不同灌水处理对当归生长、产量及品质的影响

摘要 水是影响作物生长、产量及品质形成最重要的因素之一。探索不同灌水对作物生长、产量和质量的影响，以为当归规范化种植提供灌溉理论依据。在田间试验结果基础上，通过统计分析、回归分析和相关分析对不同灌水量与当归生长、品质和产量主要指标间相互关系进行研究。结果表明：以云南当归作为研究对象，研究不同灌水处理对当归生长主要指标株高、株宽、根长的影响，对产量指标的影响，对主要品质指标阿魏酸、挥发油含量的影响，建立量化影响关系，即通过一元二次多项式拟合灌水量与当归根长、产量、阿魏酸、挥发油含量的关系。指出各个生育期株高、株宽、根长总体上表现出随着灌水量增大而增大的趋势，但过度增加灌水量反而会影响当归生长；灌水量直接影响当归产量，过高或过低都不利于产量的形成，适量灌水有利于增加产量，提高水分生产率；灌水对当归的品质也产生重要影响，灌水在一定范围内，可提高当归阿魏酸、挥发油含量，如果灌水过多导致其含量减少。

关键词 当归；灌水；生长；产量；品质

中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）02-0077-04

当归为云南省道地中药材之一，为大宗常用药材，种植历史悠久，传统产地为滇西地区，目前在云南省曲靖、大理、丽江、昆明、保山、楚雄、昭通等地已逐渐规模化种植，当归已成为部分地州新农村建设和农民增收致富的主要特色优势产业，对其开展人工种植相关课题的研究具有重要的现实意义[1-2]。

影响当归生长、产量及品质的因素较多，其中水是最主要的影响因素，不同灌水量对其影响效果不同，差异较大。基于以上原因，针对不同灌水条件下，开展灌水量与当归生长、品质和产量之间影响关系的探讨研究，以进一步丰富和完善当归灌溉基础理论。该试验对相同气候、地区、品种，不同灌水处理下的当归生长、产量和品质进行分析比较，通过统计分析、回归分析和相关分析，对不同灌水指标与当归生长、品质和产量主要指标间的影响建立量化影响关系，分析其影响规律。

通过对田间试验和盆栽试验进行比较，因田间试验的气候条件与大田更接近，结论对农业生产具有直接的指导意义，而盆栽试验虽然条件易于控制，试验的精确性也较高，但结论直接运用于指导大田生产比较困难，故选用田间试验。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

该试验于2011年5—12月在云南省昆明市北郊云南省灌溉试验中心站进行。该地地处北纬25°8′，东经102°45′。海拔1 974 m，多年平均日照时数2 445.6 h，日照率56%，雨季主要集中在5—10月，多年平均降雨量1 031 mm，相对湿度为74%，年平均气温14.5 ℃，平均无霜期在240 d以上。试验地土壤为红黏土。土壤养分含量为全氮1.70 g/kg，速效磷24.89 mg/kg，速效钾320.13 mg/kg，有机质59.80 g/kg，pH值为8.11。

1.2 试验材料

供试当归：试验所需当归为曲靖市沾益县播乐乡独芋村培育的营养袋苗，于2011年1月育苗，3月装袋，5月27日移栽到试验地中，12月基本停止生长，并进行采收。从移栽至采收，生育期195 d左右。

供试肥料：复合肥（12-10-25）、尿素（纯N 46%）。

供试试验仪器：UNI1000土壤水分速测仪（北京联创思源测控技术有限公司）、高效液相色谱仪（Agilent Technologies 1200 series）、电子天平（赛多利斯科学仪器（北京）有限公司）、电热恒温鼓风干燥箱（上海森信实验仪器有限公司）、数显恒温水浴锅、火焰光度计、加热锅（北京中兴伟业仪器有限公司调温电热套、蒸馏锅）。

供试化学试剂：甲醇（分析纯）（天津市风船化学试剂科技有限公司）、甲醇（色谱纯）（made in USA）、磷酸（分析纯）（天津市风船化学试剂科技有限公司）、阿魏酸（对照品）（云南省食品药品检验所）。

1.3 试验设计

试验为水肥双因素试验，水分因子：Wl为低水，W2为中水（对照），W3为高水；肥量因子：FI不施肥（对照），F2为低肥，F3为中肥，F4为高肥。灌水量设3个水平：630 m3/hm2（63 mm，低水）、1 080 m3/hm2（108 mm，中水）、1 530 m3/hm2（153 mm，高水）；在上述3种不同灌水处理下分别设4种不同的施肥水平（复合肥）处理：0 kg/hm2（无肥）、420 kg/hm2（低肥）、840 kg/hm2（中肥）、1 260 kg/hm2（高肥），共12个处理。整个生育期具体灌溉施肥方案见表1。其中，复合肥作为底肥在移栽时一次性施入，然后用尿素300 kg/hm2、钾肥600 kg/hm2同时追肥1次，追肥时间为6月底，追肥采用直接施入法。试验地面积110 m2（11 m×10 m），划分为12个小区，小区面积7.36 m2（3.2 m×2.3 m），具体小区划分及田间分布见图1。

1.4 试验方法

1.4.1 灌水量测定。在当归生长的整个生育期，各处理采用人工浇灌，人工计量灌水量。

1.4.2 当归生长指标的测定。①株高：指土面至每丛最高叶尖的高度。定植后开始测定，每次取不同处理各2株作为测定对象，用直尺测量土面至最高叶尖的高部分距离。②株宽：定植后开始测定，每次取不同处理各2株作为测定对象，用直尺测量植株叶子展开最大距离。③根长（最长根长）：当归收获后，用直尺对不同处理水平的当归根长进行测量，每个处理5株，以最长须根到主根根部长度为根长，取平均值[3-4]。

1.4.3 当归产量指标的测定。①单株鲜重：当归采收时，每个处理取5株，用电子天平秤测定单株鲜重，取平均值。②产量：将每个处理测定的当归平均单株鲜重，乘以种植密度（9万株/hm2），计算出每个处理当归产量。

1.4.4 当归品质主要指标的测定。当归阿魏酸含量：采用高效液相色谱法（HPLC法）测定。具体步骤如下：

（1）对照品溶液的制备。精密称取干燥至恒重的阿魏酸对照品5.3 mg，置于10 mL容量瓶中，用70%甲醇溶解并定容至刻度，作为储备液，取储备液1 mL于10 mL容量瓶中，用70%甲醇溶解并定容至刻度，得530 μg/mL的对照品溶液。分别取浓度为530 μg/mL的对照品溶液1、2 mL于10 mL容量瓶中，用70%甲醇溶解并定容至刻度，得浓度为53、106 μg/mL的对照品溶液，取浓度为53 μg/mL的对照品溶液2、4、6 mL于10 mL容量瓶中，用70%甲醇溶解并定容至刻度，得浓度为10.6、21.2、31.8 μg/mL的对照品溶液，最终制备出浓度为10.6、21.2、31.8、53、106 μg/mL的5个对照品溶液[5-6]。

（2）标准曲线的绘制。取制备好的阿魏酸对照品溶液20 μL分别进样3次，测定阿魏酸的峰面积值，以对照品浓度（μg/mL）为横坐标，色谱峰峰面积为纵坐标绘制标准曲线。

（3）样品的测定。取供试品溶液20 μL连续进样3次，通过Agilent Technologies 1200 series高效液相色谱仪测定其色谱峰峰面积，与标准曲线对比计算出阿魏酸含量。

1.4.5 当归挥发油含量测定。水蒸汽蒸馏法：原料切碎之后称取100 g直接放入蒸馏锅，锅内加水浸过料层，锅底加热，水烧开之后继续加热3 h，目视读取试管内挥发油体积[7-11]。

1.5 数据处理与统计分析

采用Excel 2007数理统计软件和SPSS17.0数据分析软件对不同灌水处理下当归株高、株宽、根长、产量、阿魏酸含量和挥发油含量试验数据进行统计分析、相关分析和回归分析[12]。

2 结果与分析

2.1 不同灌水处理对当归生长状况的影响

2.1.1 对当归株高、株宽的影响。计算同一灌水不同施肥处理下株高、株宽的平均值，分析不同灌水处理对当归平均株高、株宽的影响，具体结果见表2、表3、图2、图3。可以看出，土壤水分状况对当归株高、株宽影响非常明显。在田间试验条件下，整个生育期内的株高、株宽都随水分的增加而增加，即W3>W2>W1。在水分胁迫下，当归株高受到抑制。即在低水条件下，株高下降10%～25%，株宽下降12%～31%，而在高水条件下，当归株高的增长都低于10%，株宽的增长都低于8%，说明水分胁迫对当归植株、株宽增长的影响较大。在干旱条件下应及时灌溉补充水分，保证当归正常生长。从图2、图3可以看出，高水分水平会促进当归植株的生长发育，但是随着灌水量的增加，水分的影响作用减小。

2.1.2 对当归根长的影响。土壤水分状况对肥料的增产效果有着明显的影响。水分条件差，肥料的作用难以发挥，肥效和利用率低；水分状况好，肥料增产效果和利用率高。在供试土壤水分范围内，随水分含量增加，当归根长增大，二者呈线性相关，具体见表4、图4、图5。当归的根长与灌水量成二次抛物线关系，二者关系式为：

y=-98.353x2+4 655.2x-53 469

其相关系数为R2=1。由公式可知：当灌水量为1 257.5 m3/hm2时，所对应的当归根长最长，为28.9 cm；灌水量小于1 257.5 m3/hm2时，当归根长随着灌水量的增加而增加；当灌水量大于1 257.5 m3/hm2时，当归根长反而随着灌水量的增加而减少。说明通过灌溉可有效促进当归根系的生长，干旱会导致根系受水分胁迫，生长受到抑制；低水处理当归根长为20.5 cm，中水处理为26.0 cm，高水处理为24.6 cm，主要是由于充足的水分有利于当归对土壤养分的吸收，并可改善当归根系的土壤环境，有利于根系的生长，但过多的灌水会导致土壤变硬，根系环境恶劣，影响根系的正常生长。

2.2 不同灌水处理对当归产量的影响

合理的当归种植密度、株距、行距配置是合理群体结构形成的基础，适宜的种植密度能充分利用地力和光能，形成较高的生物学产量。在特定气候条件下，即降雨量、农业管理措施、作物品种等条件下，对作物供水越多，产量越高，但超过一定限度时，产量不再增加，有时甚至减产。根据当归田间试验结果，得到不同灌水处理下当归的灌水量与产量、水分生产率关系，具体见表5。可以看出，灌水量从630 m3/hm2增加到1 080 m3/hm2，产量增加了1 448 kg/hm2；而灌水量从1 080 m3/hm2增加到1 530 m3/hm2，产量却减少了1 694 kg/hm2。说明灌水量过高或过低都不利于产量的形成。

以灌水量为横坐标，当归产量为纵坐标绘制出不同灌水条件下当归产量关系图，见图6。可以看出，当归的产量与灌水量成二次抛物线关系，二者的关系式为：

y=-0.007 8x2+16.484x+3 976.2

其相关系数R2=1。由公式可知：当灌水量为1 056 m3/hm2时，所对应的产量最高，产量为12 685.24 kg/hm2；当灌水量小于1 056 m3/hm2时，产量随着灌水量的增加而增加；当灌水量大于1 056 m3/hm2时，产量反而随着灌水量的增加而减少。说明虽然当归生长需要消耗水，但当灌水量增加到一定数值时，此时再增加供水不能增加产量，反而会使产量下降。

当归灌溉水分生产率曲线见图7。可以看出，当归水分生产率随着灌水量的增加而减小。低水处理的水分生产率（17.91 kg/m3）大于中水处理的水分生产率（11.79 kg/m3），大于高水处理的水分生产率（7.21 kg/m3），说明在一定的施肥水平下，低水处理更有利于当归整个生长期的生长。高水处理符合水量报酬递减率，随水量的增加水分生产率降低。

2.3 不同灌水处理对当归品质的影响

2.3.1 对当归阿魏酸含量的影响。阿魏酸为当归中的主要活性物质，通过高效液相色谱法提取的不同灌水处理下当归中阿魏酸含量见表6。当归中阿魏酸含量与灌水量成二次抛物线关系，见图8。二者之间的关系式为：

y=128 342x2-526 123x+536 551

相关系数R2=1，方程相关性显著。由公式可知：当灌水量为1 312.5 m3/hm2时，所对应的阿魏酸含量最高。且当归中的阿魏酸含量随灌水量的增加呈先增加后降低的趋势。其中，低水处理阿魏酸含量较低，中水处理和高水处理的当归中阿魏酸含量差别不大，具体见图9。

2.3.2 对当归挥发油含量的影响。挥发油也是当归中的主要活性物质，通过水蒸汽蒸馏法提取的不同灌水处理下当归中挥发油含量，具体结果见表7。当归的挥发油含量与灌水量成二次抛物线关系，见图10。二者关系式为：

其相关系数R2=1。由公式可知：当灌水量为1 200 m3/hm2时，所对应的挥发油含量最高。由此表明，当归中的挥发油含量随灌水量的增加呈先增加后降低的趋势。

不同灌溉处理下灌水量与挥发油含量见图11。可以看出低水处理挥发油含量较低，中水处理和高水处理的当归中挥发油含量差别不大。因为挥发油含量一般都很小，所以各灌水处理对挥发油含量的影响并不明显。

3 结论

该试验研究通过统计分析、回归分析和相关分析，分析不同灌水处理下，灌水量对当归生长主要指标株高、株宽、根长的影响，对产量指标的影响，对主要品质指标阿魏酸、挥发油含量的影响，建立量化影响关系，即通过一元二次多项式拟合灌水量与当归根长、产量、阿魏酸、挥发油含量的关系。通过以上数据得出以下结论：从不同灌水处理对当归生长性状的影响来看，各个生育期株高、株宽、根长总体上表现出随着灌水量增大而增大的趋势，但过度增加灌水量反而会影响当归生长；灌水量直接影响当归产量，过高或过低都不利于产量的形成，适宜灌水有利于提高产量和水分生产率；灌水对当归的品质也产生重要影响，灌水在一定范围内，可提高当归阿魏酸、挥发油含量，如果灌水过多导致其含量减少。

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