水肥耦合对干旱区栽培甘草产量和品质的优化模式研究

Licorice (Glycyrrhiza uralensis) is a valuable medicinal plant. The quality of licorice depends on the content of glycyrrhizic acid, liquiritin, total flavonoids, crude protein, Licorice complex sugar. Licorice is widely distributed in China, the very important exporting country for the world demand. But in recent years, the yield and quality of Glycyrrhiza in China showed a significant decrease trend, resulted in the licorice shortage and soil desertification. Licorice has large aboveground and belowground biomass. The suitable temperature, light, fertility and water environment is very important for licorice, however, the soil of arid land for licorice planting lack of water and nutrients, so satisfying the water and nutrients demands is necessary for licorice planting. The impacts of water or nutrients on the yield and quality of licorice were widely studied, however, the impact of coupling water and fertilizer was seldom reported. In this study, the coupling water and fertilizer-level experiment is designed to clarify the impact on licorice yield and quality and put forward a optimized model of water and fertilizer application, aiming to provide scientific data for water and fertilizer management method in arid land cultivation to improve the yield and quality of licorice .

甘草是药用价值很高的名贵药材植物。其品质指其药用成分高低，代表性药用成分有甘草酸，甘草苷，总黄酮，粗蛋白和甘草复糖等。我国是甘草原产国，甘草资源丰富，分布广泛，是国际甘草市场的主要来源。近十几年来，我国甘草产量及品质明显下降，导致甘草市场出现明显供不应求及土地荒漠化。甘草地上地下生物量生长庞大，是喜温喜光喜肥喜水植物。我国甘草生长的干旱荒漠地区水分缺乏，土壤瘠薄。科学种植甘草必须满足其对水分和土壤养分的需求。当前国内外在此方面的研究基本以施肥或灌水单因素对甘草产量和品质的影响方面，至于水肥双因素对甘草产量和品质动态变化的影响方面几乎未出现系统地研究报导。本研究从科学种植甘草角度出发，采用水肥双因素不同水平组合的试验方案，研究水肥耦合对甘草产量和品质的优化模式，旨在为提高干旱地区栽培甘草产量和品质的科学水肥管理提供有利的科学依据。

本研究从科学种植甘草角度出发，采用水肥双因素多同水平试验方案，研究水肥耦合对甘草产量和品质动态变化的影响，旨在为提高甘草产量和品质的科学水肥管理提供有利的科学依据。项目从2019年至2022年在新疆天山北麓草甸盐土上种植甘草，进行为期4年的水肥耦合田间小区试验研究。研究结果表明，不同水平水肥耦合条件下，甘草地上地下各部分生长发育指标以及品质成分指标的数据表现为：三年生＞四年生＞二年生＞一年生，即第一年到第三年连续不断增长，到第四年微弱下降；表明，第三年秋季是甘草菜挖良好时机。在干旱地区栽培甘草，过高水肥（X3-4Y3-4）及过低水肥（X0-1Y0-1）组合对甘草的出苗率、生长发育以及各品质成分的积累都不利，偏高水中施肥（X3Y2）有利于甘草地上部分生长发育，而低水低肥至中水中肥（X1-2Y1-2）组合，有利于甘草品质成分的积累。对甘草生物产量以及多项生长发育指标来说，偏高水+中肥（X3Y2）组合的效果最佳，其次为偏高水+偏高肥（X3Y3）组合及中水+中肥（X2Y2）组合。在X3Y2组合，地上生物产量最高能达1049.56t/hm2，比CK高出715.91t/hm2，地下生物产量最高可达599.17t/hm2，比CK高出394.99t/hm2。对甘草多项品质成分指标来说，中水+低肥（X2Y1）组合效果最佳，其次为低水+低肥（X1Y1）组合及中水+中肥（X2Y2）组合；在中水+低肥（X2Y1）组合，以根为例，甘草酸和甘草苷及总黄酮含量第二年即能达《中华人民共和国药典》含量标准，第三年达最高，依次达5.625%、3.998%、8.771%。可见，在干旱地区，欲提高产量为目标的甘草生产中，建议取5500m3/ha2滴灌量+施肥量N+P+K=610 kg/hm2组合。欲提高品质成分为目标的甘草生产中，建议取2500m3/ha2滴灌量+施肥量N+P+K=305kg/hm2组合；综上，水肥因素对干旱荒漠地区栽培甘草生长发育、生物产量以及品质成分积累带来显著影响；在干旱荒漠地区的甘草栽培中尤其严格调控水分，建议将滴灌量控制在5500m3/hm2之内，三大要素施用量可控制在606kg/hm2之内。