种苗根粗对二、三年生蒙古黄芪根生长发育及产量、质量的影响

李鹏飞，盛晋华，张雄杰

（1.内蒙古农业大学 农学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古天际绿洲特色生物资源研发中心，内蒙古 呼和浩特 010018）

黄芪是我国传统大宗中药材，用药历史已有2 000 多年。黄芪药材为豆科植物蒙古黄芪（Astragalus membranaceus var.mongholicus）或膜荚黄芪（Astragalus membranaceus）的干燥根[1]，具有补气升阳、固表止汗、利水消肿、生津养血、行滞通痹、托毒排脓、敛疮生肌的功效。

内蒙古、山西、甘肃等地主产二年生蒙古黄芪，部分地区产三年生蒙古黄芪。现阶段蒙古黄芪的栽培生产中，以种苗种植户播种繁育一年生种苗，第二年起苗售卖，药材种植户购买种苗后进行平栽移苗，收获二年生蒙古黄芪商品药材的栽培经营模式为主[2]，也有部分药材种植户进行仿野生栽培[3]。蒙古黄芪种苗根的粗细与田间肥力、植株密度有关，肥力高、密度低的地块，种苗的根较粗。种苗根粗的差异，对移栽后蒙古黄芪的生长发育和产量、质量影响较大，因此，本试验通过平栽方式移栽不同根粗蒙古黄芪种苗，探究种苗根粗差异对二、三年生蒙古黄芪根生长发育及产量、质量的影响。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于内蒙古呼和浩特市土默特左旗富民扶贫科技开发园区大田，地理位置为北纬40°40′56.16″、东经111°21′2.19″。试验地土壤为沙壤土，有机质含量为24.57 g/kg、全氮含量为1.21 g/kg、速效氮含量为77.60 mg/kg、有效磷含量为23.56 mg/kg、速效钾含量为233.37 mg/kg，前茬作物为玉米。

1.2 试验材料

供试材料为2018年春季内蒙古武川县一年生蒙古黄芪种苗，种苗由内蒙古农业大学农学院盛晋华教授鉴定。挑选芦头出芽，根长约30.0 cm，根光滑平直无损伤、无分叉的蒙古黄芪种苗，并按照农户普遍采用的种苗根粗区分方式进行分组（表1）。

表1 蒙古黄芪种苗根粗的分组范围

1.3 试验设计与测定

试验采用随机区组设计，根据表1 所示将供试种苗按照根中上部最大粗度的不同分为3 个水平试验组：低粗度组、中粗度组、高粗度组，种苗平均鲜重分别为低粗度组5.38 g、中粗度组8.22 g、高粗度组12.86 g。各水平试验组均设3 个重复小区，共9 个小区，每小区面积25 m2（长5 m×宽5 m）。2018年6月8日试验地施入农家肥后翻耕，6月10日移栽，采用平栽方式开沟种植，沟深10 cm，株距15 cm，行距30 cm，沟内种苗摆放方向统一为根头朝北。移栽后轻覆薄土，进行漫灌，约10 d种苗返青复壮。每7 天进行1 次常规田间管理。于2018年和2019年的10月10日分别起根进行测定：使用解剖镜采集横纵根切片图像信息，使用Expression 1100XL 扫描仪采集二、三年生蒙古黄芪全根图像信息，对比蒙古黄芪根外观形态；使用游标卡尺、卷尺测定二、三年生蒙古黄芪根中上部粗度、总根长，使用电子秤称量根鲜重、根干重，评价蒙古黄芪生长发育情况；每试验小区预留2 行蒙古黄芪，用于称重测定，并折合为二、三年生蒙古黄芪的总产量，评价蒙古黄芪产量情况；参照2015年版《中国药典》[1]中的高效液相色谱法测定二、三年生蒙古黄芪根的毛蕊异黄酮葡萄糖苷、黄芪甲苷含量，评价蒙古黄芪质量。

1.4 数据处理

利用Excel 2019 软件进行数据整理及作图，利用SPSS 25.0 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 二、三年生蒙古黄芪根外观形态的比较

二年生蒙古黄芪不开花结籽，而三年生蒙古黄芪在7月左右开花结籽，进入生殖生长阶段。开花结籽后，三年生蒙古黄芪根的形态变化较大。

由图1 可知，二年生蒙古黄芪根内呈粉状，肉质充实饱满；三年生蒙古黄芪根内部从芦头向下端逐渐形成中空，中空部位周围木质化严重，根组织逐渐纤维化，外观和手感与玉米秆内部的絮状组织相似但颜色呈亮黄色或褐色。

由图2 可知，二年生蒙古黄芪根的颜色较浅，根中上部表皮轻微木质化；三年生蒙古黄芪根中上部由土黄色转变为红褐色，根表皮木质化严重有裂纹。三年生蒙古黄芪的根与二年生蒙古黄芪相比，主根更粗壮、体积更大、侧根更多且粗壮。

整体来看，二年生蒙古黄芪的根虽然较三年生蒙古黄芪细小，但品相较好。

2.2 不同根粗种苗对二、三年生蒙古黄芪根中上部粗度、总根长的影响

由表2 可知，各粗度组三年生蒙古黄芪根中上部粗度、总根长较二年生蒙古黄芪有所增加，其中，高粗度组三年生蒙古黄芪根中上部粗度最高、中粗度组三年生蒙古黄芪总根长最高。二年生蒙古黄芪根中上部粗度各组间差异显著（P＜0.05）；三年生蒙古黄芪根中上部粗度表现为低、中粗度组间差异不显著（P＞0.05），低、中粗度组与高粗度组差异显著（P＜0.05）。二年生蒙古黄芪总根长各组间差异不显著（P＞0.05），而三年生蒙古黄芪总根长各组间差异显著（P＜0.05）。

表2 不同根粗种苗下二、三年生蒙古黄芪根中上部粗度、总根长对比 单位：cm

2.3 不同根粗种苗对二、三年生蒙古黄芪根鲜重、根干重的影响

由表3 可知，相同生长年限内，不同粗度组间蒙古黄芪的根鲜重、根干重均呈显著差异（P＜0.05）。不同粗度组间二年生蒙古黄芪根鲜重按由大到小的顺序排列为：低粗度组＞高粗度组＞中粗度组，其中，低粗度组根鲜重最大，为（50.94±0.60）g/株；三年生蒙古黄芪根鲜重由大到小的排序与二年生蒙古黄芪根鲜重的排序相反，其中，中粗度组根鲜重最大，为（79.10±0.51）g/株。相同生长年限内，不同粗度组间蒙古黄芪的根干重按由大到小的顺序排列均为：中粗度组＞高粗度组＞低粗度组，其中，中粗度组二、三年生蒙古黄芪的根干重最大，分别为（22.72±0.44）、（36.76±0.23）g/株。中粗度组三年生蒙古黄芪根鲜重、根干重与二年生蒙古黄芪相比，增长量最高，分别增长61.4%、61.8%；低粗度组三年生蒙古黄芪的根鲜重、根干重与二年生蒙古黄芪相比，增长量最低，分别增长19.0%、7.8%。中、高粗度组的蒙古黄芪在第3年栽培中具有生长优势。

表3 不同根粗种苗下二、三年生蒙古黄芪根鲜重、根干重对比 单位：g/株

2.4 不同根粗种苗对二、三年生蒙古黄芪产量的影响

由表4 可知，不同根粗种苗下三年生蒙古黄芪的产量较二年生蒙古黄芪明显增加。低、中、高粗度组三年生蒙古黄芪的产量分别较二年生蒙古黄芪增产21.0%、59.7%、44.3%。其中，中粗度组三年生蒙古黄芪的产量最大，达（13 546.77±419.95）kg/hm2；低粗度组二年生蒙古黄芪的产量最低，为（8 202.86±270.69）kg/hm2。

表4 不同根粗种苗下二、三年生蒙古黄芪产量对比 单位：kg/hm2

2.5 不同根粗种苗对二、三年生蒙古黄芪药材有效成分含量的影响

由表5 可知，低、中粗度组二、三年生蒙古黄芪根中，毛蕊异黄酮葡萄糖苷和黄芪甲苷两种有效成分含量均为二年生蒙古黄芪最佳，三年生蒙古黄芪根的有效成分含量下降严重。高粗度组三年生蒙古黄芪与二年生蒙古黄芪相比，毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量有所上升，但二者差异不显著（P＞0.05）；黄芪甲苷含量严重下降且低于2015年版《中国药典》[1]规定的黄芪甲苷最低含量限度。三年生蒙古黄芪根中的毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量随种苗根粗的增大而增加，黄芪甲苷含量则随种苗根粗的增大而降低。通过对二、三年生蒙古黄芪根中两种有效成分含量进行对比可知：根粗越小的蒙古黄芪种苗，第3年收获的根中毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量下降幅度越大、黄芪甲苷含量下降幅度越小。

表5 不同根粗种苗下二、三年生蒙古黄芪药材有效成分含量对比 单位：%

3 讨论

研究发现，栽培年限、生态因子和生态环境以及黄芪根的结构发育对黄芪根中次生代谢产物均有一定影响[4-6]。王玲玲等[7]、李文倩等[8]研究表明，种植密度、采收时期、肥料及其配比对蒙古黄芪的生长发育和产量、质量有显著影响。郭岩等[9]研究表明，喷施腐殖酸可提高蒙古黄芪的根直径、根体积、产量及质量。本试验进行了不同种苗根粗对二、三年生蒙古黄芪根生长发育和产量、质量影响的研究，结果表明，三年生蒙古黄芪根的生长发育明显高于二年生蒙古黄芪，中、高粗度组的蒙古黄芪在第3年栽培中具有生长优势，但三年生蒙古黄芪根中毛蕊异黄酮葡萄糖苷和黄芪甲苷两种有效成分的含量总体较二年生蒙古黄芪下降严重，且根的品相较差，故种苗平栽较适用于二年生蒙古黄芪药材的优质生产。

目前来看，大多数中药材市场存在侧重于传统的以外观性状，如形状、大小等作为商品规格标准判断质量优劣的现象，一般认为“大个”“大条”“大片”的中药材质量较优[10]。本试验中三年生蒙古黄芪虽然在根中上部粗度、总根长等方面优于二年生蒙古黄芪，但低、中粗度组蒙古黄芪根中毛蕊异黄酮葡萄糖苷和黄芪甲苷两种有效成分的含量却明显低于二年生蒙古黄芪，高粗度组三年生蒙古黄芪的毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量虽较二年生蒙古黄芪有所升高，黄芪甲苷含量却严重下降。牛倩芸等[11]的研究也指出，黄芪商品应结合外观形状和活性成分的含量进行等级划分。闫晋晋等[12]、张秋海等[13]、张军武等[14]研究表明，不同的生长年限对黄芪药材化学成分的积累产生较大影响，黄芪药材的有效成分含量随生长年限的增长而增加；但熊一峰[15]对不同绝对生长年限黄芪化学成分含量进行了比较，结果表明，四年生黄芪的总黄酮含量最高，两年生黄芪的皂苷含量最高，并指出黄芪甲苷主要存在于黄芪韧皮部，故黄芪的直径越细，韧皮部占比越大，黄芪甲苷含量越高。石子仪等[16]研究表明，蒙古黄芪栽培年限越短，毛蕊异黄酮葡萄糖苷和芒柄花素的含量越高。本试验得到的低、中粗度组二、三年生蒙古黄芪根中两种有效成分含量的对比结果与熊一峰[15]、石子仪等[16]学者的研究结果相符。

与二年生蒙古黄芪相比，三年生蒙古黄芪虽显著增产，但土地周转周期长、生产成本相对增加、产出的蒙古黄芪药材品质显著下降。药用作物与粮食作物相比，更强调品质而非产量，故不建议药材种植户进行三年生蒙古黄芪栽培，因为劣质蒙古黄芪可能出现的滞销等问题会导致药材种植户亏损。

本试验通过对比不同根粗蒙古黄芪种苗移栽获得二、三年生蒙古黄芪根中毛蕊异黄酮葡萄糖苷和黄芪甲苷两种有效成分含量、产量得出三年生蒙古黄芪具有高产量低质量的特点，该结果与张永清等[17]指出的“中药材往往高产和优质不可兼得”的结论吻合，谢宗万[18]也指出优质和高产的关系并非平行甚至互有矛盾。

4 结论

三年生蒙古黄芪较二年生蒙古黄芪的根中上部粗度、总根长、根鲜重、根干重、产量有所增加，中粗度组三年生蒙古黄芪产量最高，达（13 546.77±419.95）kg/hm2，与二年生蒙古黄芪的产量相比，提升幅度最大，达59.7%。三年生蒙古黄芪根的品相与二年生蒙古黄芪相比较差，且低、中粗度组三年生蒙古黄芪根中毛蕊异黄酮葡萄糖苷、黄芪甲苷两种有效成分含量较二年生蒙古黄芪明显下降，高粗度组三年生蒙古黄芪根中黄芪甲苷含量较二年生蒙古黄芪严重下降。因此，通过种苗平栽获得的二年生蒙古黄芪质量较优，三年生蒙古黄芪具有高产量低质量的特点。药用作物应在注重品质的基础上提升产量，故种苗平栽较适用于二年生蒙古黄芪药材的优质生产。