川芎为伞形科藁本属植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根茎,是驰名中外的川产道地药材,其味辛、温,归肝、胆、心包经,具有活血行气、祛风止痛的功效。临床上常用于治疗胸痹心痛,跌扑肿痛,经闭痛经等症。课题组前期研究及实地调研发现川芎重金属镉（Cd）超标严重,现有降Cd措施存在投资大、能耗高、操作困难、易产生二次污染等缺点,难以推广应用于生产实践。利用种质间Cd吸收和积累差异筛选出低镉富集材料有望成为解决川芎Cd超标问题的有效途径之一。同时,川芎在生产过程中存在植物生长调节剂盲目施用及肥料过量施用现象,药材质量和安全性得不到保证。针对上述问题,本文开展以下三方面研究,第一,通过系统选育,筛选出川芎低镉新材料;第二,在调查川芎主产区常用生长调节剂的基础上,通过大田试验明确植物生长调节剂对川芎生长、产量、品质及安全性的影响;第三,探究有机肥、复合肥和微生物菌剂合理配施对川芎产量和品质影响,建立优质高效生产施肥策略。主要研究结果如下:1.川芎低镉新材料筛选研究通过收集川芎种质资源并对其节盘Cd富集能力进行评价,采用系统选育开展两年多点的大田试验,综合分析筛选得到川芎低镉新材料2份。（1）种质资源收集与节盘镉富集能力评价40份川芎种质资源的节盘Cd富集系数表明,不同川芎植株对重金属Cd富集能力存在差异,其节盘重金属Cd富集系数在0.30～0.65之间,最多相差2.16倍。对镉低富集的材料有5份:CX1-1、CX4-4、CX7-4、CX8-1、CX8-3,其富集系数均小于0.4,此外Cd富集系数在0.4～0.5的材料共计11份,0.5～0.6的材料19份,大于0.6的材料5份。不同川芎种质Cd富集能力差异是川芎低镉新材料筛选的重要依据之一。（2）低镉新材料两年多点的评价研究2019年通过彭州和眉山大田试验,分析40份不同材料药材Cd富集系数和产量,筛选出在两个试验点皆表现出低镉富集特性（富集系数≤0.65）且较当地主要栽培品种（CK）增产10%以上的材料5份:即CX1-1、CX1-3、CX5-2、CX5-5、CX7-4。对5份材料所产药材进行质量评价,结果表明:低镉材料CX1-1、CX5-2、CX5-5、CX7-4醇溶性浸出物含量在31.66%～35.22%之间,显著高于CK,较CK平均提升12%以上,符合《中国药典》（2020年版）规定（≥12.0%）;材料CX5-5与CX7-4水溶性浸出物皆高于CK,尤以材料CX7-4含量最高,在两试验地均较CK表现出极显著性差异,最高含量为45.6%,高出对照17%;材料CX5-5,CX7-4挥发油含量与对照相比,高出25%以上;5份低镉材料阿魏酸含量均符合《中国药典》（2020年版）规定（≥0.10%）,其中材料CX1-1、CX5-5和CX7-4阿魏酸含量均高于CK,仍然以材料CX7-4最高,在两个试验点较对照平均高出25.5%,同时除CX5-2外的4份材料Z-藁本内酯含量亦表现出显著优势。综合质量表现淘汰浸出物、挥发油表现不稳定且部分有效成分显著降低的材料CX1-3、CX5-2。2020年多点大田试验结果显示:3份低镉材料中以CX1-1,CX7-4所产药材低Cd富集特性（富集系数<0.65）及产量（增产>15%）表现稳定。对这2份低镉材料所得的药材进行质量分析,其醇溶性浸出物均≥21.32%,符合《中国药典》规定,其中以CX1-1含量最高,较CK提升10%以上;CX7-4水溶性浸出物含量在两个试验点均较CK表现出显著优势,在彭州试验点含量为43.63%,极显著高于CK（P<0.01）,较对照提升17%。2份材料挥发油含量高出对照10%;有效成分测定结果表明,2份低镉材料阿魏酸含量皆符合《中国药典》规定,且较CK提升32%以上,另外5种成分（绿原酸、洋川芎内酯A、洋川芎内酯I、阿魏酸松柏酯、Z-藁本内酯）含量均较CK表现出一定优势。根据连续2年的多点大田试验结果,综合分析筛选川芎低镉新材料2份:CX1-1、CX7-4,这2份低镉新材料表现稳定,药材质量较优,为川芎低镉新品种选育奠定了基础。2.植物生长调节剂对川芎的影响研究调查发现川芎主产区最常使用的两种植物生长调节剂为“保美乐”和“神奇地王”。本实验采用随机区组设计,研究两种植物生长调节剂对川芎生长、产量及质量的影响。结果表明:（1）两种植调剂具有抑制地上部分生长,降低植株株高和冠幅作用,降幅可达19.7%及27.2%;同时能促进地下部分生长,增加地下部分鲜重,尤以眉山试验点B2处理后增重最多,高达23.6%。（2）植物生长调节剂处理对川芎药材长、宽、厚度具有一定的影响,但不显著,表明保美乐与神奇地王施用后对川芎药材形状影响较小。（3）植物生长调节剂对药材产量有一定的提升作用,保美乐不同剂量施用后均能增加药材产量,以低浓度(B1,30m L·hm-2)增产效果最好,在眉山试验点增产可高达46%。（4）质量测定结果表明,植物生长调节剂处理后川芎中绿原酸、阿魏酸、阿魏酸松柏酯、Z-藁本内酯显著下降,其中神奇地王中浓度(S2,300m L·hm-2)处理后阿魏酸含量显著降低,两个试验点均较CK下降34%以上;而植物生长调节剂对药材浸出物、挥发油、洋川芎内酯I、洋川芎内酯A的含量影响较小。（5）彭州试验点川芎施用植调剂后其重金属镉含量多显著高于CK,其中S3处理后重金属Cd含量与CK相比高出60%,达到0.8 mg·kg-1,植调剂施用后一定程度增加了川芎中重金属镉超标风险。结合有效成分及重金属Cd含量分析发现,川芎使用植调剂后其质量及安全性存在一定隐患,建议在川芎生产中慎用植物生长调节剂。3.川芎中肥料配施研究植物生长调节剂虽然对川芎有一定的增产效果,但会影响其质量,不利于优质川芎生产。肥料配施研究结果显示:（1）高水平的有机肥能够提升川芎植株的高度、地上鲜重和地下鲜重,对川芎整体生长具有一定的促进作用。（2）产量结果表明,在高水平的有机肥、复合肥及低水平的微生物菌剂组合下川芎产量最高,即高产最优组合为A3B3C1。（3）不同水平肥料组合下,川芎醇溶性浸出物在22.56%～36.69%之间,川芎水溶性浸出物在33.51%～42.94%之间,有机肥和复合肥高用量下川芎浸出物含量较高;川芎挥发油含量在0.6～2.0m L·100g-1之间,且在低水平的有机肥、微生物菌剂和中等水平的复合肥下其含量较高。（4）采用极值法与加权评分法分析发现,不同肥料对川芎中有效成分的影响大小顺序为复合肥>有机肥>微生物菌剂,川芎中最有利于6种有效成分积累的组合为A1B1C1,即复合肥、有机肥和微生物菌剂低水平的组合,高产组合A3B3C1成分加权评分与A1B1C1差异较小。（5）通过方差分析发现,不同肥料和微生物菌剂对于川芎中重金属Cd无显著影响。最终确定川芎中最优的施肥方式为A3B3C1。综上所述,通过对川芎低镉新材料的筛选,同时对部分农投品进行研究,可为川芎优质高产栽培技术提供一定的数据支撑。