氮磷鉀及有機肥不同配施方案對蕎麥種子類黃酮含量的影響

徐松鶴　任琴　曹興明　黨學鋒

摘要：采用四因素五水平二次正交旋轉組合設計，建立氮肥、磷肥、鉀肥和有機肥對蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench.）種子類黃酮含量的二次回歸方程。分析得出，各種肥料作用效果排序為：P2O5>N>K2O>有機肥；通過方案尋優得出，N、P2O5、K2O和有機肥的最適配比為8∶1∶4∶1 054。最適施肥量為：N 36.19～39.22 kg/667m2、P2O5 4.77～5.03 kg/667 m2、K2O 16.72～18.34 kg/667 m2、有機肥5 030～5 509 kg/667 m2。

關鍵詞：二次正交旋轉組合設計；施肥；蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench.）；類黃酮

中圖分類號：S517 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）22-5556-04

Abstract： Used four factors and five levels quadratic orthogonal rotation design， build N， P2O5， K2O and organic fertilizer on buckwheat（Fagopyrum esculentum Moench.） flavonoids content quadratic regression equation. Analysis obtained the strength of the four fertilizer effect： P2O5>N>K2O>organic fertilizer； N，P2O5，K2O and organic fertilizer optimum ratio of 8∶1∶4∶1 054. The optimum amount of fertilizer： N 36.19～39.22 kg/667 m2， P2O5 4.77～5.03 kg/667 m2， K2O 16.72～18.34 kg/667 m2， organic fertilizer 5 030～5 509 kg/667 m2.

Key words：quadratic orthogonal rotation design；fertilization；buckwheat（Fagopyrum esculentum Moench.）；flavonoids

蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench.）屬蓼科（Poly gonaceae）蕎麥屬（Fagopyrum mill），是雙子葉禾谷類作物[1]。蕎麥子粒中富含豐富的生物類黃酮物質，具有降“三高”、防癌、提高免疫力等重要功效[2]，因此蕎麥也被做成各種美食走上百姓餐桌[3]。目前，學者們對蕎麥中類黃酮的研究多集中于提取方法的改進[4，5]和蕎麥植株不同部位含量測定[6]等。關于施肥對蕎麥種子中類黃酮含量影響已有一些報道，如臧小云[7]研究表明過量的氮肥降低了蕎麥葉片中黃酮的含量，邢鳳麗[8]認為有機肥的增施能夠提高蕎麥子粒中類黃酮含量，而高冬麗[9]的研究顯示，施肥對提高蕎麥類黃酮含量無顯著影響。可見施肥對蕎麥種子類黃酮含量的影響尚缺乏系統研究。

烏蘭察布市地處內蒙古高原，平均海拔1 152～1 321 m，無霜期較短，因此生育期較短的蕎麥成為了當地的特色農業經濟作物[10]。雖然烏蘭察布地區種植蕎麥的歷史較長，但是多數種植均以粗放式管理為主。本試驗采用二次正交旋轉組合設計，利用氮、磷、鉀及有機肥4種養分配施探求多種肥料綜合作用對蕎麥種子中類黃酮含量的影響，旨在為烏蘭察布市蕎麥的優質生產奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗選用的是烏蘭察布地區常用的栽培品種西農9920，由內蒙古農業科學院供種。試驗肥料為尿素、磷酸二胺、硫酸鉀，及腐熟的羊糞作為有機肥。

1.2 試驗方法

本次試驗采用四因素五水平二次正交旋轉組合設計，分N、P2O5、K2O和有機肥4個因素，分別簡寫為N、P、K、OF，每個因素各設5個水平，具體取值及其編碼值見表1。共栽種36個小區，每小區面積6 m2（2 m×3 m），行距15 cm，株距10 cm。播種前按設計方案量的70%將所有肥料混勻后作為基肥施入，其余30%在現蕾期追施。

本試驗于2013年6月15日播種于集寧師范學院園藝實訓基地，2013年9月25日收獲，生育期全長102 d。

1.3 栽培地土壤養分測試方法及結果

播種前土壤肥料中速效氮用堿解擴散法測定，含量為（135.33±5.78）mg/kg。速效磷用碳酸氫鈉法測定，含量為（16.31±3.11）mg/kg。速效鉀用乙酸銨提取測定，含量為（179.08±11.08）mg/kg。土壤有機質用重鉻酸鉀容量法稀釋熱法測定，含量為（8.00±1.84）mg/kg[11]。測定結果顯示土壤較為貧瘠。

1.4 類黃酮含量的測定

1.4.1 蘆丁標準曲線的繪制 精確稱取蘆丁標準品0.005 9 g，120 ℃干燥至衡重，置于100 mL容量瓶，加 60%的乙醇溶解并定容至刻度，即得質量分數為0.059 mg/mL 的蘆丁標準品溶液。量取蘆丁標準溶液 0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于大試管中，依次加入0.3 mL 50 g/L NaNO2溶液，混勻靜置 6 min，再依次加 0.3 mL 100 g/L Al（NO3）3溶液，混勻靜置 6 min，然后分別加 4.0 mL 40 g/L NaOH溶液，最后以50%的乙醇定容至15 mL，混勻靜置 15 min，以未加蘆丁標準品的空白試劑為參比，于 510 nm波長處測定吸光度，以蘆丁標準質量濃度X（mg/mL）為橫坐標，以吸光度 Y為縱坐標，繪制標準曲線，得方程：Y=5.786 9X-0.009 2，r2=0.991 1。

1.4.2 樣品的提取及測定 蕎麥種子中類黃酮物質以蘆丁為主，因此本試驗測量蘆丁含量推算總黃酮含量。試驗提取方法參考潘建剛等[4]、焦鈺[5]、王濤等[12]的方法略加修改。稱取1 g粉碎烘干至恒重的蕎麥粉，加乙醇定容至50 mL，搖勻，60 ℃浸提 3 h后，超聲波提取20 min，靜置待上層液清澈后，取上清液用722N分光光度計比色測定，根據標曲方程計算出總黃酮含量。本試驗共36個處理，每個處理重復3次。

式中，X為樣品中總黃酮濃度（mg/mL）；V為樣品體積（mL）；W為樣品質量（g）。

1.5 數據分析

采用DPS軟件對上述結果進行統計，并進行方差分析。

2 試驗結果與分析

2.1 試驗結果

本試驗共栽種36個小區，每個小區的水平編碼設計方案及結果見表2。

2.2 回歸方程建立及檢驗

選擇蕎麥總黃酮類化合物含量Y為目標函數，將36個小區的樣品數據用DPS軟件分析計算，建立了蕎麥總黃酮類化合物含量與四因素X1（N）、X2（P）、X3（K）、X4（OF）的回歸方程如下：

Y=2.745+0.080 42X1+0.141 25X2+0.069 58X3+0.051 25X4-0.059 90X12+0.007 60X22-0.048 65X32-0.018 65X42+0.004 38X1X2-0.004 38X1X3-0.009 38X1X4-0.010 63X2X3+0.044 38X2X4-0.029 38X3X4

試驗結果經過方差分析（表3）可知，所建方程的回歸性極顯著（P<0.01），差異有統計學意義，而方程的失擬性不顯著（P>0.05），回歸方程對試驗的擬合性較好，由此可知該方程是合適的。

X1、X2的一次項達到了極顯著水平（P<0.01），X3、X12、X32項均達到了顯著水平（P<0.05）。其他項的P值均大于0.05，無顯著性差異。由于試驗設計具有正交性，各個回歸系數之間無相關性，因此可直接去掉回歸方程中的不顯著項重新建立回歸方程。剔除不顯著項簡化后的回歸方程為：Y=2.745+0.080 42X1+0.141 25X2+0.069 58X3-0.059 90X12-0.048 65X32。

2.3 主因素效應分析

要了解各因素與黃酮類化合物含量的直接關系，可通過回歸方程中一次項的回歸系數絕對值大小分析判斷。通過上述的回歸方程可知：磷肥效應>氮肥效應>鉀肥效應>有機肥效應。這說明磷肥效應影響最大，有機肥效應影響最小。通過顯著性分析可看出，磷肥影響達到極顯著水平。為進一步分析各因素與黃酮類化合物含量間的變化趨勢，通過降維處理，將試驗中其他因素固定在零水平條件下，得到黃酮類化合物含量Y與氮肥X1、磷肥X2、鉀肥X3及有機肥X4的一元二次回歸方程如下：

Y=2.745+0.080 42X1-0.059 90X12

Y=2.745+0.141 25X2+0.007 60X22

Y=2.745+0.069 58X3-0.048 65X32

Y=2.745+0.051 25X4-0.018 65X42

將X1氮肥，X2磷肥，X3鉀肥和X4有機肥與黃酮類化合物含量Y的4個函數作圖（圖1）。

試驗中N、P、K、OF各因素除了被研究因素本身外，其他因素都固定在零水平，因此具有可比性。由圖1可知，隨著磷肥施用量的增加，蕎麥類黃酮含量出現正相關，由此可見，磷肥對蕎麥類黃酮含量的影響較大。而氮肥和鉀肥隨著施肥量的增加均出現先增高后降低的拋物線型關系。通過表3的X1、X3的二次項顯著性分析可以看出，過量的施用氮肥、鉀肥將顯著地降低蕎麥類黃酮含量，有機肥施肥量的變化對蕎麥的類黃酮含量影響不大，未達到顯著水平。

2.4 參數尋優

將蕎麥類黃酮含量大于2.7%的184個施肥方案各因素的不同水平頻率分布制成表4。

在蕎麥類黃酮含量大于2.7%的184個施肥方案中，計算出各個因素的加權平均數及標準誤，進行參數的最優估算，并換算成實際的施肥量，得出表5。

3 小結與討論

1）本試驗根據烏蘭察布市的地域特點，采用四因素五水平二次正交旋轉組合設計，建立氮肥、磷肥、鉀肥及有機肥對蕎麥類黃酮含量的二次回歸方程。通過方程分析得出，磷肥效應>氮肥效應>鉀肥效應>有機肥效應。

2）合理的配方施肥將會提高作物品質。趙鋼等[13]研究發現有機肥和無機肥配施可增加蕎麥中類黃酮含量。本研究也證實氮磷鉀和有機肥的合理配施可顯著增加蕎麥類黃酮含量，并得出氮肥、磷肥、鉀肥和有機肥的最適配比為8∶1∶4∶1 054。

3）根據回歸方程，在蕎麥類黃酮含量大于2.7%的184個施肥方案中，進行參數的最優估算，得出的最適施肥量為：氮肥施用量為36.19～39.22 kg/667 m2、磷肥施用量為4.77～5.03 kg/667 m2、鉀肥施用量為16.72～18.34 kg/667 m2、有機肥施用量為5 030～5 509 kg/667 m2。向達兵等[14]研究認為氮肥降低了蕎麥中類黃酮含量。本試驗發現，氮肥在合理施肥范圍內可增加類黃酮含量，若過量施用則會降低蕎麥類黃酮含量。本試驗中磷肥和有機肥對蕎麥類黃酮含量的影響仍處于增高階段，未達到拐點。因此在今后試驗中，將對磷肥和有機肥的施肥量做進一步驗證。

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（責任編輯 韓 雪）