灌水频率和施肥量对三七有效成分积累与发病率的影响

唐建楷，韩焕豪，刘 冰，杨启良，刘小刚，刘艳伟

·农业水土工程·

灌水频率和施肥量对三七有效成分积累与发病率的影响

唐建楷1，韩焕豪1，刘 冰2，杨启良1※，刘小刚1，刘艳伟1

（1. 昆明理工大学农业与食品学院，昆明 650500；2. 昆明理工大学信息工程与自动化学院，昆明 650500）

为探明灌水频率和施肥量对三七有效成分积累及发病率的影响，以2年生三七为试验对象，设置W1（3 d灌1次水）、W2（5 d灌1次水）、W3（7 d灌1次水）、W4（9 d灌1次水）4个灌水频率和F1（75 kg/hm2）、F2（150 kg/hm2）2个施肥水平，采用完全组合设计，共8个处理，分析三七生长形态、光合特性、有效成分含量与发病率对不同灌水频率和施肥量耦合规律的响应情况。结果表明：1）随着灌水频率的降低，三七净光合速率、蒸腾速率、叶水势均呈先增加后减小趋势，且W2处理下三七净光合速率和叶水势最大。2）不同处理的株高、茎粗、叶长及叶宽变化趋势大致相同且均在果期达到最大，W1F2处理利于三七株高、叶宽的生长，W2F2处理利于三七茎粗、叶长的生长。3）W3F2处理下有效成分积累量最大，为1 084.93 mg/kg。4）随着灌水频率的降低，三七根腐病、黑斑病发病率整体呈下降趋势，干叶病呈递增趋势；同一灌水频率下，F2处理发病率总体上相对F1处理略高。综合以上结果，微喷灌施肥条件下次低频灌水W3（7 d灌1次水）和高肥F2（150 kg/hm2）组合处理适宜三七叶片生长，且三七根中有效成分积累多，发病率低。该研究对优化三七水肥管理，实现三七绿色可持续发展具有重要理论及指导意义。

灌水；肥料；三七；发病率；有效成分；净光合速率；蒸腾速率

0 引 言

三七是中国著名的中药材[1-2]，具有止血化瘀、改善脑循环和提高记忆力等功效。随着其在世界范围内普及程度以及需求量的增加，三七种植面积越来越大，栽培产品成为市场上绝大多数三七的主要来源[3]。云南作为三七的主产地，其三七种植面积从2006年的4 300 hm2发展到2016年的20 000 hm2，增加近3.7倍；产量从2006年的3 780 t增加到7 000 t[4]，增加近1倍。对比分析发现，三七单产由2003年的900 kg/hm2下降到2016年的350 kg/hm2。究其原因，主要有：1）三七喜欢荫湿环境，生长过程对土壤水分和养分非常苛刻，不合理的水肥管理导致三七病害高发频发，产量大幅下降；2）三七从种植到收获需要3～7 a的时间，种植过程中的连作障碍问题也会导致产量下降和发病率增加。此外，为了缓解病害，保持三七产量，种植户通过喷洒大量的农药来调控，导致农药残留过高[5]。因此，合适的水肥管理方式在三七科学种植管理中是极其重要的。

研究表明，水肥是影响三七生长以及生产效益的重要因素。灌水频率影响着土壤水分的时空变化[6]，从而影响植物的生长与形态特征；合理施肥能有效促进三七生长，提高三七产量，并促进三七有效成分的积累。协调好水肥关系有利于促进作物生长，改善叶片光合特性，提高作物产量和水肥利用效率，降低发病率[7-12]。在水分调控方面，赵宏光等[13]以3年生三七盆栽幼苗为试验材料进行研究，研究发现土壤水分过高或过低均不利于三七叶片生长，土壤含水率为田间持水量的56.4%～59.0%时最有利于三七生长，且产量及品质均较高，根腐病明显下降；李婕[14]对2年生三七分别采用灌水定额5、10、15 mm处理，发现灌水定额为10 mm处理有助于提高三七皂苷含量、降低三七发病率。在养分调控方面，王朝梁等[15]研究不同氮磷钾配比施肥对三七生长及产量的影响，结果表明，三七施肥以N：165～270 kg/hm2，P2O5：165～375 kg/hm2，K2O：0～540 kg/hm2较为适宜，其氮磷钾配比是N：P2O5：K2O=1∶1∶2；余前进等[16]研究发现适宜三七生长且有效成分含量高的施肥方案为N：71.60～149.37 kg/hm2，P2O5：46.54～110.62 kg/hm2，K2O：236.35～444.72 kg/hm2；毛忠顺等[17]通过不同施肥种类及方法与根腐病发生的关系研究发现，合理施肥会降低三七发病率，而偏施氮肥会增加三七发病率。

目前，云南三七主产区逐渐开始采用微喷灌方式来提高田间水分利用效率，但施肥仍以凭借经验的传统方式进行人工施撒。当前研究主要为针对三七栽培、灌水处理、肥料元素配比的单一研究，缺乏微喷灌施肥条件下灌水频率和水肥配比耦合处理对三七生理特性、有效成分积累、发病率的影响的研究。本研究以2年生三七为对象，研究不同灌水频率和施肥量对三七形态指标、净光合速率、蒸腾作用、叶水势、水分利用效率、有效成分积累及发病率的影响，探索提高三七品质以及降低三七发病率的适宜灌水频率和施肥量耦合模式，以期为微喷灌施肥条件下三七绿色生产提供一定的理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于2017年3月—2018年12月在昆明理工大学呈贡校区试验基地（24°30′22″N，103°34′24″E，海拔1 945 m）的避雨塑料大棚中进行，通过打开和关闭塑料大棚顶部的通风窗调控温湿度。试验点属北亚热带低纬高原山地季风气候，试验期间大棚内最高和最低气温分别为28 和5 ℃，平均相对湿度58%，年平均日照时数约为2 200 h。棚内土壤为微酸性红壤土（pH值为6.0），土壤平均容重为1.31 g/cm3，田间持水量41.17%。土壤有机质为13.18 g/kg，全氮约0.89 g/kg，全磷约0.73 g/kg，全钾约14.08 g/kg，硝态氮约7.67 mg/kg，碱解氮约70.83 mg/kg，铵态氮约21.56 mg/kg，有效磷约3.8 mg/kg，有效钾约337.5 mg/kg。

1.2 试验设计

将三七生育期划分为苗期（3—4月）、花期（7—8月）、果期（9—10月）、根增重期（11—次年1月）。三七于3月开始萌芽，4月初开始试验指标测定。参照当地三七水肥管理经验，设置4个灌水频率梯度，分别为高频灌水W1（3 d灌1次水）、中频灌水W2（5 d灌1次水）、次低频灌水W3（7d灌1次水）及低频灌水W4（9 d灌1次水）和2个施肥水平，分别为低肥F1（75 kg/hm2）及高肥F2（150 kg/hm2），其中以W1F2（高频灌水、高肥）处理为常规模式。每隔15 d施肥1次，每次施肥量见表1。采用2因素完全组合设计，共8个处理（见表1），每个处理重复3次。共24个小区。选用四川什邡德美实业有限公司生产的大量元素水溶肥料（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶2），采用意大利生产的Cearron 2.40比例施肥器进行微喷灌灌水施肥，灌水施肥在17:00—19:00进行。参照当地三七种植田间管理模式，试验期间通过开启侧窗和天窗通风，发现患病植株及时清除，若为叶部病害将植株地上部分剪除，并对患病植株附近土壤喷洒稀释500倍的25%多菌灵可湿性粉剂液，防止病情蔓延，定期人工除草。

1.3 试验小区建设

在塑料大棚内距离地面2 m高处铺设3层遮阳网，其透光率为8.3%；塑料大棚四周铺设2层遮阳网，其透光率为24.5%。每个试验小区长4.4 m，宽1.2 m，垄高30 cm，垄距50 cm。三七品种选用滇三七籽条，株行距10 cm×12 cm，种植密度为9.9×105株/hm2。2017年1月23日将2年生滇三七苗移栽于试验基地，垄面铺设1层1 cm厚松针。移栽后统一灌水至田间持水量（41.17%），缓苗期间灌水频率均为7 d灌1次水，灌水量均为10 mm。直至2017年3月3日开始灌溉施肥处理。试验采用微喷灌施肥（水肥一体化施肥技术），每垄安装1根支管，灌水量通过灌溉系统首部水表控制，每根支管上安装控制阀，并通过毛管接有2个微喷头，喷头间距为2.2 m，实测喷头喷射直径约为2.2 m。

表1 三七灌溉施肥试验设计

注：W1为高频灌水频率（3 d灌1次水），W2为中频灌水频率（5 d灌1次水），W3为次低频灌水频率（7 d灌1次水），W4为低频灌水频率（9 d灌1次水）；F1为低肥处理（75 kg·hm-2），F2为高肥处理（150 kg·hm-2）。

Note: W1 is the high-frequency irrigation (3 d irrigation once), W2 is medium-frequency irrigation (5 d irrigation once), W3 is the sub low-frequency irrigation (7d irrigation once), and W4 is low-frequency irrigation (9 d irrigation once). F1 is low fertilizer treatment (75 kg·hm-2), F2 is high fertilizer treatment (150 kg·hm-2) .

1.4 测定项目与方法

1.4.1 形态指标（株高、茎粗、叶长、叶宽）

各处理均随机选取无病害、长势一致的植株，用直尺测量从土层表面到植株顶部的垂直高度为株高；用游标卡尺测其距离地面1 cm处茎粗；随机选取无病害、长势一致且叶龄一致的功能叶片，用直尺测量叶长、叶宽。从苗期开始测量，每15 d测量1次，共12次。

1.4.2 净光合速率、蒸腾速率、叶水势

采用美国LI-COR公司生产的Li-6400便携式光合仪器在无云晴天测定净光合速率和蒸腾速率，叶水势采用美国SEC公司生产的3115型便携式植物水势压力室仪器测定。各处理均随机选取相同部位的无病害、长势一致、叶龄一致的功能叶片，不同生育期测定1次，共测定4次，均在各处理2次灌水间隔期（W1在灌后第1.5天、W2在灌后第2.5天、W3在灌后第3.5天、W3在灌后第4.5天）测定，测定时间为10:30—11:30。每个处理重复3次。

1.4.3 有效成分（皂苷）含量和有效成分积累量

于每年的12月末采收试验处理的三七植株，洗净、晾干、粉碎，过40目筛（孔径425m）。分别精密称取生三七粉各0.6 g于50 mL 离心管中，精密加入25 mL体积分数70%的甲醇，称定质量，静置过夜。次日摇匀后超声40 min，冷却至室温，再称定质量，用体积分数70%的甲醇补足减失的质量，摇匀，过滤，取续滤液用微孔滤膜（0.45m）过滤，制备供试品溶液。采用美国Agilent公司生产的1260 Infinity液相色谱仪测定有效成分三七皂苷（R1）和人参皂苷（Rg1、Re、Rb1、Rd）的含量（mg/kg）与积累量（mg/株）。

1.4.4 发病率

试验期间，对患有根腐病症状、干叶病、黑斑病症状的植株进行记录。计算公式为

IR＝DI/×100% （1）

式中IR为发病率，% ；DI为发病数；为植株总数。

1.4.5 水分利用效率

水分利用效率计算公式

WUE=/ETc（2）

式中WUE为水分利用效水分生产率，kg/m3；为三七地下部分产量，kg/hm2；ETc为作物生育阶段需水量，mm。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2016、SPSS 20.0统计软件进行数据处理，使用Origin 20.0制图。

2 结果与分析

2.1 三七生长指标

由图1可知，各处理三七株高、茎粗、叶长、叶宽随生育期的推移均呈增加的趋势，在果期达到最大并趋于稳定。同一灌水频率下，高肥F2处理三七株高、茎粗、叶长、叶宽大于低肥F1处理（<0.05）。同一施肥水平下，三七地上部分生长指标随着生育期的推进呈现递增的趋势，并于果期（9—10月）达到峰值，此时三七地上部分停止生长，株高、茎粗、叶长、叶宽最大值分别为23.20 cm、4.48 mm、8.40 cm、4.20 cm。三七株高从大到小表现为W1、W4、W2、W3；茎粗从大到小表现为W2、W3、W1、W4；三七叶长从大到小表现为W2、W3、W1、W4；叶宽从大到小表现为W1、W4、W2、W3（<0.05）。综上，W1F2（高频灌水、高肥）处理利于三七株高、叶宽的生长；W2F2（中频灌水、高肥）处理利于三七茎粗、叶长的生长。

图1 不同灌水频率与施肥量处理下三七生长情况

2.2 三七叶片净光合速率和蒸腾速率

由表2可知，同一灌水频率下，三七叶片净光合速率随着施肥量的增加而增大，最大值出现在花期，花期高肥F2处理下的净光合速率显著高于低肥F1处理，分别为5.64mol/(m²·s)和5.39mol/(m²·s)，各处理间差异显著（<0.05）。同一施肥水平下，不同生育期三七叶片净光合速率随灌水频率的降低呈现先增加后减小的趋势，且三七叶片净光合速率在中频灌水频率W2处理下增幅最大。相比试验初期，低肥F1处理下，增幅分别为苗期1.85%、花期30.5%、果期14.2%、根增重期32.70%；高肥F2处理下，增幅分别表现为：苗期0.62%、花期10.79%、果期12.79%、根增重期40.33%；各处理间差异性显著（<0.05）。

同一施肥水平下，不同生育期，高肥F2处理三七叶片蒸腾速率随着灌水频率的降低整体呈现先增后减的趋势，总体上低频灌水频率W4处理三七叶片蒸腾速率最小，除果期以外中频灌水W2处理最大。W4F1（低频灌水、低肥）条件下苗期、花期、果期和根增重期三七叶片蒸腾速率分别为1.21、1.79、0.70 和0.65 mmol/(m²·s)，高肥F2处理下苗期、花期、果期和根增重期三七叶片蒸腾速率分别为1.14、1.67 、0.77和0.73 mmol/(m²·s)，均小同期各灌水处理，且不同灌水处理间三七叶片蒸腾速率差异性显著（<0.05）。由于高频灌水处理下，三七根区土壤水分在灌溉周期内分布均匀，而低频灌水处理下，在灌溉中后期三七根区土壤水分含量低，为了高效用水，低频灌水处理的三七叶片通过减少蒸腾作用，来降低植物体内水分的流失。这与陈锐和崔秀明等[18-19]研究结果相一致。

表2 不同灌水频率与施肥量对三七叶片净光合速率、蒸腾速率的影响

注：同一列中不同小写字母表示不同处理间差异达显著水平（<0. 05），下同。

Note: Different small letters in the same column indicate significant differences between different treatments (<0. 05), the same below.

2.3 三七叶水势

由表3可知，同一灌水频率下，叶水势随着施肥量的增加而增加，说明高肥水平下三七吸水能力较好。同一施肥水平下，不同测定时期，三七叶水势随着灌水频率的降低总体上呈现出先增加后减小的趋势，W2处理的叶水势最大。低肥F1条件下，从不同时期三七叶水势的平均值来看，W2处理较W1、W3、W4处理分别提高了4.3%、9.5%、22.2%，差异性显著（<0.05）。

表3 不同灌水频率与施肥量对三七叶水势的影响

2.4 三七水分利用效率

由表4可知，水分利用效率最高的处理为W2F1（中频灌水、低肥）处理，其次是W1F1（高频灌水、低肥）和W2F2（中频灌水、高肥），最低的是W4F2（低频灌水、高肥）处理。同一施肥水平下，水分利用效率随着灌水频率的降低呈现先增后减的趋势，且相比低频灌水W4处理，中频灌水W2处理三七水分利用效率显著增加了25.30%，说明在一定范围内适度地增加灌水频率能够提高三七水分利用效率，但水分过高水分利用效率反而会降低；同一灌水频率水平下，低肥F1处理三七水分利用效率整体高于高肥F2处理，说明本处理中高肥在一定程度上抑制三七对水分的吸收。

表4 不同灌水频率与施肥量对三七产量和水分利用效率的影响

2.5 三七根部有效成分积累

由表5可知，不同灌水频率与施肥量处理对三七根部有效成分含量与积累量的影响总体上达到了显著水平（<0.05）。

同一灌水频率下，不同处理的三七根部有效成分三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd含量和积累量均随施肥量的提高呈现增加趋势；相比各个试验处理，W3F2（次低频灌水、高肥）处理三七根部有效成分R1、Rg1含量最高，Re、Rb1、Rd含量略低于所有低频灌水处理，但皂苷总含量最高，为116.16 g/kg，较W3F1（次低频灌水、低肥）处理分别提高6.18%、3.27%、10.07%、3.49%、7.05%和4.78%（<0.05）。同一施肥水平下，随着灌水频率的降低，R1与Rg1含量呈先增加后降低的趋势，且均以W3处理最高。与W1F2、W2F2、W4F2处理相比，W3F2处理三七根部R1含量分别提高41.93%、16.89%和6.74%，三七根部Rg1含量分别提高17.23%、9.22%和9.26% （<0.05）。

在同一施肥水平下，随着灌水频率的降低，三七根部有效成分R1、Rg1、Re、Rb1、Rd积累量均呈现出先增加后降低的趋势，且W3F2处理三七有效成分积累量最高，为1084.93 mg/株。与W1F2、W2F2、W4F2处理相比，W3F2处理三七根部有效成分R1积累量分别提高76.96%、52.30%和51.21%，Rg1积累量分别提高46.17%、42.44%和54.61%，Re积累量分别提高152.03%、86.10%和17.73%，Rb1积累量分别提高51.27%、39.96%、34.75%，Rd积累量分别提高61.10%、47.30%和41.83%（<0.05）。

综上，W3F2（次低频灌水、高肥）处理可促进三七根部有效成分R1、Rg1含量的增加和R1、Rg1、Re、Rb1、Rd的积累。

表5 不同灌水频率与施肥量对三七根部有效成分的影响

注：R1为三七皂苷；Rg1、Re、Rb1、Rd为不同种类人参皂苷。

Note: R1 is; Rg1, Re, Rb1 and Rd are different kinds of ginsenosides.

2.6 三七发病率

由表6可知，不同灌水频率与施肥量处理对三七发病率的影响均显著（<0.05）。同一灌水频率下，F2处理三七根腐病、干叶病、黑斑病发病率总体上相对F1处理偏高，对干叶病发病率影响极显著。同一施肥水平下，三七根腐病、黑斑病发病率均随灌水频率的降低而降低，干叶病发病率则相反。高频灌水W1F2的三七根腐病和干叶病发病率分别为15.79%和1.11%，低频灌水W4F2的三七根腐病和干叶病发病率分别为3.45%和7.73%。三七黑斑病的发病率随着灌水频率的降低而降低，高频灌水W1F1的发病率高达3.41%，低频灌溉W4F1发病率为0.11%，各处理间差异性显著（<0.05）。生产实践发现[20]，三七根腐病对三七品质的影响大于叶部病害。结合本研究中三七水分利用效率、有效成分积累、发病情况认为本试验条件下有利于降低三七发病率的最优处理为W3F2。

表6 不同灌水频率与施肥量对三七发病率的影响

3 讨 论

3.1 灌水频率与施肥量对三七形态指标、光合特性、叶水势的影响

本研究发现试验期间W1F2处理利于三七株高、叶宽生长，W2F2处理利于茎粗、叶长的生长。这与三七不同生育阶段对水肥的需求规律有关，与张文斌等[21]适宜水肥用量可促进板蓝根植株生长的研究结果一致。花期净光合速率均比苗期、果期、根增重期大，与韩拓等[22]研究结果一致。同一施肥水平下，三七叶片净光合速率随灌水频率降低而呈现先增加后减小的趋势，且W2处理下净光合速率最大。这说明土壤水分过多或过少会产生胁迫条件而影响作物对水分和养分的吸收，造成光合作用的降低，这与前人关于水肥耦合对板蓝根[12]光合特性的影响研究结果相吻合。表明合理的水肥耦合模式能促进三七光合生产能力，可为其增产奠定物质基础。水肥调控对叶水势影响较大，随着施肥量增加植物叶水势均减小，过多的施肥会降低植物叶水势[23]，这与本研究结果相吻合。叶水势的高低既可反映土壤供水能力和作物缺水程度，也可反映叶片从其他器官吸水的能力[24]。本研究发现，同一施肥水平下，三七叶水势随灌水频率的降低呈现先增后减的趋势，这与高飞等[25]叶水势的水平分布与灌溉水平有关相吻合。

3.2 灌水频率与施肥量对三七有效成分积累的影响

中草药主要药效成分通常是次生代谢产物，环境因子对其形成和积累有重要影响[26-27]。土壤含水率是影响植物根可塑性的重要环境因子，特别对根茎类药材品质的形成起着重要作用[28]。三七有效成分含量是衡量其质量好坏的关键，本研究发现，随着灌水频率的降低，三七有效成分R1、Rg1、Re、Rb1、Rd积累量呈先增后减趋势，次低频灌水频率W3可促进三七根中有效成分R1、Rg1、Re、Rb1、Rd的积累。究其原因，一方面，随着土壤水分含量降低，三七毛根变长变多，扩大根系与土壤接触面积，促进根系吸水，同化物更多的分配给根部[14]；另一方面，在土壤含水率较高条件下，植物地上部分发生徒长，造成根部对养分的吸收能力降低[28]，本研究结果也发现皂苷含量随着施肥量的增加而增大（表5）。综上，根据三七根部有效成分含量和积累量对水分的响应不同，可以通过精准控水来提高有效成分比例。

肥料的施用能够改善土壤环境，影响植物次生代谢产物的生成，从而影响三七皂苷含量的积累。李倩等[29]研究表明，随着施复合肥量的增加，皂苷含量显著增加，且高于单施纯磷肥处理。胡倩倩等[30]研究表明，高浓度有机肥2 130 kg/hm2与复合肥1 335 kg/hm2混施处理皂苷含量显著高于低浓度有机肥2 130 kg/hm2与复合肥660 kg/hm2混施处理和单施有机肥2 130 kg/hm2。本研究发现，随着施肥量的增加，三七单体皂苷含量和总皂苷积累量均呈现增加的趋势，这说明高肥（150 kg/hm2）在一定程度上能促进三七有效成分的积累，与上述研究结果一致。综上，基于本研究结果，下一步应通过适当增加肥料浓度来进一步促进三七根部有效成分积累。

3.3 灌水频率与施肥量对三七发病率的影响

土壤含水率的变化会引起土壤微生态环境的变化，从而改变某些土传病害的发病情况[13]。根据图1和表 6可知，W1F2处理利于三七株高、叶宽生长，但此时三七根腐病和黑斑病发病率高；W2F2处理利于三七茎粗、叶长的生长，此时三七干叶病发病率高。这是由于高频灌水W1处理下，各土层土壤含水率在整个生长周期都维持在较高水平，从而引起设施栽培三七的微生态环境的变化[31]。加之苗期三七萌发需要充足的水分和养分，而花期正值7、8月份，降雨频发，导致棚内低温高湿。虽然三七喜阴湿环境，但对土壤和设施湿度要求苛刻，过高的湿度环境极易引起根系土壤中霉菌、放线菌及厌氧生长细菌滋生[5]，同时肥料的种类和数量与土壤微生物群落结构和数量密切相关，特别是当土壤水分引起三七根区土壤微生物群落结构和数量失衡后，过多的养分反而加速了三七病害的发病程度，加之三七根腐病和叶部黑斑病相伴而生，相互影响；一方面，黑斑病发生后随灌溉水和天然降雨进入根区土壤会引起或加重了根腐病，另一方面，根腐病发生后，三七植株代谢失调，也会引起黑斑病，因此三七根腐病和黑斑病高发[31]；低频灌溉W4处理下，三七蒸腾作用降低，叶面温度较高，加之试验大棚夏季温度较高和通风条件有限，故干叶病高发；而随着灌水频率的增加，三七蒸腾作用总体上加强，从而降低了叶面温度，叶片功能延长[32]，干叶病发病率随之降低。这与赵宏光等[13,17]研究结果相吻合。综合分析，应结合三七不同生育时期生长状况、代谢过程、发病率与灌水量和施肥的综合关系，进一步调控不同生育期的较适灌水施肥量。

4 结 论

1）水肥耦合处理对三七茎粗、株高、叶长、叶宽、净光合速率、蒸腾速率、叶水势和有效成分积累量影响显著（0.05）。W2F2(中频灌水、高肥)处理三七叶长、茎粗、净光合速率最大，除果期外三七蒸腾速率也最大；株高、叶宽在W1F2（高频灌水、高肥）处理下最大，分别为23.20 和4.20 cm。

2）W3F2（次低频灌水、高肥）处理三七有效成分总含量和积累量最高，分别为116.16 g/kg和1 084.93 mg/株。同一灌水频率下，高肥F2处理三七根部有效成分三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd含量和积累量最大；同一施肥水平下， W3（次低频灌水）处理三七根部有效成分积累量高于其他3种灌水处理。

3）同一施肥水平下，随着灌溉频率的降低，根腐病、黑斑病发病率降低、干叶病发病率增加；同一灌水频率下，高肥F2处理发病率总体上相对低肥F1处理略高。综合考虑根腐病和叶部病害对三七品质的影响，有利于降低三七发病率的较优处理为W3F2（次低频灌水、高肥）。

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Effects of irrigation frequency and fertilization amount on active ingredient accumulation and morbidity of

Tang Jiankai1, Han Huanhao1, Liu Bing2, Yang Qiliang1※, Liu Xiaogang1, Liu Yanwei1

(1.,,650500,; 2.,,650500,)

is a type of well-known traditional Chinese medicine. The root ofhas many healing effects on the blood system, cardiovascular system, brain, vascular system, nervous system, metabolism, and immune regulation. As the main herbal producing area, Yunnan province has plantedfrom 4 300 hm2in 2006 to 20 000 hm2in 2016, increasing by 3.7 times. Output quantity has nearly doubled increased from 3.78×106kg in 2006 to 7×106kg in 2016. Nevertheless, the per unit area yield ofdecreased from 900 kg/hm2in 2003 to 350 kg/hm2in 2016, released by a current comparative analysis. Two reasons can contribute to the decrease: 1) The unreasonable management of water and fertilizer can lead to frequent occurrence ofdiseases, due possibly to the growth ofis sensitive to soil moisture and nutrients, liking shade and wet environment. 2) 3-7 years are highly demanding forfrom planting to harvest. Continuous cropping obstacles in the planting process are also leading to the decreased yield with the increased incidence of disease. To increaseyield, large amounts of chemical, organic and foliar fertilizers are used to promotegrowth, while large amounts of pesticides are sprayed to control the planting diseases. This study aims to investigate the effects of irrigation frequency and fertilizer amount on active component accumulation, and morbidity of. The native 2-year-oldwas chosen as experiment material. A field experiment was conducted during growing seasons in an experimentalbase in Kunming University of Science and Technology. Four levels of irrigation frequency were set: W1 (3 d irrigation once), W2 (5 d irrigation once), W3 (7 d irrigation once), and W4 (9 d irrigation once). Two fertilizer levels were F1 (75 kg/hm2) and F2 (150 kg/hm2). A complete combination was adopted with a total of 8 treatments. The results showed that with the reduce of irrigation frequency, the photosynthetic rate and transpiration rate ofincreased at first and then decreased, and the photosynthetic rate maximum under W2 treatment. The variation trends of plant height, stem diameter, leaf length and leaf width under various treatments were roughly the same, all of them indicating the maximum was obtained in the fruit stage，and the overground part ofstops growing. The water potential ofleaves first increased and then decreased, with the reduce of irrigation frequency, indicating the largest was achieved under W2 treatment. Under the combination of sub low-frequency irrigation and high-fertilizer W3F2, the accumulation of active components inroot was the largest (1 084.93 mg/kg). In addition, with the reduce of irrigation frequency, the incidences of root rot ofand black spot disease were the highest (15.79% and 3.41%, respectively) under the condition of high-frequency irrigation W1. The incidence of dry leaf disease was the lowest, only 1.11%. A combination treatment of sub low-frequency irrigation W3 (7-day irrigation once) and high-fertilizer F2 (150 kg/hm2) under the conditions of micro-sprinkling irrigation was suitable for the accumulation of effective components inroots was high, with a low incidence of disease. This finding can provide an important theoretical guidance to optimize the water and fertilizer management of, and thereby to realize its green and sustainable development.

irrigation; fertilizers;; morbidity; active ingredients; net photosynthetic rate; transpiration rate

唐建楷，韩焕豪，刘冰，等. 灌水频率和施肥量对三七有效成分积累与发病率的影响[J]. 农业工程学报，2020，36(24)：55-63.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.007 http://www.tcsae.org

Tang Jiankai, Han Huanhao, Liu Bing, et al. Effects of irrigation frequency and fertilization amount on active ingredient accumulation and morbidity of[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(24): 55-63. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.007 http://www.tcsae.org

2020-06-30

2020-12-10

国家自然科学基金资助项目（51779113，51979134），云南省高校重点实验室项目（KKPS201923009）

唐建楷，研究方向为农业节水与生态环境效应。Email：894827108@qq.com

杨启良，教授，研究方向为农业节水与生态环境效应。Email：yangqilianglovena@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.007

S274.3

A

1002-6819(2020)-24-0055-09