錳、鉬、硼三種微量元素對黃芪生長指標、總多糖含量及生理特性的影響△

楊相，張豆豆，羅琳，崔潔，王文全，，3*，侯俊玲，3，張莉

（1.北京中醫(yī)藥大學 中藥學院，北京 100102；2.中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院藥用植物研究所，北京 100193；3.中藥材規(guī)范化生產(chǎn)教育部工程研究中心，北京 100102）

黃芪為常用大宗藥材，來源于豆科黃芪屬多年生草本植物蒙古黃芪Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var mongholicus（Bge.）Hsiao或膜莢黃芪 Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.的干燥根［1］?，F(xiàn)代研究表明黃芪具有增強免疫力，降壓、降血糖、抗衰老、抗腫瘤和抗病毒等藥理作用［2］。目前，因用途廣泛導致市場需求量巨大［3］。在野生黃芪資源大面積減少的情況下，人工種植黃芪必將成為市場的主體。如何提高改善栽培黃芪的產(chǎn)量質(zhì)量至關(guān)重要，即對于黃芪的種植技術(shù)要求越來越高。通過施肥來調(diào)控中藥材產(chǎn)量質(zhì)量一直是研究的熱點。研究表明除氮、磷、鉀大量元素外，微量元素在黃芪產(chǎn)量質(zhì)量的調(diào)控方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

常見的微量元素主要包括鐵、鋅、錳、硼、鉬等。其中鐵、鋅對黃芪產(chǎn)量質(zhì)量的影響已有研究。郭瑜瑞［4］等研究表明適宜濃度的鐵、鋅可以促進黃芪的生長，增加藥材的產(chǎn)量。并對黃芪中總黃酮、總皂苷、總多糖有顯著影響。而關(guān)于錳、鉬、硼的研究僅停留在黃芪幼苗構(gòu)建及部分生理指標的測定。梁喜龍［5］等研究表明一定濃度的H3BO3促進了黃芪幼苗地上部分的生長及葉綠素的合成。劉暢等［6］研究ZnSO4可使黃芪葉綠素含量提高，黃芪葉片POD活性增強。黃芪作為藥用植物，市場評價指標主要以根部產(chǎn)量和質(zhì)量為主，僅以生理活性為評價指標仍缺乏一定的說服力。

故本研究選取錳、鉬、硼三種微量元素進行研究，并從產(chǎn)量、總多糖含量、生理特性三個方面進行綜合分析，以期篩選最佳的錳、鉬、硼配比及合適的營養(yǎng)液濃度，為黃芪施肥過程中微量元素的施入提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗地點

供試植物采用一年生的蒙古黃芪，購于甘肅岷縣中藥材市場，由北京中醫(yī)藥大學王文全教授鑒定為蒙古黃芪 Astragalusmembranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao的種苗。栽培基質(zhì)為砂土∶陶粒體積之比為2∶1。黑色塑料盆規(guī)格：盆高45 cm，口徑40 cm，底徑27.5 cm。試驗在中國科學醫(yī)學院藥用植物研究所溫室大棚中進行，全年溫度、濕度和光照均能滿足黃芪正常生長。

儀器設(shè)備：SP-754紫外可見分光光度計（杭州愛普儀器設(shè)備有限公司）；BP 211D型電子分析天平；Centrifuge 5430R（艾本德中國有限公司）。

1.2 試驗方法

本試驗采用三因素三水平L9（3＾4）正交表設(shè)計，以錳、硼、鉬要素不同用量進行組合設(shè)計，通過調(diào)整MnSO4、H3BO4、NaMo4·H2O肥料的質(zhì)量來控制錳、硼、鉬不同水平，錳、硼、鉬的水平具體用量見表1。除設(shè)計因素外，各處理其他元素用量保持一致，其中大量元素為霍格蘭大量元素通用配方［7］。試驗中所用的肥料均采用分析純肥料。

表1 錳、硼、鉬正交設(shè)計的因素與水平表

試驗于2017年4月19日進行移栽，每個黑盆移栽12株黃芪種苗，每個處理重復3次，試驗有9個不同處理，外加空白對照組，共計30盆。每次每盆的營養(yǎng)液澆灌量為1 L，每隔20 d進行一次澆灌，除試驗因素外，各處理其他管理措施相同，平時根據(jù)天氣情況進行適當補水。

1.3 取樣與測定

試驗取樣主要分為生長王旺盛期和采收期兩個階段。于黃芪生長旺盛期，每個處理隨機挑選10株，采用盒尺進行株高、株幅的測定。并在黃芪植株的相同部位摘取葉片及時進行葉綠素及酶活的測定。于采收期將盆中的黃芪全部取出，進行根長、根粗、蘆頭直徑測定。根于45℃烘箱中干燥并粉碎，過60目篩，供后期進行總多糖含量檢測。具體測定方法如下：

1.3.1 生長指標的測定 生長指標主要分為地上生長指標和根部生長指標。地上生長指標主要包括株高、株幅。株高是指植株根部到頂部之間的距離；植物地上部分所能形成的最大寬度成為株幅。根部生長指標主要包括根長、蘆頭直徑、單株根鮮重。

1.3.2 總多糖含量的測定 黃芪多糖是黃芪發(fā)揮作用的主要成分。目前，除 《中華人民共和國藥典》規(guī)定的黃芪甲苷和毛蕊異黃酮葡萄糖苷兩種質(zhì)量評價指標外，黃芪多糖的含量也決定著黃芪藥效［8］。總多糖的含量測定采用苯酚-濃硫酸法比色法。

1.3.3 生理指標的測定 生理活性指標的測定主要包括葉綠素、SOD酶、POD酶。通過相關(guān)生理指標的測定可以間接反映黃芪的生長狀況。葉綠素代表植物的光合作用的強弱，而SOD酶與POD酶的活性大小與黃芪抗逆性有明顯的關(guān)系。葉綠素含量測定采用乙醇-丙酮混合提取法［8］；POD活性的測定：采用愈創(chuàng)木酚法［9］；SOD活性測定：采用氮藍四唑法［9］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 8.2、Excel 2016、正交實驗助手對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營養(yǎng)液配方對黃芪生長指標的影響

由表2中不同生長指標的R值的結(jié)果顯示，錳、鉬、硼三種微量元素對黃芪不同生長指標的影響不同。各指標影響重要性分別為根長A＞B＞D＞C；蘆頭直徑為A＞C＞D＞B；單株根鮮重為A＞B＞C＞D；株高為A＞C＞D＞B；株幅為 C＞A＞D＞B。表方差分析表3中可以看出A、C對蘆頭直徑有顯著性差異；A對單株根鮮重有顯著性差異；C對黃芪株幅有顯著性差異。結(jié)合表中的各指標K值大小可以得出錳、鉬、硼三種微量元素組合下對不同生長指標的最優(yōu)促進組合。即根長的最優(yōu)組合Mn2Mo3B3；蘆頭直徑Mn2Mo1B3；單株根鮮重 Mn2Mo1B3；株高 Mn2Mo1B3；株幅 Mn3Mo3B1。由于黃芪主要以根部入藥，根部指標更能有效的反應(yīng)黃芪的生長和產(chǎn)量情況，故綜合三種元素對黃芪各指標的影響，最適合黃芪生長的最有組合為Mn2Mo1B3。即 0.48 mg·L-1的錳元素、0.54 mg·L-1的鉬元素和0.81 mg·L-1的鉬元素組合條件下，更有利與促進黃芪的生長和物質(zhì)積累。

表2 生長指標正交實驗結(jié)果

表2續(xù)）

表3 各生長指標正交試驗結(jié)果

2.2 不同營養(yǎng)液配方對黃芪總多糖含量的影響

由表4中R值的結(jié)果可以看出，錳、鉬、硼三種微量元素對黃芪總多糖含量重要性為B＞D＞C＞A。表5方差分析表中A、B對黃芪總多糖的含量有顯著性差異；結(jié)合表中的各指標K值比較。得出總多糖含量的最優(yōu)組合Mn3Mo1B1。及0.72 mg·L-1的錳元素、0.54 mg·L-1的鉬元素和 0.27 mg·L-1的鉬元素。

2.3 不同營養(yǎng)液配方對黃芪生理指標的影響

同理，由表6中R值的結(jié)果可以看出，錳、鉬、硼三種微量元素對黃芪不同生理指標影響的重要性不同。分別表現(xiàn)為葉綠素C＞B＞A＞D；SOD酶活性為A＞B＞C＞D；POD酶活性為A＞D＞C＞B；表7方差分析表中B、C對黃芪葉片葉綠素有顯著性差異；A、B對SOD酶活性有顯著性差異；A對黃芪POD酶活性有顯著性差異。結(jié)合表中的各指標K值比較。得出葉綠素含量的最優(yōu)組合Mn3Mo1B1；SOD酶活性Mn2Mo1B1；POD酶活性Mn2Mo2B2。綜合各項生長指標，對黃芪生理特性促進作用的最有組合表現(xiàn)為Mn2Mo1B1。即0.48 mg·L-1的錳元素、0.54 mg·L-1的鉬元素和 0.27 mg·L-1的鉬元素組合條件下，更有利黃芪抗逆性的增強。

表4 總多糖含量正交實驗結(jié)果

表5 總多糖含量正交試驗結(jié)果

表6 各生理指標正交試驗結(jié)果

表7 各生長指標正交試驗結(jié)果

3 結(jié)論與討論

該試驗通過正交試驗研究了錳、鉬、硼三種微量元素對黃芪生長、總多糖含量以及生理指標的影響。結(jié)果表明0.48 mg·L-1的錳元素、0.54 mg·L-1的鉬元素和0.27 mg·L-1的鉬元素組合條件下對黃芪生理活性指標有較好的促進效果，黃芪生長前期，以0.48 mg·L-1的錳元素、0.54 mg·L-1的鉬元素和0.27 mg·L-1的鉬元素組合作為基肥施入，可以促進黃芪幼苗抗逆性的增強。0.48 mg·L-1的錳元素、0.54 mg·L-1的鉬元素和 0.81 mg·L-1的鉬元素組合、0.96 mg·L-1的錳元素、0.54 mg·L-1的鉬元素和0.27 mg·L-1的鉬元素組合條件分別有利于黃芪根部重量的增加和總多糖含量的增加，所以在黃芪生長旺盛期可通過葉面噴施補充錳、硼元素，進而提高黃芪的產(chǎn)量質(zhì)量。

在盆栽無營養(yǎng)基質(zhì)的條件下，錳、硼有利于黃芪單株根重的增加。曹恭等［11］指出錳肥可增加豆科植物根瘤菌的數(shù)目增加，促進植物固氮能力加強，增加根部重量與本研究類似。在本研究中鉬肥未能對根重表現(xiàn)出明顯效果，可能是由于濃度設(shè)置過高，效果不顯著。后續(xù)可降低鉬元素的濃度進行試驗。錳、鉬、硼肥顯著增加了黃芪葉片葉綠素含量、POD、SOD酶的活性，這一結(jié)果也與微量元素對植物生理的影響一致［12-13］。此外，錳、鉬能促進黃芪多糖含量的增加。但影響機制未有相關(guān)文獻報道，有待進行深入的討論。

本試驗結(jié)果為改善盆栽黃芪營養(yǎng)液的配方提供了實驗依據(jù)，可用于黃芪盆栽試驗錳、鉬、硼三種微量元素的施入，同時對黃芪大田種植也具有指導意義。但試驗設(shè)計尚有不足，后續(xù)還需進行田間施肥用量的研究。此外，結(jié)合與其他營養(yǎng)元素的拮抗作用進行分析，也具有一定的研究意義，將有助于栽培黃芪對微量元素的最大利用效率，從而提高栽培黃芪的產(chǎn)量和質(zhì)量。

［1］ 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典［S］.一部.北京：中國中醫(yī)藥科技出版社，2015：302.

［2］ 唐國廷.黃芪藥理作用與臨床應(yīng)用研究進展［J］.中醫(yī)藥臨床雜志，2010，22（9）：844-845.

［3］ 秦雪梅，李震宇，孫海峰，等.我國黃芪藥材資源現(xiàn)狀與分析［J］.中國中藥雜志，2013，38（19）：3234-3238.

［4］ 郭瑜瑞.不同礦質(zhì)元素處理下蒙古黃芪生長和有效成分的差異研究［D］.楊凌：西北農(nóng)林科技大學，2014.

［5］ 梁喜龍，方淑梅，劉暢，等.CuSO4與H3BO3對黃芪幼苗建成及部分生理生化指標的影響［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學學報，2012，24（3）：1-4.

［6］ 劉暢，王征，李海.ZnSO4和MnCl2對黃芪幼苗形態(tài)建成及生理特性的影響［J］.中國林副特產(chǎn)，2010（6）：10-13.

［7］ 曹秀，夏仁學，張德健，等.水培條件下營養(yǎng)元素對枳幼苗根毛發(fā)育及根生長的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學報，2013，24（6）：1525-1530.

［8］ 潘瑞熾.植物生理學：5版.［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［9］ 魏群.分子生物學試驗指導［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［10］陳燕瑞，曾以旺，王少平，等.黃芪中免疫活性成分的不同提取方式比較［J］.中國實驗方劑學雜志，2014，20（16）：42-44.

［11］曹恭，梁鳴早.錳—平衡栽培體系中植物必需的微量元素［J］.土壤肥料，2004，4（1）：49-50.

［12］武松偉，胡承孝，譚啟玲，等.鉬與植物抗寒性研究進展［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學，2016，55（1）：13-16，42.

［13］張曉博.硼對植物生理功能影響的研究進展［J］.現(xiàn)代農(nóng)村科技，2010，39（14）：55-56.