黃腐酸鉀鉬合劑對山豆根生長和品質及葉綠素熒光參數的影響

馮世鑫 蔣妮 陳乾平 唐輝

摘要：以盆栽山豆根為材料，探討黃腐酸鉀鉬合劑對其生長、葉綠素熒光參數及品質的影響，設置4個施肥水平（135、158、184、202 kg/hm2），以復合肥（N含量15%、P含量15%、K含量15%）450 kg/hm2為對照，測定山豆根的單葉面積、光合色素含量、葉綠素熒光參數、株高、根瘤數量、藥材產量及其浸出物、苦參堿、氧化苦參堿的含量。結果表明：（1）黃腐酸鉀鉬合劑能顯著促進山豆根株高和葉片的生長（P<0.05），能使根瘤數量增多，施用184 kg/hm2處理藥材產量提高47.4%;（2）葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素明顯增多;顯著提高山豆根葉綠素最大熒光產量（Fm）、PSⅡ 最大光化學效率（Fv/Fm）、PSⅡ的潛在活性（Fv/Fo）、實際光化學量子產量Y（Ⅱ）、光化學淬滅系數（qP），而降低非光化學淬滅系數（NPQ）。葉片對光能利用率和光合作用活性得到提高，以T3處理最優。（3）施用黃腐酸鉀鉬合劑202 kg/hm2可使山豆根的浸出物提高51.3%;苦參堿（除135 kg/hm2處理外）和氧化苦參堿含量顯著高于對照。表明，黃腐酸鉀鉬合劑能促進山豆根植株的生長，增強葉片對光能利用率，提高藥材產量;適量的施肥水平有利于活性成分苦參堿和氧化苦參堿的積累;以184 kg/hm2黃腐酸鉀鉬合劑為宜。

關鍵詞：山豆根;黃腐酸鉀鉬合劑;生長;葉綠素熒光參數;品質;光合色素

中圖分類號：S567.1+90.1?? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）15-0123-05

收稿日期：2020-04-03

基金項目：廣西科技重大專項（編號：桂科AA17204056-4）;有機藥材種植與評價研究團隊（編號：桂藥創2019007）;廣西中醫藥適宜技術開發項目（編號：GZSY20-02）。

作者簡介：馮世鑫（1966—），男，廣西橫州人，副研究員，主要從事中藥資源保護和利用研究。 E-mail：870330655@qq.com。

通信作者：唐 輝，博士，研究員，主要從事植物引種栽培研究。E-mail：th@gxib.cn。

山豆根為豆科植物越南槐（Sophora tonkinensis Gagnep.）的根和根莖，別稱廣豆根，主產于廣西壯族自治區、貴州省。主要活性成分為苦參堿和氧化苦參堿，具有清火解毒、消腫利咽的功效[1]。臨床廣泛用于火毒蘊結、咽喉腫痛、肺熱咳嗽、煩渴、黃疸、熱結便秘等，為治咽要藥。現代藥理研究表明，山豆根具有抗腫瘤、抗炎、抑菌、保肝、增強免疫、抗心律失常、降血壓等藥理活性[2-4]。目前已研制開發出治療肝炎的針劑、 咽喉腫痛的片劑以及抗腫瘤的中成藥。隨著研究的深入，市場需求量的日益增大，野生山豆根資源瀕臨枯竭，人工栽培山豆根正在興起。

目前，關于山豆根的研究主要集中在種子特性、貯藏、組織培養繁育、藥理和藥化方面，對植株栽培需肥特性的研究卻少見報道。藥農沒有可參考的施肥標準，為了追求產量而混亂施肥，不但浪費資源，而且會對植物生長、活性成分的積累和土壤的持續利用造成不利影響，所以合理施肥顯得尤為緊迫。黃腐酸鉀鉬合劑是在試驗基礎上，自主研制出來的新產品，富含黃腐酸鉀、黃腐酸鉬、氨基酸鎂、鋅等多種微量元素，是一種速溶的有機無機螯合復合劑。為明確黃腐酸鉀鉬合劑對山豆根生長的作用和效果，以盆栽山豆根為材料，探討其對山豆根植株生長、葉綠素含量、葉綠素熒光參數、產量和生物堿含量的影響，以期為今后山豆根的優質高產栽培提供參考和指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018年11月至2019年12月進行。用于盆栽的園土為沙質壤土，pH值為6.5，有機質含量11.83 g/kg，全氮含量0.28 g/kg，堿解氮含量88.32 mg/kg，速效磷含量38.64 mg/kg，速效鉀含量101.47 mg/kg，有效鉬含量0.11 mg/kg。黃腐酸鉀鉬合劑為自主研制。供試驗的山豆根為廣西產一年生植株。種植盆為市售，直徑為50～60 cm，高40 cm。

于2018年11月上旬播種，將種子分散播種于裝滿園土的盆中，每盆2～3粒，保濕。在2019年4月初間苗，留強去弱，每盆只留下1株，選擇大小基本一致的種苗作試驗材料。

1.2 試驗設計

設置4個施肥水平T1處理（135 kg/hm2）、T2處理（158 kg/hm2）、T3處理（184 kg/hm2）、T4處理（202 kg/hm2），以復合肥（N含量15%、P含量15%、K含量15%）450 kg/hm2為對照。肥料分4次施用，每株每次的肥料用0.5 L的水溶解后灌根，于4月中旬開始，每15 d施肥1次。每小區9盆（株），4次重復。試驗在避雨、透光的環境下進行，其他管理一致。

1.3 性狀測定和方法

1.3.1 測定時間 在2019年7月中旬，測定葉片的葉綠素含量、葉面積和葉綠素熒光參數; 11月下旬測量植株高度;之后挖起，測定根瘤數量、根產量和浸出物、苦參堿、氧化苦參堿含量。

1.3.2 測定方法

1.3.2.1 葉綠素含量的測定

在成熟葉片中部，用打孔器取 10片1 cm 的小圓片，用80%丙酮提取，參照李合生的方法[5]，測定提取液在波長440、644、662 nm下的光密度，按公式計算出葉綠素 a、葉綠素 b和類胡蘿卜素的含量及葉綠素a/葉綠素b。

1.3.2.2 葉綠素熒光參數測定

利用便攜式調制葉綠素熒光儀（PAM-2500，由德國WALZ公司生產），于7月18日10：00—12：00，對植株中上部、外圍葉片進行測定。自然光照條件下，測定穩態熒光（F）和光下最大熒光產量（Fm′）。然后，將葉片暗適應20 min。開啟檢測光[光照度為 0.1 μmol/（m2·s）]，得到葉綠素熒光參數初始熒光（Fo），再由飽和脈沖光[光照度6 000 μmol/（m2·s），光照時間 0.8 s]測得最大熒光（Fm）;其他參數通過計算得到：

實際光化學效率Y（Ⅱ）=（Fm′-F）/Fm′;暗適應下最大光化學效率Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm;

PSⅡ的潛在活性Fv/Fo = （Fm-Fo）/Fo;光化學淬滅系數qP=（Fm′-F）/（Fm′-Fo）;非光化學淬滅系數NPQ=（Fm-Fm′）/Fm′。

1.3.2.3 單葉面積測定

在主蔓上，取生長點下第3節的復葉，用 Li-3000葉面積儀測定面積，取平均數，即單片復葉的葉面積（下面簡稱單葉面積）。每處理取3株。

1.3.2.4 株高和產量的測定

用量尺測量植株距離地面的自然高度。用計數器計算植株根部的根瘤菌數量。剪去不能作藥用的陽枝，用天平稱取其鮮質量;再置于50 ℃的干燥箱中烘干。稱取干質量，得到根產量，計算出折干率。

1.3.2.5 成分測定

取均樣，切片，粉碎。參照《中華人民共和國藥典》2015年一部。附錄：浸出物含量用醇溶性浸出物測定法（通則 2201）項下的熱浸法測定，用乙醇作溶劑。苦參堿和氧化苦參堿含量參照高效液相色譜法（通則0512）測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2007和SPSS 19.0 軟件進行數據處理，用 Duncans新復極差法檢驗分析顯著性。

2 結果與分析

2.1 黃腐酸鉀鉬合劑對山豆根生長和產量的影響

葉片是植物光合作用的主要器官，是植株呼吸、營養運輸動力之源，葉面積的大小直接影響光合產物的多少。由表1可知，施用黃腐酸鉀鉬合劑能顯著影響山豆根株高、根瘤數量和單葉面積，總體隨著施肥水平的增加而增加，以T4或T3處理最高。T4和T3處理之間根瘤數量和單葉面積差異不顯著，但均顯著高于對照和其他處理;而T4處理的株高顯著高于T3處理的株菌。藥材的折干率和產量也顯著高于對照，均隨著黃腐酸鉀鉬合劑使用水平的增加呈拋物線形變化，以T3處理最高，T4次之，各處理間差異顯著。T3處理與對照相比，折干率和產量分別提高19.7%和47.4%。折干率高低反映出山豆根內含干物質質量的多少，與產量和品質都有直接關聯。說明適量的黃腐酸鉀鉬合劑有利于山豆根干物質的積累，提高藥材產量。

2.2 黃腐酸鉀鉬合劑對山豆根葉片光合色素含量的影響

光合色素是植物光合作用的物質基礎。光合色素含量的高低在很大程度上反映了植物的生長狀況和葉片的光合能力[6]。由試驗結果（表2）可知，黃腐酸鉀鉬合劑可提高山豆根葉片葉綠素a和類胡蘿卜素含量，隨著施肥水平的增加總體呈增加的趨勢，以T4處理最高，其次為T3處理，均顯著高于對照和其他處理。葉綠素a含量的增加有利于全光照時對紅光區光源的吸收和利用，而類胡蘿卜素含量的增加起到保護葉片，免受強光傷害的作用。葉綠素b含量和葉綠素總量也顯著高于對照，隨著施肥水平的增加呈先增后減的趨勢，以T3處理最高，處理間差異達到顯著水平。葉綠素b含量的增多提高了葉片在光照不足時段（陰天或傍晚）對光的利用;葉綠素總量增多說明植株生長狀況比較旺盛，具備高效利用光進行光合作用的潛在能力增強。

2.3 黃腐酸鉀鉬合劑對山豆根葉綠素熒光參數的影響

在葉綠素熒光參數中，Fm為最大熒光產量，是光系統Ⅱ（PSⅡ）反應中心處于完全關閉時的熒光產量，表示通過 PSⅡ的電子傳遞數量[7]，其數值越大，表明傳遞給 PSⅡ 的電子越多，最終光合產物也增多; Fv/Fm 指 PSⅡ最大光化學效率，該值越低說明其光能轉換效率越低;Fv/Fo 指 PSⅡ的潛在活性，其值越大表明 PSⅡ反應活性越高，光合作用較強。由表3可以看出，施用黃腐酸鉀鉬合劑能顯著提高山豆根葉綠素最大熒光產量、PSⅡ最大光化學效率、PSⅡ的潛在活性，說明黃腐酸鉀鉬合劑比對照（復合肥）能更有效地加快光系統電子傳遞，提高光能轉換效率以及光系統反應活性，增強光合作用的能力。

Y（Ⅱ） 指 PSⅡ的實際光化學效率，反映PSⅡ反應中心的開放程度，表示植物光合作用中電子傳遞的量子產量，可作為植物葉片光合電子傳遞速率快慢的相對指標，因此，較高的Y （Ⅱ） 值，有利于光能轉換效率的提高[8-9]。光化學淬滅系數 （qP） 表示 PS Ⅱ反應中心天線色素吸收的光能用于光化學電子轉遞的份額，也反映了 PS Ⅱ反應中心的開放程度，其值越大，PS Ⅱ的電子傳遞能力越強[10-11];非光化學淬滅系數（NPQ）越高，表明植物通過耗散過剩光能為熱能的比例提高，植物光能利用率下降[7]。由表3得知，施用黃腐酸鉀鉬合劑處理的實際光化學效率 Y （Ⅱ）、qP顯著高于對照，而NPQ則明顯降低。以T3處理的qP最優，T4處理次之，處理間差異顯著（T1和T2處理除外）。說明黃腐酸鉀鉬合劑處理的實際光化學效率和電子傳遞能力得到了明顯的增強和提高，能較好地利用光能，減少轉變為熱能的比例。也就是說T3處理的植株光合能力較強，光能利用率最高，將會促進后端的光合產物增多。

2.4 黃腐酸鉀鉬合劑對山豆根品質的影響

由表4可知，施用黃腐酸鉀鉬合劑能提高山豆根中浸出物、苦參堿、氧化苦參堿的含量，3種成分含量的變化隨著施肥量的增加各不相同。浸出物含量隨著施肥量的增加而增加， 以T4處理最高，比對照提高了51.29%。苦參堿含量隨著施肥量的增加而增加，雖然也是在T4處理處達到峰值，但與相鄰的T3處理對比，差異不顯著。反映出T4處理的增幅有所降低，在T3處理的施肥水平下，也能有效地促進苦參堿的形成，并達到相類似的效果。藥材中氧化苦參堿的含量則隨著施肥量的增加先增加后減少，以T3處理最高，按大小排序為T3處理>T4處理>T2處理>T1處理>CK，各處理間差異達到顯著水平。說明黃腐酸鉀鉬合劑在較高的施肥水平下，有助于山豆根藥材浸出物的增多;而適量施肥更有利于苦參堿和氧化苦參堿的積累。

3 結論與討論

黃腐酸鉀鉬合劑中含有豐富的黃腐酸，還含有較多的鉀、鉬、鎂和氨基酸等營養元素。有研究表明，黃腐酸能提高植物對微量元素的吸收和運轉能力[12]，激發生長素吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA3）水平增加[13]，加快細胞的分裂和伸長。鉀是60多種酶的活化劑，能活化植物體內酶[14]，它在維持細胞內物質正常生理活動、調節氣孔關閉、促進光合作用、光合產物的運輸及蛋白質合成等生理生化功能方面發揮著重要作用[15]。鉬對固氮酶的形成、硝酸還原酶、 黃嘌呤脫氫酶、 醛氧化酶、 亞硫酸鹽氧化酶活性的調節起到促進作用[16];對調控碳、氮、硫及激素代謝過程，促進光合作用及其碳同化產物的分配均起重要的作用[17-19]。施鉬能促進根廇的形成[20]。本試驗中，施用黃腐酸鉀鉬合劑能促進山豆根葉綠素含量、葉面積、根瘤菌數量顯著增多，提高產量，與前人的研究結果[21-22]基本一致。這可能是黃腐酸、鉀、鉬等元素的功效及其互作的結果，具體的作用機制有待于進一步的研究。

葉綠素熒光動力學技術作為快速、無損傷探究植物光合作用內部變化的“探針”[23]，能充分反映植株在該環境下光合作用的真實行為[24-25]，被廣泛應用于植物光合作用的測量中[26]。不同的氮和鈣水平對葉綠素含量和葉綠素熒光參數有不同影響[27]。在本試驗中，施用黃腐酸鉀鉬合劑后，山豆根葉片的Fv/Fm、Y （Ⅱ） 和qP都有不同程度的提高，均隨著施肥量增加呈先增后減的趨勢，以T3處理最高，而NPQ隨施肥量的增加明顯降低。說明黃腐酸鉀鉬合劑提高了PSⅡ反應中心的能量捕捉效率，增強了光合結構電子傳遞能力，降低了光合作用中輻射能量的耗散，從而提高了山豆根的光合能力。結果與張朝軒等的研究結果[28-29]相吻合。光合能力的提高，必然會增加光合產物的積累。

一般來說，肥料是通過植物的根系從土壤中吸收才得以利用，復雜的土壤環境中肥料元素有流失、被固定、抗拮的現象導致失效，肥料的利用率成為人們的關注點。通過研究發現，鉀、鎂互作可使作物根長、根表面積、根直徑及根體積顯著增高[30]，促進葉綠素的形成。鉬與氮、磷、鉀等元素之間存在顯著的協同作用[31]，相互間提高各元素的吸收利用率。鉬、硼配合能顯著提高紫花苜蓿的產量與可溶性糖、葉綠素的含量[32]。鉬與有機肥配合能促進花生的生長發育，促進其產量和品質的提高[33]。氨基酸與金屬離子螯合，能活化金屬離子。鎂、鋅、鉬配施能有效提高銀杏苗葉生物量和藥用品質[34]。肥料元素的相互促進作用不但提高了肥料元素的利用率，還有效激發了植物機體的活性，促進其生長發育和代謝。黃腐酸鉀鉬合劑中不但包含黃腐酸，還包含氮、磷、鉀、鉬、鎂、鋅、硼等多種肥料元素，由此可推測黃腐酸鉀鉬合劑之所以能促進山豆根生長和品質的提高，是多種有益元素功能和協同互作的結果，但其作用機制有待于進一步研究。

隨著經濟的快速發展和全面小康社會的到來，高產優質的產品是社會的需要和農業生產者的追求。肥料是農作物高產的基礎，單一施用化肥會引起土壤板結、肥力下降，產品質量也下降。高效、環保的新型肥料是農業科學工作者研究的熱點。黃腐酸鉀鉬合劑是速溶、營養全面的高效復合肥，能促進藥材的生長和活性成分的提高。它的推廣應用將加快藥材生產高效、綠色的步伐。

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