劉蘭蘭,郭鳳霞**,陳 垣,**,陳永中,王紅燕,張碧全,郭愛(ài)惠

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省藥用植物栽培育種工程研究中心 蘭州 730070;2.甘肅中天藥業(yè)有限責(zé)任公司/甘肅省特色藥用植物資源保護(hù)與利用工程實(shí)驗(yàn)室/甘肅省特色藥材規(guī)范化可追溯栽培工程技術(shù)研究中心/甘肅天譽(yù)醫(yī)院 定西 748100)

黨參為桔?？浦参稂h參[Codonopsis pilosula(Franch.)Nannf.]、素花黨參[C.pilosulaNannf.var.modesta(Nannf.)L.T.Shen]或川黨參(C.tangshenOliv.)的干燥根[1],具有健脾益肺、抗腫瘤等多種功效[2-3],為傳統(tǒng)的既是食品又是中藥材物質(zhì)[4],已被納入食藥管理試行(國(guó)衛(wèi)辦食品函[2018]278 號(hào)),黨參葉的抗氧化和殺菌活力更強(qiáng),具有潛在的食用和飼用開(kāi)發(fā)價(jià)值[4]。黨參適應(yīng)性廣,主產(chǎn)甘肅、山西、陜西、湖北和四川等地的白條黨和紋黨、潞黨、板橋黨為道地商品藥材[5]。甘肅黨參種植面積占全國(guó)黨參總面積的90%左右,僅白條黨出口量達(dá)80%[5-6],2001年9月渭源縣一帶被推介為中國(guó)黨參之鄉(xiāng)[7],隴西縣毗鄰渭源縣,2012年隴西白條黨參獲地理標(biāo)志商標(biāo)(國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局,商標(biāo)號(hào)4891422)。

然而,黨參兩年栽培成藥,第1年種子育苗,第2年成藥栽培,成藥期死株率高,種子和種苗決定藥材的產(chǎn)量和品質(zhì)[8-9],也是黨參標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的基本保證[10]。盡管對(duì)黨參栽培研究較廣,包括栽培密度和方式[11-12]、移栽和采挖時(shí)期[13]、施肥管理及產(chǎn)地環(huán)境因子[14-15]等方面。也涉及到種苗大小[10,16],研究提出一級(jí)種苗出苗最快,產(chǎn)量最高[10,16],并初步建立了黨參質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,明確了產(chǎn)地質(zhì)量差異[15]。但大多研究中種苗從不同產(chǎn)區(qū)征集,育苗栽培中農(nóng)業(yè)投入量大。生產(chǎn)中一般將種苗按長(zhǎng)短和粗細(xì)分為大苗、中苗和小苗等級(jí),大苗價(jià)格高,小苗價(jià)格低,特小苗在采挖時(shí)淘汰,造成嚴(yán)重?fù)p失。由于黨參種子小[10],播種均勻度低,產(chǎn)特小苗比率很高,嚴(yán)重影響栽培成效。另外,中藥材本身是一種文化遺產(chǎn),密集生產(chǎn)及過(guò)量投入化肥和農(nóng)藥使土壤質(zhì)地和藥材質(zhì)量變劣[17-18],隨著中藥質(zhì)量安全控制,農(nóng)業(yè)科研的使命將致力于協(xié)助從化肥轉(zhuǎn)向生態(tài)農(nóng)業(yè),并符合有機(jī)農(nóng)業(yè)的規(guī)定[18-19],有機(jī)栽培可以種植出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的農(nóng)作物,但至今尚少見(jiàn)黨參有機(jī)栽培的報(bào)道。因此,本研究將黨參種苗按大小分級(jí)后,在有機(jī)栽培條件下,系統(tǒng)研究和綜合評(píng)價(jià)了種苗大小,這對(duì)黨參種苗生產(chǎn)性能具有重要意義,可為道地產(chǎn)區(qū)黨參標(biāo)準(zhǔn)化生態(tài)栽培提供科學(xué)依據(jù),促進(jìn)黨參產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)于甘肅省定西市隴西縣鞏昌鎮(zhèn)園藝村,位于甘肅省東南部(34°1′01''N,104°37′37''E),屬于黃土高原邊緣與秦嶺支脈丘陵地帶之間,為溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季分明,日照充足,氣候溫和,年平均日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)約2292 h,年均氣溫約7 ℃,平均無(wú)霜期146 d,年均降水量445.8 mm 左右,蒸發(fā)量1440 mm左右,為農(nóng)牧氣候過(guò)渡地帶,該縣種植10 多種主要中藥材品種。

根據(jù)定西市天氣預(yù)報(bào)(http://www.weather.com.cn/),隴西縣2018?2019年月平均最高和最低氣溫都呈先升高后降低的變化趨勢(shì)(圖1)。1月氣溫最低,平均月最高氣溫2 ℃左右,平均月最低氣溫?10 ℃左右。1月后氣溫開(kāi)始回升,7月最高,連續(xù)兩年最高溫為27 ℃,最低溫為15 ℃左右。4?7月晝夜溫差最大,此期正是黨參成藥期從返青至生長(zhǎng)旺盛的物候階段,8月后氣溫持續(xù)下降,為黨參肉質(zhì)根膨大和生物活性成分的積累轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了良好條件,也說(shuō)明隴西縣氣溫季節(jié)變化規(guī)律性較強(qiáng),適宜黨參育苗和栽培。

1.2 黨參育苗與種苗分級(jí)

黨參育苗用種子2017年采自‘甘黨1 號(hào)’3年生種株。該品種是甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材育種組從甘肅省渭源縣黨參農(nóng)家地方品種中選擇的優(yōu)異單株,經(jīng)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)陳垣教授鑒定為黨參[Codonopsis pilosula(Franch.)Nannf.],并在純有機(jī)肥栽培條件下經(jīng)多年系統(tǒng)選育而成的黨參品種。2018年4月20日在隴西縣園藝村撒播育苗,播后蓋麥草保濕保溫,上上茬為黨參,前茬為黃芪[Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao],連續(xù)3年未施用化肥和農(nóng)藥,參照肖婉君等[17]底肥施入有機(jī)肥1000 kg·hm-2(甘肅天耀生物科技有限公司生產(chǎn),每袋40 kg,有機(jī)質(zhì)>45%,N+P2O5+K2O 含量≥5%,pH=5.5～8.5,水分≤30%)。8月因高溫干旱,用地下水灌水1 次,小區(qū)懸掛生態(tài)黃板防蟲(chóng),前期人工除草3 次,后期不再除草。2019年3月23日采挖種苗。

種苗采挖后,參照楊扶德等[5]和李瑞杰等[10]的方法,隨機(jī)抽樣60 苗測(cè)量根長(zhǎng)、根粗和單苗鮮重,用K-均值聚類(lèi)法分為4 個(gè)等級(jí)(表1),然后將種苗按等級(jí)分類(lèi)裝入網(wǎng)袋假植于試驗(yàn)地備用于移栽。根粗用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度1/100 mm)測(cè)定根頭部1 cm處根直徑,用卷尺測(cè)定主根長(zhǎng),單根重用電子天平(精度1/10 000)測(cè)定。

表1 供試‘甘黨1 號(hào)’黨參種苗大小分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading criterion of seedling sizes for the tested Codonopsis pilosula ‘Gandang No.1’

1.3 不同等級(jí)黨參種苗移栽

黨參成藥栽培田選用甘肅省隴西縣園藝村甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)有機(jī)栽培基地連續(xù)3年不施用化肥和農(nóng)藥的地塊,采用生態(tài)黃板防蟲(chóng),前茬黃芪,結(jié)合整地參照肖婉君等[17]底施2000 kg·hm-2有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)≥45%,N+P2O+K2O≥5%,甘肅大行農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司),成藥期不追肥,人工除草3 次。2019年3月23日對(duì)各級(jí)種苗移栽,移栽采用單因素試驗(yàn)方案,隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),種苗分為大苗(BS)、中苗(MS)、小苗(SS)和特小苗(SLS)4 個(gè)等級(jí)水平(表1),3 次重復(fù),共12 個(gè)處理小區(qū),小區(qū)面積3.50 m2。小區(qū)長(zhǎng)2.8 cm,行距25 cm,株距8 cm,每行35 苗,每小區(qū)5 行,小區(qū)間空1 行,移栽密度50 萬(wàn)株·hm-2。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

返青后及時(shí)統(tǒng)計(jì)返青株數(shù),以連續(xù)7 d 不再出現(xiàn)返青株作為返青終期,計(jì)算返青率(regreening rate)。

返青結(jié)束,分別于2019年7月26日、9月6日、10月12日和11月1日在各小區(qū)第1 行采樣全株測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo),每處理挖取10 株除凈泥土,測(cè)定根性狀指標(biāo)。2019年11月1日藥材采挖期在各小區(qū)逐行統(tǒng)計(jì)成活株數(shù),并劃定中間1.4 m2計(jì)產(chǎn)區(qū)逐根統(tǒng)計(jì)成藥根數(shù)和病根數(shù),稱(chēng)取鮮藥材產(chǎn)量,并按照根部發(fā)病程度將藥材根分為4 個(gè)等級(jí)(0 級(jí):無(wú)病斑;1 級(jí):病斑面積占20%以下;2 級(jí):病斑面積占20%～40%;3 級(jí):病斑面積占40%～60%;4 級(jí):病斑面積占60%以上),最后計(jì)算成活率(survival rate,SR)、發(fā)病率(disease incidence,I)和病情指數(shù)(disease index,DI)。然后在每小區(qū)隨機(jī)抽取完整根10 株,3 個(gè)重復(fù),每處理共30 株,測(cè)定根長(zhǎng)、根粗、側(cè)根數(shù)和單根鮮重,風(fēng)干后稱(chēng)取單根干重和各小區(qū)干藥材產(chǎn)量,最后計(jì)算鮮根含水量(water content,WC)和折干率(dry rate,DR),并將小區(qū)鮮、干藥材產(chǎn)量換算為每hm2產(chǎn)量,各小區(qū)平均數(shù)用于統(tǒng)計(jì)分析。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

利用Excel 2003 作圖和t檢驗(yàn),采用SPSS 19.0對(duì)種苗K-均值進(jìn)行聚類(lèi)分級(jí)、方差分析、相關(guān)分析及因子分析,采用Duncan 法進(jìn)行多重比較,字母法標(biāo)記顯著性。圖表中不同小、大寫(xiě)字母分別表示不同處理差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)。最后基于各級(jí)種苗產(chǎn)量因子及抗病性等12 個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值,對(duì)種苗綜合評(píng)價(jià)[17]。

式中:Cl,j為第j指標(biāo)的第l主成分值,VPl為第l主成分方差占比率,WLj為第j指標(biāo)的權(quán)重值(weight value),R(Xij)為i種苗組j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值,RR(Xij)表示其反隸屬函數(shù)值,Xij表示i種苗組j指標(biāo)的平均值,Xjmax和Xjmin分別表示j指標(biāo)的最大值和最小值,CIj為第i種苗組j指標(biāo)的綜合指數(shù)(comprehensive index,CI)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種苗大小對(duì)黨參移栽返青率與成活率的影響

種苗大小對(duì)移栽返青率有顯著影響(P<0.05,圖2),種苗越小返青率越低,與大苗相比較,中苗和小苗的返青率分別降低0.61%和12.8%,但降低程度不顯著,特小苗的返青率顯著降低28.0%(P<0.05)。黨參返青后因根病或干旱常造成部分植株地上部枯萎死亡,降低成藥率。種苗大小對(duì)返青成活率的影響與返青率相反,種苗越小返青株成活率越高,特小苗較大苗顯著提高11.5%(P<0.05),小苗和中苗較大苗分別提高4.8%和0.28%,但提高程度均不顯著。4 個(gè)等級(jí)種苗在12 個(gè)重復(fù)小區(qū)返青率變幅為51.4%～82.9%,返青株成活率變幅為84.5%～100.0%,說(shuō)明種苗越小返青株的成活率越高,較高的成活率補(bǔ)償了返青率低的損失,縮小了各級(jí)種苗建植的成藥株群體大小的差距。

2.2 種苗大小對(duì)黨參成藥根生長(zhǎng)發(fā)育和含水量動(dòng)態(tài)變化的影響

田間定期破壞性采樣測(cè)定結(jié)果顯示,種苗大小對(duì)黨參根部生長(zhǎng)發(fā)育性狀的影響因指標(biāo)和生長(zhǎng)期的不同表現(xiàn)較大的差異(圖3)。大苗和中苗移栽后根性狀指標(biāo)的變化趨勢(shì)基本一致。7月下旬至10月中旬,特小苗根伸長(zhǎng)最快(0.222 cm·d-1),其余依次為中苗(0.082 cm·d-1)、大苗(0.071 cm·d-1)和小苗(0.066 cm·d-1)。10月中旬至11月上旬,中苗根伸長(zhǎng)最快(0.638 cm·d-1),其次為小苗(0.489 cm·d-1)、大苗(0.452 cm·d-1)和特小苗(0.056 cm·d-1)。至采挖期根長(zhǎng)依次為中苗>大苗>小苗>特小苗。

根粗與根長(zhǎng)相似,7月下旬至10月中旬特小苗根增粗最快(0.095 mm·d-1),大苗最慢(0.032 mm·d-1)。10月中旬日至11月上旬,小苗(0.218 mm·d-1)和大苗(0.126 mm·d-1)根增粗最快和次之,兩者均與中苗(0.097 mm·d-1)和特小苗(0.094 mm·d-1)差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。平均而言,種苗根粗生長(zhǎng)速率依次為特小苗(0.094 mm·d-1)>中苗(0.092 mm·d-1)>小苗(0.084 mm·d-1)>大苗(0.052 mm·d-1),至種苗采挖期根粗依次為小苗>中苗>特小苗>大苗,但差異性不顯著。

圖3 還顯示,特小苗基礎(chǔ)生長(zhǎng)量小,但進(jìn)入?yún)采诤笊L(zhǎng)較快,至采挖期平均單根鮮重、干重均較高,甚至超過(guò)大苗的根重,但其差異性均未達(dá)顯著水平。7月下旬至11月上旬單根鮮重日均增長(zhǎng)速率依次為小苗(0.388 g·d-1)>特小苗(0.334 g·d-1)>中苗(0.293 g·d-1)>大苗(0.240 g·d-1),單根干重日均增長(zhǎng)速率也依次為小苗(0.133 g·d-1)>特小苗(0.117 g·d-1)>中苗(0.099 g·d-1)>大苗(0.076 g·d-1)。

黨參鮮根含水量變化趨勢(shì)因種苗大小而異,大苗、中苗和小苗根含水量在7月下旬至10月上旬呈直線(xiàn)下降趨勢(shì),10月中旬后開(kāi)始升高,特小苗成藥根含水量在10月上旬前相對(duì)平穩(wěn),10月下旬后開(kāi)始下降,但至11月1日采挖期各處理組根含水量差異并不顯著。種苗大小對(duì)側(cè)根數(shù)影響極顯著(P<0.01),種苗越大側(cè)根越多,其中大苗的側(cè)根數(shù)極顯著高于小苗和特小苗(P<0.01)。

2.3 種苗大小對(duì)黨參藥材根產(chǎn)量性狀及抗病性的影響

在有機(jī)栽培條件下,以密度為50 萬(wàn)株·hm-2移栽,種苗大小對(duì)成藥主根長(zhǎng)的影響極顯著(表2,P<0.01),隨種苗增大成藥根越長(zhǎng),大苗移栽后較中苗、小苗和特小苗移栽的主根分別平均增長(zhǎng)1.92 cm(P>0.05)、6.03 cm(P<0.01)和7.60 cm(P<0.01),小苗較特小苗成藥根增長(zhǎng)1.57 cm,但兩者差異不顯著。側(cè)根數(shù)也表現(xiàn)出種苗越大側(cè)根越多的趨勢(shì),但差異未達(dá)顯著水平。單根重卻正好相反,移栽時(shí)種苗越大,采挖時(shí)單根重越小,但差異性也未達(dá)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著水平。藥材根含水量和折干率正好相反,差異雖不顯著,但種苗越大,移栽后成藥根含水量越高,藥材折干率越低,小苗的折干率最高(表2)。

表2 種苗大小對(duì)黨參藥材根產(chǎn)量性狀的影響Table 2 Effect of seedling size on yield characters of Codonopsis pilosula medicinal roots

種苗大小對(duì)黨參成藥根產(chǎn)量有一定影響(圖4),但影響程度因區(qū)組間差異較大并未達(dá)顯著水平。4個(gè)等級(jí)種苗鮮藥材產(chǎn)量變幅為3500～9740 kg·hm-2,產(chǎn)量最高和次高的小區(qū)分別出現(xiàn)在中苗和小苗組,產(chǎn)量最低的小區(qū)出現(xiàn)在特小苗組且變異度最大,變異系數(shù)(CV)為33.41%,中苗和大苗組CV 分別為19.87%和17.16%,小苗組CV 最小(13.32%)。4 個(gè)等級(jí)種苗成藥栽培干藥材產(chǎn)量變幅為1382～3409 kg·hm-2,干產(chǎn)量最高的小區(qū)仍出現(xiàn)在小苗組,產(chǎn)量最低的小區(qū)出現(xiàn)在特小苗組,但中苗組重復(fù)區(qū)組間變異度最大(CV 為24.86%),特小苗和大苗組CV 為24.40%和16.72%,小苗組CV 最小(12.90%)。平均而言,每公頃鮮藥材產(chǎn)量依次為中苗(6494～9740 kg)>小苗(6875～8750 kg)>大苗(5455～7727 kg)>特小苗(3500～7000 kg),而每公頃干藥材產(chǎn)量為小苗(2544～3300 kg)>中苗(2100～3409 kg)>大苗(1767～2480 kg)>特小苗(1382～2258 kg)。

圖4 顯示,‘甘黨1 號(hào)’抗病性較強(qiáng),4 個(gè)等級(jí)種苗移栽后在12 個(gè)小區(qū)中根病率變幅為0～8.00%,平均為4.88%,病情指數(shù)變幅為0～4.69%,平均為2.47%。種苗越小根病率越低,但其差異性未達(dá)顯著水平。各級(jí)種苗成藥根發(fā)病率依次為特小苗(0～5.88%,平均3.63%)、小苗(0～6.67%,平均3.89%)、中苗(5.00～6.25%,平均5.60%)和大苗(4.76～8.0%,平均6.40%)。在特小苗和小苗組的1 個(gè)重復(fù)小區(qū)中均未發(fā)現(xiàn)根病,根病率最高的小區(qū)出現(xiàn)在大苗組。種苗大小對(duì)藥材根病情指數(shù)(disease index,DI)的影響達(dá)極顯著水平(P<0.01),中苗組DI 最高(3.75～5.56%),較小苗和特小苗組分別極顯著提高3.69%(P<0.01)和3.34%(P<0.01),較大苗組提高1.73%(P>0.05),小苗組DI 最低,發(fā)病程度最輕。

相關(guān)分析顯示(表3),藥材根長(zhǎng)與返青率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與藥材根含水量、發(fā)病率和病情指數(shù)均呈顯著正相關(guān)(P<0.05),根粗與單根鮮重呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與單根干重呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。側(cè)根數(shù)與返青率呈較大正相關(guān)但未達(dá)顯著水平。單根鮮重與單根干重呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。返青率與含水量正相關(guān),但不顯著,兩者均與根部發(fā)病率和病情指數(shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。發(fā)病率與病情指數(shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。鮮藥與干藥產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表3 黨參藥材根產(chǎn)量因子及抗病性的相關(guān)性分析Table 3 Relation of medicinal yield factors and disease resistance of Codonopsis pilosula medicinal roots

2.4 不同大小種苗成藥特性的綜合因子分析

基于黨參12 個(gè)性狀指標(biāo)主成分的綜合因子分析顯示,特征根大于1 的主成分有3 個(gè),貢獻(xiàn)率分別為38.238%、21.924%和15.498%,累計(jì)貢獻(xiàn)率為75.661%,故提取前3 個(gè)特征根和貢獻(xiàn)率計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重值(表4)。第1 主成分中,根長(zhǎng)、返青率和病情指數(shù)的絕對(duì)值居前3 位,說(shuō)明第1 主成分是黨參抗逆因子。第2 主成分中,根粗、單根鮮、干重居前3 位,說(shuō)明是藥材根個(gè)體質(zhì)量因子。第3 主成分藥材鮮、干產(chǎn)量的絕對(duì)值均>0.8,成活率居第3,說(shuō)明第3主成分是藥材產(chǎn)量的決定因素。權(quán)重占9%以上的指標(biāo)依次為發(fā)病率、單根干重、藥材鮮產(chǎn)量、根長(zhǎng)和返青率。根據(jù)各性狀指標(biāo)隸屬度與權(quán)重大小,對(duì)各級(jí)種苗成藥特性綜合評(píng)判,綜合因子大小依次為小苗(0.7340)>特小苗(0.6356)>中苗(0.4089)>大苗(0.2820)(表5)。

表4 基于主成分分析的黨參產(chǎn)量因子和抗病性指標(biāo)負(fù)荷量和權(quán)重Table 4 Capacities and weights of yield factors and disease resistance indicators of Codonopsis pilosula based on principal components analysis

表5 基于有機(jī)栽培黨參產(chǎn)量因子和抗病性隸屬度的種苗大小綜合評(píng)價(jià)Table 5 Comprehensive evaluation for different size of seedlings based on membership function value of yield factors and disease resistance of organic cultivated Codonopsis pilosula

3 討論

3.1 種苗大小影響有機(jī)栽培黨參成藥株的建植策略和多度

生態(tài)強(qiáng)化生產(chǎn)依賴(lài)于有組織的自然生態(tài)系統(tǒng)功能,如土壤肥力和生物多樣性,而非農(nóng)業(yè)投入,如化學(xué)農(nóng)藥和礦物[19]。種子和種苗是栽培的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ),種子大小和幼苗更新對(duì)策是植物生活史策略的重要組成部分[20]。幼苗的差異反映出初始種子質(zhì)量的差異,鳥(niǎo)類(lèi)優(yōu)先啄食小種子,在潛在的競(jìng)爭(zhēng)條件下一般留下大種子個(gè)體的幼苗[21]。在施肥條件下,不同來(lái)源黨參大苗移栽后出苗早且生長(zhǎng)快[16]。本研究在有機(jī)栽培(密度50 萬(wàn)株·hm-2)條件下,大苗返青早且返青率高,發(fā)育初期不過(guò)度依賴(lài)環(huán)境的供給,但返青后成活率低;特小苗返青延遲且返青率低,但返青后成活率高,說(shuō)明種苗大小差異影響了黨參成藥栽培期的群落建植策略和多度,早返青的大苗優(yōu)先占據(jù)空間生態(tài)位,地下發(fā)展側(cè)根爭(zhēng)奪水分和養(yǎng)分,地上莖蔓抑制了雜草的發(fā)生蔓延,卻造成根莖部氧氣和光源的不足,這為病原微生物的入侵和繁衍創(chuàng)造了有利條件,這從大苗發(fā)病率最高,中苗發(fā)病程度最嚴(yán)重,以及種苗越大返青株成活率越低得到印證,返青率與發(fā)病率和病情指數(shù)均呈顯著正相關(guān)也揭示了這一內(nèi)在關(guān)系,田間也發(fā)現(xiàn)大苗死株主要由黃心病引發(fā)。而特小苗更吸引地下害蟲(chóng)和鳥(niǎo)類(lèi),造成斷根斷芽或直接被鳥(niǎo)類(lèi)叼走或從土壤叼出失水萎蔫,前期地面裸露面大,土壤水分散失快且易板結(jié),根系自毒力強(qiáng),使返青率下降,這也支持了種子大小和幼苗更新的個(gè)體和群體生態(tài)學(xué)理論[20-21]。小苗和中苗返青后,前期根莖部光熱氣資源配置較合理,為后期根部擴(kuò)展提供了基礎(chǔ)養(yǎng)分,增強(qiáng)了抗逆性,成活率高,種苗返青后快速進(jìn)入生長(zhǎng)[22-23]。以上說(shuō)明不同大小等級(jí)種苗應(yīng)在各自適宜的密度栽植,才能發(fā)揮其增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。

另外,本研究還反映出有機(jī)栽培條件下‘甘黨1 號(hào)’的優(yōu)良特性。在王惠珍等[16]收集甘肅5 個(gè)縣區(qū) ‘渭黨2 號(hào)’種苗30 份分為大、中和小苗3 個(gè)等級(jí)的研究中,根粗范圍與本研究中的大、中和小苗接近,其一級(jí)種苗成藥根的根長(zhǎng)和根粗也僅屬于本研究小苗成藥根范圍,而且本研究大苗成藥根發(fā)病率最高為8.00%,藥材根平均發(fā)病率低于5%,4 個(gè)等級(jí)種苗返青后平均成活率均在85%以上,2019年春夏干旱,大田黨參成活率低于70%,說(shuō)明‘甘黨1 號(hào)’還具有較強(qiáng)的抗逆性。

3.2 種苗大小影響有機(jī)栽培黨參成藥株的異速生長(zhǎng)軌跡和生物量積累分配

植物通過(guò)調(diào)整地上和地下器官的特征來(lái)適應(yīng)環(huán)境[23]。在臨洮縣施肥栽培,從栽植到藥材收獲220 d,‘渭黨2 號(hào)’單根鮮重折算的理論鮮藥材產(chǎn)量變幅為1336.7～5270.9 kg·hm-2[16]。蔡子平等[8]對(duì)‘渭黨1 號(hào)’施肥栽培,干藥材產(chǎn)量最高為2192.2 kg.hm-2。本研究在隴西縣純有機(jī)肥栽培,黨參7月中旬后生長(zhǎng)進(jìn)程顯著加快,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn),這與王惠珍等[16]對(duì)臨洮縣白條黨參和李瑞杰等[10]對(duì)文縣素花黨參觀察的結(jié)果相似。不同的是,本研究結(jié)果并未顯示出大苗成藥產(chǎn)出性能的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),從種苗移栽至藥材采挖共222 d,種苗大小的異速生長(zhǎng)趨勢(shì)明顯,由于特小苗基礎(chǔ)庫(kù)容有限,在10月中旬根基本不再生長(zhǎng),而小苗、中苗和大苗在10月中旬快速生長(zhǎng)結(jié)束后含水量降至最低,之后隨溫度和水分條件的滿(mǎn)足根又進(jìn)入生長(zhǎng),含水量升高,小苗根還有增粗趨勢(shì),小苗單根生物量積累速率最大,而大苗最小,最終導(dǎo)致藥材根產(chǎn)量并未因種苗大小表現(xiàn)出顯著差異性,4 個(gè)等級(jí)種苗平均鮮藥材產(chǎn)量變幅為5666.7～8225.1 kg·hm-2,干藥材產(chǎn)量變幅為1913.3～2938.1 kg·hm-2,均遠(yuǎn)高于‘渭黨1 號(hào)’[8]和‘渭黨2 號(hào)’[16]的產(chǎn)量水平,這也進(jìn)一步反映出‘甘黨1 號(hào)’的增產(chǎn)潛力。黨參種苗大小異速生長(zhǎng)對(duì)根形態(tài)和生物量積累的可塑性也是其適應(yīng)環(huán)境生存能力的表現(xiàn)。由于返青期地溫低,大苗基礎(chǔ)生物量大,早抽生莖蔓為其根部起到保墑增溫作用,造就了適宜的根際微生態(tài)環(huán)境,而特小苗基礎(chǔ)生物量小,返青遲緩,快速生長(zhǎng)期延后,7?9月黨參進(jìn)入生長(zhǎng)旺盛期,此期在漳縣栽培的黨參地上和地下部也都急劇增加[21],由于黨參的無(wú)限生長(zhǎng)習(xí)性和攀緣性,繁茂的莖蔓引起群體間對(duì)生長(zhǎng)空間、水分、養(yǎng)分和光照等資源的競(jìng)爭(zhēng),植株越大競(jìng)爭(zhēng)越激烈,通風(fēng)透氣性越差,根基部自毒作用愈強(qiáng),發(fā)病程度越嚴(yán)重[15,23-24]。7月下旬至8月下旬氣候高溫干燥,大苗和中苗繁茂的地上部大量消耗水分和養(yǎng)分,后期根生長(zhǎng)量小于小苗和特小苗,也說(shuō)明了異速生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)引發(fā)的個(gè)體可塑性差異。小苗和特小苗則恰好相反,在該時(shí)期地上部迅速增加,加速了對(duì)根部的光合營(yíng)養(yǎng)輸入,極大地縮小了與大苗和中苗間的差距,使不同大小種苗成藥株的根長(zhǎng)和根重的差異性由極顯著變得不顯著,產(chǎn)量也相當(dāng),小苗成藥優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)。

4 結(jié)論

黨參大小不同的種苗異速生長(zhǎng)和建植策略不同,使種苗大小對(duì)藥材根產(chǎn)量的影響并未達(dá)顯著水平。有機(jī)栽培條件下‘甘黨1 號(hào)’表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗逆性和增產(chǎn)潛力,大苗每公頃鮮、干藥材產(chǎn)量變幅分別為5455～7727 kg 和1767～2480 kg,中苗分別為6494～9740 kg 和2100～3409 kg,小苗分別為6875～8750 kg和2544～3300 kg,特小苗分別為3500～7000 kg 和1382～2458 kg。大苗成藥根平均發(fā)病率和病情指數(shù)分別為6.40%和2.93%,中苗分別為5.60%和4.66%,小苗分別為3.89%和0.97%,特小苗分別為3.63%和1.32%。各級(jí)種苗綜評(píng)指數(shù)依次為小苗(0.734)>特小苗(0.636)>中苗(0.409)>大苗(0.282)。特小苗返青率低是限制其增產(chǎn)的主要原因,建議采挖移栽過(guò)程中嚴(yán)防種苗失水,適當(dāng)增大移栽密度,并通過(guò)生態(tài)防蟲(chóng)和栽后覆草保苗;大苗返青率高,但因返青后成活率低,移栽時(shí)可適當(dāng)減小移栽密度,或人工搭架創(chuàng)造最佳的根際微生態(tài)環(huán)境,發(fā)揮其增產(chǎn)優(yōu)勢(shì),即對(duì)不同等級(jí)種苗科學(xué)合理配置移栽密度,才能提高各級(jí)種苗的增產(chǎn)增效潛力,當(dāng)移栽密度為50 萬(wàn)株·hm?2時(shí),小苗和中苗成藥產(chǎn)量高,外觀質(zhì)量?jī)?yōu)異,小苗更為突出。本研究在全程有機(jī)栽培條件下比較了種苗大小的生產(chǎn)性能,研究結(jié)果打破了對(duì)于黨參種苗選留的傳統(tǒng)認(rèn)知,可為黨參標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

致謝:隴西縣鞏昌鎮(zhèn)園藝村郭志軍、郭天明、郭太平和牟曉紅提供試驗(yàn)地并協(xié)助田間管理;甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士生焦旭升、肖婉君、金建琴、劉宇曉、劉金印和葛鑫參與田間試驗(yàn)和指標(biāo)測(cè)定。