铁镁锌配施对兰州百合根系活力及产量质量的影响

Effect of combined iron-magnesium-zinc application on root activity，yield and quality of Lanzhou lily

摘要

目的 探究铁、镁、锌肥配施对兰州百合根系活力及产量质量的影响，以期为兰州百合绿色高产栽培技术提供科学依据。 方法 采用“3414”正交试验设计方案，测定铁、镁、锌肥配施对兰州百合根系活力及产量质量。 结果 铁肥5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液混合喷施对兰州百合根系活力及产量质量影响最佳，鲜、干产量分别为5 864.8 kg/hm²、1 646.7 kg/hm²，分别较对照增加1 238.5、535.3 kg/hm²；根系活力为127.55 μg/（g·h），较对照增加68.68 μg/（g·h）；鼠李糖、木糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、浸出物含量分别为1.069%、1.182%、2.757%、4.519%、11.151%、44.70%，分别较对照增加15.06%、74.67%、144.21%、44.50%、84.00%、45.78%。 结论 铁肥5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液混合喷施效果最佳，两两配施对其根系活力及产量质量促进作用由高到低依次铁镁>镁锌>铁锌，单素施肥对其根系活力及产量质量促进作用由高到低依次为锌>铁>镁。铁、镁、锌肥配施对兰州百合根系活力及产量质量具有显著影响，不施肥或过量施肥均会抑制兰州百合的根系活力，降低产量质量。

Abstract

Objective To study the effects of combined application of iron，magnesium and zinc fertilizers on root activity，yield and quality of Lanzhou lily，in order to provide a scientific basis for the green and high-yield cultivation technology of Lanzhou lily. Method A "3414" orthogonal experimental design was used to determine the effects of combined application of iron，magnesium，and zinc fertilizers on the root activity，yield，and quality of Lanzhou Lily. Result The best effect of mixed spraying of 600 times solution of 5 kg/hm² of iron fertilizer，800 times solution of 5 kg/hm² of magnesium fertilizer，and 800 times solution of 5 kg/hm² of zinc fertilizer on the root vitality，yield and quality of Lanzhou lily is achieved.The fresh and dry yields were 5 864.8 kg/hm² and 1 646.7 kg/hm²，respectively，increased by 1 238.5 kg/hm² and 535.3 kg/hm² compared with the control.Root activity is 127.55 μg/(g·h)，increased by 68.68 μg/(g·h) compared to the control group.The contents of rhamnose，xylose，fructose，glucose，sucrose，and extract were 1.069%，1.182%，2.757%，4.519%，11.151% and 44.70% respectively，increasing by 15.06%，74.67%，144.21%，44.50%，84.00% and 45.78% compared to the control. Conclusion T₆ has the best effect，which is a mixed application of 600 times the liquid of iron fertilizer 5 kg/hm²+800 times the liquid of magnesium fertilizer 5 kg/hm²+800 times the liquid of zinc fertilizer 5 kg/hm² solution.The promoting effect of paired fertilization on root vitality，yield，and quality is from high to low，followed by iron-magnesium>magnesium- zinc>iron-zinc.The promoting effect of single element fertilization on root vitality，yield，and quality is from high to low，followed by zinc>iron>magnesium.The combined application of iron，magnesium，and zinc fertilizers has a significant effect on the root activity，yield，and quality of Lanzhou lily，no fertilization or excessive fertilization will inhibit the root activity of Lanzhou lily and reduce the yield and quality.

关键词

兰州百合 / 铁、镁、锌肥 / 根系活力 / 产量质量

Key words

Lanzhou lily / iron，magnesium and zinc fertilizers / root activity / yield and quality

Author summay

刘鑫钰，硕士研究生。E-mail：[e-mail]

兰州百合（Lilium davidii var.willmottiae （E.H.Wilson） Raffill）是百合科（Liliaceae）百合属（Lilium）川百合的变种^［1］。大部分分布在北半球温带地区^［2］，是中国国家地理标志保护产品^［3］，是世界备受青睐的绿色食品原料之一，是甘肃省“甘味”“独一份”名优农产品^［4］。兰州百合富含黄酮、生物碱、磷脂、多糖、皂苷、氨基酸等多种功能性物质^［5］及蛋白质、膳食纤维、维生素、微量元素等多种营养成分^［6-7］，可清心健脾、祛痰止咳、滋阴润肺^［3］，具有提高免疫力、降血糖血脂、抗过敏、耐氧化、防衰老等保健功能，被誉为“佳蔬良药”^［7］。在《甘肃省中药材标准》（2020 年）中常以新鲜鳞茎、干燥鳞片和粉末等形式入药，主要用于心肺疾病治疗。

近年来，关于兰州百合的施肥研究多集中于复合肥、钾肥、氮肥、磷肥等常规肥料，导致在农业生产中常规肥料施用过度，土壤肥力失衡，中微量元素严重缺失，造成兰州百合养分吸收不均衡，黄化病加剧，严重影响了兰州百合的产量及品质。然而，中微量元素肥料不仅可以弥补常规单一施肥的不足，还可以提高农作物对养分的吸收、转化、利用以及抗逆性。中微量元素肥料是作物营养体系不可或缺的一部分，影响作物生长发育和经济效益。张金文等^［9］等研究表明喷施微量元素硼肥能在促进蒙古黄芪生长及产量品质的同时保证重金属不超标。王锐等^［10］等研究表明在常规施肥基础上配施中微量元素肥能提高葡萄产量及单宁、总花色苷等，且混施效果更佳。彭奎^［11］采用正交实验，研究表明补施镁、锌、硼肥可促进烤烟生长发育，改善外观品质，提高商品等级结构和经济效益。

目前，铁、镁、锌肥等中微量元素肥料已广泛应用于多种农业生产，在兰州百合栽培方面研究较少。本研究以兰州百合为研究对象，以铁、镁、锌肥为试验因素，根据路哲^［12］，黄鹏等^［13-14］试验结果并进行预实验确定铁、锰、锌喷施浓度，采用“3414”实验原理设计试验方案，研究铁、镁、锌肥配施对兰州百合生理生长及产量质量的影响，探讨出能够促进兰州百合生长发育及产量质量提高的铁、镁、锌肥最佳配施方法，以期为兰州百合优质高产提供科学理论依据，促进兰州百合特色产业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试区概况

本试验于2021年3~11月在甘肃农业大学中草药栽培与鉴定系实验室和甘肃渭源甘肃农业大学农学院中药材产业技术研究与示范推广基地进行。试验田位于E 103°49′41″，N 35°6′47″，海拔 2 342 m，日照时数13~14 h，年无霜期 166 d，年平均气温 6.8 ℃，年降水量800 mm，属高寒阴湿气候。土壤为黑垆土，0~30 cm 耕作层有机质25.46 g/kg，有效氮1.3 g/kg，速效磷 16.14 g/kg，速效钾112.8 mg/kg，pH 7.9，前茬作物为菊科植物牛蒡。

1.2 供试材料

种球来自甘肃兰州南郊二阴山区百合种球繁育基地，该区属温带大陆性半干旱气候，是兰州百合优质栽培和育种生态区。兰州百合（Lilium davidii var.willmottiae （E.H.Wilson） Raffill）二年生洁籽，可用作试验材料。

铁螯合肥（纯度≥99%，铁含量13%，NY2266-2019），镁螯合肥（纯度≥99%，镁含量6%，FY1779-2019），锌螯合肥（纯度≥99%，锌含量15%，NH3706-2019），生产厂家均为张家港保税区凯米瑞国际贸易有限公司。

1.3 试验试剂

王百合苷A 标准品（≥99.0%，C16D11S134691）、葡萄糖标准品（≥98.0%，S22J12H137237）、鼠李糖标准品（≥98.0%，S09D11M133218）、蔗糖标准品（≥99.0%，H22J9R53193）、果糖标准品（≥99.0%，J25N10R104151）、木糖标准品（≥99.0%，D17N9S74410），上述标准品生产厂家均为上海源叶生物科技有限公司。

1.4 仪器设备

千分电子天平（HX203T型，郑州科丰仪器有限公司）、电热恒温鼓风干燥箱（H-S2型，上海森信实验仪器有限公司）、马福炉（SX2-2.5-10型，上海跃进医疗器械有限公司）、高速万能粉碎机（SF320型，江阴市海鑫药化机械制造有限公司）、紫外可见分光光度计（LGS20型，上海棱光技术有限公司）、便携式光合仪（LI-6400XT型，北京力高泰科技有限公司）、高效液相色谱仪（APS80-16A型，河南奥普斯仪器设备有限公司）等。

1.5 试验设计

试验采用“3414”肥效试验方案（见表1），铁肥、镁肥、锌肥 3 个试验因素，设计4个水平（4个水平分别为0水平指不施肥，2水平指中水平施肥量，1水平等于2水平乘以0.5，3水平等于2水平乘以1.5），共14个处理。

将试验田划分为3个区组，随机安排14个施肥处理，小区面积30 m² （6 m×5 m），每个施肥处理重复3次，共计42个小区。区组及小区间过道分别为40 cm、20 cm，四周设 1 m的保护行。采取五点取样法，每个小区取样10株，定位定点测定。选择鲜质量（16.0±0.5）g，横径（3.0±0.5）cm，纵径（2.5±0.5）cm且无机械损伤独头兰州百合种球作为试验材料，并用0.01%高锰酸钾溶液浸泡消毒15 min，种植前用阿维菌素进行土壤消毒杀虫处理，结合施底肥（氮：288 kg/hm²、磷：211.5 kg/hm²、钾：210 kg/hm²）耕翻20 cm，按株行距20 cm×30 cm，沟深10 cm，并按设计施肥标准一次性作为底肥施入，于3月中旬完成种植。生长期间不使用任何农药预防病虫害，人工除草4次，其他田间管理与大田一致。5月21日、6月11日、7月1日和7月21日测定样本鲜生物量和干生物量等指标；于10月中旬采挖、洗净、沥干、剥片、煮烫、烘干、粉碎、过筛后测定兰州百合浸出物、灰分、游离糖含量等质量指标。采集活体兰州百合全部地下根，利用改良甲烯蓝（TTC）法测定^［15］。

1.6 药典指标成分测定

参照2020版《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）水溶性浸出物测定法（通则2201）项下的冷浸法测定浸出物^［16］、通则2302项下总灰分测定法测定总灰分、通则2302项下酸不溶性灰分测定法测定酸不溶性灰分。

1.7 游离糖标准曲线

采用高效液相色谱法测定兰州百合游离糖含量，如表 2为兰州百合游离糖标准曲线^［17］。

1.8 数据分析

试验数据采用SPSS Statistics 24 软件进行单因素ANOVA分析（P<0.05），并采用Microsoft Office Excel 2010、Origin 64 进行数据作图分析。

2 结果与分析

2.1 铁、镁、锌肥配施对兰州百合根系活力的影响

如表3所示，将铁、镁、锌肥配施对兰州百合根系活力影响显著（P<0.05）。T6对兰州百合根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力影响最显著，分别为 5.53 cm²、2.81 cm²、127.55 μg/（g·h），较对照分别提高了191.05%、183.83%、116.67%。不施铁肥T₂、不施镁肥T₄、不施锌肥T₈兰州百合根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力由高到低依次为T₂>T₄>T₈，说明交互效应对其根系活力促进作用由高到低依次为镁锌>铁锌>铁镁，反之单素施肥对其根系活力抑制作用由高到低依次为锌>镁>铁。

兰州百合根系活力由大到小依次为 T₆>T₇>T₉ >T₂ >T₄ >T₈ >_T11 >T₁₄ >T₅ >T₃ >T₁₂>T₁₃>T₁>T₁₀。因此，对兰州百合根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力有明显促进作用的最佳肥料配比为Fe₂Mg₂Zn₂（T₆），即铁肥5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液。

2.2 铁、镁、锌肥配施对兰州百合产量的影响

如表4所示，铁、镁、锌肥配施对兰州百合产量影响显著（P<0.05）。其中T₆增产作用最为显著，鲜产量、干产量分别为5 864.8、1 646.7 kg/hm²，较对照分别增产1 238.5、535.3 kg/hm²，综合评价指数为1.68排名第一。T₂鲜、干产量分别为4 896.2 kg/hm²、1 313.4 kg/hm²，较T₆降低了968.6 kg/hm²、333.3 kg/hm²；T₄鲜、干产量分别为4 309.5 kg/hm²、1 114.7 kg/hm²，较T₆降低了1 555.3、532.0 kg/hm²；T₈鲜、干产量分别为5 148.7、1 357.0 kg/hm²，较T₆降低了716.1、289.7 kg/hm²，说明单素施肥对其产量限制作用由高到低依次为镁>锌>铁。T₂、T₄、T₈ 其鲜、干产量由高到低为T₈>T₂>T₄，说明交互效应对其产量促进作用由高到低依次为铁镁>镁锌>铁锌。

利用主成分分析法及最大方差法计算得，兰州百合鲜、干产量的综合评价指数从大到小依次为T₆ >T₁₀ >T₉ >T₇ >T₈ >T₃ >T₂ >T₁₄>T₅>T₁₃>T₁>T₁₁>T_4>T₁₂。因此，对兰州百合产量具有明显增产效果的最佳肥料配比为Fe₂Mg₂Zn₂（T₆），即铁肥5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液。

2.3 铁、镁、锌肥配施对兰州百合鳞茎质量的影响

可用鳞茎鲜质量、干质量、鳞片数、横径和纵径作为衡量兰州百合鳞茎质量的指标参数。如表5所示，铁、镁、锌肥配施对兰州百合鳞茎质量影响显著（P<0.05）。

T₆ 对兰州百合鳞茎鲜质量、干质量、鳞片数、横径和纵径影响最大，分别为 35.54 g、9.98 g、47.80 片、4.97 cm、3.69 cm，较对照 T₁ 分别增加了 26.75%、48.07%、18.32%、15.85%、20.98%。T₂、T₄、T₈的鲜质量、干质量、鳞片数及纵茎由高到低依次为T₈>T₂>T₄，说明交互效应对其鳞茎质量促进作用由高到低依次为铁镁>镁锌>铁锌，反之单素施肥对其鳞茎质量限制作用由高到低依次为镁>铁>锌，鲜质量位于前四者依次为T₆>T₁₀>T₇>T₉；干重和横径位于前四者依次为T₆>T₉>T₁₀>T₇；鳞片数位于前四者依次为T₆>T₇>T₁₀＝T₉；纵径位于前四者依次为T₆>T₇＝T₁₀>T₉。因此，对兰州百合鳞茎质量有明显的积极作用的最佳肥料配比为Fe₂Mg₂Zn₂（T₆），即铁肥5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液混合喷施，可以提高兰州百合商品质量。

2.4 铁、镁、锌肥配施对兰州百合灰分及浸出物含量的影响

如表6所示，铁、镁、锌肥配施对兰州百合浸出物、总灰分和酸不溶性灰分含量影响显著（P<0.05）。各处理浸出物含量均不低于35%，总灰分含量不超过5%，酸不溶灰分含量不超过1%，符合《中华人民共和国农产品地理标志质量控制技术规范─兰州百合》标准。

T₆对兰州百合浸出物及总灰分含量影响最佳，分别为 44.70%、3.58%，浸出物较对照分别增加了15.06%，总灰分较对照减少了26.16%。T₃兰州百合酸不溶性灰分含量最少，为0.43%，较对照减少了20.37%。根据T₂、T₄、T₈结果利用主成分分析法及最大方差法得出交互效应对其品质促进作用由高到低依次为铁镁>镁锌>铁锌，反之单素施肥对其品质限制作用由高到低依次为镁>铁>锌，

浸出物含量位于前四者依次为T₆>T₁₂>T₇>T₁₁；总灰分含量位于后四者依次为T₆>T₇>T₁₂>T₁₁；酸不溶性灰分含量位于后四者依次为T₃>T₁₂>T₁＝T₇＝T₈。因此，对兰州百合浸出物和灰分有明显积极作用的最佳肥料配比为Fe₂Mg₂Zn₂（T₆）和 Fe₁Mg₂Zn₂（T₃），即铁肥5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液混合喷施，或者铁肥2.5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液混合喷施，可以提高兰州百合商品质量。

2.5 铁、镁、锌肥配施对兰州百合游离糖含量的影响

游离糖含量是评价兰州百合甜度值的一个重要指标。如表7所示，铁、镁、锌肥配施对兰州百合鼠李糖、木糖、果糖、葡萄糖和蔗糖含量影响显著（P<0.05），其中蔗糖含量最高，葡萄糖次之，鼠李糖和木糖最少。

T₆对兰州百合鼠李糖、木糖、果糖、葡萄糖和蔗糖含量影响最大，分别为1.069%、1.182%、2.757%、4.519%、11.151%，较对照分别增加了74.67%、144.21%、44.50%、84.00%、45.78%。T₂、T₄、T₈的鼠李糖、果糖、葡萄糖和蔗糖含量由高到低依次为T₈>T₂>T₄，说明交互效应对其游离糖促进作用由高到低依次为铁镁>镁锌>铁锌，反之单素施肥对其游离糖含量限制作用由高到低依次为镁>铁>锌。

鼠李糖含量位于前四者依次为 T₆>T₇>T₁₁>T₁₂；木糖含量位于前四者依次为T₆>T₁₁>T₁₂>T₇；果糖含量位于前四者依次为T₆>T₄>T₁₁>T₁₂；葡萄糖含量位于前四者依次为T₆>T₄>T₁₂>T₁₁；蔗糖含量位于前四者依次为T₆>T_12>T₇>T₄。因此，对兰州百合游离糖含量具有积极影响的最佳肥料配比为Fe₂Mg₂Zn₂（T₆），即铁肥5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液混合喷施，进而提高兰州百合甜度值和商品口感。

3 讨论

铁、镁、锌肥配施处理下对兰州百合根系活力及产量质量均有积极影响。铁镁配施对兰州百合鳞茎质量、产量、游离糖及浸出物含量影响最显著。兰州百合 5 种游离糖中蔗糖含量最高，葡萄糖次之，木糖和鼠李糖最少。缺素或过量施肥均会抑制兰州百合的生长发育及产量质量增长。

中微量元素肥料对作物叶绿体色素形成、光合作用、产量品质等非常重要。张朝红等^［18］、龙光霞^［19］等探讨发现缺铁、镁元素会导致植物叶片黄化，叶绿体色素含量降低，影响光合作用。中微量元素肥料不仅可以有效促进作物生长发育及产量品质的提高，而且还能解决土质污染问题，改善土壤理化性质^［20］。黄鹏等^［13］研究表明在兰州百合的营养生长期，叶面喷施100 mg/L浓度的Zn、B、Mn肥，对兰州百合叶片丙二醛（MDA）含量的降低，脯氨酸（Pro）、可溶性糖含量的积累和过氧化氢酶（CAT）活性的提高都有比较显著的效果。路喆等^［21］通过对兰州百合喷施不同浓度Zn、B、Mn肥得出：在氮磷钾肥充足的土壤中，喷施浓度为200 mg/L Zn肥、100 mg/L B肥和100 mg/L Mn肥均能有效促进兰州百合对氮磷肥的吸收转运，增加兰州百合鳞茎产量，改善鳞茎品质，提高肥料的利用效率。

4 结论

铁是细胞色素、POD、SOD等的组成物质，镁是叶绿素的中心离子，还是很多酶的活化剂，参与能量代谢，锌是多种酶的组成成分和激活剂，铁镁锌肥进而可以促进植物生长发育，提高产量品质。本试验采用“3414”实验设计原理，研究了铁、镁、锌肥配施对兰州百合根系活力及产量质量的影响，通过测定其根系活力和产量质量指标，得出铁肥5 kg/hm²的600倍液+镁肥5 kg/hm²的800倍液+锌肥5 kg/hm²的800倍液混合喷施对兰州百合根系活力及产量质量影响最佳，可有效促进兰州百合特色产业的健康持续发展。

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基金资助

甘肃省现代农业产业技术体系中药材产业体系/加工与储藏岗位(GARS-ZYC-2)

贫困地区精准扶贫中药材产业技术研究与示范推广

甘肃省主产大宗药材规范化栽培技术研究项目(070003)