氮磷鉀配施對(duì)玄參指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響①

羅敏， 譚秋生， 羅川， 徐廣， 鄧才富， 章文偉， 任小強(qiáng)

1.重慶市藥物種植研究所，重慶 南川 408435； 2.重慶金渡中藥材開發(fā)有限公司，重慶 南川 408435

玄參是一味藥用歷史悠久的傳統(tǒng)中藥，最早記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，列為中品．中藥玄參為玄參科植物玄參ScrophularianingpoensisHemsl.的干燥根，具有涼血解毒、滋陰的功效．現(xiàn)代藥理研究還發(fā)現(xiàn)，其具有降血糖[1-2]、抗炎[3-4]、保肝[5-6]等作用．玄參作為藥食兩用大宗中藥材，是中藥處方、多種中成藥的重要原料，在保健品方面也極具開發(fā)價(jià)值，具有廣泛的市場(chǎng)前景．玄參產(chǎn)地多、分布廣，而在人工栽培過程中，各地生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，導(dǎo)致其藥材產(chǎn)量與品質(zhì)差異較大．因此，如何保障和提高玄參的產(chǎn)量和品質(zhì)，是目前玄參生產(chǎn)中亟待解決的問題．

栽培玄參的產(chǎn)量和質(zhì)量不僅受氣候、土壤等自然因素的影響，施肥也是其規(guī)范化生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)．施肥是增加作物、藥用植物等[7-9]產(chǎn)量的有效措施，且可調(diào)控藥用植物次生代謝產(chǎn)物積累，從而影響活性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)方案，近年來(lái)已逐步應(yīng)用于藥用植物的生產(chǎn)中，在燈盞花[10]、三七[11]、重樓[12]等栽培中發(fā)揮了較好作用．目前關(guān)于施肥對(duì)玄參的影響研究有采用3因素2次D-飽和最優(yōu)設(shè)計(jì)法，以植株和塊根性狀為指標(biāo)研究最佳配方施肥方案[13]； 氮磷鉀配比與有機(jī)肥的復(fù)合配方肥對(duì)玄參中7種有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響[14]以及5個(gè)氮磷鉀配比處理對(duì)玄參產(chǎn)量的影響[15]等．通過以上報(bào)道雖能發(fā)現(xiàn)施肥對(duì)玄參的部分影響效果，但實(shí)際指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的作用有限，且缺乏對(duì)玄參氮磷鉀肥交互作用及施肥對(duì)指標(biāo)成分的影響研究．因此，本研究通過“3414”施肥試驗(yàn)方案，探究不同氮磷鉀配比對(duì)玄參指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，并進(jìn)一步擬合其肥料效應(yīng)函數(shù)，以期獲得推薦施肥配方，為本產(chǎn)區(qū)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玄參規(guī)范化種植提供科學(xué)依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在重慶市南川區(qū)大有鎮(zhèn)玄參種植基地進(jìn)行．海拔945 m，供試土壤為黃壤土，屬田塊，前茬為油菜、玉米，肥力中等．土壤基本理化性質(zhì)： 有機(jī)質(zhì)2.07%，pH值6.91，速效氮102.54 mg/kg，有效磷21.06 mg/kg，速效鉀101.40 mg/kg．

1.2 材料與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)計(jì)： 基于前期的研究結(jié)果，采用“3414”施肥方案，設(shè)氮、磷、鉀3個(gè)因素，每因素4個(gè)水平，共14個(gè)處理，每處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列．試驗(yàn)方案及氮磷鉀施肥量見表1．

表1 玄參氮、磷、鉀肥“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)

肥料種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 氮肥為尿素，總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)N總氮≥46.2%； 磷肥為過磷酸鈣，有效磷(P2O5)質(zhì)量分?jǐn)?shù)NP2O5≥12.0%； 鉀肥為硫酸鉀，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)NK2O≥52.0%．每小區(qū)肥料按表1配比混合后，為保障施肥的均勻性而采用窩施的方法分別于齊苗時(shí)期、苗高30 cm時(shí)做追肥施入．

供試種苗： 選用質(zhì)地優(yōu)良的玄參子芽作為種苗，經(jīng)重慶市藥物種植研究所鄧才富研究員鑒定為玄參ScrophularianingpoensisHemsl．每小區(qū)9 m2，按株行距40 cm×40 cm挖穴栽種，每穴放1個(gè)子芽．小區(qū)間開排水溝，試驗(yàn)田管理同大田．

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

浸出物測(cè)定參照《中國(guó)藥典》 2020年4部通則2201項(xiàng)下的熱浸法； 玄參質(zhì)量測(cè)定以哈巴苷與哈巴俄苷總量計(jì)，測(cè)定方法參照0512項(xiàng)下的高效液相色譜法．

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2007辦公軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，應(yīng)用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析、多重比較及隸屬函數(shù)計(jì)算．

隸屬函數(shù)公式

U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

反隸屬函數(shù)公式

U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)

式中，U(Xi)為隸屬函數(shù)值，Xi為玄參某個(gè)測(cè)定指標(biāo)，Xmax，Xmin分別為該指標(biāo)的最大值和最小值．若某一指標(biāo)與施肥為負(fù)相關(guān)，則采用反隸屬函數(shù)，即式(2)計(jì)算．各隸屬函數(shù)值在[0，1]，最后將各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行平均，得到平均隸屬函數(shù)值．

肥效反應(yīng)的數(shù)學(xué)模式采用二次多項(xiàng)式，即

y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x1x2+b5x2x3+b6x1x3+b7x12+b8x22+b9x32

式中，x1，x2，x3分別為N，P，K肥施用量，bi(i=1，2，…，9)為回歸系數(shù)，y為玄參水熱浸出物、哈巴苷和哈巴俄苷總量．

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮磷鉀配比處理對(duì)玄參質(zhì)量的影響

本試驗(yàn)各處理玄參的水熱浸出物高于60.0%，哈巴苷與哈巴俄苷的總量高于0.45%，均滿足《中國(guó)藥典》指標(biāo)要求．玄參指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方差分析結(jié)果見表2．從表2中可知，哈巴苷、哈巴俄苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各施肥處理間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而二者總量與水熱浸出物部分達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義．

表2 氮磷鉀配方施肥對(duì)玄參指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

水熱浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)以T9最高，T7最低，T9，T14與T7之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05)，其余處理間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義．哈巴苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)以T2最高，T3最低； 哈巴俄苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)以T14最高，T11最低．哈巴苷與哈巴俄苷總量則以T9最高，T3最低，T9，T14與T3，T6，T12之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05)，T3與T2，T9，T14之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05)，其余處理間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義．

2.2 玄參N，P，K肥肥效反應(yīng)方程的建立

2.2.1 指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)模型的建立

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，求得在重慶南川基地玄參的N，P，K肥肥效反應(yīng)方程分別為

方差分析結(jié)果顯示，式(1)中F=4.193>F0.05=0.090； 式(2)中F=2.065>F0.05=0.253，說明以上肥效方程與實(shí)際情況擬合性較好，反映了玄參水熱浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、哈巴苷和哈巴俄苷總量與氮、磷、鉀3因子的相關(guān)關(guān)系，對(duì)玄參的合理施肥具有一定的指導(dǎo)意義．由主效應(yīng)系數(shù)得出N，P，K肥對(duì)玄參水熱浸出物、哈巴苷和哈巴俄苷總量的影響由大到小分別為P>K>N，N>P>K．

2.2.2 單因素肥料對(duì)指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

選用處理T2，T3，T6，T11求得在P2K2為基礎(chǔ)的氮肥效應(yīng)方程為

(3)

(4)

選用處理T4，T5，T6，T7求得在N2K2為基礎(chǔ)的磷肥效應(yīng)方程為

(5)

(6)

選用處理T6，T8，T9，T10求得在N2P2為基礎(chǔ)的鉀肥效應(yīng)方程為

(7)

(8)

根據(jù)式(3)，(5)，(7)可以看出，N，P，K肥對(duì)玄參水熱浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響曲線是一條開口向下的拋物線，說明在一定范圍內(nèi)，隨著N，P，K肥施用量的增加，玄參水熱浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，但過量施用則會(huì)呈下降趨勢(shì)，因此，可以找出促進(jìn)玄參水熱浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加的肥料施用量．

根據(jù)式(4)，(6)，(8)可以看出，N，K肥對(duì)玄參哈巴苷與哈巴俄苷總量的影響呈負(fù)效應(yīng)； 在一定范圍內(nèi)，隨P肥施用量的增加，玄參哈巴苷與哈巴俄苷總量增加，但過量施用P肥，則會(huì)呈下降趨勢(shì)．

2.2.3 兩兩交互效應(yīng)分析

選用處理T2-T7，T11，T12求得在K2為基礎(chǔ)的氮、磷肥效應(yīng)方程為

(9)

(10)

選用處理T4-T10，T14求得在N2為基礎(chǔ)的磷、鉀肥效應(yīng)方程為

(11)

(12)

選用處理T2，T3，T6，T8-T11，T13求得在P2為基礎(chǔ)的氮、鉀肥效應(yīng)方程為

(13)

(14)

根據(jù)式(9)，(11)，(13)可以看出，N，P交互，P，K交互，N，K交互作用的系數(shù)均為負(fù)值，說明在本試驗(yàn)條件下，N，P，K肥兩兩交互對(duì)玄參水熱浸出物表現(xiàn)為拮抗的負(fù)交互作用．根據(jù)式(10)，(12)，(14)可知，N，P交互，P，K交互對(duì)哈巴苷與哈巴俄苷總量表現(xiàn)為協(xié)同的正交互作用，N，K交互表現(xiàn)為拮抗的負(fù)交互作用．

2.3 隸屬函數(shù)分析

對(duì)玄參各指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，可以綜合評(píng)價(jià)不同施肥組合下的玄參質(zhì)量．

從表3可知，本試驗(yàn)中，玄參的指標(biāo)成分隸屬函數(shù)均值由大到小依次為T9=T14>T5>T2>T4>T10>T1>T7=T8>T12=T13>T11>T6=T3．不施肥處理T1排在中間位置，說明氮磷鉀配方比例對(duì)玄參質(zhì)量的影響較大，存在較為明顯的濃度效應(yīng)，適宜的氮磷鉀配方施肥對(duì)玄參質(zhì)量提升有促進(jìn)作用．根據(jù)隸屬函數(shù)值排列靠前的施肥處理來(lái)看，氮肥中等施肥水平配比低/中等磷肥、低鉀肥對(duì)玄參指標(biāo)成分積累具有積極作用，此評(píng)價(jià)體系中以T9(N2P2K1)，T14(N2P1K1)效果最佳．

表3 氮磷鉀配方施肥的玄參指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)隸屬函數(shù)分析

3 討論

肥料是保障作物產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素，合理施肥是中藥材規(guī)范化栽培中的重要農(nóng)藝措施[10]，不僅能促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，提高藥材產(chǎn)量，亦能改善藥材品質(zhì)，對(duì)中藥材質(zhì)量保障及其土壤環(huán)境的保護(hù)均具有重要意義[16-17]．已有研究表明，適量的氮磷鉀配施能提高天麻、枸杞、旋覆花等藥材的產(chǎn)量和藥用成分[18-21]．本試驗(yàn)結(jié)果表明，氮磷鉀配施對(duì)藥材浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的積累具有一定的影響，與其他中藥材品種的文獻(xiàn)報(bào)道[22-24]結(jié)果相似．通過氮磷鉀3因素的肥料配比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀肥對(duì)玄參指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)出不同的影響作用，對(duì)水熱浸出物的影響由大到小為P>K>N； 隨N，P，K肥施用量的增加呈先上升后下降趨勢(shì)，并且兩兩交互表現(xiàn)為拮抗作用．而對(duì)哈巴苷和哈巴俄苷總量的影響由大到小為N>P>K，適量P肥具有促進(jìn)作用，兩兩交互N和P，P和K表現(xiàn)為協(xié)同作用，N和K表現(xiàn)為拮抗作用．由此更凸顯了施肥配比對(duì)玄參質(zhì)量影響的重要性，因而必須尋求適地、適宜的玄參氮磷鉀配方施肥比例．

綜合本試驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同肥料配比中，N2P2K1，N2P1K1中低等配比的玄參水熱浸出物、哈巴苷與哈巴俄苷的總量最高，表明玄參并非耐高肥力的藥用植物，這與施肥對(duì)玄參產(chǎn)量的影響結(jié)果類似[13]，玄參對(duì)N，K肥的耐受力較差，隨二者施用量的增加，玄參產(chǎn)量均降低； 以中、低等配方肥為最優(yōu)配方[14]．而另有研究表明，在施足氮、鉀肥的基礎(chǔ)上增施磷肥對(duì)玄參有較好的增產(chǎn)效果[15]．本研究與前人研究結(jié)果存在差異，這可能是因?yàn)椋?①玄參質(zhì)量與栽培地土壤類型及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等相關(guān)，導(dǎo)致不同地區(qū)的研究結(jié)果不同； ②與施肥水平、配比、肥料種類及施肥方式有關(guān)．本試驗(yàn)為保障施肥效果而采用窩施的方式，保證重復(fù)小區(qū)每窩的肥料配比與施用量； ③N，P，K不同肥料肥效的發(fā)揮受環(huán)境條件的影響很大，如土壤肥力狀況、氣候條件等均相關(guān)．針對(duì)不同區(qū)域土壤理化指標(biāo)、氣候條件以及玄參需肥規(guī)律進(jìn)行長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，找出適宜當(dāng)?shù)貤l件的最佳施肥配比、施肥量、施肥時(shí)期與施肥方式．玄參的有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、植物營(yíng)養(yǎng)、供試土壤養(yǎng)分肥力與N，P，K肥之間的關(guān)系極為復(fù)雜，有待進(jìn)一步深入探討．

4 結(jié)論

通過研究，得出以下結(jié)論：

①N，P，K肥對(duì)玄參指標(biāo)成分具有不同的影響作用，對(duì)水熱浸出物和哈巴苷、哈巴俄苷二者總量的影響由大到小分別表現(xiàn)為P>K>N，N>P>K．

②在一定范圍內(nèi)，隨著N，P，K肥施用量的增加，玄參水熱浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，但過量施用則呈下降趨勢(shì)．N，K肥對(duì)玄參哈巴苷與哈巴俄苷總量的影響呈負(fù)效應(yīng)，在一定范圍內(nèi)隨P肥施用量的增加而增加，過量施用則下降．

③N，P，K肥兩兩交互對(duì)玄參水熱浸出物表現(xiàn)為拮抗的負(fù)交互作用，N和P，P和K對(duì)哈巴苷與哈巴俄苷總量表現(xiàn)為協(xié)同的正交互作用，N和K為拮抗的負(fù)交互作用．

④在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，14種不同N，P，K肥配比處理對(duì)玄參指標(biāo)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響中，以N2P2K1，N2P1K1中、低等配比的綜合效果最佳．