山西浑源黄芪茎叶中养分微量元素含量分析

　　随着世界人口的增加，资源在不断消耗，生态环境趋于恶化，农业的可持续发展已成为现代农业发展的目标，而利用有机肥料参与农业生态系统的养分循环、再利用和培肥土壤是实现农业可持续发展的有效措施之一。绿肥是一种优质的有机肥料，其鲜草中养分含量丰富齐全、分解迅速且有效性好，应用范围广、具有固氮和富集土壤中磷钾等多种矿质元素的特殊功能。其既能调整有机肥与化肥、土壤间的结构，促进氮磷钾等矿质养分的平衡，又能减少因化肥过度使用对生态环境造成的污染，从而推进生态农业的可持续发展。

　　豆科绿肥是传统的优良绿肥，目前，紫云英、紫穗槐和箭舌豌豆等在田间的应用已非常广泛，有效地提高了农作物的产量和品质。黄芪是豆科黄芪属多年生草本植物，是山西省的主要道地药材，其药用部位是根，通常 3～7 a 采挖根部收获药材，其地上茎叶部分也含有丰富的营养物质，如能将地上茎叶合理开发利用，可成为优质的绿肥品种，充分发挥其茎叶的作用。

　　本研究以山西省浑源县药材基地的黄芪为研究材料，采集地上茎叶，测定粗有机物含量及全 N、全 P、全 K 等大量和微量元素含量，以全国有机肥料品质分级标准和高等植物中大量、微量元素的平均含量为依据进行分析和评价，旨在为黄芪绿肥的利用和开发提供理论依据。

　　1 材料和方法

　　1.1 研究区概况浑源县位于山西省东北部，地理坐标为北纬39°21′～39°53′，东经 113°22′～113°58′，总面积为1 966 km2，平均海拔 1 050～2 333 m，盛产黄芪[4]。

　　浑源县官儿乡为“黄芪之乡”，地处浑源县西南山区，海拔 1 700～1 800 m，坡度 25～30 度，土层深厚，疏松多孔，无霜期 100～120 d，年降水量 429.4 mm，年均温度 5.0～6.2 ℃，属于半干旱冷凉气候[5]。

　　1.2 试验设计试验设在山西省浑源县官儿乡，于 2013 年5—10 月份进行。分别取不同年龄（3 年生、5 年生和 6 年生）不同生长期（苗期、花蕾期、开花期、结果期、果熟期和落叶期）的黄芪地上部分 300 g，将鲜样装入自封袋中带回实验室，每样品 3 次重复。将茎叶鲜样先在 105 ℃下烘 20 min 杀青，然后降温至65 ℃烘 24 h 逐尽水分，干燥后用不锈钢粉碎机粉碎后过 1 mm 筛，备用。

　　1.3 测定指标及方法通过马弗炉采用干烧法测定粗有机物含量[5]；经 H2SO4-H2O2法消煮后，消煮液中的全 N 含量采用靛酚蓝比色法测定[6]；采用钒钼黄比色法测定全P 含量[6]。采用日本岛津 AA-6300 原子吸收分光光度计测定全 K，Ca，Mg，Fe，Mn，Cu，Zn 含量。采用BaSO4比浊法测定 S 含量[6]；采用姜黄素比色法测定B 含量[6]；采用硫氰酸盐比色法测定 Mo 含量[6]。

　　2 结果与分析

　　2.1 不同年龄黄芪茎叶中全 N、全 P、全 K 及粗有机物含量分析2.1.1 不同年龄黄芪茎叶中全 N、全 P 及全 K 含量分析 在有机肥的分级中，N，P，K 含量的比例共占75％，是评价绿肥的重要指标。合理施用 N，P，K肥，能够很好地调节土壤的养分比例、提高作物产量和营养成分以及保持品种的优良特性，是作物获得高产的有效措施[8]。

　　3 年生黄芪茎叶中全 N 含量在苗期、花蕾期、开花期和果熟期都高于 3.0%，均为一级 N 肥；结果期和落叶期时全 N 含量在 1.5%～3.0%之间，达到了二级 N 肥的标准。5 年生黄芪茎叶中的全 N 含量从苗期至开花期为一级 N 肥；结果期和果熟期为二级 N 肥；落叶期时全 N 含量在 0.5%～1.5%之间，属于三级 N 肥。6 年生黄芪茎叶中的全 N 含量从苗期至开花期为一级 N 肥；从结果期至落叶期为二级 N肥。3 年生、5 年生和 6 年生全 N 的平均含量分别为3.08%，3.18%和 3.19%，是高等植物平均水平 1.5%的 2.0～2.2 倍，也高于其他豆科绿肥如大豆的2.49%和紫云英的 2.25%[8]。

　　3 年生、5 年生和 6 年生黄芪茎叶从苗期至结果期全 P 含量在 0.1%～0.3%之间，达到了 P 肥的四级标准；果熟期和落叶期时全 P 含量小于 0.1%，为五级 P 肥。

　　3 年生和 5 年生黄芪茎叶从苗期至果熟期全 K含量在 2.0%～4.0%之间，达到了二级 K 肥的标准；落叶期全 K 含量在 1.0%～2.0%之间，为三级 K 肥。

　　6 年生黄芪茎叶在所有生长期全 K 的含量都在2.0%～4.0%之间，均为二级 K 肥（表 1，2）。【表1-2】

　　
　　2.1.2 不同年龄黄芪茎叶中粗有机物含量分析以及绿肥等级评价 3 年生、5 年生和 6 年生黄芪茎叶中粗有机物的含量均高于 80%，达到了一级标准。

　　根据全国有机肥料品质四要素分级标准（表1）[9]和全国有机肥料品质总分分级标准（表 3）[9]可得出，3 年生黄芪茎叶的 6 份样品中有 4 份达到了一级绿肥的标准，分别是苗期、花蕾期、开花期和果熟期；结果期和落叶期时的黄芪茎叶为二级绿肥。5 年生黄芪茎叶的 6 份样品中达到一级、二级和三级绿肥标准的分别有 3 份、2 份和 1 份；从苗期至开花期为一级绿肥，结果期和果熟期为二级绿肥，落叶期为三级绿肥。

　　6 年生黄芪茎叶的 6 份样品中达到一级和二级绿肥标准的各 3 份，从苗期至开花期为一级绿肥，从结果期至落叶期为二级绿肥（表 2，3）。

　　2.2 不同年龄黄芪茎叶中大量和微量元素含量分析根据高等植物中大量和微量元素的平均含量（表 4）[8]，对不同年龄的黄芪茎叶进行大量和微量元素含量分析。【表4】

　　
　　2.2.1 不同年龄黄芪茎叶中大量元素含量的变化Ca，Mg，S 是植物生长发育所必需的，在光合作用和蛋白质的形成中起着重要的作用。

　　3 年生黄芪茎叶中的 Ca 含量都高于平均水平（5 g/kg）；5 年生和 6 年生黄芪茎叶（除苗期） 中的Ca 含量都高于平均水平（5 g/kg），5 年生和 6 年生苗期的 Ca 含量分别为 3.34，4.11 g/kg。3 年生、5 年生和 6 年生黄芪茎叶中的 Mg 和 S 含量都分别低于高等植物平均水平（2，1 g/kg）（表 5）。

　　2.2.2 不同年龄黄芪茎叶中微量元素含量的变化微量元素在作物体内的含量很低，但其作用极其重要，土壤中任何一种微量元素的缺乏，都会导致作物生长发育和产量、品质的严重下降，同时在一定程度上也影响到人类和动物的营养和健康[10]。

　　从表 5 可以看出，3 年生、5 年生和 6 年生黄芪茎叶中的 Fe 含量都高于平均水平（100 mg/kg）。3 年生和 6 年生黄芪茎叶中的 Mn 含量都低于平均水平（50 mg/kg）；5 年生（除落叶期）的 Mn 含量也都低于平均水平，但其落叶期的 Mn 含量为 54.41 mg/kg。

　　3 年生黄芪茎叶中的 Cu 含量都高于平均水平的6 mg/kg；5 年生和 6 年生黄芪茎叶从苗期至果熟期的 Cu 含量均高于平均水平，而落叶期的含量低于平均水平，分别为 5.18，3.54 mg/kg。3 年生黄芪茎叶中的 Zn 含量仅在苗期和花蕾期时高于平均水平（20 mg/kg）；5 年生和 6 年生黄芪茎叶中的 Zn 含量从苗期至结果期都高于平均水平，但果熟期和落叶期都低于平均水平。3 年生和 5 年生黄芪茎叶中的B 含量仅在结果期时高于平均水平（20 mg/kg），分别为 20.23，20.73 mg/kg；而 6 年生的 B 含量均低于平均水平。3 年生、5 年生和 6 年生黄芪茎叶中的Mo 含量都高于平均水平（0.1 mg/kg）。3 讨论我国是利用绿肥最早和栽培面积最广的国家，早在春秋时代的《礼记》“月令”篇中就有割草能作肥料、能提高土壤肥力的记载。《齐民要术》中肯定了绿肥应用的成效，“凡美田之法，绿豆为上，小豆、胡麻次之”，绿肥“其类与蚕矢熟类同”[11]。在20 世纪 80 年代初期，绿肥的种植面积较为稳定，在 1 000万 hm2左右。80 年代以后，由于种种原因，全国绿肥种植面积呈下降趋势[12]。

　　目前，人们对绿肥的利用比较局限，品种结构单一，新的绿肥品种面积很小且应用不广泛，使现有绿肥的经济效益低，导致农户种植绿肥的积极性下降，使绿肥面积迅速下降[13]。在这种情况下就不能满足农业生产的需要，急需加强绿肥作物品种的选育及其相关研究。

　　本研究对不同年龄不同生长期的黄芪进行了粗有机物以及营养元素的测定，并进行了有机肥料的等级评价，结果表明，黄芪绿肥养分含量高、品质优良，均为三级以上有机肥，是一种优质绿肥。3 年生黄芪茎叶的花期、花蕾期、开花期和果熟期为一级绿肥，结果期和落叶期为二级绿肥，一级和二级绿肥分别占总样品的 66.7%和 33.3%。5 年生黄芪茎叶中，从苗期至开花期为一级绿肥，结果期和果熟期为二级绿肥，落叶期为三级绿肥，其中，一级、二级和三级绿肥分别占总样品的 50%，33.3%和16.7%。6 年生黄芪茎叶中，从苗期至开花期为一级绿肥，从结果期至落叶期为二级绿肥，一级和二级绿肥各占 50%。

　　郇恒福等[14]研究结果表明，53 份野生大戟科绿肥中，符合一级、二级和三级有机肥标准的分别占30.2％，60.4％和 9.4％；黎春花等[15]对 18 份旋花科绿肥样品的分级结果显示，二级有机肥和三级有机肥各占 50%；赖杭桂等[16]对 24 份禾本科绿肥的研究结果表明，一级绿肥占 4.2％，二级绿肥占 50.0％，三级绿肥占 45.8％；高玲等[17]对 6 份热带绿肥酸模样品进行有机肥品质评价，结果显示，1 份为一级绿肥，4 份为二级绿肥，1 份为三级绿肥，分别占总样品数的 16.7%，66.6%和 16.7%。刘壮等[18-19]研究山蚂蝗属、葛属热带绿肥有机肥料品质评价结果表明，在研究的 13 份山蚂蝗绿肥中，没有一级有机肥，二级有机肥占 23.1%，三级有机肥占 61.5%，四级有机肥占 15.4%；在研究的 6 份葛属绿肥中，33.3%为二级有机肥，其余 66.7%为三级有机肥。说明豆科黄芪绿肥的品质优于大戟科、旋花科、禾本科、蓼科酸模以及同为豆科的山蚂蝗属和葛属绿肥，是一种优质的有机肥。

　　黄芪茎叶绿肥中元素含量丰富，Ca，Fe，Cu，Zn，Mo 含量均属高等水平，Mn 含量属中等水平，Mg，S，B 含量属低等水平，其作为绿肥可以有效地补充土壤中元素的缺失或不足，调节土壤中的养分比例，减少化肥对环境的污染，从而促进生态农业的可持续发展。

　　参考文献：

　　［1］吴胜英. 热带绿肥营养元素含量及评价 [D]. 海南：海南大学，2008.
　　［2］陈礼智. 绿肥的种植和利用 [M]. 合肥：安徽科学技术出版社，1987.
　　［3］杨永恒，毕研文，陈宝芳，等. 黄淮海地区绿肥种质资源的筛选与评价[J]. 华北农学报，2010，25（增刊）：75-79.
　　［4］张剑波. 山西省浑源黄芪 GAP 基地的选择探讨 [J]. 中医药导报，2008，14（7）：105-106.