川芎，又名芎藭，为伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根茎，始载于《神农本草经》，列为上品，为活血化瘀常用中药，具有活血行气、祛风止痛之功效，主治胸痹心痛、胸胁刺痛、跌扑肿痛、月经不调、经闭痛经、头痛、风湿痹通等^[1-3]。现代药理学研究发现，川芎所含的挥发油、阿魏酸及川芎嗪等成分具有改善微循环、抗氧化、抗肿瘤等功效，还可作用于尿路结石、糖尿病等^[4-6]。目前，栽培川芎已逐步成为商品川芎的主要来源，但也存在病虫害严重、产量和质量参差不齐等问题^[7]。研究发现，不同的耕作方式^[8]、肥料用量及种类^[9-11]、栽种期和采收期^[12]等均会不同程度地影响川芎的生长发育、产量及品质。

稻草覆盖是稻草还田的一种常见方式，能够有效地改善土壤结构、增加土壤有机质、促进土壤微生物活动、增强土壤保肥供肥性能，从而提高作物产量及品质、降低生产成本、增加农民收入。四川省稻草秸秆资源极其丰富，合理回收利用稻草秸秆能减少秸秆焚烧和废弃所造成的环境污染，是农业可持续发展的有效措施。蓝天琼^[13]研究表明，免耕稻草覆盖可以提高土壤肥力、部分酶活力及微生物数量，从而提高川芎产量及部分品质指标。范巧佳等^[8]也指出稻草覆盖有助于提高川芎的阿魏酸和总生物碱含量。在实际生产中，通常只在种植川芎苓子时用少量稻草覆盖厢面苓子部位，保持苓子部位土壤水分、延缓干旱速度。但是将川芎种植厢面全部进行稻草覆盖是否更利于川芎生长发育鲜见报道。

目前有关川芎种植厢面的稻草覆盖量对川芎生长影响的报道较少，且有待研究。本研究采用单因素随机区组设计，设置不覆盖、覆盖苓子、覆盖全厢面3种稻草覆盖方式，对川芎出苗率、生长发育、干物质积累、产量、品质及经济效益进行研究分析，以期为农业可持续发展及川芎生态种植提供相关理论依据和实践指导。

1 材料与方法 1.1 试验材料

选用大小一致(节盘直径≥1.4 cm)、无损伤、无病害的川芎苓子，在彭州市敖平镇试验基地进行试验。试验田前茬作物为大豆，土壤理化性质：全氮2.23 g/kg、全磷0.87 g/kg、全钾13.11 g/kg、速效氮196.00 mg/kg、速效磷58.53 mg/kg、速效钾238.08 mg/kg、有机质21.49 g/kg、有机碳12.46 g/kg、pH 5.66。种植川芎前对土壤进行翻耕处理。

1.2 试验设计

本试验采用单因素随机区组试验设计。设3个处理：不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面。每个处理3次重复，共9个小区，每个小区面积8.4 m²(1.2 m×7 m)。稻草的覆盖厚度为2~3 cm，施肥等田间管理措施按当地高产栽培要求进行，各小区间保持一致。栽种后30 d，调查川芎出苗情况；于茎叶发生期(2018年11月19日)、倒苗期(2019年1月3日)、二次茎叶发生期(2019年2月19日)、抽茎期(2019年4月1日)、收获期(2019年5月19日)，每小区选取长势均匀的代表性植株10株，测定株高、茎数、叶片数、根茎长、根茎宽、根茎厚、鲜质量、干质量和化学成分含量。

1.3 测定指标 1.3.1 形态指标

将川芎地上部分与地下部分的分割面朝上，平行于分割面为横截面，垂直于分割面为纵截面。根茎长为川芎根茎最大横截面的最长轴，根茎厚为川芎根茎最大横截面的最短轴，根茎宽为最大纵截面的最长轴。川芎根茎长、宽、厚用数显游标卡尺测定，精确到0.01 mm；株高用卷尺测定，精确到0.1 cm；质量用电子天平测定，精确到0.1 g。

1.3.2 干物质积累

把测定株高的川芎植株按地上部分(茎叶)、地下部分(须根和根茎)分开称鲜质量。地上部分在105 ℃下杀青1 h，60 ℃下烘干至恒质量，称其干质量即为地上部干质量；地下部分直接在60 ℃下烘干至恒质量，称其干质量即为地下部干质量。

1.3.3 折干率

折干率=干质量/鲜质量×100%。

1.3.4 品质指标

阿魏酸含量测定参考2015年版中国药典^[1]川芎项下的含量测定方法，藁本内酯和洋川芎内酯A含量测定参照杨艳等^[14]的测定方法。

1.4 统计分析

使用Excel 2016对数据进行整理分类，使用SPSS 20.0对数据进行单因素方差分析(One-Way ANOVA)，采用Orgin 8.0作图。

2 结果与分析 2.1 稻草覆盖量对栽种后30 d川芎出苗率的影响

稻草覆盖量对栽种后30 d川芎出苗率的影响如图1所示，覆盖全厢面处理出苗率最高，达到97.66%，与不覆盖稻草(94.05%)差异显著。覆盖苓子出苗率为96.68%，与不覆盖稻草和覆盖全厢面差异均不显著。以上结果表明，对川芎种植厢面进行稻草覆盖可以有效提高出苗率。

2.2 稻草覆盖量对川芎各生育期形态指标的影响

稻草覆盖量对川芎各生育期株高、茎数、叶片数、根茎长、根茎宽和根茎厚均有影响，其中多个生育期尤其是生长前期对株高影响最明显，生长后期对茎数、叶片数和根茎宽的影响较大，对根茎长和根茎厚影响不大。茎叶发生期不覆盖稻草处理株高最低，为35.93 cm，比覆盖全厢面低5.9%，两者差异显著；茎叶发生期至倒苗期川芎生长迅速，各组株高不断增加，倒苗期后各组株高均呈现先降低后增加的趋势；倒苗期和二次茎叶发生期不覆盖稻草处理株高依旧最低，与覆盖苓子、覆盖全厢面差异显著；收获期各组株高不再增加，差异不显著。各组茎数在抽茎期前缓慢增加，且无显著差异；抽茎期各组茎数迅速增加至最大值，此时不覆盖稻草茎数仅16.07，覆盖苓子19.20，覆盖全厢面21.73，覆盖全厢面比不覆盖稻草高35.2%，差异显著；收获期各组茎数不再增多，差异不显著。抽茎期前各组叶片数变化不明显；抽茎期叶片数迅速增加，达到最大值，覆盖全厢面处理叶片数最多，达到60.93，比不覆盖稻草高47.4%，两者差异显著；收获期叶片数不再增加，各组差异不显著。根茎长、根茎宽和根茎厚在生长前期不断增加，在抽茎期达到最大值；各时期根茎长和根茎厚差异均不显著；收获期不覆盖稻草处理的根茎宽最小，仅38.98 mm，与覆盖苓子和覆盖全厢面均差异显著(表1)。

2.3 稻草覆盖量对川芎各生育期干物质积累的影响

茎叶发生期、倒苗期和二次茎叶发生期各组地上部干质量无显著差异；抽茎期至收获期茎叶快速生长，地上部干物质积累快；抽茎期和收获期覆盖全厢面处理地上部干质量均高于不覆盖稻草和覆盖苓子，且与不覆盖稻草差异显著，收获期与覆盖苓子差异显著；抽茎期覆盖全厢面处理地上部干质量为8.77 g，分别比不覆盖稻草、覆盖苓子高86.9%、33.5%；收获期覆盖全厢面处理地上部干质量为24.41 g，分别比不覆盖稻草和覆盖苓子高69.1%和35.3%。倒苗期前根茎干质量迅速增加，倒苗期后到二次茎叶发生期增加缓慢；之后由于二次茎叶发育需要消耗根茎营养，根茎干质量先降低后增加，到收获期达最大值；收获期之前覆盖全厢面处理根茎干质量高于覆盖苓子和不覆盖稻草，但差异不显著；收获期覆盖全厢面处理根茎干质量达25.45 g，不覆盖稻草仅17.97 g，两者差异显著，覆盖全厢面高出覆盖苓子16.6%，两者差异不显著。须根干质量在川芎生长过程中先增加后减少，生长前期由于需要须根进行营养作用，所以须根数量多，占地下部干质量比例大，茎叶发生期须根干质量占地下部干质量的比例达15.3%~17.1%；随着川芎生长，营养物质更多地运输到根茎，须根所占地下部干质量比例越来越低，至收获期最低，仅6.9%~8.7%；整个生长期间各组须根干质量差异不显著。地下部干质量中根茎干质量占比最大，变化趋势与根茎干质量基本一致(表2)。

2.4 稻草覆盖量对川芎各生育期折干率的影响 2.4.1 地上部折干率

茎叶发生期地上部折干率最低，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面处理分别为11.06%、10.45%、9.92%；地上部折干率随川芎生长不断增加，至收获期达最大值，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面处理分别为30.62%、31.79%、28.28%，各处理组变化趋势相同；整体看来，覆盖全厢面处理川芎地上部折干率低于覆盖苓子和不覆盖稻草，但差异不显著(图2A)。

2.4.2 根茎折干率

茎叶发生期根茎折干率最低，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面处理分别为25.04%、25.20%、25.61%；二次茎叶发生期前川芎根茎折干率基本呈线性增加，覆盖全厢面处理高于覆盖苓子和不覆盖稻草，但差异未达显著水平；二次茎叶发生期根茎折干率达最大值，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面分别为39.76%、41.44%、42.18%，不覆盖稻草显著低于覆盖苓子和覆盖全厢面；二次茎叶发生期到收获期根茎折干率先降低后增加，抽茎期覆盖全厢面处理低于覆盖苓子和不覆盖稻草，差异不显著；收获期根茎折干率达到一个中间值，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面分别为34.41%、34.95%、34.48%，各处理间差异不显著(图2B)。

2.4.3 须根折干率

须根折干率在茎叶发生期最低，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面分别为20.44%、20.65%、20.67%；整体呈先上升后下降趋势，期间各处理组须根折干率均无显著差异：二次茎叶发生期前须根折干率快速增加，不覆盖稻草和覆盖全厢面处理在二次茎叶发生期达最大值，分别为27.93%和30.04%，覆盖苓子在倒苗期达最大值，为29.80%；茎叶发生期和二次茎叶发生期覆盖全厢面处理须根折干率高于不覆盖稻草和覆盖苓子；二次茎叶发生期到收获期须根折干率不断降低，抽茎期覆盖全厢面低于覆盖苓子和不覆盖稻草；收获期各处理须根折干率接近于茎叶发生期，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面分别为20.87%、24.94%、21.45%，覆盖全厢面高于不覆盖稻草，低于覆盖苓子(图2C)。

2.4.4 地下部折干率

茎叶发生期地下部折干率最低，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面处理分别为24.09%、24.36%、24.70%；二次茎叶发生期地下部折干率达最大值，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面处理分别为38.24%、40.16%、40.48%，覆盖全厢面和覆盖苓子显著高于不覆盖稻草；二次茎叶发生期至收获期地下部折干率先降低后增加；收获期地下部折干率不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面处理分别为32.67%、33.09%、32.70%，差异不显著(图2D)。

2.5 稻草覆盖量对川芎产量的影响

覆盖全厢面产量最高，达5 576.40 kg/hm²，分别比覆盖苓子和不覆盖稻草高16.6%和41.6%，覆盖全厢面产量与不覆盖稻草差异显著，表明覆盖稻草可有效提高川芎产量(图3)。

2.6 稻草覆盖量对川芎各生育期品质指标的影响 2.6.1 阿魏酸含量

阿魏酸含量(w)在茎叶发生期最低，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面处理分别为0.054%、0.048%、0.073%，覆盖全厢面显著高于不覆盖稻草和覆盖苓子；从茎叶发生期到二次茎叶发生期阿魏酸含量(w)呈线性增加，二次茎叶发生期后开始下降，抽茎期到收获期再次增加，倒苗期、二次茎叶发生期和抽茎期各处理间差异均不显著；收获期阿魏酸含量(w)达到顶峰，不覆盖稻草、覆盖苓子、覆盖全厢面分别为0.103%、0.110%、0.105%，各处理间差异不显著(图4A)。

2.6.2 洋川芎内酯A含量

各时期不覆盖稻草和覆盖苓子洋川芎内酯A含量(w)整体呈下降趋势；茎叶发生期最高，不覆盖稻草和覆盖苓子分别为0.76%和0.86%，两组间差异不显著；收获期最低，不覆盖稻草和覆盖苓子分别为0.51%和0.45%，两组间差异不显著(图4B)。覆盖全厢面处理的洋川芎内酯A含量(w)整体先下降后上升，茎叶发生期最高，达0.85%，与不覆盖稻草和覆盖苓子差异不显著；二次茎叶发生期最低，仅0.58%；收获期为0.72%，与不覆盖稻草和覆盖苓子均差异显著(图4B)。

2.6.3 藁本内酯含量

3个处理组藁本内酯含量(w)整体呈上升趋势。不覆盖稻草处理在倒苗期最低(0.52%)，抽茎期最高(0.88%)；覆盖苓子的藁本内酯含量(w)在倒苗期最低(0.59%)，收获期最高(0.92%)；覆盖全厢面处理藁本内酯含量(w)在茎叶发生期最低(0.58%)，收获期最高(0.89%)。所有时期各组间藁本内酯含量(w)差异均不显著(图4C)。

2.6.4 总苯酞含量

本文将洋川芎内酯A和藁本内酯含量之和称为总苯酞含量。不覆盖稻草处理总苯酞含量(w)在收获期最低(1.25%)，抽茎期最高(1.45%)；覆盖苓子的总苯酞含量(w)在倒苗期最低(1.28%)，抽茎期最高(1.48%)；覆盖全厢面的总苯酞含量(w)在倒苗期最低(1.28%)，收获期最高(1.61%)。各组总苯酞含量(w)在倒苗期、二次茎叶发生期和抽茎期差异均不显著；茎叶发生期和收获期覆盖全厢面总苯酞含量(w)最高，不覆盖稻草最低，覆盖全厢面与不覆盖稻草差异显著，与覆盖苓子差异不显著(图4D)。

由以上结果可知，对川芎种植厢面进行稻草覆盖处理可以提高植株阿魏酸、洋川芎内酯A、藁本内酯和总苯酞含量(w)，从而提高其药用价值和药材品质，覆盖全厢面处理效果优于覆盖苓子。

2.7 稻草覆盖量对川芎经济效益的影响

表3为稻草覆盖量对川芎经济效益的影响。随着稻草覆盖量的增加，稻草和人工盖草的投资增加；覆盖稻草后田间杂草生长减少，除杂的投资减少，因此总投资成本较接近。进行稻草覆盖处理后，川芎产量增加，销售收入随之上升，覆盖全厢面和覆盖苓子净收益分别比不覆盖稻草高68.3%和35.3%。总体来说，对川芎进行稻草覆盖处理可带来更大的经济效益，覆盖全厢面处理收益更高。

3 讨论与结论

覆盖稻草提高了川芎的出苗率，可能是由于稻草覆盖厢面处理有利于土壤水分和温度的保持^[15]，使土壤干湿均匀，降低气温变化对出苗的影响，更有利于川芎出苗。同时覆盖稻草对川芎各生育期的生长状况、干物质积累和折干率也有一定影响。除倒苗期外各生育期稻草覆盖处理地上部干质量均高于不覆盖稻草，除收获期外地上部折干率均低于不覆盖稻草，地下部干质量和折干率多高于不覆盖稻草，表明覆盖稻草有利于川芎的生长和干物质积累。覆盖稻草提高了川芎产量和经济效益，覆盖全厢面处理产量比覆盖苓子和不覆盖稻草分别高16.6%和41.6%，经济效益分别高24.4%和68.3%，表明全覆盖处理效果优于传统半覆盖处理。覆盖全厢面效果更为明显的原因可能是全覆盖处理所需的稻草还田量比半覆盖约多一倍，稻草还田量大，腐解后生成的有机质更多^[8]，土壤有机质含量增加，补偿土壤肥力消耗；覆盖全厢面可以更多地抑制田间杂草生长，有利于川芎的生长和干物质积累。研究发现稻草覆盖显著影响水稻的株高^[16]，水稻秸秆适量还田有效促进油菜植株的生长发育^[17]，有效促进小麦干物质积累和提高产量^[18]。本研究与其结果一致。

覆盖稻草处理也提高了川芎阿魏酸、洋川芎内酯A、藁本内酯和总苯酞含量。本研究发现川芎生长发育期间洋川芎内酯A和藁本内酯的积累呈相反趋势，有文献指出洋川芎内酯A是藁本内酯的降解产物^[19]，这可能是洋川芎内酯A含量高的时期藁本内酯含量反而低的原因。银玲等^[20]研究指出有机质和速效钾是影响川芎有效成分的主要土壤因素，因此可能是覆盖全厢面处理稻草还田量大，腐解后生成更多有机质，使土壤有机质含量增加，从而影响川芎阿魏酸、洋川芎内酯A、藁本内酯和总苯酞含量，但具体作用机制还需进一步研究。

对川芎种植厢面进行稻草覆盖处理有利于促进川芎生长发育、干物质积累，提高产量、品质和经济效益，覆盖全厢面处理效果优于仅覆盖苓子的传统处理方法。该方法在实际生产过程中具有容易推广、方便操作等优点，可以合理回收利用稻草秸秆，减少秸秆焚烧和废弃所造成的环境污染，是农业可持续发展的有效措施，对川芎实际生产具有一定的指导意义。