 cm，10～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm，80～100 cm各层土样，采用烘干法测定土壤含水量，105℃烘至恒重称重(精度为1/10000电子天平)，最后按公式计算土壤含水量[17]。

土壤含水量(water content，WC，g/kg)=(土壤湿重-土壤干重)×1000/土壤干重

出苗期间每2 d统计1次出苗率，直至出苗全部结束。最后根据播种量和出苗数计算出苗指标[18]。田间统计出苗率时采用小样方调查方法，即在每处理各小区内随机划定4个(1.0 m×0.2 m)小样方，每处理共12个小样方，逐株统计出苗数，然后换算为1 m×1 m的样方面积。

出苗率(emergence rate，%)=出苗种子数/播种种子数×100

出苗势(emergence power，%)=出苗高峰期出苗种子数/播种种子数×100

出苗指数(emergence index，EI，粒/d)=∑(Gt/Dt)(Gt为第t天的出苗数，Dt为相应出苗天数)

活力指数(vital index，VI) = 种苗长度×出苗指数

苗栽采挖根据当地采挖时间分为秋末采挖和春季采挖，即秋末2013年10月21日采挖，春季2014年3月21日采挖，采挖后测定各小区苗栽产量，并在每小区随机抽样10株，每处理30株，逐苗测定苗栽质量指标。苗栽根长和芦头茎长采用卷尺测定，根粗采用游标卡尺测定，单根鲜重采用电子天平(精度1/100)测定。

1.3　数据分析

试验数据采用SPSS 17.0软件进行方差分析，用Excel 2003软件制图。利用Logistic曲线方程可直线化拐点方法通过出苗动态估测出苗最快时期。

2结果与分析

2.1　冬播及春播育苗期间气温与有效降雨量的变化

图1可见，在甘肃省陇西县党参冬季2012年11月播种至2013年10月秋末苗栽采挖期，月日均最高和最低气温变化趋势基本一致。1月气温最低，2月开始逐渐升高，8月温度最高，9月后陡然下降。11月10日冬播时，日最高气温2℃以下，最低气温-8℃以下，已不具备党参种子萌发条件。3月气温陡然上升，3月23日春播时至4月上旬，日最高气温20℃，最低气温-1℃。4月中旬至5月下旬日最高气温达27℃，除4月11-13日最低气温为0～3℃外，其余日最低气温均在5℃及以上，此期正值党参出苗期。5月气温上升，8月日最高气温29℃，日最低气温11℃，日均最高和最低温度分别为26.23和15.42℃，但未出现30℃及以上高温天气。8月7日立秋后气温开始下降。11月日均最高气温7.27℃，最低气温-5.27℃。

图1还显示，定西市陇西县2013年早春季节有效降雨量很低，1-3月平均有效降雨量仅6.8 mm，占年总有效降雨量的3.96%，进入4月后降雨量逐渐增多，7月降雨量最集中，此后，降雨量开始下降，但8月平均有效降雨量仍高于5-6月的水平(图1)，可见该区春季和冬季降水少，春旱和冬旱明显，秋季多雨。

图1　党参育苗期间气温和有效降雨量的动态变化Fig.1　Dynamics of daily temperatures and efficient rainfall during cultivating C. pilosula seedlings

2.2　冬季和春季育苗条件下土壤含水量的比较

图2显示，0～100 cm各土层土壤含水量随季节变化趋势基本一致，各月份间的差异性均达到极显著水平(P<0.01)。5月前各土层土壤含水量均较低(≤170 g/kg)，且随土层上移土壤含水量更低。6月后土壤含水量呈先升高后下降的变化趋势，至7月下旬各层土壤含水量均达最高水平。8月后出现差异，冬播田和春播田0～20 cm土层土壤含水量均处于最低水平，冬播田10～20 cm土层土壤含水量较高，但差异性未达到显著水平(t=2.124，P>0.05)，而20 cm以下土层土壤含水量仍处于较高水平。进入9月，0～20 cm土层土壤含水量升至3月份的水平。9月下旬后各土层土壤含水量均下降至较低水平。

图2　冬播和春播条件下党参生长发育期间0~100 cm土层土壤含水量的动态变化Fig.2　Dynamic changes of 0-100 cm soil moisture during growth and development of C. pilosula under winter and spring sowing conditions

整个育苗期间，平均而言，0～100 cm土层范围内，随土层的加深，冬播和春播育苗田土壤含水量均极显著提高(F=46.320，P<0.001；F=18.593，P<0.001)，并呈一致的变化趋势。其中，10～20 cm土层平均土壤含水量冬播田极显著高于春播田的水平(t=5.503，P=0.005)(图3)。

图3　冬播田和春播田3-10月各土层土壤含水量的变化Fig.3　Changes of the average soil moistures in 0-100 cm of soil layers in winter and spring sowing field from March to October

2.3　冬播和春播育苗对党参种子出苗进程的影响

田间出苗统计表明(图4)，冬播和春播田党参出苗数的动态变化过程均呈“S型”曲线，符合Logistic曲线方程y=K/(1+eA+Bx)(图4)。11月10日冬播较3月23日春播提早出苗约6 d。5月6日至5月12日冬播育苗田进入出苗高峰期，5月8日冬播田较春播田每m2出苗率增加10.15%(P<0.05)，春播田出苗高峰期延后至5月18日，具有明显拖尾现象，5月下旬出苗才结束，使春播田终出苗数较冬播田提高8.4%(P<0.05)。

图4　冬播和春播田党参种子单位面积出苗数动态变化Fig.4　Dynamic changes of seedling emergence of C. pilosula under winter and spring sowing conditions

对冬季和春季的出苗数随春播后天数拟合Logistic曲线方程，利用直线化方程拐点方法通过出苗动态估测结果(图5)显示，早冬育苗田出苗最快时期为春播后第46天(5月8日左右)，而春季育苗为第48天(5月10日左右)，两者相差2 d左右，故以5月8日的出苗率作为出苗势指标。

图5　冬播和春播田党参出苗率与播种后天数配合Logistic方程直线化拟合结果及估测的出苗数变化轨迹Fig.5　Linear result and the track of emergence rate estimated by Logistic equation fitting emergence rate of C. pilosula seeds with sowing duration under winter and spring sowing conditions

2.4　冬播和春播种对党参种子出苗指标的影响

冬播和春播育苗对党参种子终出苗率和出苗势均具有显著影响(P<0.05)，对出苗指数和出苗活力的影响不显著。冬播田较春季育苗提早出苗6 d，5月8日出苗率(出苗势)高出10.1%(P<0.05)，出苗势和出苗活力分别增加2.38%(P>0.05)和114.63(P>0.05)，但终出苗率春播田较冬播田高出8.4%(P<0.05)(图6)。

图6　冬播和春播条件下党参出苗指标的比较Fig.6　Comparison of emergence indicators of C. pilosula under winter and spring sowing conditions

2.5　冬播和春播育成苗栽个体质量比较

从表1,表2可见，冬播育成苗栽在秋季(2013年10月23日)和次年春季(2014年3月21日)采挖时，苗栽个体质量均高于春播育苗；同一处理在不同季节采挖时，春季采挖苗栽根系的质量指标均优于秋季，且根粗达到极显著水平(P<0.01)。秋季采挖条件下，冬播苗栽的根长，根粗和单根鲜重较春播极显著(P<0.01)增加了3.98 cm，0.142 cm和1.55 g；次年春季采挖冬播苗栽的单根鲜重和根粗相对于春播增加了1.22 g(P<0.01)和0.052 cm(P<0.05)，其他苗栽个体质量指标均高于春播育苗，但差异性均不显著。可见，不同时间采挖，冬播苗栽根粗而长，产量高，质量更优异。

2.6　冬播和春播育成苗栽产量比较

图7显示，秋末季和春季采挖时，冬播育苗田苗栽产量均高于春播育苗田的水平。育成苗栽当年秋季(2013年10月23日)采挖冬播田较春播田苗栽产量提高166.67 kg/hm2(增产11.4%)，但两者间的差异性未达到显著水平(P>0.05)，而次年春季(2014年03月21日)采挖时，冬播育苗增产效应更为显著，冬播田较春播田苗栽产量增加685.97 kg/hm2，增产达47.8%(P<0.05)。冬播田苗栽次年春季采挖较冬前采挖增产30.3%(P<0.05)，而春播前产量变化不大。

图7　冬播和春播育苗田不同时期采挖党参苗栽产量的比较Fig.7　Comparison of seedling yield harvested in different time for winter and spring sowing nursing field of C. pilosula

表1　冬播和春播播种育苗条件下党参出苗特性的比较

表2　冬播和春播育苗条件下党参苗栽个体质量指标的比较

注：表中数据为平均数±SD；苗栽个体质量指标均为30苗平均数(n=30)。

Note: The data in the Table indicate the average±SD; The individual indicators for seedling quality were the average of 30 seedlings (n=30).

3讨论与结论

3.1　定西市陇西县气候条件有利于党参苗栽生长发育，适宜党参育苗

温度是影响种子发芽的主要外界条件，种子发芽的好坏直接影响育成苗栽的产量和质量，选择适宜种子萌发的外界温度是育苗的关键环节[19]。武志江等[10]研究表明，素花党参种子在25℃恒温光照条件下发芽最佳，当温度≥30℃或≤5℃均严重影响素花党参种子的萌发和生长发育。刘瑞姣等[20]发现，春播育成桔梗(Platycodongrandiflorum)苗栽苗高、主根长等农艺性状明显优于夏播育成苗栽的水平。王引权等[21]研究揭示党参在干旱少雨的春季幼苗生长发育受阻，甚至死亡。陈秋云[22]研究了当年采收的党参种子在白露前后播种的发芽率高于翌年春夏播种的发芽率。本研究根据气象资料分析表明，甘肃省陇西县冬季11月党参冬播后，日最高气温下降至2℃以下，最低气温下降至-8℃以下，降雨稀少，越冬期间外界环境条件远不能满足土壤库中党参种子的萌发要求，冬播种子处在安全休眠状态。春播后党参出苗期间，日最高气温达20℃，有利于党参种子萌发。党参生长发育期间，即6-9月气温日最高30℃，最低气温在5℃以上，降雨增多。10月后晴天较多，昼夜温差相差16.8℃，更有利于党参地上部分进行光合作用，积累营养物质输送根部。该区春季和冬季降水少，春旱和冬旱明显，秋季多雨，说明该区气温和降雨量均有利于党参种子的萌发和生长发育，适宜党参育苗，冬播种子在越冬期间处于相对安全状态，为越冬后种子萌发创造了良好条件。

3.2　党参冬播育苗田表层土壤含水量显著高于春播育苗田的水平

党参是依赖种子繁殖的药用植物，撒播后种子从萌动到出苗受土壤水分、土壤结构和土壤温度等综合因素的影响，尤其土壤水分是主要的限制因子。传统的土地翻耕易造成水土流失，撒播后覆盖秸秆可以显著提高土壤的孔隙度和团粒结构，改善土壤水分[23-24]。在土壤含水量为60%的条件下，药用植物桔梗产量和质量兼顾[25]。党参苗栽根系一般分布在20 cm范围内，因此0～20 cm土层土壤含水量是影响党参幼苗生长发育的主要条件。本研究表明，0～100 cm各土层土壤含水量随季节变化呈逐渐升高又急剧下降的趋势，在各月份间的差异性均达到极显著水平。3月下旬冬播田0～40 cm平均土壤含水量较春播田高，4月下旬差异更加明显，4-5月为党参出苗关键期，也是春旱最严重季节。平均而言，育苗期间，随着土层的加深，冬播育苗田和春播育苗田土壤含水量均极显著提高。其中，10～20 cm土层平均土壤含水量冬播田均显著高于春播田的水平，在出苗期间更为明显，这为出苗和幼苗生长创造了良好条件，可见冬播育苗在一定程度上可规避春旱。

3.3　冬播育成党参苗栽产量高，个体质量优异

衡量植物个体质量优异的标准是主根和主茎粗壮[26-27]。党参是多年生药用植物，生产上一般第1年春季播种育苗，次年春季采挖苗栽移栽大田生产药材，育苗期为8~13个月。岷县一带为了节省春季农忙时间，也实行秋末倒苗后采挖苗栽，土层层积贮藏，次年春季移栽大田的栽培方法。无论当年秋末采挖，还是次年春季采挖，党参苗栽地上部分均已脱落，生长点在根头部分，故苗栽产量主要以苗栽根计产。市售苗栽一般扎把出售，种苗大小如单苗根长、根粗、侧根数均是衡量党参苗栽质量的主要指标。本研究表明，冬播育成苗栽无论在当年秋季采挖，还是次年春季采挖苗栽产量和个体质量指标均优于春播育成苗栽的水平，尤其春季采挖时苗栽增产更显著，较春播育成苗栽增产47.8%，苗栽个体质量更优异，说明冬播更有利于培育党参苗栽。

综上所述，党参冬播育苗能充分利用早春墒情促进种子萌发，对规避春季干旱具有一定意义，也可节省春季农忙时间，与传统春播育苗方法相比较，冬播育成苗栽产量高，个体质量优异，建议党参规范化育苗按比例采用冬播和春播育苗方法，以降低春季遇严重干旱造成的春播育苗的风险。值得注意的是冬播和春播党参播种后均应采取保墒措施，一般播种后及时覆盖农作物秸秆，小麦秸秆透气性更佳。对不同季节移栽对党参药材产量和质量的比较研究将是下一步研究的重点。

致谢：陇西县效德中药材有限公司提供合作，甘肃农业大学硕士生周传猛、杨慧珍、何媛丽、王华丽、李军贤、梁伟；本科生王军、张万世、陈国栋、何炳江、张伟成、张有弟等参与田间试验，在此一并致谢。

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通讯作者*Corresponding author. E-mail: cygcx1963@163.com

作者简介：赵亚兰(1987-)，女，甘肃定西人，在读硕士。E-mail: 466498366@qq.com

基金项目：国家科技部科技型中小企业技术创新基金(12C26216206936和10C26216203384)，国家科技部富民强县项目(陇西县地道中药材产业开发示范工程)，甘肃省定西市道地中药材产业化推广及惠民示范工程(S2013GMC100004)，2013年甘肃农业综合开发省直科技推广项目，校企合作(甘肃扶正党参规范化生产GAP基地建设、纹党GAP基地建设和精深加工技术研究)，国家药用植物种质资源保存与利用支撑平台的可持续发展(种质收集保存及其数据库建设)和甘肃农业大学教学研究资助。

收稿日期：2014-10-24；改回日期：2014-12-01

DOI：10.11686/cyxb2014437