蒙古黄芪育苗基质的筛选及应用潜力初步评价

陈凤新 田洪岭 王俊红 高芬

摘要：为筛选出适宜培育高质量幼苗的育苗基质，促进移栽蒙古黄芪（Astragalus membranaceus var. mongholicus）的生产，以酒糟为主料，牛粪和沼渣为辅料，按不同體积比配制了6种有机复合基质，并对其理化性质，以及碱解氮、速效磷、速效钾的含量进行了测定。通过PLS-DA分析辅料对复合基质性质的影响，采用模糊评价法评估各复合基质肥效，进而筛选出基质F2（酒糟∶牛粪=60∶20）和Z2（酒糟∶沼渣=60∶20），将二者分别与纯土按体积比3∶7混合制成育苗基质后，通过发芽和幼苗生长试验评价应用潜力。结果表明，各有机复合基质理化性质基本符合常规基质要求，分别以牛粪和沼渣为辅料的两组复合基质，F2和Z2的肥效评价系数较高。混合育苗基质“F2+纯土”组的蒙古黄芪种子发芽率最高，且发芽势和发芽指数显著高于“Z2+纯土”组和对照组；同时，该组幼苗的整株长、株高和鲜重等指标也显著优于其他两组。由此可见，有机复合基质F2性能良好，与纯土混合后制成的育苗基质可用于蒙古黄芪优质幼苗的培育，具有较好的应用潜力。

关键词：育苗基质；蒙古黄芪（Astragalus membranaceus var. mongholicus）；酒糟；发芽与幼苗生长

中图分类号：R282.2         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）04-0112-06

Screening and preliminary evaluation of application potential of Astragalus membranaceus var. mongholicus seedling substrates

Abstract： In order to provide the seedling substrates for cultivating high-quality seedlings to promote the production of transplanted-Astragalus membranaceus var. mongholicus （AMM）， six organic compound substrates were prepared by using vinasse as the main material supplemented with cow dung and biogas residues in this study. Their physicochemical properties and the content of alkaline nitrogen， available phosphorus and available potassium were measured. The organic compound substrates F2 （vinasse-cow dung 60-20） and Z2 （vinasse-biogas residue 60-20） were selected by analyzing the influence of auxiliary materials on the substrate properties via PLS-DA model and assessing the fertilization efficiency of each compound substrate via fuzzy evaluation method. Then， substrates F2 and Z2 were mixed with soil at the ratio of 3∶7 to make seedling substrate， respectively； and their application potentials were evaluated by seed germination and seedling growth test. The results showed that the physicochemical properties of each organic compound substrate could meet the requirements of conventional substrates， and the substrates F2 and Z2 had the higher evaluation coefficients of fertilization efficiency in the cow dung group and biogas residue group respectively. Among the mixed seedling substrates， the “F2+soil” group had the highest seed germination rate， and the germination potential and germination index were significantly higher than the “Z2+soil” and control groups； the whole plant length， height and fresh weight of seedlings were obviously superior to those of the seedlings in the other two groups. In sum， the organic compound substrate F2 had good performances， and the seedling substrate obtained by mixing F2 and soil could be used to cultivate high quality AMM seedlings and had good application potential.

Key words： seedling substrate； Astragalus membranaceus var. mongholicus； vinasse； germination and seedling growth

黄芪为豆科植物蒙古黄芪（Astragalus membranaceus var. mongholicus）或膜荚黄芪的干燥根，性温，味甘，具有补气固表、利尿托毒、敛疮生肌等功效，市场需求巨大。近年来，蒙古黄芪作为市场主流商品，规模化人工种植迅猛发展，种植面积逐年上升。育苗移栽是目前常用的栽培方法，且国内市场上售卖的黄芪多为移栽芪产品［1］。

移栽芪具有易于人工采挖、生长周期较短，且植株生长健壮、根茎生长整齐、产量较高等特点［1］，但也面临土传病害根腐病的困扰［2］。在移栽芪种植中，幼苗的质量直接影响黄芪的产量及品质。移栽时大苗移栽可提前出苗，且植株茎粗、茎分枝、叶面积等指标最优；同时，大苗积累的营养成分多，生命力较强，具有更好的抗逆性及抗病性［3］。

育苗基质是由无机、有机材料制作而成的优良土壤或无土栽培基质，可为幼苗生长发育提供良好的根系生长环境［4］。它既可起到壮苗、缩短缓苗期的作用，也可提高植株抗逆性，并避免单年生作物连作障碍引起的土传病害［4-6］。草炭是制备育苗基质应用较广泛的主要材料，但它是一种不可再生资源，随着大量的开发利用，草炭资源愈加紧缺，寻找能够替代草炭的原料迫在眉睫［4］。为此，研究者利用各类废弃物，如酒糟、沼渣等的腐熟物替代草炭开发番茄［5］、西瓜［6］等的育苗基质，其育苗效果达到甚至超过了市售常规草炭基质。在中药材栽培方面，陈绕生［7，8］利用菇渣开发出白术、丹参的育苗基质，效果也不弱于常规基质。王贤［9］发现草炭育苗基质能促进蒙古黄芪幼苗的生长，提高了幼苗生理指标，增加了药效成分含量。但是，迄今还鲜有利用废弃物开发黄芪育苗基质的报道。为此，本研究基于山西各类生产废弃物调查结果，以酒糟为主材，辅配牛粪和沼渣，制备有机复合基质，测定其理化性质，偏最小二乘判别分析法（PLS-DA）和模糊评价法相结合筛选最优组合，将其与纯土复配制备黄芪混合育苗基质并测定育苗效果，以期获得适宜黄芪生长的育苗基质，为移栽芪生产所需高质量幼苗提供培育基质，实现黄芪的优质生产。

1 材料与方法

1.1 供试材料

基质材料：酒糟來自山西杏花村酒厂；沼渣来自山西能投生物质能开发利用有限公司；干牛粪来自山西文水县农民养殖户；土壤采自山西农业大学园艺学院龙堡村试验地。

黄芪种子：蒙古黄芪种子来自内蒙古奈曼旗中药材种植公司。

1.2 有机复合基质配制

将新鲜酒糟和沼渣自然晾干，干牛粪人工捣碎。按表1中的材料组合及比例（体积比）配制基质。将混合好的各有机复合基质装入发酵桶平衡，添加量为60%（体积占比）；材料捣实后，依体积添加自来水，使基质含水量为60%～70%；桶口覆盖双层保鲜膜和双层报纸，扎孔透气；每隔15 d左右补充自来水，保持含水量；室温（20～24 ℃）下平衡40 d后，将有机复合基质倒出，自然晾干，用于后续试验。

1.3 有机复合基质理化指标的测定

有机复合基质性质包括物理和化学指标。参照NY/T 2118—2012［10］环刀法测定容重（g/cm3）、总孔隙度（%）、持水孔隙度（%）和通气孔隙度（%）：用容积V、质量W0的环刀装满干基质，称其总质量（W1），有机复合基质浸泡水中24 h后取出擦掉多余水分，立即称重（W2），沥干水分，称重（W3），65 ℃干燥恒温称重（W4）。

γ=（W4-W0）/V                  （1）

TP=W2-W1        （2）

AP=W2-W3    （3）

WHP=TP-AP               （4）

式（1）至式（4）中，γ、TP、AP、WHP分别为容重、总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度。用雷磁PHS-3C pH仪和雷磁DDS-11A EC仪分别测定基质滤液pH与EC值。

参照鲍士旦［11］的《土壤农化分析》测定有机复合基质碱解氮、速效磷、速效钾的含量。碱解氮的含量采用碱解扩散法测定；速效磷的含量采用钼锑抗比色法测定（UV-180型紫外可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司）；速效钾的含量采用火焰光度法测定（FP6410火焰光度计，上海忻一精密仪器有限公司）。每个指标测定均设3次重复。

1.4 有机复合基质评价

1.4.1 辅材及比例对有机复合基质性质的影响 采用PLS-DA对测定的理化指标进行分析，明确辅材添加对有机复合基质理化性质的影响。

1.4.2 有机复合基质的肥效评价与筛选 依据理化指标测定结果，选择有机复合基质间具有明显差异的因素碱解氮、速效磷和速效钾作为模糊评价因子。模糊评判模型选用的M（·，+）模型［12］，得到基质综合评价系数B，B值大小可反映有机复合基质的有效元素含量对蒙古黄芪生长适宜程度的高低，并据此选择适用于制备蒙古黄芪育苗的基质组合。

其中，采用专家预测法对碱解氮、速效磷、速效钾进行评判并得到权重A=（a1，a2，…，an）；R代表单因素评判矩阵。

公式（6）中aij代表基质对应的碱解氮、速效磷、速效钾的指标值。

1.5 混合育苗基质对蒙古黄芪种子发芽及幼苗生长的影响

1.5.1 混合育苗基质的配制 依据PLS-DA分析和模糊评价的结果，从F组和Z组分别选出一组性质优良的有机复合基质；由于有机基质中有机成分含量高，单独使用易引起根部透气不良和肥害，因此将其与纯土按3∶7体积比混合，配制成最终使用的混合育苗基质，用于后续试验。

1.5.2 种子发芽指标测定 混合育苗基质装入18孔穴盘，每种处理15孔，每孔播种20粒饱满的蒙古黄芪种子，总计种子300粒，以每100粒为一次重复；以纯土培养的为对照。播种后室温（20～25 ℃）培养，常规管理，4 d 和10 d时记录发芽情况，并按照以下公式计算发芽率、发芽势和发芽指数。

发芽率=（10 d内发芽种子数量/供试种子数量）×100%   （7）

发芽势=（4 d内发芽种子数量/供试种子数量）×100%   （8）

发芽指数=[（Gt/Dt）]，Gt为t天的发芽数量，Dt为相应的发芽天数［13］。

1.5.3 幼苗生长指标测定 以第1株幼苗出土时间开始记录，15 d后测量幼苗整株长、株高，以及整株、地上部和子叶鲜重。

1.6 数据处理

采用Excel 2016软件处理数据和作图，SIMCA13.0软件进行PLS-DA分析，SPSS Statistics 19软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 不同有机复合基质物理性质比较

常规育苗基质建议的容重为0.15～0.40 g/cm3，总孔隙度为54%～96%，通气孔隙度大于15%，持水孔隙度大于45%［4］。配制的6种有机复合基质容重为0.14～0.17 g/cm3，各处理间存在一定差异；总孔隙度为73.22%～81.89%，通气孔隙度为22.39%～27.68%，持水孔隙度为46.52%～54.41%，上述3个指标各处理间均无显著差异（表2）。总体上，除Z1和Z3处理的容重略低于建议范围外，其他均符合常规育苗基质要求。

2.2 不同有机复合基质化学性质比较

蔬菜育苗基质pH建议范围为5.5～7.5［10］。配制的6种基质pH处于6.63～7.02，各处理间虽有一定差异，但均符合常规要求。不同作物基质的EC值要求不同，蔬菜育苗基质的EC值范围为0.1～0.2 mS/cm，Garcia-Gomez等［14］研究的金盏菊和蒲公英育苗基质的EC值范围为0.75～3.50 mS/cm。本试验有机复合基质的EC值范围为1.95～3.95 mS/cm，虽明显高于蔬菜育苗基质的建议值，但总体符合Garcia-Gomez等［14］的建議范围（表3）。

蔬菜育苗基质［10］的碱解氮、速效磷、速效钾含量要求分别为50～500 mg/kg、10～100 mg/kg和50～600 mg/kg。本试验复合基质的碱解氮含量为553.00～772.33 mg/kg，速效磷含量为198.41～340.46 mg/kg，速效钾含量为923.46～1 998.00 mg/kg，均远高于指标要求（表3）。分析还可知，复合基质中速效钾的含量随牛粪和沼渣添加量的增加而升高，但同等添加量下牛粪的效果优于沼渣；同样，牛粪的添加更有利于速效磷含量的升高。碱解氮含量则随牛粪添加量的增加而降低。

2.3 有机复合基质的筛选

2.3.1 辅材及比例对有机复合基质性质的影响 PLS-DA分析显示（图1），F组与Z组分别聚集于纵轴两侧，且明显分开，说明牛粪和沼渣作为辅材添加，对有机复合基质的理化性质产生了明显不同的影响。F组中，各处理组依牛粪添加比例的增加，各自聚集并明显分开，表明牛粪的添加比例也是导致基质差异的主要因素；Z组中，Z1与Z2相聚较近，但Z3与二者明显分开，表明当沼渣添加体积分数为25时，对基质性质产生的影响更加明显。

2.3.2 有机复合基质肥效的评价与筛选 由于有机复合基质物理性质各指标处理间总体上差异不明显，pH和EC值虽有一定差异，但基本符合建议范围要求，而碱解氮、速效磷、速效钾含量远高于基质标准，且处理间差异明显，是导致6种基质性质差异的主要因素，因此以这三项指标为因子进行基质评价。

研究表明，施用氮、磷、钾对黄芪地上及地下生长都有促进作用，黄芪地上生长受氮、磷、钾各元素影响程度为氮>磷>钾，对根系生长的影响程度与地上部分相同；同时，过多施用磷肥黄芪根腐病感病率较高，施用氮肥次之，施用钾肥最低［15］。

基于上述氮、磷、钾肥对黄芪生长的影响，及其与抗病性的关系，设置氮、磷、钾的权重：A=（0.5，0.1，0.4）。依据公式（6）得出基质氮、磷、钾模糊研究因素矩阵R（表4）。

依据公式（5）计算B。

可知F1、F2、F3、Z1、Z2和Z3依次的评价系数B=（0.182 3  0.195 6  0.190 9  0.137 6  0.152 7  0.140 9）。可见，F组的B值均大于Z组，能提供更全面的氮、磷、钾元素，且更符合黄芪苗生长和对根腐病的抗性要求。

考虑到牛粪和沼渣对复合基质的性质有明显影响，为了解二者作辅材时对蒙古黄芪生长作用的不同，分别选择F组和Z组中B值最高的F2和Z2组进行下步试验。

2.4 混合育苗基质对蒙古黄芪种子发芽及幼苗生长的影响

2.4.1 种子发芽 蒙古黄芪种子的发芽率较低，自然条件下（即不加任何处理）一般只有20%左右，最高不超过30.0%，如郭先龙等［13］对蒙古黄芪种子发芽特性的研究发现，77份种子中发芽率超过30%仅有4组。本试验“F2+纯土”组混合育苗基质中，蒙古黄芪种子的发芽率为36.00%，显著高于“Z2+纯土”组，但与对照组的31.00%无显著差异。发芽势反映种子发芽的快慢程度，“F2+纯土”组发芽势最高，为15.33%，显著高于其他组，表明该组的蒙古黄芪出苗更加整齐，幼苗长势更一致。发芽指数大小显示种子活力的高低，“F2+纯土”组发芽指数最高，为34.07，同样与其他两组差异显著，表明该组处理提高了蒙古黄芪种子的活力，延长了种子发生劣变和失去发芽力所需的时间（表5）。

综上可知，“F2+纯土”组的混合基质虽然对蒙古黄芪种子发芽率无显著促进作用，但提高了种子发芽势和发芽指数，表明该组处理的种子活力更高，出苗更加一致。

2.4.2 幼苗生长 植株生物量是植物当前生长情况的体现，也是衡量干物质积累量的指标［5］。测定结果显示，“F2+纯土”组蒙古黄芪幼苗的整株长度最高，为57.93 mm，显著高于“Z2+纯土”组和对照组；且该组的幼苗株高为34.57 mm，也显著高于其他两组（图2）。从幼苗整株和地上部的鲜重来看，“F2+纯土”组分别为61.09、50.87 mg，均显著高于其他两组；而“Z2+纯土”组与对照组幼苗上述指标均无显著差异（图2）。观察还发现，“F2+纯土”组的幼苗在容积有限的育苗钵中生长时间可超过20 d，而另外两组幼苗在15 d时就出现倒伏现象。上述表明，用“F2+纯土”组混合育苗基质培育的蒙古黄芪幼苗生长量更大，抗逆性更强。

叶片是植物制造有机养料的重要器官，是光合作用的主要载体，也是育苗基质重要的衡量指标［5］。“F2+纯土”组幼苗相较于“Z2+纯土”组和对照组更加强壮，其子叶厚而深绿，有别于对照组子叶的颜色泛黄，该组子叶鲜重为25.39 mg，也显著高于其他组（图2），表明“F2+纯土”组混合育苗基质可使幼苗子叶更加健壮，利于进行光合作用，促进代谢产物积累。

3 小结与讨论

目前，利用工农业废弃物代替草炭开发的各类育苗基质在作物、蔬菜等生产上已得到广泛应用［4-6］。但在移栽黄芪的育苗过程中，其介质多为种植产业地的纯土［2］。本研究以山西本省产业废弃物酒糟为主材，牛糞为辅材制备的有机复合基质F2，其理化性状符合常规基质要求，且富含植物可利用的氮、磷、钾元素。将其和纯土混合后制成的混合育苗基质“F2+纯土”，显著提高了种子发芽势和发芽指数，所育幼苗的生长指标也显著优于纯土处理，表明其能使种子出苗更加一致，并具有一定的壮苗作用，可提高幼苗的抗逆性和抗病性。同时，混合育苗基质可在田间使用复合基质F2与种植地土壤直接混配制成，大大降低了基质用量和成本，节约了运输成本，非常适合大田育苗使用。

育苗基质的合理配制是幼苗生长及其质量的基础，间接决定植株定植后的产量、品质等生产力［5］。模糊评价法是一种对受多因素影响的事件作出全面评价的多因素决策方法，可对试验状况作出客观、科学、准确、全面的评价，其决策中的权重至关重要，它反映各因素在评价过程中所占有的地位或所起的作用［12］。本研究采用模糊评价法对基质的肥效进行综合评价，试验权重分配采用专家预测法进行，可在一定程度上反映蒙古黄芪生长所需营养的实际情况。筛选出适合蒙古黄芪生长的有机复合基质F2评价系数最高，与实际的育苗结果相吻合。当然，凭经验给出的权重往往带有主观性，有时不能客观反映实际情况，评价结果可能失真。实际中也可利用其他方法确定权重，如加权统计法与频数统计等［16］。

有机复合基质配制中，主材和辅材的选择直接决定了基质的主要性状和对植物生长的作用，通过PLS-DA分析可清晰地看出牛粪和沼渣的添加对以酒糟为主材形成的有机复合基质产生了明显不同的影响，“F2+纯土”组和“Z2+纯土”组所育的蒙古黄芪各项生长指标存在显著差异，也证实了这一点。有研究发现，酒糟添加发酵沼渣配制成的育苗基质，降低了番茄的发芽指数和出苗率［5］，而牛粪的添加可提高育苗基质的通气透水性，增强其固定植株的能力，并且牛粪含有丰富的营养元素，可提高基质的养分含量和种类，为种子萌发提供均衡的养分来源［17］。上述结果部分解释了有机复合基质F2与纯土混合后制成的育苗基质，对蒙古黄芪发芽和幼苗生长的效果优于Z2组的原因。

另外，由于穴盘容积限制了蒙古黄芪幼苗生长的空间，试验仅采集了幼苗生长15 d时的相关指标，且未检测蒙古黄芪根部（包括生长和药效成分）指标的变化，导致育苗基质对蒙古黄芪生长影响的评价还不全面，后续将进行大田播种育苗试验，以期更好地评价基质利用的可行性和实际效果。

参考文献：

［1］ 米永伟， 蔡子平， 武伟国， 等. 播种量和方式对甘肃渭源蒙古黄芪育苗质量和产量的影响［J］.草业学报， 2016， 25（7）：196-202.

［2］ 马莹莹， 关一鸣， 王秋霞， 等. 黄芪主要病害及防治措施研究进展［J］.特产研究， 2019， 41（4）：101-107.

［3］ 席旭东，姬丽君，晋小军. 蒙古黄芪种苗分级移栽的比较研究［J］.中国农学通报， 2012， 28（34）：284-288.

［4］ 王佳佳， 赵清竹， 周佩华， 等. 育苗基质概况与开发应用研究进展［J］.贵州农业科学， 2021， 49（4）：24-30.

［5］ 车艳丽， 李彦明， 杨其长， 等. 酒糟沼渣在番茄基质育苗上的应用［J］.中国农业大学学报， 2021， 26（1）：88-98.

［6］ 刘 娟， 刘 凯， 朱妍妍， 等. 不同比例沼渣育苗基质对西瓜幼苗生长的影响［J］. 现代农业科技， 2019（11）：52-53.

［7］ 陈绕生. 不同基质类型对白术幼苗生长发育的影响［J］. 江苏农业科学， 2011， 39（3）：325-326.

［8］ 陈绕生. 蘑菇渣在丹参育苗中的应用研究［J］.安徽农业科学， 2014， 42（8）：2307-2308.

［9］ 王 贤. 黄芪无土育苗技术研究［D］. 呼和浩特：内蒙古农业大学，2020.

［10］ NY/T 2118—2012，蔬菜育苗基质［S］.

［11］ 鲍士旦. 土壤农化分析［M］. 北京：中国农业出版社， 2000.

［12］ 崔 瑶. 不同配制比对蒙古黄芪快繁快育的模糊评价研究［D］. 昆明：昆明理工大学， 2016.

［13］ 郭先龙， 冯 津， 王君杰， 等. 77份山西恒山野生蒙古黄芪种子萌发特性研究［J］.种子， 2018， 37（10）：64-67， 70.

［14］ GARCIA-GOMEZ A，BERNAL M P，ROIG A. Growth of ornamental plants in two composts prepared from agroindustrial wastes［J］. Bioresource technology， 2002， 83（2）： 81-87.

［15］ 王渭玲， 梁宗锁， 仇理云， 等. 矿质营养元素对黄芪生长发育及抗病性的影响［J］.中国生态农业学报， 2007， 15（2）：41-43.

［16］ 陈淑燕，王景华，瞿高峰. 高校实验室的一种模糊评估方法［J］.浙江师范大学学报（自然科学版），2003， 26（2）：141-143.

［17］ 殷泽欣，张 璐，郝 丹，等. 牛粪堆肥替代泥炭用于3种茄科植物育苗的可行性［J］.浙江农业学报，2021，33（9）：1700-1709.