生物有機肥對潞黨參品質的影響△

張穎娟，王亞榕，張鑫，王曉林，郭瓊瓊，曹守波，趙國鋒，高建平*

1.山西中醫藥大學 附屬醫院 藥劑科，山西 太原 030012；2.山西醫科大學 藥學院，山西 太原 030001；3.陵川縣六泉鄉政府，山西 晉城 048300

黨參為桔梗科植物黨參Codonopsis pilosula（Franch.）Nannf.、素花黨參C.pilosulaNannf.var.modesta（Nannf.）L.T.Shen 或川黨參C.tangshenOliv.的干燥根[1]。潞黨參基原為黨參，具有補中益氣、健脾益肺的功效，主要含有多糖、苷、甾醇、生物堿、揮發油及三萜類成分，其中黨參多糖和黨參炔苷是黨參中主要活性成分[2-4]。

潞黨參主要分布在山西省陵川、平順、壺關、長子、潞城等地。在潞黨參種植過程中，往往通過對潞黨參噴施藥農壯根靈來提高產量，導致其品質下降。有研究表明，黨參在施用壯根靈后，雖產量有所提升，但指標性成分黨參多糖、黨參炔苷的質量分數均顯著降低[5-7]。因此，在提高黨參產量的同時保證其品質不受影響或品質、產量同時提升成為目前研究的熱點問題。

生物有機肥是將有機肥、化肥和微生物肥料相結合，通過增加土壤有機質含量和調控土壤中微生物的生命活動改善土壤生態條件、增加作物抗性、提高農產品品質[8]。鑒于生物有機肥具有增產和保護生態平衡的優勢，本研究開展潞黨參施用生物有機肥試驗，對不同施肥處理下潞黨參品質進行考察并結合統計學方法進行分析，旨在明確不同施肥條件對潞黨參產量及指標性成分含量的影響、確定相對合理的施肥方式及施肥量，為高產、高品質潞黨參規范化栽培提供參考。

1 材料

1.1 樣品

潞黨參種苗為1 年生種苗，購自山西振東道地藥材有限公司，經山西醫科大學高建平教授鑒定為黨參Codonopsis pilosula（Franch.）Nannf.。

1.2 儀器

1200 型高效液相色譜儀（美國Agilent 公司）；752 型紫外-可見分光光度計（上海精密科學儀器有限公司）；HH-S 型恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；DGF30-IA 型電熱鼓風干燥箱（南京實驗儀器廠）；BS-124S 型電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）；KDM 型控溫電熱套（山東鄴城花魯儀器公司）。

1.3 試藥

生物有機肥為“新科沃豐”生物有機肥（山西新科沃豐生物科技有限公司）；無水葡萄糖對照品（純度≥98%，批號：BWB50153，北京北方偉業計量技術研究院）；黨參炔苷對照品（純度≥98%，批號：MUST-1301-2901，成都曼思特生物有限公司）；乙腈（色譜純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；甲醇（色譜純，天津市大茂化學試劑廠）；苯酚（分析純，天津市風船化學試劑科技有限公司）；濃硫酸（分析純，北京化工廠）；75%乙醇（新鄉市三偉消毒制劑有限公司）；水為娃哈哈純凈水。

2 方法

2.1 試驗區概況

選擇潞黨參道地產區長治市陵川縣和平順縣進行施肥試驗。陵川古郊試驗區海拔1504 m，霜期160 d，年平均降水量為650 mm，年平均氣溫約為7.9 ℃。平順試驗區海拔1545 m，年平均氣溫4～9 ℃，平均無霜期150 d，年平均降水量約為600 mm。

2.2 施肥試驗

于春季潞黨參移栽前采用撒施和溝施2 種方式進行“新科沃豐”生物有機肥施用試驗。溝施試驗在潞黨參種苗移栽溝道內施肥，溝深15 cm。各處理田間除草、病蟲害及水分管理措施等一致。

撒施試驗小區面積為0.067 hm2，每個處理設3 個重復。2015 年，不同處理組生物肥施用量分別為0（SCK）、600（SⅠ）、900（SⅡ）、1200（SⅢ）、1800（SⅣ）kg·hm-2。2016年，不同處理組生物肥施用量分別為0（N-SCK）、600（N-SⅠ）、1200（N-SⅡ）、1500（N-SⅢ）kg·hm-2。溝施試驗小區田間設計采用隨機設計。

溝施試驗小區面積為0.067 hm2，每個處理設3 個重復。2015 年，不同處理組生物肥施用量分別為0（TCK）、150（TⅠ）、300（TⅡ）、600（TⅢ）kg·hm-2。2016年，不同處理組生物肥施用量分別為0（N-TCK）、150（N-TⅠ）、200（N-TⅡ）、300（N-TⅢ）kg·hm-2。溝施試驗小區田間設計采用隨機設計。

2.3 樣品采集及處理

分別于2015、2016年10月中下旬采集，每個小區隨機選擇3 個樣點，每樣點隨機取樣30 株，混合取樣，洗凈泥土，用鋼卷尺測定根長，游標卡尺測定蘆下1 cm 直徑，用天平測定單根鮮質量，低溫（＜60 ℃）干燥至恒重后測其單根干質量并根據種植密度計算出產量。

2.4 多糖含量測定

黨參藥材經低溫干燥至恒重后，粉碎，過四號篩。采用苯酚-硫酸法[9]，精密吸取供試品溶液0.1 mL，加蒸餾水至2.0 mL，加入5%苯酚1.0 mL，搖勻，迅速精密加入濃硫酸5 mL，搖勻，置沸水浴中加熱15 min 后冷卻至室溫，490 nm 測吸光度并計算黨參多糖含量。

2.5 黨參炔苷含量測定

取藥材粉末（過四號篩）0.5 g，精密稱定，置具塞錐形瓶中，精密加入甲醇25 mL，稱定質量，超聲處理30 min，放冷，再稱定質量，甲醇補足減失質量，搖勻，靜置20 min，取上清液，濾過，取濾液，注入液相色譜儀。按參考文獻［10］色譜條件測定并記錄峰面積，計算黨參炔苷含量。

2.6 醇溶性浸出物的含量測定

藥材粉末過二號篩，按《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2015 年版四部醇溶性浸出物測定法（通則2201）項下熱浸法[11]202測定，溶劑為45%乙醇。

2.7 總灰分測定

藥材粉末過二號篩，按《中國藥典》2015 年版四部附錄灰分測定法（通則2302）[11]204測定。

2.8 折干率

采用公式（1）計算折干率。

2.9 數據處理

采用SPSS 20.0 軟件進行數據處理，采用GraphPad Prism軟件進行繪圖。

3 結果與分析

3.1 撒施對潞黨參根系形態特征、品質及產量的影響

3.1.1 撒施對潞黨參根系形態及產量的影響 如表1 所示，處理SⅠ、SⅡ、SⅣ的根長與SCK 差異無統計學意義，而處理SⅢ顯著低于SCK；各處理組的直徑均顯著高于SCK，其中SⅠ直徑最高，但與SⅡ、SⅢ相比，差異無統計學意義；處理SⅠ的鮮質量、干質量均顯著高于SCK，處理SⅢ的鮮質量、干質量與SCK 相比，差異無統計學意義，顯著低于SⅠ。處理SⅠ、SⅣ的產量顯著高于SCK，而SⅡ、SⅢ與SCK 差異無統計學意義。綜上所述，2015 年撒施600 kg·hm-2生物有機肥可顯著促進陵川潞黨參根系直徑、鮮質量、干質量及產量的增長。

表1 2015年撒施生物有機肥對陵川潞黨參根系形態的影響（, n=30）

表1 2015年撒施生物有機肥對陵川潞黨參根系形態的影響（, n=30）

注：同列不同小寫字母表示P＜0.05，表3～4、6同。

由表2 可知，陵川各處理間黨參根長差異無統計學意義；而平順處理N-SⅠ、N-SⅡ的根長顯著高于N-SCK，兩者之間差異無統計學意義，處理N-SⅢ的根長與N-SCK 差異無統計學意義。陵川處理N-SⅠ根直徑顯著高于其他各處理組；而平順地區處理N-SⅡ直徑最高，顯著高于各處理組和N-SCK。陵川處理N-SⅠ的黨參鮮質量、干質量均為最高，顯著高于其他各組，與2015 年結果一致；平順N-SⅠ、N-SⅡ的根鮮質量顯著高于N-SCK，兩者之間差異無統計學意義，而干質量與N-SCK 相比，差異無統計學意義，N-SⅢ鮮質量與N-SCK 差異無統計學意義，干質量顯著低于NSCK。陵川處理N-SⅠ產量最高，與N-SCK 相比產量提高9.09%，但兩者差異無統計學意義；平順在施肥后產量顯著提高，其中處理N-SⅢ小區產量最高，產量提高85.71%，N-SⅠ、N-SⅡ次之，三者之間差異無統計學意義。

表2 2016年撒施對陵川和平順潞黨參根系形態的影響（, n=30）

表2 2016年撒施對陵川和平順潞黨參根系形態的影響（, n=30）

注：陵川與平順比較，不同小寫字母表示P＜0.05；表5同。

綜合2015、2016 年數據，撒施生物有機肥600 kg·hm-2時，陵川地區潞黨參根系鮮質量、干質量均最高，差異有統計學意義；平順地區潞黨參撒施生物肥600、1200 kg·hm-2時，黨參根長、鮮質量、干質量顯著增加，但是兩者之間差異無統計學意義。

3.1.2 撒施對潞黨參品質的影響 《中國藥典》2020 年版規定黨參炔苷和黨參多糖是黨參的指標成分，黨參總灰分≤5.0%，且黨參藥材醇溶性浸出物量≥55.0%[1]。如表3 所示，各處理組黨參多糖質量分數顯著高于SCK，且隨施肥量增加，有升高的趨勢。其中，處理SⅢ黨參多糖質量分數最高，顯著高于其他各處理。不同撒施處理間黨參炔苷質量分數差異無統計學意義。各處理浸出物質量分數均符合《中國藥典》2020 年版規定，其中，SⅢ浸出物質量分數顯著高于其他處理，處理SⅠ與SCK 差異無統計學意義。2015 年陵川潞黨參總灰分也符合《中國藥典》2020 年版要求，處理SⅠ與SⅢ相比，差異無統計學意義，但顯著高于SCK。折干率隨施肥量的增加而顯著降低，其中處理SⅠ與SCK 差異無統計學意義。

表3 2015年撒施對陵川潞黨參品質的影響（, n=30）%

表3 2015年撒施對陵川潞黨參品質的影響（, n=30）%

綜上所述，生物有機肥撒施量為1200 kg·hm-2時，黨參多糖質量分數及浸出物質量分數最高，與其他組比較差異顯著。撒施量為600 kg·hm-2時，折干率顯著高于其他各組。

2016 年數據顯示（圖1），陵川在施肥處理后，各處理黨參多糖質量分數顯著高于N-SCK。其中，處理N-SⅡ黨參多糖質量分數最高，與N-SⅢ差異無統計學意義，兩者均顯著高于N-SⅠ，但處理N-SⅢ與N-SⅠ相比，差異無統計學意義，與2015年數據一致。平順各處理間黨參多糖質量分數差異無統計學意義。陵川各處理間黨參炔苷質量分數差異無統計學意義；而平順在施肥后黨參炔苷質量分數顯著升高，其中處理N-SⅡ的黨參炔苷質量分數最高，顯著高于其他各組。平順撒施生物肥后，各處理總灰分質量分數均超過《中國藥典》2020 年版規定標準，但各處理組與N-SCK 差異無統計學意義，N-SⅠ浸出物質量分數顯著低于N-SCK。陵川處理組N-SⅢ浸出物質量分數與N-SCK 相比，差異無統計學意義，其他各處理組顯著低于N-SCK。此外，不同施肥量對折干率無顯著影響。

圖1 2016年撒施對陵川、平順潞黨參品質的影響（, n=10）

由上可知，陵川撒施600 kg·hm-2生物有機肥時，黨參干質量顯著高于其他處理組，但是黨參多糖質量分數顯著低于1200 kg·hm-2生物有機肥處理組，綜合經濟效益，可確定陵川潞黨參生物有機肥的最適量為600 kg·hm-2。而平順撒施1200 kg·hm-2生物有機肥時黨參炔苷質量分數顯著升高，但總灰分質量分數超標。

3.2 條施對潞黨參根系形態特征、品質及產量的影響

3.2.1 條施對潞黨參根系形態特征及產量的影響 由表4 可知，施用生物有機生物肥后，各處理的根長顯著低于TCK；處理T Ⅰ的黨參直徑顯著高于TCK，與TⅢ差異無統計學意義；處理TⅠ、TⅢ的黨參鮮質量、干質量與TCK 差異無統計學意義，而處理TⅡ顯著低于TCK；處理TⅢ黨參產量顯著高于TCK。

表4 2015年條施對陵川潞黨參根系形態及產量的影響（, n=30）

表4 2015年條施對陵川潞黨參根系形態及產量的影響（, n=30）

如表5 所示，陵川與平順對照組潞黨參根系長度、直徑、鮮質量、干質量、產量均顯著高于處理組，或與處理組差異無統計學意義。

表5 2016年條施對陵川、平順潞黨參根系形態及產量的影響（, n=30）

表5 2016年條施對陵川、平順潞黨參根系形態及產量的影響（, n=30）

3.2.2 條施對潞黨參品質的影響 如表6 所示，施肥后各處理組多糖質量分數顯著高于TCK，其中TⅠ、TⅢ黨參多糖質量分數最高，兩者差異無統計學意義。處理TⅡ黨參炔苷質量分數顯著高于TCK，其他處理組TⅠ、TⅢ顯著低于TCK。各處理組總灰分質量分數均符合《中國藥典》2020 年版要求，其中TⅡ最高，其他處理組TⅠ、TⅢ均顯著低于TCK。處理TⅡ浸出物質量分數不符合《中國藥典》2020 年版規定標準，處理TⅠ浸出物質量分數最高，顯著高于其他各組。處理TⅡ的折干率顯著低于TCK，處理TⅠ、TⅢ與TCK 差異無統計學意義。

表6 2015年條施對陵川潞黨參品質的影響（, n=30）%

表6 2015年條施對陵川潞黨參品質的影響（, n=30）%

綜上所述，施用150、600 kg·hm-2劑量的生物有機肥可提高黨參多糖質量分數，兩者之間差異無統計學意義。TⅠ浸出物質量分數顯著高于TⅢ，但是黨參炔苷質量分數顯著降低。施用300 kg·hm-2劑量的生物有機肥時，黨參炔苷質量分數顯著高于其他各組，但是浸出物質量分數顯著降低，低于《中國藥典》2020年版標準。

2016 年數據顯示（圖2），陵川條施生物有機肥后黨參多糖質量分數顯著增高，其中處理N-TⅠ、NTⅡ的多糖質量分數顯著高于其他各組，兩者之間差異無統計學意義。平順各處理間黨參多糖質量分數與對照組相比差異無統計學意義。由圖2 可知，平順與陵川各處理下炔苷質量分數差異無統計學意義，且平順的炔苷質量分數均顯著高于陵川。陵川地區黨參的總灰分和浸出物質量分數符合《中國藥典》2020 年版規定，且施肥對總灰分、浸出物、折干率均無顯著影響。平順地區黨參的浸出物質量分數符合《中國藥典》2020 年版規定，且施肥對浸出物、折干率均無顯著影響，但總灰分均不符合《中國藥典》2020年版的規定。

圖2 2016年條施對陵川、平順潞黨參品質的影響（, n=10）

綜上所述，在陵川條施150、200 kg·hm-2生物有機肥料可促進多糖質量分數增加，兩者之間差異無統計學意義，但黨參炔苷質量分數、根系長度、直徑、鮮質量、干質量與對照組相比，差異無統計學意義。在平順條施150 kg·hm-2劑量雖可增產，但可能使灰分增加而不符合《中國藥典》2020 年版規定。因此，在陵川條施150 kg·hm-2生物有機肥最適宜。

3.3 條施和撒施對潞黨參根系形態特征及品質影響的比較

陵川撒施600 kg·hm-2或條施150 kg·hm-2生物有機肥對于潞黨參根系形態和品質都有顯著的影響，因此，對條施和撒施方式進行比較以確定最佳的施肥方式。2016 年數據顯示（圖3），撒施生物有機肥的潞黨參根直徑、干質量、每平方米產量均顯著高于條施。因此，陵川最佳的施肥方式為撒施，最適生物有機肥施肥量為600 kg·hm-2。

圖3 2016年條施與撒施對潞黨參品質的影響（, n=10）

4 討論

采用合理的施肥方式及施肥量對保證潞黨參高品質、高產量具有重要作用。生物有機肥綜合了有機肥、化肥和微生物肥料，可顯著增加土壤的養分[8,12-13]，提高根際土壤微生物的多樣性[14]，更利于植物的生長。本研究在陵川與平順采用撒施和溝施2 種施肥方式施用生物有機肥，研究結果表明，陵川在采用撒施方式施用生物有機肥后，潞黨參直徑、鮮質量、干質量及黨參多糖質量分數均顯著增加并高于條施處理。此外，其醇溶性浸出物和總灰分質量分數也符合《中國藥典》2020 年版的要求。平順地區在施用生物有機肥后，黨參炔苷質量分數提高。有研究表明，生物有機肥可使人參、滁菊、青天葵顯著增產[15-17]，這與平順潞黨參施用生物有機肥后產量顯著增長的結果相一致。

總灰分是衡量中藥材質量的重要指標。本研究發現，施肥后平順與陵川潞黨參的總灰分較對照組均有不同程度的升高，而平順潞黨參施肥后總灰分超標。分析其原因大概有2 個方面：一方面，施用生物有機肥可能使總灰分增加。有研究表明，藥材總灰分可能與土壤中無機鹽含量有關[18]。潞黨參的總灰分除了本身灰化后的無機鹽成分，還有其表面附著的無揮發性的無機鹽類[19]。這大多來自其生長附著的土壤。施肥后，生物有機肥中所含有的化學元素使土壤中無機鹽含量增加，從而導致藥材總灰分增加。據報道，崔亞榮[20]對紅棗施用有機肥后灰分提高。另一方面，總灰分增加可能與潞黨參道地產區采后加工處理時未水洗，直接捆綁揉搓的方式有關。潞黨參因未經水洗，使藥材表面附著土壤，總灰分增高。由于本研究設置樣點有限、批次較少，不足以得出肯定的結論，在后續的試驗中，將選取不同地區作為試驗地、增加試驗樣點和樣品批次進一步驗證。

施肥方式是影響肥料利用率的重要因素之一，不同的施肥方式對陵川與平順潞黨參的品質均有較大影響，潞黨參根直徑、干質量、產量、黨參炔苷含量均顯著增加。平順撒施生物有機肥可顯著提高潞黨參黨參炔苷含量、促進其生長，而條施對其有效成分含量并無顯著改善，這與陵川撒施優于條施的結果一致。施肥方式不同導致養分供應位置存在差異，影響作物根系生長和養分吸收。有研究表明，白及撒施蚯蚓糞能夠顯著提高多糖含量，條施則增高鮮質量、折干率，降低總灰分[21]。這與本研究撒施生物有機肥提高黨參有效成分含量的結果相一致。究其原因，潞黨參藥用部位為根，撒施可使肥料均勻分布于土壤中，從而提高根系吸收養分速率，進而促進有效成分的積累。