不同施肥處理對何首烏單株鮮質量和成分積累的影響△

李嬌，孟磊，張晶，魏勝利，2*，蘭才武

1.北京中醫藥大學 中藥學院，北京 102488；2.中藥材規范化生產教育部工程研究中心，北京 102488；3.昌昊金煌(貴州)中藥有限公司，貴州 貴陽 557500

何首烏為蓼科植物何首烏PolygonummultiflorumThunb.的干燥塊根[1]，具有補肝腎、益精血、烏須黑發、養身安神等作用，主治血虛身痛、心煩失眠、勞傷多汗等[2-3]。何首烏應用范圍廣泛[4]，隨著人們對何首烏需求量的增加，其種植面積不斷擴大。但是，關于何首烏施肥的研究大部分集中于田間管理[5-6]及施肥對何首烏農藝性狀[7-8]、光合特性[9]、可溶性多糖含量和蛋白質含量[10]的影響，而施肥對于何首烏單株鮮質量和其他有效成分的影響卻鮮有報道。近年來研究表明，二苯乙烯苷類、游離蒽醌類和結合蒽醌類成分是何首烏的主要有效成分，也是何首烏質量控制的指標成分[11-12]。因此，本研究采用“3414”的施肥方法，在貴州實驗基地對移栽的何首烏進行施肥試驗，采用一測多評法測定何首烏有效成分的含量，運用極差分析和主成分分析法研究施肥量對何首烏有效成分的影響，以期在提高單株鮮質量的基礎上，盡可能提高何首烏的品質。

1 材料

1.1 樣品

本試驗于2017年4月開展，選擇1年生何首烏基地進行施肥實驗，10月底采收2年生何首烏，經北京中醫藥大學魏勝利教授鑒定為蓼科何首烏屬何首烏PolygonummultiflorumThunb.。

1.2 試藥

對照品2，3，5，4′-四羥基二苯乙烯-2-O-β-D-葡萄糖苷(反式-二苯乙烯苷，批號：110844-20512，純度：91.0%)、大黃素(批號：110750-200110，純度：98%)、大黃素甲醚(批號：110758-201415，純度：98%)、大黃素-8-O-β-D-葡萄糖苷(批號：110758-21415，純度：98%)均購于中國食品藥品檢定研究院；大黃素甲醚-8-O-β-D-葡萄糖苷(批號：Z25F8B30059，純度：98%，上海源葉生物科技有限公司)。順式-二苯乙烯苷按參考文獻[13]方法，通過反式-二苯乙烯苷在365 nm下轉化而得。甲醇(分析純，北京化工廠)；甲醇、乙腈(色譜純)均購于Fisher公司；水為屈臣氏蒸餾水。

1.3 儀器

1260型高效液相色譜儀(包括G1314F 1260 VWD型檢測器，美國Agilent公司)；KQ5200D型超聲清洗器(江蘇省昆山市超聲儀器有限公司)；ME104型萬分之一電子分析天平(瑞士Mettler-Toledo公司)；BT 25S型十萬分之一電子分析天平(德國Sartorius公司)；FW100型高速萬能粉碎機(天津市泰斯特儀器有限公司)。

2 方法

2.1 施肥方法

采用原中華人民共和國農業部2011年下發的“3414”試驗方案，施肥試驗共設氮、磷、鉀3個因素，4個水平，14個處理。0水平指不施肥，2水平是指當地推薦的施肥量，1水平=2水平×0.5倍(此水平為減量下的施肥量)，3水平=2水平×1.5倍(此水平為增量下的施肥量)。氮的4個水平分別為N0、N1、N2、N3(0、6.9、13.8、27.6 g·m-2)。磷的4個水平分別為P0、P1、P2、P3(0、3.2、6.3、9.6 g·m-2)。鉀的4個水平分別為K0、K1、K2、K3(0、6.7、13.5、20.2 g·m-2)。氮肥為尿素，其含氮量為46.4%；磷肥為過磷酸鈣，其五氧化二磷質量分數為12%；鉀肥為硫酸鉀，其氧化鉀質量分數為50%，具體施肥量見表1。實驗地土壤全氮質量分數202.81 mg·kg-1、速效磷30.81 mg·kg-1、速效鉀153.78 mg·kg-1。14個處理有42個小區，小區長10 m、寬3 m，排列方式采用隨機區組，重復3次。實驗地的四周設置保護行，行距30 cm，株距30 cm。

表1 何首烏“3414”追肥試驗不同處理的施肥量 g·m-2

2.2 單株鮮質量測定

2017年10月于各小區取樣，每個小區隨機取樣30株，測定單株鮮質量。

2.3 含量測定

2.4 統計分析

運用SPSS 22.0、Origin 8.0軟件對何首烏單株鮮質量、二苯乙烯苷類、游離蒽醌類、結合蒽醌類成分含量進行數據處理及統計分析。

3 結果

3.1 不同施肥處理對何首烏單株鮮質量的影響

運用Duncan′s多重比較發現，不同施肥處理的何首烏單株鮮質量間差異均有統計學意義(P<0.01)，說明氮、磷、鉀肥的使用可顯著影響何首烏的單株鮮質量。對不同施肥水平的何首烏單株鮮質量做極差分析，其中，氮因子的極差為29.18、磷因子的極差為31.90、鉀因子的極差為34.11，說明何首烏單株鮮質量受鉀因子的影響最大。如圖1所示，14個處理組中何首烏單株鮮質量排在第一位的是T8，而當氮肥和磷肥均處于第二水平時，何首烏單株鮮質量的高低順序為T8>T10>T6>T9。因此，推測僅使用氮肥和磷肥對單株鮮質量的影響較為顯著。當磷肥和鉀肥均處于第二水平下，何首烏單株鮮質量的高低順序為T6>T3>T2>T11，即在氮肥第二水平下，何首烏單株鮮質量可以達到最大值，而在氮肥第3水平時，何首烏單株鮮質量反而下降，表明合理的氮肥施用量可促進何首烏的單株鮮質量增加，高氮肥施用量反而可降低何首烏的單株鮮質量。當氮肥和鉀肥均處于第二水平時，何首烏單株鮮質量的高低排序為T6>T4>T5>T7，說明了高磷水平不能夠促進何首烏單株鮮質量的增加，低磷水平才能夠促進何首烏單株鮮質量的增長，進而使其單株鮮質量增加。因此，若想獲得單株鮮質量較高的何首烏，可采取T8的方式進行施肥處理。

圖1 施肥處理對2年生何首烏單株鮮質量的影響

3.2 不同施肥處理對何首烏中成分的影響

通過Duncan′s多重比較發現，不同施肥處理間各有效成分及各類含量之和差異均有統計學意義(P<0.01)。同時，對不同水平氮、磷、鉀肥處理下的二苯乙烯苷類成分含量做極差分析。其中，氮因子的極差為0.45、磷因子的極差為0.42、鉀因子的極差為0.43，這充分說明了，氮、磷、鉀肥料對何首烏二苯乙烯苷類成分含量也有一定的影響，并且其二苯乙烯苷類含量受氮因子的影響最大。如圖2所示，氮肥和鉀肥均處于第二水平時，二苯乙烯苷含量的高低順序為T5>T7>T6>T4，使用磷肥對其影響較大，但在低磷水平下，二苯乙烯苷含量明顯高于其他水平。磷、鉀水平相同時，何首烏二苯乙烯苷類成分含量隨肥料中氮含量增加而升高，順序為T11>T6>T3>T2。因此，采取T1或T5處理均可提高二苯乙烯苷含量。

圖2 施肥處理對2種二苯乙烯苷類成分總量的影響

對不同水平氮、磷、鉀肥處理下結合蒽醌類成分含量做極差分析。其中，氮因子的極差為0.09、磷因子的極差為0.09、鉀因子的極差為0.12，說明氮、磷、鉀肥料對何首烏結合蒽醌類成分也有一定的影響，其結合蒽醌類成分含量受鉀因子的影響最大。如圖3所示，當氮、磷水平一致時，結合蒽醌類成分總量為T6>T10>T9>T8，說明了鉀肥對于結合蒽醌類成分的累積有促進作用，不使用鉀肥的含量明顯低于使用鉀肥的含量。當磷、鉀水平一致時，結合蒽醌類成分總量為T6>T11>T2>T3，但是，當氮、磷、鉀水平為0時，2種結合蒽醌類成分總量達到最大值，說明T1或T6均可提高結合蒽醌類成分含量。

圖3 施肥處理對2種結合蒽醌類成分總量的影響

對不同水平氮、磷、鉀肥處理下的游離蒽醌類含量做極差分析。其中，氮因子的極差為0.02、磷因子的極差為0.13、鉀因子的極差為0.21，這充分說明了，氮、磷、鉀肥料對何首烏游離蒽醌類成分也有一定的影響，并且其游離蒽醌類成分含量受鉀因子的影響最大，其次為磷因子和氮因子。如圖4所示，當磷、鉀水平一致時，很明顯不使用氮肥，游離蒽醌類成分含量反而最高，當氮、鉀水平一致時，不使用磷肥，游離蒽醌類成分含量反而最高，當氮、磷水平一致時，鉀肥越多，含量越高。故可采取T2處理提高游離蒽醌類成分含量。

圖4 施肥處理對2種游離蒽醌類成分總量的影響

綜上所述，二苯乙烯苷類含量排在前三的處理組分別是T1、T5、T7；結合蒽醌含量排在前三的處理組分別是T1、T6、T12；游離蒽醌含量排在前三的處理組分別是T2、T4、T7?？梢姰敳皇褂梅柿蠒r，二苯乙烯苷類以及結合蒽醌類含量相對較高，不含氮肥或者磷肥處理時，游離蒽醌類含量較高。

3.3 最佳施肥方案的篩選

運用主成分分析法，參照單株鮮質量及二苯乙烯苷類、結合蒽醌類、游離蒽醌類的各項含量為指標性成分，進行主成分分析。由降維結果可得2個主成分，PC1和PC2，累積方差貢獻率84.35%，具有代表性，可以用來評價何首烏質量，得到各施肥處理組的綜合得分。由表2可知，得分前三的處理為T1、T6、T11，主成分得分分別為2.21，1.25、0.20。這3種處理均可得到綜合品質較好的何首烏，但由于在實際生產中更重視何首烏的單株鮮質量，故綜合分析認為，施肥方案應選擇T6處理，即氮肥13.8 g·m-2、磷肥 6.3 g·m-2、鉀肥13.5 g·m-2。

表2 各施肥處理組的綜合得分

4 討論

何首烏作為大宗藥材，受到古今醫家、飲食家所推崇，是滋補肝腎、延年益壽的佳品。野生何首烏更是受到廣泛關注，由于近年來野生何首烏資源嚴重匱乏，現今市場上流通的大多為何首烏栽培品，因此把控與何首烏質量密切相關的種植環節顯得尤為重要。目前，對何首烏栽培技術的研究大多集中在田間管理，但相關研究表明，施肥對何首烏的影響也較大，因此，合理施肥是提高何首烏單株鮮質量和有效成分含量的重要保證。如張寶生[15]開展了何首烏磷鉀肥施肥量和種植密度試驗，發現施肥和種植密度對何首烏產量有一定影響，但其忽略了對何首烏有效成分的影響。王華磊等[16]在對何首烏栽培密度的研究中，發現不同密度對何首烏塊根的生長、產量和品質的影響均有統計學意義，適宜的種植密度不僅可以保證產量的積累，亦可提高何首烏中二苯乙烯苷和結合蒽醌含量，但仍存在產量和含量指標的不完善性。

大多數研究認為，氮肥是影響藥材產量及鮮質量的首要因素，而磷肥和鉀肥是改善藥材品質的關鍵因素。李詢等[17]通過“3414”施肥試驗，測定懷牛膝秋子的產量，折干率，β-蛻皮甾酮、齊墩果酸、浸出物和多糖含量，認為氮肥和磷肥對其產量的影響較大，鉀肥對其產量影響最小，磷的施用量顯著影響多糖的含量，鉀元素對浸出物含量影響較大，這與左曉燕[18]的結果一致。陳暄等[19]通過正交法研究芍藥生長過程中氮磷鉀肥對芍藥根鮮質量、芽頭數、分根數的影響，發現氮肥是影響其鮮質量的重要因素。在本研究中，發現對于何首烏而言，鉀肥反而是促進其單株鮮質量的第一影響要素，除此之外，磷肥也對何首烏單株鮮質量有顯著的影響。本研究結果表明，施肥對單株鮮質量的影響較大，且氮磷鉀肥配比對單株鮮質量和有效成分積累具有一定影響，其中單株鮮質量和蒽醌類主要受到鉀肥的影響，二苯乙烯苷類主要受到氮肥的影響。由本研究可知，對何首烏使用氮肥13.8 g·m-2、磷肥 6.3 g·m-2、鉀肥 13.5 g·m-2時，既可以避免過度施肥對環境的影響，又可以減少成本、提高效益。