不同营养液浓度对蒙古黄芪幼苗生长及其药用成分的影响

王 贤，崔世茂，2，宋 阳，2，潘 璐，2，郭怀怀

（1.内蒙古农业大学园艺与植物保护学院，内蒙古呼和浩特 010011；2.内蒙古设施园艺工程技术研究中心，内蒙古呼和浩特 010011；3.内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特 010019）

黄芪作为多年生草本豆科植物，以根入药[1]，化学成分黄芪总多糖具有增强免疫系统功能[2]、抗炎症、抗病毒、抗肿瘤[3]、抗氧化、延缓衰老[4]和降血糖[5]等作用，被现代临床广泛应用。另外，黄芪在食疗药膳、保健品[6]、化妆品[7]、饲料添加剂[8-9]等方面的应用越来越多。随着药用植物的广泛应用，野生资源已远远不能满足市场的需求[10]，因此，人工培育黄芪成为趋势。然而，目前采用的传统露地栽培方式，常会出现发芽率低、苗期生长缓慢、产品质量差、产量低等问题[11]，主要原因可能是黄芪苗期生长所需营养不足或生长环境不适宜。无土栽培是通过动态调节作物所需营养物质及环境条件促进作物生长的栽培方式[12]。采用无土育苗方式培育的幼苗生长迅速、健壮、整齐，苗龄短，定植后根系发育好，不易伤根，成活率更高，一般没有缓苗期；同时，无土育苗还可避免土壤育苗带来的土传病害和线虫害。

在目前的无土栽培中，营养液育苗在蔬菜、花卉等作物上已经得以实现，大大缩短了育苗的时间、节省了成本[13]，为栽培提供了优质的种苗，而黄芪等中药材的无土栽培，大多选用基质育苗[14-17]，对营养液育苗的研究较少，但是，营养液育苗具有不受季节、时间、气候的影响，能按时、按量生产出规格一致的植物产品的优点；而且营养液育苗较植物工厂育苗成本更为低廉，适宜大规模应用；无土基质穴盘育苗灌溉的营养液可以实现循环利用，大大减轻了资源的浪费和环境的污染。因此，本试验研究了营养液育苗对蒙古黄芪苗期植株的形态、生理指标及其药用成分的影响，旨在为蒙古黄芪进行营养液育苗提供理论依据和实践支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为蒙古黄芪（Astragalus mongholicusBunge），营养液为Hoagland 和Aron 通用营养液，花盆高17 cm，上部直径17 cm，底部直径10 cm。试验于2019年5月16日—8月18日在内蒙古农业大学农场日光温室中进行盆栽。

1.2 试验设计

5月16日将蒙古黄芪种子置于25 ℃恒温培养箱中进行催芽，5月20日进行移栽，每个花盆移栽10 株蒙古黄芪幼苗。共设置4 个处理，分别为消毒的园土（CK）、标准浓度Hoagland 和Aron 通用营养液（Y1）、1/2 标准浓度Hoagland 和Aron 通用营养液（Y2）、1/3 标准浓度Hoagland 和Aron 通用营养液（Y3）。

各处理设置5 个重复。移苗植株用遮阳网遮盖7 d 进行缓苗，营养液每3 d 进行1 次更换，幼苗长到5～6 片复叶出现后至20 片左右复叶展开时开始取样，每隔7 d 取1 次，共取5 次，即出苗后49、56、63、70、77 d。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 生长形态指标

株高：幼苗根颈部至顶部的距离，采用卷尺进行测量；茎粗：地上茎基部直径，采用电子游标卡尺进行测量；主根长：主根根颈部至最下端的距离，采用卷尺进行测量；芦头茎粗：芦头茎粗为近地面第1 节茎中部的粗度，采用电子游标卡尺进行测量；主根粗：芦头下1 cm 处的粗度，采用电子游标卡尺进行测量。

1.3.2 生理指标

根系活力：采用TTC 法[18]进行测定；叶绿素含量：采用分光光度法[19]对叶绿素a 和叶绿素b 的总量进行测定；游离氨基酸：采用分光光度法[20]进行测定。

1.3.3 药用成分

黄芪总多糖：采用苯酚-硫酸比色法[21]进行测定；黄芪总黄酮：采用硝酸铝比色法[22]进行测定。

1.4 数据统计与分析

采用WPS 2019 软件进行数据统计和计算；采用SPSS 20.0 统计软件进行显著性检验，采用SigmaPlot 12.5 软件作图。

2 结果与分析

2.1 营养液育苗对蒙古黄芪幼苗形态指标的影响

2.1.1 不同处理对蒙古黄芪幼苗株高的影响

由图1 可知，出苗56 d 后3 个营养液处理的株高均显著（P＜0.05）高于CK；Y1 在56 d 后显著（P＜0.05）高于Y2 和Y3；Y2 和Y3 除了在出苗后63 d 有显著（P＜0.05）差异，其他处理时间的差异均不显著（P＞0.05）。Y1 在49、56、63、70、77 d 分别比CK 增加111.46%、188.86%、171.04%、157.64%、146.27%，说明营养液育苗能够显著提高蒙古黄芪的株高，且标准营养液育苗的提升效果较明显。

图1 不同处理对蒙古黄芪幼苗株高的影响

2.1.2 不同处理对蒙古黄芪幼苗主根长的影响

由图2 可知，不同处理蒙古黄芪幼苗的主根长，出苗后70～77 d 表现为Y1＞Y2＞Y3＞CK。出苗49 d后3 个营养液处理的主根长都显著（P＜0.05）高于CK。Y1 在70 d 后显著（P＜0.05）高于Y2 和Y3；Y2与Y3 在63 d 之前差异不显著（P＞0.05），之后Y2 显著（P＜0.05）高于Y3。Y1 在49、56、63、70、77 d 分别比CK 增加51.44%、39.46%、37.49%、37.99%、65.34%，说明营养液育苗能够提高蒙古黄芪的主根长，且随着时间的逐渐延长，标准营养液育苗的提升效果较明显。

图2 不同处理对蒙古黄芪幼苗主根长的影响

2.1.3 不同处理对蒙古黄芪幼苗分枝数的影响

由图3 可知，出苗56 d 后3 个营养液处理的分枝数都显著（P＜0.05）高于CK。Y1 在49 d 和70 d时，与Y2、Y3 相比差异均不显著（P＞0.05）；在56、63、77 d 时，与Y2、Y3 相比差异显著（P＜0.05）。Y1 在49、56、63、70、77 d 分别比CK 增加29.63%、83.33%、77.50%、77.78%、75.47%，说明营养液育苗能够提高蒙古黄芪的分枝数，且标准营养液育苗的提升效果较明显。

图3 不同处理对蒙古黄芪幼苗分枝数的影响

2.1.4 不同处理对蒙古黄芪幼苗茎粗的影响

由图4 可知，出苗后49～77 d，不同处理蒙古黄芪幼苗的茎粗均表现为Y1＞Y2＞Y3＞CK，出苗49 d后3 个营养液处理的茎粗都显著（P＜0.05）高于CK。Y1 在77 d 时，与Y2、Y3 相比差异均不显著（P＞0.05）；在49、56、63、70 d 时，Y1 与Y2、Y3 相比差异显著（P＜0.05）；Y2 与Y3 在整个试验时期差异均不显著（P＞0.05）。Y1 在49、56、63、70、77 d 分别比CK 增加75.68%、53.23%、59.02%、100%、153.09%，说明营养液育苗能够提高蒙古黄芪的茎粗，且标准营养液育苗的提升效果较明显。

图4 不同处理对蒙古黄芪幼苗茎粗的影响

2.1.5 不同处理对蒙古黄芪幼苗芦头茎粗的影响

由图5 可知，出苗后63～77 d，不同处理蒙古黄芪幼苗的芦头茎粗均表现为Y1＞Y2＞Y3＞CK。出苗49 d 后3 个营养液处理的芦头茎粗均显著（P＜0.05）高于CK，Y1 在56、77 d 时与Y2、Y3 相比差异显著（P＜0.05），其他时间均差异不显著（P＞0.05），而Y2、Y3 之间在整个试验时期差异均不显著（P＞0.05）。Y1在49、56、63、70、77 d 分别比CK 增加43.55%、91.30%、116.84%、162.26%、121.09%。

图5 不同处理对蒙古黄芪幼苗芦头茎粗的影响

2.1.6 不同处理对蒙古黄芪幼苗主根粗的影响

由图6 可知，不同处理蒙古黄芪幼苗的主根粗随时间的延长而增加，出苗63 d 后3 个营养液处理的主根粗均显著（P＜0.05）高于CK。Y1 和Y3 在56、63、77 d 时差异显著（P＜0.05），而Y1、Y2 之间在整个试验时期差异均不显著（P＞0.05）。Y1 在49、56、63、70、77 d 分别比CK 增加106.25%、74.39%、147.83%、167.27%、190.16%。

图6 不同处理对蒙古黄芪幼苗主根粗的影响

2.2 营养液育苗对蒙古黄芪生理指标的影响

2.2.1 不同处理对蒙古黄芪幼苗叶片叶绿素含量的影响

由图7 可知，3 个营养液处理的蒙古黄芪幼苗叶片叶绿素含量在出苗49 d 后均显著（P＜0.05）高于CK；Y1 在49、70、77 d 时显著（P＜0.05）高于Y2、Y3；Y1 在49、56、63、70、77 d 分别比CK 增加80.82%、97.61%、79.92%、76.79%、72.55%，说明营养液育苗能显著提高蒙古黄芪的叶绿素含量，且标准营养液育苗提升效果较明显。

图7 不同处理对蒙古黄芪幼苗叶片叶绿素含量的影响

2.2.2 不同处理对蒙古黄芪幼苗根系游离氨基酸含量的影响

由图8 可知，不同处理蒙古黄芪幼苗根系游离氨基酸含量总体表现为CK＞Y3＞Y2＞Y1，出苗49 d后CK 显著（P＜0.05）高于营养液3 个处理。除Y1、Y2、Y3 在49 d 时差异不显著（P＞0.05），Y1 与Y2 在56 d 差异不显著（P＞0.05）外，其他时间3 个营养液处理的差异均显著（P＜0.05），说明营养液中蒙古黄芪幼苗根系的游离氨基酸含量较低，且标准营养液育苗表现最显著。

图8 不同处理对蒙古黄芪幼苗根系游离氨基酸含量的影响

2.2.3 不同处理对蒙古黄芪幼苗根系活力的影响

由图9 可知，不同处理蒙古黄芪幼苗根系活力总体表现为Y1＞Y2＞Y3＞CK，出苗63 d 后3 个营养液处理均显著（P＜0.05）高于CK。Y1 与Y2、Y3 在整个试验时期差异均显著（P＜0.05）；Y2 与Y3 除了在出苗49 d 时，其他时间Y2 均显著高于Y3，说明营养液能提高蒙古黄芪幼苗根系活力，且标准营养液育苗提高较显著。

图9 不同处理对蒙古黄芪幼苗根系活力的影响

2.3 不同处理对蒙古黄芪幼苗药用成分的影响

2.3.1 不同处理对蒙古黄芪幼苗根系中黄芪总黄酮含量的影响

由表1 可知，不同处理黄芪幼苗的根系中黄芪总黄酮含量随时间的延长表现为上升趋势，总体表现为Y1＞Y2＞Y3＞CK。出苗63 d 之前，3 个营养液处理的黄芪总黄酮含量与CK 相比无显著差异（P＞0.05）；出苗70 d 后，Y1 和Y2 的黄芪总黄酮含量显著（P＜0.05）高于CK；出苗77 d 后，Y1、Y2 和Y3 的黄芪总黄酮含量均显著（P＜0.05）高于CK，且Y1、Y2显著（P＜0.05）高于Y3。Y1 在70、77 d 时分别比CK增加37.31%、36.11%。

表1 不同处理对蒙古黄芪幼苗根系中黄芪总黄酮含量的影响 单位：mg/g

2.3.2 不同处理对蒙古黄芪幼苗根系中黄芪总多糖含量的影响

由表2 可知，不同处理蒙古黄芪幼苗根系黄芪总多糖含量随时间的延长表现为逐渐升高的趋势，总体表现为Y1＞Y2＞Y3＞CK，在整个试验时期，Y1 的根系黄芪总多糖含量显著（P＜0.05）高于CK 及其他2 个营养液处理，且Y1 的根系黄芪总多糖含量在49、56、63、70、77 d 分别比CK 增加282.02%、386.46%、514.91%、435.76%、402.81%；出苗63 d后3 个营养液处理的根系黄芪总多糖含量均显著（P＜0.05）高于CK，Y2 在出苗63 d 之前的根系黄芪总多糖含量显著（P＜0.05）高于Y3，出苗70 d 后这种差异消失。

表2 不同处理对蒙古黄芪幼苗根系中黄芪总多糖含量的影响 单位：mg/g

3 讨论

3.1 营养液育苗对蒙古黄芪幼苗生长的影响

与CK 相比，3 个营养液处理（Y1、Y2、Y3）均提高了蒙古黄芪幼苗的株高、主根长、分枝数、茎粗、芦头茎粗、主根粗等形态指标，标准浓度营养液处理的各生长指标的提升效果最为显著，这与前人研究一致[23]，即标准浓度的营养液能显著提高植株的形态指标，促进植株生长。株高是反映植株生长快慢的重要指标[24]；分枝数是表示植株叶片数量多少及生长强弱的指标[24]；茎除了转运根系吸收的营养、水分等，还承担着光合产物在器官间分配转运的作用[25]；根是蒙古黄芪的主要药用部分，它的长短、粗细决定了蒙古黄芪的质量[26]。常晖[27]研究表明，榆林地区栽培蒙古黄芪时，185 d 的株高、主根长分别为33.94、5.25 cm，115 d 时的茎粗为3.00 mm，75 d 时，根粗为3.5 mm，而本试验发现，标准浓度营养液77 d 培育的蒙古黄芪幼苗株高为40.98 cm、分枝数为18.6、主根长为30.72 cm、茎粗为3.04 mm、主根粗为3.56 mm，说明采用标准浓度营养液育苗能够显著缩短育苗时间，促进幼苗地上部和地下部快速生长及营养物质顺利运转。

根是蒙古黄芪的主要产品器官，根长的增加是由于植物对水分需求的增强，而根粗的增加与根部干物质的积累密切相关[27]。本试验结果显示，蒙古黄芪主根长与株高相比，增长缓慢，推测原因可能是地上部株高和叶片等生长消耗过多水分，导致根部对水分需求较少，下一步可通过控制顶端优势等方法，减少地上部消耗。而芦头茎粗是连接植株地上部和地下部的纽带，根系吸收的水分和矿物质通过芦头茎粗运输到茎部，芦头茎粗代表运输能力，是增产的关键[28]。本试验结果显示，标准营养液处理幼苗的芦头茎粗显著增加，对营养运输起到了促进作用，从而显著增加了蒙古黄芪苗期根系的生长。

3.2 营养液育苗对蒙古黄芪幼苗生理代谢的影响

叶绿素相对含量直接影响植株光合作用能力[29]，相同环境条件下，叶绿素含量越高，植株的光合作用能力越强，越有利于植株生长。前人研究发现，硝态氮能促进植株叶绿素的积累[30-31]。本试验结果显示，营养液处理的蒙古黄芪幼苗叶片叶绿素含量与CK相比差异显著，营养液处理能够促进蒙古黄芪幼苗叶绿素的合成，且浓度最高的标准营养液中叶绿素合成量最高。

游离氨基酸能够调节植物的渗透作用，同时是逆境胁迫下植物产生的贮能物质之一。逆境胁迫下，植物通过产生过量的游离氨基酸避免过多的物质消耗及过多的代谢产物引起的细胞毒害[32-33]。谭勇等[10]的研究表明，营养胁迫的程度直接影响贮藏蛋白分解为游离氨基酸的量。本试验结果显示，与CK 相比，营养液处理的蒙古黄芪游离氨基酸含量显著降低，推测营养液育苗能够缓解蒙古黄芪幼苗的营养胁迫。

植物根系是活跃的吸收器官和合成器官，根的生长情况和代谢水平，即根系活力，直接影响植物地上部的生长、营养状况及产量，是植物生长的重要生理指标之一。从“源库”关系来看，根系（库）活力强，有利于根系吸收营养，促进叶片（源）生长，从而提升植株的抗逆性[34]。前人研究发现，全素（氮磷钾）营养能促进根系活力[10]。本试验结果显示，与CK 相比，营养液处理的蒙古黄芪根系活力显著提高，这一结果与前人研究结果相符。

3.3 营养液育苗对蒙古黄芪幼苗药用成分的影响

作为蒙古黄芪主要药用成分的黄芪总黄酮和黄芪总多糖，具有抗氧化、延缓衰老、增强机体免疫力等功能[35]。郭瑜瑞[36]研究表明，营养液中添加铁和锌等微量元素可以显著促进蒙古黄芪黄芪总黄酮、黄芪总多糖的含量；杨相等[37]研究表明，营养液中添加锰、钼、硼等微量元素可以显著提高黄芪生长指标及总多糖含量。本试验发现，与CK 相比，营养液处理显著提高了蒙古黄芪幼苗中黄芪总黄酮、黄芪总多糖的含量，说明采用营养液育苗能够促进蒙古黄芪根系黄芪总黄酮和黄芪总多糖的积累，采用标准浓度营养液育苗的蒙古黄芪，随着处理时间的延长，黄芪总多糖含量的增加速率也在提高。

4 结论

与传统育苗方式相比，采用标准浓度Hoagland和Aron 通用营养液育苗，一方面，可以促进蒙古黄芪幼苗地上部茎、叶的生长和地下部根系的生长，同时增加了幼苗叶片叶绿素含量和根系活力，降低根系游离氨基酸含量；另一方面，还可以促进药用成分黄芪总黄酮和黄芪总多糖的积累，能够提升蒙古黄芪幼苗的品质。