药剂处理对北苍术的抑花效果及对根茎干物质质量和苍术素质量分数的影响

苏书乐,肖 茹,赵思源,苏文楠,赵文君,张 赛,郑金双

(河北科技师范学院农学与生物科技学院,河北省作物逆境生物学重点实验室;河北 秦皇岛,066600)

以收获营养器官为主的植物,抑制其开花有利于将营养物质集中在营养器官,从而达到提质增效的生产目标[1,2]。目前关于化学药剂抑制植物开花的相关研究,主要集中在控制木本植物飞絮和果毛形成[3～8]。在药用植物抑花研究方面,潘秋祥等[1]用抑芽丹对白术进行化学除蕾,何伯伟等[2]用灭芽灵等药剂控制白术花蕾,均发现经过一定浓度药剂处理后白术的有效花蕾数明显减少,且增产增效效果显著。

北苍术(Atractylodeschinensis(DC.) Koidz.)为菊科苍术属多年生草本植物,其干燥根茎入药,是中药材苍术的主要来源。北苍术根茎中主要活性成分是苍术素,《中华人民共和国药典》[9](以下简称《中国药典》)规定,苍术药材按干燥品计,苍术素质量分数不得低于0.30%。由于北苍术生殖生长消耗根茎大量营养,影响根茎干物质质量和苍术素质量分数的积累。为此,笔者选用抑芽丹、乙烯利、桔梗奇肥、萘乙酸、抑花一号、石硫合剂等6种化学药剂分别在北苍术第4年生长期的现蕾期、现蕾期+初花期、初花期喷施处理,探索药剂处理对北苍术抑花效果、根茎干物质质量和苍术素质量分数的影响,以期为冀东地区北苍术生产提质增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本次试验在秦皇岛元正农业科技发展有限公司基地进行,基地位于河北省秦皇岛市青龙满族自治县龙王庙乡北干树村(东经119.48°,北纬40.33°)。本次试验所用北苍术是种子繁殖第4年生长期的植株,试验用药剂及配制情况见表1。

表1 供试药剂种类及配制情况

1.2 试验方法

1.2.1药剂喷施处理 试验采用二因素(药剂*药剂浓度)随机区组试验设计。将6种药剂稀释成3种不同浓度(表1),使用农用手动喷雾器在距离植株顶端0.5 m处,均匀喷施在北苍术株丛上,以喷施清水为对照(CK)。喷施时期和处理次数为现蕾期喷施1次、现蕾期+初花期喷施2次和初花期喷施1次。现蕾期喷施日期为2020-07-04,初花期为2021-08-06,于2021-08-06对现蕾期喷施药剂的北苍术进行抑花情况进行调查,于2021-09-06对现蕾期+初花期和初花期喷施药剂的北苍术抑花情况进行调查。北苍术以畦作方式栽培,每畦2行,株距20 cm,行距25 cm。每个处理设置3次生物学重复,每次重复小区面积10 m2(长宽2 m×5 m),在田间为5 m 3畦。

1.2.2抑花效果调查 (1)群体抑花效果调查:每个小区随机选择2 m 3畦进行调查,记录植株群体内所有正常开花株数、枯死株数、未现蕾株数和花蕾枯株数、药害株数,其中药害株数分为3个等级,即轻微斑点、轻微药害、严重药害。(2)单株抑花效果调查:每次重复随机选择6株调查单株的总花蕾数、正常开花蕾数及药害蕾数。

①药害分级标准

轻微斑点:有病斑叶片数量占整个植株叶片数量的25%以下。

轻微药害:有病斑叶片数量占整个植株叶片数量的25%～50%。

严重药害:有病斑叶片数量占整个植株叶片数量的50%以上,叶片出现发黄干枯,乃至上半部分枯死。

②群体致死率、药害率、严重药害率、抑花率的计算

致死率=(枯死株数/总株数)×100%

药害率=(药害株数/总株数)×100%

严重药害率=(严重药害株数/总株数)×100%

抑花率=(未现蕾株数+花蕾枯株数)/总株数×100%

③单株抑花率、药害率的计算

抑花率=(总花蕾数-正常开花蕾数)/总花蕾数×100%

药害率=(药害蕾数/总花蕾数)×100%

(3)根茎干物质质量和苍术素质量分数的测定:从每次重复中随机采挖10株北苍术根茎,除净泥土,用电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司生产,型号:SQP)测定鲜质量,并用电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂生产,型号:GZX-9140-MBE)105 ℃杀青10 min,然后50 ℃烘干至恒质量,测定根茎干物质质量。用打粉机(小熊电器股份有限公司生产,型号:FSJ-A03D1;FSJ-A03E1)打粉,过筛(中国标准3号筛,筛孔内经355μm±13μm),称量0.20 g粉末,按照《中国药典》[9]中规定的方法,利用高效液相色谱法(HPLC法)测定不同处理北苍术根茎中苍术素质量分数。

1.3 数据统计分析

利用Excel 2019进行试验数据的整理和初步分析。采用SPSS 26.0软件进行数据差异显著性分析,多重比较采用Duncan’s检验方法。

2 结果与分析

2.1 现蕾期喷施药剂对北苍术抑花效果、根茎干物质质量和苍术素质量分数的影响

试验结果表明,6种药剂处理对北苍术均有抑花效果,且均极显著高于CK(表2)。其中,JGQ3处理条件下的群体及单株抑花率均最高,分别为51.22%和78.62%;但该处理的单株药害率也最高,为70.43%。喷施6种药剂对植株造成的药害和严重药害均极显著高于CK,其中喷施YH的3个处理造成的严重药害相对较低,YH2无严重药害;喷施YYD与SS处理未对植株致死。除ETH1,NAA2,SS1,SS2处理的北苍术根茎干物质质量极显著低于CK外,喷施NAA1,NAA3处理与CK差异不显著,其他喷施药剂的处理均极显著高于CK(表2)。其中,YH1处理条件下根茎干物质质量最大,为94.43 g/株,极显著高于其他处理,但其苍术素质量分数较低,为0.19%。

在现蕾期喷施YYD1,YYD2,YYD3,NAA1,NAA2,YH2,SS2和SS3共8个处理时,北苍术根茎中苍术素质量分数均高于《中国药典》标准,且这8个处理间差异不显著(表2)。基于群体抑花率、单株抑花率、根茎干物质质量及苍术素质量分数共4个指标的灰色关联度分析表明,SS3处理加权关联度最高,为1.108 9,是现蕾期喷施药剂的最佳处理(表3)。

2.2 现蕾期+初花期喷施药剂对北苍术抑花效果、根茎干物质质量和苍术素质量分数的影响

统计分析结果表明,在现蕾期+初花期喷施2次药剂处理时,抑花率和药害率均极显著高于CK(表4)。不同药剂处理间比较,YYD1处理的抑花率极显著高于其他处理,达52.94%,其次是ETH2,抑花率为45.65%。6种药剂喷施处理后,群体药害率与严重药害率极显著高于CK,其中YH3处理无严重药害。YYD,YH,NAA2,SS2,SS3处理未对植株致死。

苍术素质量分数达到《中国药典》标准及以上的处理有YYD3,ETH2,JGQ2,JGQ3,YH2,YH3,SS1,SS2和SS3(表4)。其中,YYD3,JGQ2和SS3处理的苍术素质量分数与CK差异不显著。基于群体抑花率、单株抑花率、根茎干物质质量、苍术素质量分数4个指标的灰色关联度分析得出,SS1处理的加权关联度最高,为1.265 0,其根茎干物质质量极显著高于其他处理,为97.50 g/株,苍术素质量分数为0.36%,是现蕾期+初花期的最佳处理(表5)。

2.3 初花期喷施药剂对北苍术抑花效果、根茎干物质质量和苍术素质量分数的影响

统计分析结果表明,喷施6种药剂处理对北苍术群体和单株抑花率、单株药害率均极显著高于CK(表6)。SS1,SS3处理和各YYD,NAA,YH处理对北苍术植株不致死。NAA3与YH3处理的群体药害率与严重药害率为0.00%。ETH3与YH3处理的单株抑花率极显著高于CK和其他处理,分别为92.03%和89.87%。YYD2,ETH3,JGQ1处理的干物质质量间差异不显著,且极显著高于其他处理。

在初花期喷施6种药剂处理后,苍术素质量分数达到《中国药典》标准以上的有13个处理,分别是YYD1,ETH1,ETH3,JGQ2,JGQ3,YH2,YH3处理和各NAA,SS处理。其中喷施NAA1,YH2,SS2处理的苍术素质量分数与CK相比不显著。基于群体抑花率、单株抑花率与根茎干物质质量、苍术素质量分数共4个指标的灰色关联度分析发现,ETH3处理的加权关联度最高,为1.060 4,是初花期的最佳处理(表7),其单株抑花率极显著高于CK和其他处理,为92.03%,根茎干物质质量达到92.77 g/株。

表7 初花期喷药苍术素质量分数达到《中国药典》标准的处理加权关联度及排序

2.4 不同时期喷施药剂对北苍术抑花效果、根茎干物质质量和苍术素质量分数的综合分析

选取现蕾期、现蕾期+初花期、初花期药剂处理后灰色关联度排序前3的处理,基于根茎干物质质量和苍术素质量分数进行灰色关联度分析(表8)。结果表明,现蕾期+初花期喷施SS加权关联度高,其中SS1的加权关联度最高,为1.187 2,根茎干物质质量极显著高于CK和其他喷施药剂的处理,为97.50 g/株,苍术素质量分数为0.36%;其次是SS3处理,综合评价值为1.164 9,群体抑花率为45.10%,极显著高于其他时期的处理,根茎干物质质量为56.07 g/株,苍术素质量分数为0.55%,与CK相比差异不显著。

表8 各时期抑花效果排序前3的处理加权关联度及排序

3 结论与讨论

选用合适的药剂浓度以及不同处理时期对药用植物进行除蕾或抑花处理,在一定程度上,能够达到增产增效的目的。潘秋祥等[1]用抑芽丹对白术进行化学抑蕾,发现药剂浓度越高,施药时期越早,对白术花蕾开花的抑制效果越好,但过早施用和高浓度会造成白术减产,最后得出在现蕾期喷施50～62.5倍30.2%的抑芽丹能够使白术产量增加。何伯伟等[2]用灭芽灵、抑芽丹控制白术花蕾,发现喷施灭芽灵后植株均有蕾并结种子,没有抑制生殖生长,反而造成产量下降;而喷抑芽丹去蕾,有种子株率仅1.93%,抑制生殖生长,达到增加产量的目的。本次试验结果表明,在北苍术现蕾期+初花期喷施2次药剂相较于仅在现蕾期或仅在初花期喷施1次药剂抑花效果好。其中,在现蕾期+初花期喷施24.39 mL/L的石硫合剂效果最好,根茎干物质质量最高达97.50 g/株,是CK的1.8倍,且极显著高于其他处理,苍术素质量分数为0.36%,高于《中国药典》标准;其次是喷施76.92 mL/L的石硫合剂,根茎干物质质量达56.07 g/株,该处理条件下苍术素质量分数最高,为0.55%。

本次试验中,6种药剂喷施处理对北苍术抑花效果显著,根茎鲜质量增加,但是苍术素质量分数均低于CK,可能是由于药剂不仅影响北苍术生长发育,还影响其次级代谢产物的积累。北苍术根茎中的主要活性成分为倍半萜类挥发油,其生物合成和积累受遗传因素与环境因素共同影响[11～13]。有研究表明,喷施药剂对药用植物生长发育造成影响,同时对其次生代谢产物生物合成也产生调控作用。李东海等[14]研究乙烯利对半夏增殖的影响,发现0.1%乙烯利能促进半夏生长,利于块茎的增殖,但高浓度乙烯利抑制半夏生长,降低块茎活性,使其营养物质积累受阻。谢阳姣等[15]利用乙烯利喷施苦玄参植株,发现25 mg/L乙烯利显著促进植株生长,提高生物产量,但发现乙烯利对其主要活性成分苦玄参苷的积累没有促进作用。王丹等[16]利用萘乙酸处理艾纳香,表明萘乙酸显著促进艾纳香生长和叶片干质量增加,但不同质量浓度萘乙酸处理后艾纳香中l-龙脑质量分数均低于对照。上述研究与本次试验结果相似,药剂处理提高了产量,但对品质造成不利影响。虽然未达到同时提高产量和品质的预期目标,但是筛选出的处理方法在显著提高北苍术鲜质量的同时保证了苍术素质量分数高于《中国药典》标准,仍然对冀东地区北苍术生产具有重要的应用意义。下一步将深入开展药剂处理对苍术素生物合成和积累的影响机理研究,探索同时提高产量和品质的有效方法。