施肥对陇中半干旱地区二年生甘草产量品质的影响

范铭，曹爱农，晋小军*，金雷杰，张翰，谈珊

(1.甘肃农业大学 农学院/甘肃省中药材规范化生产技术创新重点实验室，甘肃 兰州 730070；2.甘肃金佑康药业科技有限公司，甘肃 兰州 730100)

施肥对陇中半干旱地区二年生甘草产量品质的影响

范铭1，曹爱农1，晋小军1*，金雷杰2，张翰2，谈珊2

(1.甘肃农业大学 农学院/甘肃省中药材规范化生产技术创新重点实验室，甘肃 兰州 730070；2.甘肃金佑康药业科技有限公司，甘肃 兰州 730100)

目的：确定陇中半干旱地区二年生甘草的最佳施肥量；方法：采用单因素随机区组设计；结果：随着磷二铵施用量的增加，甘草产量、甘草酸和甘草苷含量，都呈现先增高后降低的趋势；当施磷二铵224.89 kg·hm-2时，甘草经济产量为3912 kg·hm-2，甘草酸和甘草苷含量分别为1.45%和0.80%。氯化钾用量149.93 kg·hm-2为最佳，其经济产量、甘草酸和甘草苷含量分别为5480 kg·hm-2、1.40%和0.65%。结论：施肥对甘草产量有显著的提高作用，但施氯化钾后甘草品质下降。

陇中半干旱地区；二年生甘草；施肥；产量品质

陇中半干旱地区位于黄土高原西部，深居大陆腹地，十年九旱，所种植作物必须抗旱、耐寒、耐瘠薄。地貌多为梁、峁和丘陵沟壑地带，覆盖深厚黄土层。该区作物生产主要依靠天然降水，降水不足和变化频率较大[1]，使干旱灾害频繁发生和作物产量低而不稳[2]。该地区太阳辐射较强，昼夜温差较大，蒸发强烈，降水较少，空气干燥，水肥利用效率较低。因此，在有限的水资源环境下，如何充分利用肥料资源和提高肥料利用效率成为黄土高原区农业可持续发展的核心问题。国内形成了培肥地力、以肥调水的学说。如李生秀[3]提出培肥土壤是提高旱地水分利用效率的重要措施。黄泽在[4]提出解决干旱问题就不能就水论水，在水资源不足的情况下，重点应该放在培肥地力上，走以肥调水道路。近年来，随着区域经济的快速发展，盲目过量施肥，不仅增加农业成本，还浪费资源，污染环境。

甘草是该区历经数百年自然选择适宜该区生长的药用植物。甘草GlycyrrhizauralensisFisch.为豆科甘草属多年生草本植物[5]，其根及根茎药用，且是维护我国西部荒漠和半荒漠草原地区生态环境的重要植物[6]。甘草的固氮作用不仅能改善土壤贫瘠状况，还能带来较高的经济效益。但由于栽培技术粗放，施肥不科学，影响甘草的产量和品质。近年以来，随着对甘草开发利用的不断深入，国内外甘草需求量逐年猛增，需求的压力使野生资源遭到了严重的破坏，有的地方甚至面临资源枯竭，生态环境严重恶化。野生甘草资源严重枯竭，导致甘草市场的供求矛盾日益激烈[7]。人工栽培甘草因不合理的施肥既降低产量，又影响有效成分的含量[8]。近年来，对甘草栽培技术研究的较多，但在栽培技术核心的施肥技术上，仍存在一定的盲目性[9]。

本试验通过研究磷二铵和氯化钾对甘草产量及品质的影响，以期制定出适合当地气候及降水量的施肥方案，为陇中半干旱区甘草人工栽培合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区况

试验于2014年4～10月在甘肃省榆中中连川乡中连川村进行。试验区地处黄土高原丘陵沟壑区，海拔高度2390 m，N36°00′44.5″，E104°26′27.2″。年平均气温6.7 ℃，年日照时数2563 h，≥10 ℃积温2350 ℃，无霜期146 d，年均降雨量382 mm，年均蒸发量1341 mm。试验地前茬为玉米，细作，土质较好，肥力中等。试验地土壤属沙壤土，2014年试验地0 ～ 20 cm耕层土壤基础肥力测定为：有机质16.56 g·kg-1，全氮1.10 g·kg-1，全磷(P)0.91 g·kg-1，全钾(K)20.98 g·kg-1，碱解氮59.01 mg·kg-1，有效磷(P)6.04 mg·kg-1，速效钾(K)105.9 mg·kg-1，pH值7.75。

1.2 试验设计

采用单因素随机区组设计。试验设计如表1：试验共设置9个处理，磷二铵处理以P0为对照，氯化钾处理以P2+K0为对照，重复3次，小区面积6 m×6 m=36 m2。所有肥料在移栽前一次性开深沟施入，其它管理方式同大田种植模式。供试材料购于武威市民勤县，已经由甘肃农业大学晋小军研究员鉴定确认为甘草GlycyrrhizauralensisFisch.。选取主根长约30～35 cm，主根直径为0.5～0.7 cm，鲜重约为4～6 g的均匀一致的甘草苗进行移栽。移栽时开深度约为20 cm的沟，将甘草苗斜放于沟内，芦头距地面3～5 cm，覆土。株距为10 cm，行距25 cm。于2014年4月19日移栽，2014年10月25日采样测定。

仪器与设备：卷尺、游标卡尺、电子天平、烘箱、高效液相色谱仪(IC-2010A HT，岛津技迩商贸有限公司)等。

表1 试验处理设计

注：磷酸二铵，总养分≥64%，N-P2O5-K2O(18-46-0)，昌奔马农用化工股份有限公司生产；氯化钾，K2O≥60%，青海冷湖氯化钾有限公司生产。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 甘草根部生长指标和产量的测定 在甘草成熟期(即地上部分枯萎)每个小区随机选取植株20株，挖出，洗净泥土，记录单株侧根数和匍匐茎数，测量根长，用游标卡尺在距芦头1 cm处测定主根直径，在 60 ℃烘干至恒重，测定单株重和单株根重；根据株行距，按单株重计算产量。

1.3.2 甘草有效成分的测定 每个小区随机选取甘草10株，粉碎，测定甘草酸、甘草苷、醇溶性浸出物含量。甘草酸、甘草苷、醇溶性浸出物测定，均参照《中华人民共和国药典》2010版第一部，浸出物用冷浸法[10]测定，乙醇浓度为50%。

1.4 数据分析

采用Excel软件和SPSS17.0软件对数据进行分析。方差分析多重比较用Duncan法(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 施肥对二年生甘草地下部分生长的影响

甘草地下性状指标是甘草产量的构成因子，侧根数越少，甘草商品性状越好。甘草匍匐茎数越多，地上部分分支越多，单株光合作用加强，有利于甘草干物质积累。由表2可知，施磷二铵对甘草侧根数及匍匐茎数没有显著影响，P0、P3、P4处理的侧根数较少；P2、P3处理的匍匐茎数较多，为4个。随着磷二铵施用量的增加，其主根长、主根直径和单株根重均呈现先增加后降低的趋势。施肥处理与未施肥处理差异显著，且P2与P3处理显著高于其他处理。综合考虑，以P2处理最好，其主根长、主根直径和单株根重较对照(P0)分别增加9.71%、53.74%、35.26%。

表2 施肥对甘草根主要生长指标的影响

施氯化钾后，甘草侧根及匍匐茎数亦变化不大，以P2+K2相对较好，侧根数最少，匍匐茎数最多，而主根长、主根直径和单株根重显著增加；随着施氯化钾量的增加，主根长、主根直径和单株根重呈现先增加后略下降的趋势。处理P2+K4主根最长为50.10 cm，处理P2+K2主根最粗为1.574 cm，处理P2+K3单株根重最高为14.78 g。就主根长和单株根重而言，处理P2+K2与P2+K0、P2+K1差异显著，与其他处理差异不显著。综合主根长、主根直径和单株根重考虑，以处理P2+K2最佳。

2.2 施肥对甘草产量的影响

甘草以干燥根入药，经济产量即为甘草根部产量。由表3可知，甘草的经济产量随着磷二铵的增加先增加后平缓，随着施钾量的增加先增加后略有降低；施磷二铵后甘草经济产量与生物产量均显著提高。处理P2显著高于其他处理，经济产量与生物产量达最大值为3912 kg·hm-2和5309 kg·hm-2。施氯化钾后，处理P2+K2与P2+K3和P2+K4经济产量差异不显著，可见当施氯化钾量达到149.93 kg·hm-2后，施氯化钾量的增加对甘草经济产量无显著的增产作用；处理P2+K3生物产量最高，显著高于其他处理，处理P2+K2和处理P2+K4之间差异不显著，但两处理显著高于P2+K0、P2+K1处理。综合经济产量和生物产量考虑，施磷二铵量224.89 kg·hm-2(P2处理)、氯化钾量143.93 kg·hm-2(P2+K2处理)为最佳。

收获系数即收获时经济产量与生物产量之比。施肥对甘草收获系数的影响差异不显著，不同处理收获系数的排列顺序为：P0>P2+K4>P3=P2+K2>P2+K1>P2+K3>P4>P2+K0=P2>P1。可见施肥虽然促进了甘草产量的增加，但从干物质分配来说，更利于甘草地上部分物质积累。

表3 施肥对甘草产量和收获系数的影响

2.3 施肥对甘草有效成分的影响

2.3.1 对甘草酸含量的影响 施肥处理对甘草酸含量有显著影响，由表4可知，施磷二铵后甘草酸含量显著增加。施肥量为224.89 kg·hm-2时达到最大(1.45%)，较对照提高93.3%；随着施肥量的增加达到449.78 kg·hm-2时，甘草酸含量开始下降。

施氯化钾对甘草酸含量没有显著影响，甚至使甘草酸含量有一定程度的下降。处理P2+K0、P2+K2、P2+K3之间差异不显著，但显著高于其他两个处理，多施或少施氯化钾都对甘草酸含量的积累有较强的抑制作用，可见合理施肥对于甘草有效成分积累是非常必要的。

2.3.2 对甘草苷含量的影响 由表4可知，施磷二铵后，甘草苷含量明显提高。施肥处理显著高于不施肥处理，处理P3显著高于其他处理，甘草酸含量较对照提高81.82%。当施肥量加大时，甘草苷含量显著下降。施氯化钾后甘草苷含量显著下降，平均较对照降低26.56%左右，但不同施肥量处理之间差异不显著，即施氯化钾会抑制甘草苷的积累，但抑制作用与施氯化钾量无明显相关性。

2.3.3 对甘草醇溶浸出物含量的影响 美国药典USP32规定，甘草醇溶性浸出物(冷浸法)含量不得低于25%，由表4可知，醇溶性浸出物含量全部符合标准。施磷二铵后，浸出物含量略微提高，但差异不显著，P3、P4处理显著高于其他处理；施氯化钾对甘草浸出物含量没有显著影响，P0、P1、P2、P3处理间差异不显著，当施氯化钾量达229.85 kg·hm-2(P4处理)时，甘草浸出物含量明显下降。

表4 施肥对甘草有效成分含量的影响

3 结论与讨论

施肥后甘草根长、根粗、单根重都显著增加，当施磷二铵量为224.89 kg·hm-2、施氯化钾量为149.93 kg·hm-2时，甘草根长、根粗和单根重均达到最大值。当施肥量继续增加时，对甘草根部生长再无明显促进作用，甚至会表现出抑制作用。

施磷二铵和氯化钾都对甘草产量有显著促进作用。李琼翠[11]等研究表明，当施磷量较大时会导致地上部分徒长，地下部分生长受到抑制。本试验表明，P4处理收获系数较P3降低，与上述研究结果一致。钾能促进碳水化合物的合成，加速光合产物的流动。施氯化钾后收获系数比施磷二铵后略高，可见氯化钾比磷二铵更能促进甘草光合产物向地下部分流动。

产量和品质是农业生产中永恒不变的追求，也是农业生产工作最注重的焦点。施肥是人工种植甘草提高产量和改善品质的重要措施，合理施肥既能够促进生长，提高产量，同时，可以明显改善甘草药材品质。付雪艳等[12]研究发现，N、P、K对甘草有效成分甘草酸、甘草苷有显著的影响。本试验研究表明，施磷二铵后，甘草酸和甘草苷含量均显著提高，但甘草酸和甘草苷含量却与氯化钾关系复杂，甘草表现出产量与品质的不统一。甘草酸和甘草苷均属于次生代谢产物，其形成和积累受环境影响较大。万春阳[13]等研究表明，高浓度长时间的Nacl胁迫对甘草次生代谢会产生一定的抑制作用。故初步推断，施氯化钾后甘草有效成分含量降低是受氯离子的影响。氯离子浓度过高时会明显影响某些作物的产量和品质，甚至产生毒害。土壤施Cl-11000 ppm会限制大豆体内的氮、磷积累不利于蛋白质的合成，同时明显降低大豆产量及籽粒中蛋白质、脂肪的含量[14]。大豆、四季豆抗氯性能较弱，而甘草与大豆同属于豆科植物，故推断其抗氯性较弱。而陇中半干旱地区降雨量较少，没有其他灌水设施，无法将氯离子稀释或淋洗至土壤下层，甘草又属深根性植物，故氯离子长时间集中在甘草根层土壤，抑制甘草次生代谢，从而导致甘草有效成分含量的降低。

[1] 邓振镛，王强，张强，等.甘肃黄土高原旱作区土壤贮水量对春小麦水分生产力的影响[J].冰川冻土，2011，33(2)：425-430.

[2] 任小龙，贾志宽，韩清芳，等.半干旱区模拟降雨下沟垄集雨种植对夏玉米生产影响[J].农业工程学报，2007，23(10)：45-50.

[3] 李生秀.旱农地区发展农业的措施[J].世界农业，1981(9)：15.

[4] 黄泽在.培肥地力是提高华北旱农地区自然降水利用率的重要途径[J].干旱地区农业研究，1986(4)：50-53.

[5] 张翔宇，王一涛.甘草资源困境分析与保护策略[J].国土与自然资源研究，2009(3)：95-96.

[6] 王玉庆，贺润喜.固沙植物甘草与土地荒漠化探析[J].中国生态农业学报，2004，12(3)：194-195.

[7] 孙志蓉，王文全.我国甘草资源供求分析[J].中药研究与分析，2004，6(8)：35-39.

[8] 原俊琴，蒋银红.加强认识积极推进测土配方施肥[J].农产品加工.学刊，2006(6)：52-53.

[9] 张燕，王继永，刘勇，等.氮肥对乌拉尔甘草生长及有效成分的影响[J].北京林业大学学报，2005，27(3)：57-60.

[10] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：附录XA [S].北京：中国医药科技出版社，2010.

[11] 李琼翠，李俊达，刘冉，等.不同浓度磷对甘草生长及药用成分的影响[J].西北农业学报.2013，22(6)：153-157.

[12] 付雪艳，马玲，张新慧，等.氮、磷、钾肥不同配比对甘草主要有效成分含量的影响研究[J].中药材，2013，36(11)：1735-1739.

[13] 万春阳，王丹，侯俊玲，等.氯化钠胁迫对甘草生长、生理及有效成分含量的影响[J].中国实验方剂学杂志，2011，17(18)：118-122.

[14] 程明芳，金继运，李春花，等.氯离子对作物生长和土壤性质影响的研究进展[J].浙江农业科学，2010，1(8)：12-14.

FertilizationonYieldandQualityofGlycyrrhizainSemiaridRegionsofMiddleofGansuProvince

FAN Ming1，CAOAinong1，JINXiaojun1*，JINLeijie2，ZHANGHan2，TANShan2

(1.AgriculturalCollegeofGansuAgriculturalUniversityKeyLaboratoryforthestandardizedproductionandinnovationofChineseHerbalMedicinesinGansuProvince，Lanzhou730070，China；2.GansuJinyoukangPharmaceuticalScienceandTeehnologyLimitedCompany,Lanzhou730100,China)

Objective：To determine the optimum amount of fertilization of biennialGlycyrrhizauralensisFisch.in semiarid regions of Middle of Gansu province；Methods：Single-factor randomized block design was appied in the study.Results：With the increase of diammonium phosphate fertilizer rate，the yield，glycyrrhizic acid and liquritin，rose at first and dropped afterward；when diammonium phosphate was 224.89 kg·hm-2，licorice economic output was 3912 kg·hm-2，glycyrrhizic acid and liquritin were 1.45% and 0.80%,respectively.The potassium chloride dosage of 149.93 kg·hm2was optimal，its economic output，contents of glycyrrhizic acid and liquritin was 5480 kg·hm-2，1.40% and 0.65%,respectively.Conclusion：Fertilization can play a distinct accelerating role on yield of licorice，but the application of potassium chloride leads a reduction in chlorice quality.

Semiarid regions of middle of Gansu province；biennial licorice；fertilization；yield and quality

2015-06-11)

*

晋小军，研究员，研究方向:药用植物资源与利用；E-mail：jingxj@gsau.edu.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.5.015