不同施肥处理与保水剂互作对黄芪生理指标的影响及干旱缓解评价

摘要   [目的]探究不同施肥处理与保水剂互作对河西地区黄芪干旱缓解效果，明确该地区黄芪种植最佳施肥方式，为黄芪高效经济绿色人工栽培提供科学指导。[方法]通过田间试验研究不同施肥处理与保水剂互作对黄芪的表型性状、叶绿素荧光参数、可溶性糖、抗氧化物酶等生理指标的影响，并通过模糊隶属函数对不同处理缓解黄芪干旱效果进行综合评价。[结果]增施保水剂、有机肥、缓释尿素会促进黄芪整体生长，有机肥与缓释尿素互作对黄芪生长的促进作用强于其与普通尿素互作，增施保水剂后，地下生长促进保水剂-有机肥-缓释尿素（B+OM+HN）表现最佳，地上生长促进保水剂-有机肥-普通尿素（B+OM+N）互作表现最佳;与对照处理比较，其他处理各指标均表现出对干旱胁迫的缓解，其中以B+OM+HN处理表现最为显著（P<0.05）。B+OM+HN处理对河西地区黄芪干旱缓解效果最佳。[结论]该研究为黄芪高效经济绿色人工栽培提供科学指导。

关键词  施肥处理;保水剂;互作;黄芪;生理指标;干旱缓解

中图分类号  S 567.23   文献标识码  A    文章编号  0517-6611（2022）15-0152-07

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2022.15.040

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Effects of Different Fertilization Treatments and Water-retaining Agent Interactions on Physiological Indexes of Astragalus membranaceus and Drought Relief Evaluation

SU Cui-cui1，2，3，WANG Zhen-long1，2，3，SHI Zhi-guo1，2，3 et al

（1.Gansu Academy of Agri-engineering Technology，Wuwei，Gansu 733006;2.Key Laboratory of Germplasm Innovation and Safe Utilization of Special Medicinal Plants of Gansu Province，Wuwei，Gansu 733006;3.Wuwei City Farmland Soil Improvement and Farmland Conservation Technology Innovation Center，Wuwei，Gansu 733006）

Abstract  [Objective]To explore the effects of different fertilization treatments and water-retaining agent interactions on drought relief of Astragalus membranaceus in Hexi area，and to identify the best fertilization method for Astragalus membranaceus cultivation in this area，so as to provide scientific guidance for efficient，economic and green artificial cultivation of Astragalus membranaceus.[Method]Field experiments were conducted to study the effects of different fertilization treatments and water-retaining agent interactions on the phenotypic characters，chlorophyll fluorescence parameters，soluble sugar，antioxidant enzyme and other physiological indexes of Astragalus membranaceus， comprehensively evaluate the effects of different treatments on drought relief of Astragalus membranaceus by fuzzy membership function.[Result]The application of water-retaining agent，organic fertilizer，and slow-release urea will promote the overall growth of Astragalus membranaceus，the commom application of organic fertilizer and slow-release urea had a stronger effect on the growth of Astragalus membranaceus than its interaction with ordinary urea.Among the experimental treatments of adding water-retaining agent，B+OM+HN had best performing underground growth promotion，and above ground growth promotion B+OM+N interaction performed best.Compared with the control treatment，all other treatments showed alleviation of drought stress，among them，B+OM+HN was the most significant trearment （P<0.05）.The interaction treatment of water retaining agent-organic fertilizer-slow-release urea （B+OM+HN） had the best effect on drought relief of Astragalus membranaceus in Hexi area.[Conclusion]This study provides scientific guidance for efficient and economical green artificial cultivation of Astragalus membranaceus.

Key words  Fertilization treatment;Water retaining agent;Interaction;Astragalus membranaceus;Physiological indicators;Drought relief

甘肃作为全国中药材主产区之一，由于中药材及其保健产品的需求不断加大，黄芪等中药材栽培面积大规模扩大[1]，黄芪种植区域已由原传统道地产区陇西、渭源等地延伸至河西地区。前期依托国家中药材产业技术体系河西综合试验站，开展了河西地区黄芪种植调查，发现河西地区全年降雨量少且时间分布不均匀，特别是黄芪苗期（5月初—6月底）降水较少，干旱胁迫较为严重，已经严重制约了该地区黄芪的产量和品质。

目前，已有研究表明，施用有机肥可以增加作物的根长、根重及地上部分生长，提高土壤水分含量[3]，改善土壤环境，促进光合进程[4];施用缓释肥能显著提高作物养分含量及肥 料利用率[5]，减量使用仍可提高作物产量[6];保水剂和氮肥交互可提升马铃薯产量[7]、提高小麦根系活力[8]、改善土壤理化性状、提升土壤保肥保墒能力[3，7-8]。该研究通过凹土棒有机肥配施缓释尿素与保水剂互作，综合评价不同施肥处理与保水剂互作对黄芪干旱的缓解效果，探究河西地区缓解黄芪干旱的最佳施肥方式，为黄芪高效经济绿色人工栽培提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 供试材料    该试验供试材料为甘肃黄芪幼苗（长约20 cm），由渭源县天成中药材种植专业合作社提供。

供试肥料：海瑞达保水剂，甘肃海瑞达生态环境科技有限公司生产;凹土棒有机肥（有机质>45%，N+P2O5+K2O>5%），临泽县鼎丰源凹土高新技术开发有限公司生产;缓释尿素（N含量≥44%）、尿素（N含量≥46%）、过磷酸钙（P2O5含量≥16%）、硫酸钾（K2O含量≥40%）均为市售。

1.2 试验设计    该试验在武威市凉州区黄羊镇新镇路甘肃省农业工程技术研究院试验田内进行开展，采用露天开沟斜栽方式种植，行距50 cm，株距15 cm，沟深25 cm，采用滴灌灌溉，分别在播种后、苗期、现蕾期各灌水150 m3/hm2。前茬作物为大麦，播种前取0～20 cm土层土壤测得种植区域土壤全氮0.88 g/kg、有效磷0.05 g/kg、速效钾0.30 g/kg、有机质18.56 g/kg，pH为7.83。

试验采用裂区试验设计，主处理为保水剂，副处理为有机肥、缓释尿素、普通尿素，设保水剂-有机肥-普通尿素（B+OM+N）、保水剂-有机肥-缓释尿素（B+OM+HN）、保水剂-普通尿素（B+N）、有机肥-普通尿素（OM+N）、有机肥-缓释尿素（OM+HN）和普通尿素（N）6个处理，以常规种植中施普通尿素和不施保水剂（N）为对照，每个处理4个重复。其中保水剂用量150 kg/hm2，有机肥用量3 000 kg/hm2，尿素用量326.09 kg/hm2，缓释尿素341 kg/hm2 ，其中缓释尿素（N≥44%）施氮量为普通尿素施N量的2/3;磷肥用过磷酸钙，用量1 406.3 kg/hm2，钾肥用硫酸钾，用量500 kg/hm2，以上有机肥、40%的氮肥和磷钾肥全部基施。剩余60%的氮肥分3次在苗期、现蕾期和花荚期分别追施。

1.3 测定指标与方法

在黄芪苗期和现蕾期，每个处理采集10株供试材料叶片，叶片经液氮速冻后放入-80 ℃冰箱中保存，用于各生理指标测定[9-25]。

1.3.1    表型性状指标测定。

对供试材料的株高、根长、芦头直径（黄芪芦头向下1 cm处的根直径）、茎根比、地上地下生物量进行测定。株高、根长用卷尺进行测量，芦头直径用千分尺测定，生物量用烘干法测定，茎根比采用称重法进行。

1.3.2    抗旱机理指标测定。

取供试材料新鲜叶片测定叶绿素含量、叶绿素荧光参数、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖以及叶片保护性酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性。

其中，叶绿素含量用叶片SPAD计测定，叶绿素荧光参数用叶绿素荧光成像仪测定，丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性含量、SOD、POD、CAT抗性酶活性用索莱宝生产试剂盒测定。以上比色均用紫外可见分光光度计。

1.4 供试材料耐旱性评价

采用模糊数学隶属函数法[5]，单项评估各处理供试材料株高、根长、茎根比、地上和地下干物质积累量、叶绿素含量、Fv/Fm、可溶性糖、丙二醛含量、脯氨酸含量以及叶片保护性酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性等指标，加权算术平均各指标隶属度，计算其综合隶属度。隶属函数值公式[2]如下：

u（xij）= xij-xjmin xjmax-xjmin （j=1，2，3，…） （1）

式中，u（xij）为i处理 j指标的隶属函数值，xij为i处理j指标性状测定值，xjmax和xjmin分别为所有处理中第 j 指标的最大值和最小值。若某指标与耐旱性呈负相关，则用反隶属函数进行计算，计算公式如下：

u（xij）=1- xij-xjmin xjmax-xjmin  （2）

1.5 数据分析    试验数据用WPS处理作图，采用SPSS 21.0进行统计分析，用Duncan法进行显著性检验。