柔毛淫羊藿生長期氮磷鉀元素的吸收動態及施肥效果△

秦振嫻，廖登群，張晨陽，陳雅蘭，安瑞朋，李先恩

中國醫學科學院 北京協和醫學院 藥用植物研究所，北京 100193

淫羊藿為小檗科淫羊藿屬植物，以葉片入藥，具有補腎陽、強筋骨、祛風濕的功效[1]。現代藥理研究表明，淫羊藿具有抗骨質疏松[2]、抗腫瘤[3]、免疫調節[4]、抗氧化[5]、抗衰老[6]、抗抑郁[7]及抗動脈粥樣硬化[8]等作用，其主要活性成分為黃酮類化合物[9]。目前，淫羊藿以野生資源為主，長期不合理的采挖使其野生資源蘊藏量逐年枯竭[11]，因此有必要開展人工栽培技術研究。

淫羊藿的栽培方式[11-12]與施肥技術[13]已有研究，但對淫羊藿營養器官吸肥規律的研究未見報道。本研究以栽培柔毛淫羊藿EpimediumpubescensMaxim.為供試對象，分析了淫羊藿根、莖和葉中氮、磷、鉀累積動態，研究了氮(N)、磷(P)、鉀(K)用量對淫羊藿產量和品質的影響，旨在為淫羊藿栽培的合理施肥提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地

試驗地點位于北京市海淀區中國醫學科學院藥用植物研究所(116°16′E，40°01′N，H50 m)，土質為黃棕壤土。供試地0～30 cm土壤的基本理化性質為：pH為8.0，全氮0.97 g·kg-1，堿解氮98.5 mg·kg-1，全磷0.843 g·kg-1，有效磷30.0 mg·kg-1，全鉀19.7 g·kg-1，速效鉀130 mg·kg-1，有機質18.7 g·kg-1，土壤電導率(EC)11.4 mS·m-1。

1.2 試驗設計

1.2.1不同部位氮、磷、鉀含量動態 供試材料來自甘肅省禮縣野生柔毛淫羊藿，于2016年10月移栽至試驗地。淫羊藿栽培株距為5 cm，行距為60 cm，生長期采用遮蔭度80%的遮陰網遮蔭，其他按常規田間管理措施管理。3月中旬出苗后于2019年4—8月每月采集樣品20株左右，采集后將樣品分為根、莖和葉片3個部位，60 ℃烘干至恒重，用于氮、磷、鉀含量分析。

1.2.2氮、磷、鉀肥施用量 采用單因子田間試驗設計，每個因素設置低、中、高3個水平，并分別用字母L(Low)、M(Middle)和H(High)表示(見表1)，不施肥作為對照(CK)。每個水平設置3個重復，隨機區組排列。小區面積為12 m2(3 m×4 m)，行距40 cm，株距20 cm。供試肥料中氮、磷、鉀肥分別采用尿素(含N 46.4%)、過磷酸鈣(含P2O514%)和硫酸鉀(含K2O 52%)。其中，磷肥作為基肥于植株移栽前一次性施入，氮肥和鉀肥分基肥(50%)和追肥(50%)施用，基肥于移栽前施入，追肥于2019年6中旬。

表1 氮、磷、鉀施肥水平 kg·hm-2

2018年11月中旬選擇長勢基本一致的柔毛淫羊藿苗移栽，移栽時澆1次透水，生長期采用遮蔭度80%的遮陰網遮蔭，其他按常規田間管理措施管理。于8月19日采收。

1.3 測定項目與方法

1.3.1植株全氮、全磷、全鉀測定 樣品經H2SO4-H2O2消解定容轉移形成待測液，全氮測定采用凱氏定氮法，全磷、全鉀用電感耦合等離子發射光譜儀(ICP-OES)進行定量分析。

1.3.2葉綠素含量測定 采用紫外分光光度法測定葉綠素含量。每試驗小區選摘3株生長良好植株上的葉片，清理干凈后去除葉脈并剪成小碎片。每個處理重復3次。準確稱取0.1 g葉片至10 mL浸提液(丙酮∶乙醇=2∶1)中，密封后用錫箔紙包裹至暗處，不定時搖勻，提取至組織灰白。以提取液作空白，測定各浸提液在663、645 nm下的吸光度。葉綠素含量(mg·g-1)計算公式如下：

葉綠素a=(12.7A663-2.69A645)×[V/(1000×W)]

(1)

葉綠素b=(22.9A645-4.68A663)×[V/(1000×W)]

(2)

葉綠素總量=葉綠素a+葉綠素b

(3)

其中A663、A645分別為663、645 nm下吸光度。

1.3.3葉片產量測定 每個試驗小區隨機選取20株，采摘葉片，60 ℃烘干至恒重，測量其干質量。

小區葉片產量(g)=平均每株葉干質量(g)×
試驗小區的植株數

(4)

1.3.4活性成分含量測定 采用HPLC測定淫羊藿葉中朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷、箭藿苷A和箭藿苷B的含量。具體色譜條件如下：色譜柱：Waters XSelect HSS T3(250 mm×4.6 mm，5 μm)；柱溫:25 ℃；以0.1%甲酸水為流動相A，乙腈為流動相B，梯度洗脫(0～30 min，25%～25%B；30～38 min，25%～37%B；38～75 min，37%～37%B)；流速：1 mL·min-1；進樣量：5 μL。

1.4 數據分析

運用Excel 2010對試驗數據進行分析，采用GraphPad Prism 6.0進行One-way ANOVA方差統計分析。

2 結果與分析

2.1 淫羊藿生長期根、莖、葉中氮、磷、鉀元素含量動態

如圖1A所示，整個生長期柔毛淫羊藿葉片中氮、鉀元素含量逐漸降低，特別是4—5月間降低更為明顯，其中氮元素的質量分數從4月16日的42.8 mg·g-1迅速降低到5月10日的27.27 mg·g-1，降低了36.3%，而5月后降低不明顯。鉀元素的質量分數從4月16日的19.2 mg·g-1迅速降低到5月10日的11.23 mg·g-1，降低了41.5%，5月后降低不明顯。整個生長期葉片中磷元素含量變化不明顯。

如圖1B所示，4—6月末柔毛淫羊藿莖中氮元素含量逐漸降低，氮元素質量分數從4月16日的17.63 mg·g-1迅速降低到6月27日的7.57 mg·g-1，降低了57.1%，6月27日后變化不明顯。整個生長期莖中鉀元素質量分數逐漸降低，從22.43 mg·g-1降低到7.16 mg·g-1。整個生長期莖中磷元素含量變化不明顯。

整個生長期根中氮、磷、鉀元素含量變化不明顯(見圖1C)。總體來說，淫羊藿葉片和根中氮、磷、鉀元素含量表現為N>K>P，而莖中為K>N>P。葉片中氮含量最高，莖中鉀含量最高，而磷在各器官中含量變化不大。

注：A.葉片；B.莖；C.根。圖1 不同生育期淫羊藿各器官中氮、磷、鉀元素含量動態

2.2 淫羊藿生長期葉片中氮磷鉀元素吸收動態

如圖2A所示，隨著植株生長發育，柔毛淫羊藿葉片干質量逐漸增加，并于6月27日達到峰值1.87 g/株，6月底—8月干質量增加不明顯。

圖2B～D表明，與葉片生物量變化規律相似，出苗后至6月底，柔毛淫羊藿葉片中氮、鉀元素積累量迅速增加，6月后增加不明顯，而整個生長期葉片中磷元素的積累量逐漸之間，直到8月葉片收獲。因此，出苗至6月底是柔毛淫羊藿需肥量最多最快的時期，也是柔毛淫羊藿施肥的關鍵期。從單株葉片氮、磷、鉀累積量來看為N>K>P，說明淫羊藿葉片生長對氮的需求量最大，鉀次之，磷最少。

圖2 淫羊藿生長期葉片干質量變化及氮、磷、鉀元素吸收動態

2.3 施肥對柔毛淫羊藿葉片葉綠素含量的影響

如圖3A～B所示，與CK組相比，葉綠素a和葉綠素b的含量隨各施肥濃度的增大逐漸增加，但鉀肥在肥量達到H水平時低于M處理。

如圖3C所示，3種肥料中氮肥對柔毛淫羊藿葉片葉綠素含量的影響最大。隨著氮肥施肥量的增加總葉綠素含量大幅增加，較CK組分別提高了49.42%、49.62%和64.65%；低中高3個磷肥水平下葉片總葉綠素含量依次提高了29.84%、34.91%和42.03%；隨著鉀肥施肥量的增加柔毛淫羊藿葉片總葉綠素含量先上升后下降，在中等水平(180 kg·hm-2)下達到最高值，3個水平下的增幅依次為29.92%、61.24%、44.48%。因此，影響淫羊藿葉綠素含量的肥效排序為氮肥>鉀肥>磷肥。

注：與CK組相比，不同字母表示差異有統計學意義(P<0.05)，下同。圖3 施肥處理對淫羊藿葉片葉綠素含量的影響

2.4 施肥對柔毛淫羊藿葉片生物量的影響

圖4 氮、磷、鉀施用量對淫羊藿葉片產量的影響

如圖4A所示，隨著氮肥施肥量的增加淫羊藿葉產量先上升后下降，較CK組分別增產62.2%、102.4%和18.1%；施用磷肥后，淫羊藿葉產量在L水平下與CK未表現出顯著性差異，施肥量達到M和H水平時具有顯著性差異，較CK組分別增產34.7%和81.7%；與氮肥規律相似，施用鉀肥后，淫羊藿葉產量先上升后下降，較CK組分別增產52%、2.3%和33.3%。

圖4B和4D表明，氮肥和鉀肥的肥料效應曲線均服從一元二次曲線且擬合良好，r分別為0.916 9和0.986 7。根據擬合函數得出：氮的最佳施用量為185.3 kg·hm-2，此時淫羊藿葉產量為222.6 kg·hm-2，缺氮時淫羊藿葉理論產量為109.4 kg·hm-2，占理論最大產量的49.14%；鉀施用量為160.7 kg·hm-2時其最大葉產量為196.4 kg·hm-2，鉀空白區葉產量占最大理論產量的57.89%。由于磷肥施肥量的設置區間不合理，淫羊藿葉產量隨磷肥施肥量的增加持續提高，未能得出磷肥的最佳施肥量；缺磷時淫羊藿葉理論產量為114.15 kg·hm-2。

2.5 施肥對柔毛淫羊藿活性成分含量的影響

圖5表明，施肥后淫羊藿葉片中6個淫羊藿苷類成分含量存在明顯差異。與CK組相比，隨著氮肥施肥量的增加箭藿苷A含量逐漸升高且在各水平間差異有統計學意義(P<0.05)，較CK組分別增加42.1%，53.9%和67.5%；氮肥施肥量達到225 kg·hm-2時，朝藿定C和淫羊藿苷含量與CK存在顯著差異，比CK分別增加了70.6%和35.6%；氮肥施肥量為112.5、225 kg·hm-2時雖能提高箭藿苷B的含量，但與CK差異無統計學意義，施肥量達到337.5 kg·hm-2時，差異有統計學意義，和CK相比提高42.1%；氮肥對朝藿定A和朝藿定B含量無顯著性影響(P>0.05)。

磷肥施肥量達到225 kg·hm-2時，能顯著提高朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C和淫羊藿苷的含量，和CK組相比分別增加了22.9%，21%，32%和21.6%；隨著磷肥施肥量的增加箭藿苷A的含量逐漸降低，但都比CK葉片的含量高；磷肥施肥量達到150 kg·hm-2時，箭藿苷B含量趨于最高，比CK增加了83%。

分析鉀肥對6個淫羊藿苷類成分含量影響時發現，朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C和淫羊藿苷的含量隨鉀肥施肥量的增加而減少且各水平的含量均低于CK；隨著鉀肥施肥量的增加箭藿苷B的含量逐漸降低，但都比CK葉片的含量高，分別比CK含量增加了100.6%，87.36%和17.41%；和CK相比，鉀肥施肥量為90、180 kg·hm-2時，箭藿苷A的含量顯著提高，但鉀肥施入量達到270 kg·hm-2時，箭藿苷A的含量驟然降低。

圖5 氮、磷、鉀施用量對淫羊藿生物活性成分含量的影響

3 討論

氮、磷、鉀在植株各器官的分布和動態變化存在差異。通過對柔毛淫羊藿根莖葉中氮、磷、鉀含量動態分析發現，淫羊藿植株當年生育期內葉片和根中養分含量均表現為N>K>P，而莖中則表現為K>N>P，這與汪曉輝[14]研究的干姜中氮、磷、鉀營養吸收規律一致。葉片中氮養分含量較高，是由于氮素是葉綠素的重要組成成分，與葉片光合作用相關；莖中鉀含量較高，則與鉀能增強莖稈的堅韌強度，防倒伏有關[15]。在淫羊藿的生長發育進程中，葉片氮、磷、鉀累積與葉片干質量的變化規律相一致且表現為N>K>P，說明淫羊藿葉片生長對氮的需求量最大，鉀次之，磷最少。氮、磷、鉀在不同生長發育期的吸收強度存在較大差異。出苗至6月底是柔毛淫羊藿需肥量最多最快的時期，也是柔毛淫羊藿施肥的關鍵期。

通過單因素肥料效應實驗，發現氮、磷、鉀對淫羊藿葉片葉綠素含量及葉產量的影響效果明顯。3種施肥處理下，氮肥對淫羊藿葉綠素含量的影響最大，這可能與氮是葉綠素的重要組成成分，可為葉綠素的合成提供物質基礎有關。 本試驗中，限制淫羊藿葉產量的營養元素順序為氮>鉀>磷，即氮肥增產效果最好，鉀肥和磷肥次之。但氮肥和鉀肥施入過量時，氮肥的產量下降趨勢也大于鉀肥，這說明淫羊藿是對高氮濃度敏感的植物。這與錢一凡等[16]研究的柔毛淫羊藿在375 kg·hm-2的施氮水平時產量最高有區別。此外，本研究中磷的最高施肥水平下未找到產量降低的拐點，說明磷肥施肥量的設置區間不合理，沒有包括高磷脅迫的最低濃度，可在之后的試驗中進一步擴大磷肥施肥量。通過單因素肥料效應函數方程擬合出淫羊藿植株的氮肥和鉀肥推薦施用量分別為185.3、160.7 kg·hm-2。

本研究結果表明，鉀肥對淫羊藿葉片朝藿定A、B、C和淫羊藿苷的積累有抑制作用，高磷水平下促進淫羊藿葉片朝藿定A、B、C和淫羊藿苷的積累，氮肥在中等施肥水平下能提高朝藿定C和淫羊藿苷的水平。而箭藿苷A和B的含量在3種施肥處理下均能提高。這可能與植株復雜的次生代謝物合成過程有關[17]，但其相關合成、調控機理尚不清楚，有待進一步探究。