秋季氮磷鉀配方施肥對白花前胡產量和品質的影響△

周介仁，孫健，任江劍，邵清松，王志安

1.浙江農林大學 浙江省特色中藥資源保護與創新利用重點實驗室，浙江 杭州 311300；

2.浙江省中藥研究所有限公司，浙江 杭州 310023

前胡為傘形科植物白花前胡Peucedanum praeruptorumDunn 的干燥根，味苦、辛，性微寒，歸肺經，具有散風清熱、降氣化痰的功效[1]。白花前胡的傳統栽培產區是以千島湖為中心的浙江、安徽一帶，貴州、重慶等地為近年發展的新產區[2]。作為“新浙八味”之一，白花前胡在浙江種植面積較大，以浙江淳安、麗水等前胡道地產區為主，共約1.3萬畝（1畝≈666.67 m2）。“淳安白花前胡”為國家農產品地理標志登記產品[3]。目前，人工栽培白花前胡普遍存在合格率低的問題，2020 年全國中藥材及中藥飲片抽檢中前胡的不合格率高達15.61%，以白花前胡乙素含量達不到《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2020 年版標準為影響合格率的主要問題[4]。對中藥材栽培而言，土壤肥力是影響其產量高低和品質優劣的關鍵因素[5]。《“十四五”全國農業綠色發展規劃》中提出，要以化肥減量增效為重點，集成推廣科學施肥技術，氮、磷、鉀肥的合理配施能促進植物的生長發育，有效提高藥材產量和品質，從而達到高產、高效、優質、低成本的目的[6-7]。目前，關于白花前胡肥料的研究較少，有學者開展了蚯蚓糞與尿素配施及施肥對比研究[8-9]，但并沒有關于氮、磷、鉀肥對白花前胡影響的系統研究。本研究通過探究氮、磷、鉀配施追肥對白花前胡產量和品質的影響，為白花前胡栽培過程中肥料的合理配施提供參考。

1 材料

1.1 樣品

白花前胡為浙江省淳安縣楓樹嶺鎮中藥材試驗基地的主要栽培品種，經浙江省中藥研究所資源中心王志安教授鑒定為傘形科植物白花前胡Peucedanum praeruptorumDunn，于2020 年1 月5 日播種，9 月7 日進行后期施肥，分別于11 月15 日和12月20日采收，按照整株采挖方式收集樣品，每個處理收集9株。

1.2 儀器

A-11型分析研磨機（德國ⅠKA 集團）；AB204-S型電子天平（瑞士Mettler Toledo 集團）；1100 型高效液相色譜儀（美國Agilent 公司）；KQ 500VDE 型超聲清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；CS501/601 型博迅數顯恒溫水浴鍋（上海博迅實業有限公司醫療設備廠）。

1.3 試藥

氮肥（尿素46%，江蘇晉煤恒盛化工股份有限公司）；磷肥（過磷酸鈣12%，海門市禾豐化學肥料有限公司）；鉀肥（硫酸鉀52%，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司）；對照品白花前胡甲素（批號：111711-200602，純度：100%）、白花前胡乙素（批號：111904-201203，純度：98.8%）均購于中國食品藥品檢定研究院；對照品白花前胡丙素（批號：18050304，純度≥98%，成都曼思特生物科技有限公司）；甲醇（分析純，美國霍尼韋爾公司）；水為超純水；其余試劑均為分析純，購于上海凌峰化學試劑有限公司。

2 方法

2.1 試驗區概況

試驗區位于浙江省淳安縣楓樹嶺鎮，海拔384 m，年均氣溫17.8 ℃，年均日照量1951 h，年均降水量1430 mm，年均無霜期240 d。該地區土壤為壤質砂土，含有機質19.32 g·kg-1、銨態氮16.75 mg·kg-1、有效磷8.6 mg·kg-1、速效鉀53.5 mg·kg-1，pH為6.3。

2.2 試驗設計

參考邵鏹釬等[10]報道方法結合白花前胡實際用肥情況[11-12]，在白露前后進行追肥，按照L9（34）設計正交試驗：氮肥設置3 個水平，分別為0、75、150 kg·hm-2，用N0、N1、N2表示；磷肥設置3 個水平，分別為0、75、150 kg·hm-2，用P0、P1、P2表示；鉀肥設置3個水平，分別為0、75、150 kg·hm-2，用K0、K1、K2表示。設計方案見表1。

表1 白花前胡不同施肥方案設計

試驗共9 個處理，每個處理設計3 個小區，共27 個小區，每個小區1.7 m×7.0 m，株行距25 cm×25 cm，小區與小區之間設置0.5 m 的過道，周圍設置1 m 保護行，各小區隨機分布（圖1）。采收前除施肥措施不同外，其余管理操作按照《前胡綠色生產技術規程》（DB 3301/T 1101—2019）[13]統一執行。

圖1 白花前胡田間小區分布示意圖

2.3 檢測

2.3.1植物生理生長指標及產量測定 每個小區隨機取9個單株測定表型和品質特征。株高（cm）：植株基部至葉片頂端間的高度；根長（cm）：蘆頭至根最長距離；根粗（cm）：蘆頭下1 cm 位置處根直徑；地上部分干質量（g）：新鮮莖葉45 ℃烘干后的質量；地下部分干質量（g）：地下部分除凈泥沙，50 ℃烘干至恒重后的質量。產量：依據種植密度，將各處理地下部分干質量折算出產量（kg·hm-2）。

2.3.2植物品質指標測定 浸出物測定：按照《中國藥典》2020 年版（四部）[14]醇溶性浸出物測定法（通則2201）項下的冷浸法，用50%乙醇作溶劑測定。

白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素含量測定：按參考文獻[15]方法測定。

2.4 數據處理

數據通過Excel 2019 和SPSS 23.0 進行整理分析，利用單因素方差分析（ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）進行多重比較檢驗差異顯著性，利用雙變量Pearson檢驗進行相關性分析，綜合得分由主成分分析及隸屬函數分析產生。按公式（1）計算隸屬函數值，綜合得分為各隸屬值的平均值。

式中，U（xi）表示各指標的隸屬函數值，xi表示某指標下其測得數值，xmin表示該指標下最小值，xmax表示該指標下最大值。

3 結果

3.1 氮、磷、鉀配施對白花前胡表觀性狀的影響

氮、磷、鉀配施對白花前胡地上部分的影響主要考察了株高和地上部分干質量2個指標。由圖2～3可知，本研究中白花前胡的株高為30.11～38.67 cm；地上部分變異較大，干質量為6.67～18.00 g；11—12 月，施用氮肥的組別地上株高和地上部分干質量均有增加趨勢，處理間差異無統計學意義。T7和T8的12 月地上部分干質量與空白組相比顯著性升高，分別提高了86.74%、79.54%。

圖2 氮、磷、鉀配施對白花前胡株高的影響（,n=9）

圖3 氮、磷、鉀配施對白花前胡地上部分干質量的影響（,n=9）

氮、磷、鉀配施對白花前胡根粗、根長、地下部分干質量3 個指標均有促進作用。由圖4～6 可知，與11 月數據同組相比，T4 的12 月根粗增長最多，為139.56%，T9 的12 月根粗最大為2.67 cm，較空白組增加40.35%。與11 月同組相比，T4 根長增加最多，達到99.08%；白花前胡根長最高的為12 月份的處理T8 的24.11 cm，相較于空白組提高了19.89%；與11 月同組相比，T5 地下部分干質量增加最多，為237.44%；12 月地下部分干質量最高為T8的23.77 g，相較于空白組提高了75.35%。

圖4 氮、磷、鉀配施對白花前胡根粗的影響（,n=9）

3.2 氮、磷、鉀配施對白花前胡品質的影響

3.2.1氮、磷、鉀配施對白花前胡甲素的影響 由表2可知，所有處理下的白花前胡甲素均達到《中國藥典》2020 年版標準，其中T3 質量分數最高為1.559%，相較于空白組顯著提升12.95%。肥料對白花前胡甲素積累有正向作用，影響程度為鉀肥＞磷肥＞氮肥（表3）。

3.2.2氮、磷、鉀配施對白花前胡乙素的影響 由表2 可知，T2 和T6 的白花前胡乙素相較于空白組有顯著提升，分別提升了48.21%、35.76%，所有處理中僅T2的白花前胡乙素達到《中國藥典》2020年版標準，質量分數為0.252%。本實驗條件下，氮肥和磷的施用與白花前胡乙素含量負相關，鉀肥的施用與白花前胡乙素含量正相關，肥料對白花前胡乙素的影響程度為氮肥＞磷肥＞鉀肥（表3）。

圖5 氮、磷、鉀配施對白花前胡根長的影響（,n=9）

圖6 氮、磷、鉀配施對白花前胡地下部分干質量的影響（,n=9）

3.2.3氮、磷、鉀配施對白花前胡丙素的影響 由表2可知，T2的白花前胡丙素對比空白組顯著提升，其含量為0.439%。氮磷鉀肥的施用均有利于白花前胡丙素的積累，但是對白花前胡丙素的影響差異無統計學意義，肥料對白花前胡丙素的影響程度為鉀肥＞氮肥＞磷肥（表3）。

3.2.4氮、磷、鉀配施對白花前胡醇浸出物的影響 由表2 可知，所有處理下的醇浸出物均高于《中國藥典》2020 年版標準，施肥處理較空白對照的醇浸出物質量分數提升了6.76%～16.27%。不同水平氮對前胡醇浸出物的影響差異有統計學意義（P＜0.05），不同水平磷、鉀對前胡醇浸出物的影響差異無統計學意義，肥料對前胡醇浸出物的影響程度為氮肥＞磷肥＞鉀肥（表3）。

表2 氮、磷、鉀配施對白花前胡有效成分質量分數及產量的影響（,n=9）

表2 氮、磷、鉀配施對白花前胡有效成分質量分數及產量的影響（,n=9）

注：同列不同小寫字母表示P＜0.05。

表3 氮、磷、鉀配施白花前胡有效成分及產量的正交方差分析

3.3 氮、磷、鉀配施對白花前胡產量的影響

由表2 可知，施肥處理的產量變異較大，處理間差異無統計學意義，T8 相較于空白組顯著提高了75.36%，達到3 803.47 kg·hm-2。肥料對前胡產量的影響程度為氮肥＞磷肥＞鉀肥（表3）。

3.4 不同施肥處理下白花前胡品質的主成分分析

將不同施肥處理下白花前胡中白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素、醇浸出物的數據通過SPSS 23.0 軟件進行主成分分析。由表4 可知，對于白花前胡乙素的影響，不同處理的得分排名為T2＞T3＞T1＞T8＞T9＞T5＞T6＞T7＞T4；對于4個評價指標的綜合影響順序為T2＞T3＞T1＞T6＞T8＞T7＞T5＞T4＞T9。

表4 不同施肥處理下白花前胡品質的主成分分析

3.5 不同施肥處理下白花前胡品質與產量的隸屬函數分析

將不同施肥處理下白花前胡中白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素、產量進行隸屬函數分析，綜合得分為各隸屬值的平均值，由表5 可知，白花前胡乙素得分排名為T2＞T3＞T1＞T8＞T9＞T5＞T6＞T7＞T4；產量得分排名為T8＞T7＞T4＞T9＞T3＞T5＞T1＞T2＞T6；對于4 個評價指標的綜合影響順序為T3＞T2＞T8＞T7＞T1＞T9＞T6＞T4＞T5，綜合得分最高的為T3。

表5 不同施肥處理下白花前胡品質與產量的隸屬函數分析

4 討論

4.1 氮、磷、鉀配施對白花前胡農藝性狀和產量的影響

氮、磷、鉀配施對于白花前胡的株高、地上部分干質量、根長、根粗、地下部分干質量產生了不同程度的影響，其中氮肥的施用對表型產生顯著性影響。本研究中施氮處理下白花前胡地上部分干質量呈正增長，未施氮處理下則呈負增長，氮肥的施用能夠促進白花前胡地上部分的生長，為其根系功能的正常運行提供保障[16]。白花前胡的根長、根粗、地下部分干質量在N2水平，即施用150 kg·hm-2氮肥的情況下，有顯著提高，這與李瑩瑩等[17]關于不同氮磷配施對黨參根部生長最有利的氮水平施用量一致。前胡的產量和株高、根粗呈顯著正相關，其中，T8的增產效果最好，達到3 048.42 kg·hm-2，增幅為75.36%，根據不同水平氮磷鉀的效應分析，發現施氮肥對前胡產量的影響最大，在N2水平時最佳，與梁琴等[18]在川芎肥料配施中得出的推薦施肥用量72.28～148.20 kg·hm-2相符。

4.2 氮、磷、鉀配施對白花前胡品質的影響

本研究結果表明，白花前胡有效成分白花前胡甲素、白花前胡丙素均受鉀元素影響最大，白花前胡乙素受氮元素影響最大，其中，各處理下白花前胡甲素含量均達到《中國藥典》2020 年版標準，而白花前胡乙素僅T2達到標準，且在N0水平其含量最高。本研究白花前胡在秋季追肥過程中，氮肥追施不利于白花前胡乙素的積累。白花前胡乙素屬于苯丙素類化合物，而施氮會導致合成該類化合物中的關鍵酶苯丙氨酸解氨酶和酪氨酸解氨酶活性降低[19]，引起相關代謝產物含量下降。關佳莉等[20]研究表明，降低氮肥用量，可以調控菘藍部分次生代謝產物的水平。葛陽等[21]指出，對于非含氮次生物質，施氮后通常會造成中藥材中酚類物質含量的顯著降低，從而影響藥材品質。

4.3 產量性狀和品質性狀的平衡

氮、磷、鉀是植物生長發育所必需的大量元素，與蛋白合成、細胞分裂、光合作用等諸多生理功能密切相關[22]。過量施肥對于藥材的品質會產生不利影響，黃芪、羌活和益母草等藥材的研究中也表現出過量施肥對品質的不良影響，而適量、適時、適合類型肥料的施用，在有利于增產的情況下，對藥材品質沒有顯著不利影響[23-24]。本研究中，以產量和品質為導向的最優處理為T3，即氮肥0 kg·hm-2、磷肥150 kg·hm-2、鉀肥150 kg·hm-2，在提高產量的同時，指標成分相較于空白組均有顯著提升。而T2 則表現出最優的品質特征，突出表現為白花前胡乙素的提高，達到0.252%。

本研究采用同一白花前胡種源，在相同的開放栽培環境下，研究了秋季追肥的氮、磷、鉀配比對白花前胡產量和品質的影響，得到秋季追施氮肥不利于白花前胡品質形成，適度磷、鉀、肥的施用有利于產量和品質提升的結論。然而，影響白花前胡產量和品質的因素還有很多，后續還需要精細的室內實驗，深入探究營養元素的補充對于白花前胡產量和品質的影響。