氮磷鉀肥配比對(duì)甘草多糖含量的影響

張春鴿

（北華大學(xué)林學(xué)院，吉林 吉林 132013）

甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch）又名甜草，為豆科（Leguminosae）甘草屬（Glycyrrkiza L.）多年生草本植物，地上部分常呈群叢狀，地下根和根莖發(fā)達(dá)，具有耐旱、耐鹽、耐沙埋等特性，固沙能力強(qiáng)。在我國，甘草入藥歷史悠久，大多數(shù)中藥處方中都有甘草，故甘草素有“國老”、“十方九草”之譽(yù)。甘草性平、味甘、歸心、肺、脾、胃經(jīng)，具有益氣補(bǔ)中、清熱解毒、祛痰止咳、緩急止痛、緩和藥性等功效[1，2]。甘草甜素及鈣鹽具有解毒作用[3～7]。甘草野生資源少、人工栽培產(chǎn)量低，如何提高栽培甘草的產(chǎn)量和品質(zhì)，已成為中藥材資源開發(fā)利用中亟待解決的課題。本研究依據(jù)不同氮、磷、鉀施肥比例與甘草多糖含量分析，確立最佳肥料配比。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

超聲波振蕩器（常州首創(chuàng)儀器設(shè)備有限公司）；UV―2450紫外分光光度計(jì)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上?？婆d儀器有限公司）；1/10 000天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)

2015年在北華大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地開展了甘草施肥試驗(yàn)，甘草樣地采用壟式種植。試驗(yàn)地土壤為粘壤土，腐殖質(zhì)含量0.5612%、pH值7.86～8.19、全氮1.2182%、水解氮0.648 4%、全磷0.110 1%、速效磷0.072 0%、全鉀2.478 6%、速效鉀1.289 3%。

采用相鄰格子法劃分為14個(gè)4m 8m樣方，隨機(jī)排序，每個(gè)樣方內(nèi)均為3年生烏拉爾甘草，長勢和密度相近。

1.3 施肥設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)采用三元一次回歸正交設(shè)計(jì)，以尋求優(yōu)化施肥配方。各實(shí)驗(yàn)因素碼值水平的上限、下限施肥量根據(jù)專業(yè)知識(shí)確定，“0”水平施肥量由公式計(jì)算而得。見表1。

表1 設(shè)計(jì)碼值（X j）和施肥量（Z j）Tab.1 Designing cuonter（X j）and fertilization quantity（Z j）

設(shè)碼值和實(shí)驗(yàn)因素水平分別為xj和zj（j=1，2，3），xj的上限、下限分別為 x2j、x1j，zj的上限、下限分別為z2j和z1j，單位碼值的因素水平區(qū)間相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)因素水平zj=z1j+△j（xj-xx1j）

1.4 施肥配比方案

依據(jù)三元一次回歸正交設(shè)計(jì)要求，在14個(gè)樣方安排氮、磷、鉀不同用量配比。見表2。

表2 配方施肥設(shè)計(jì)方案Tab.2 Designing programme offormula fertilization

1.5 超聲波提取法測定甘草中多糖含量[8]

1.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精確稱取干燥恒重的葡萄糖25.2mg，加適量水溶解，轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，加水至刻度，搖勻，配置成100.8mg/L標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液，備用。精確量取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL、0.7mL，置干燥試管中，分別加水至1mL，再分別加入50g/L苯酚溶液1.6mL，搖勻，加濃H2SO47.0mL，充分搖勻，室溫放置25min，同時(shí)做空白對(duì)照，490nm處測定吸光度，以吸光度（A）對(duì)濃度（C）進(jìn)行線性回歸。

1.5.2 甘草多糖與葡萄糖換算系數(shù)的測定 稱取干燥甘草粉末40g，置500mL錐形瓶中，分別用石油醚（60℃～90℃）、乙醚和 80%乙醇于 35KH 超聲提取30min；殘?jiān)鼡]干溶劑后，加水50mL超聲提取30min；過濾，加水50mL重復(fù)超聲提取1次，合并2次水提液，減壓濃縮至一半體積，加入1g/L活性炭脫色，過濾；濾液加入95%乙醇，靜置過夜，過濾；殘?jiān)靡颐选o水乙醇反復(fù)洗滌，得甘草多糖，60℃烘干至恒重，備用。

精確稱取甘草多糖 20mg，水溶解后定容到100mL，搖勻，作為多糖儲(chǔ)備液。精確量取多糖儲(chǔ)備液0.5mL，加水至1mL，按測定標(biāo)準(zhǔn)曲線同樣的方法測其吸光度值。換算系數(shù)f=W/C D，其中，f.換算系數(shù)；W.甘草多糖質(zhì)量（；C.多糖儲(chǔ)備液中葡萄糖的質(zhì)量（D.多糖的稀釋倍數(shù)。

1.5.3 樣品多糖含量的測定 首先用石油醚、乙醚和80%乙醇對(duì)甘草粉末進(jìn)行脫脂，然后采用水提法得到甘草多糖。樣品測定采用乙醇和水進(jìn)行超聲提取，得甘草多糖含量，多糖含量=（W/樣品干重）100%。見圖1、圖 2。

圖1 甘草多糖的提取Fig.1 Extraction of G.Uralensis polysaccharide

圖2 甘草多糖的測定Fig.2 Determining of G.uralensis polysaccharide

1.6 統(tǒng)計(jì)分析的確定。

前期數(shù)據(jù)整理采用Excell軟件，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析部分用 SAS8.2統(tǒng)計(jì)軟件的 ANOVA方差分析程序模塊、TTEXT程序模塊、REG線性回歸分析模塊和RSREG（二次響應(yīng)曲面回歸過程）模塊對(duì)各施肥配比的測定指標(biāo)進(jìn)行方差分析、多重比較和三元二次回歸分析以及通過 VB自編程序?qū)で笞罴咽┓逝浔确桨?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥配比甘草多糖含量

經(jīng)多糖含量檢測，氮、磷、鉀施肥比例不同，甘草多糖含量不同。施肥配比13、1、14多糖含量較高，這幾種施肥比例約為N∶P∶K=1.6∶1.3∶1，施肥配比 4、5、8、9、12 多糖含量較低。見表 3。

表3 不同施肥配比甘草多糖含量Tab3 Contention of G.uralensis polysaccharide among formula fertilizations

2.2 氮、磷、鉀對(duì)甘草多糖含量的貢獻(xiàn)

將多糖含量與施肥因子進(jìn)行回歸分析，模型總回歸p=0.670 6，模型不顯著；線性項(xiàng)（一次項(xiàng)）、二次項(xiàng)交叉項(xiàng) p值分別為 0.539 0、0.815 4、0.520 5，擬合均不顯著。回歸交叉項(xiàng)顯著性＞線性項(xiàng)顯著性＞二次項(xiàng)顯著性，因子效應(yīng)K肥（0.469 4）＞P肥（0.599 0）＞N肥（0.6 514），說明鉀肥對(duì)多糖含量貢獻(xiàn)較大，施肥時(shí)應(yīng)主要考慮K肥施用量，并考慮到K肥的交互作用。見表4。

表4 預(yù)測控制模型及施肥因子顯著性檢驗(yàn)Tab.4 Significance test of forcast model and fertilization factor

2.3 增加多糖含量的最佳施肥模式

通過三元二次正交回歸分析得甘草多糖含量響應(yīng)模型為Y=0.115 0+0.012 5N+0.008 8P+0.006 3K-0.003 8 N2-0.001 3N P+0.011 3N K-0.011 3P K。

從響應(yīng)模型可以看出，模型中一次項(xiàng)正效應(yīng)N肥（0.012 5）＞P肥（0.008 8）＞K肥（0.006 3）；N K肥交叉項(xiàng)正效應(yīng)（0.0113）等于P K肥交叉項(xiàng)負(fù)效應(yīng)（-0.0113）＞N P肥交叉項(xiàng)負(fù)效應(yīng)（-0.001 3）；N肥二次項(xiàng)表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)（-0.003 8）。見表5。

結(jié)合表4與表5，施肥中應(yīng)多施K肥，適當(dāng)增施N肥，減少P肥施用量。

計(jì)算機(jī)仿真尋優(yōu)結(jié)果表明，甘草多糖含量最大值為 143.9g/kg，碼值為N（1）、P（-1）、K（1），依據(jù)公式回算出施肥量（范圍為±5%），N、P、K分別為11.6～12.9g/m2、2.6～2.9g/m2、7.4～8.2g/m2。

表5 N、P、K對(duì)甘草多糖含量預(yù)測控制模型參數(shù)估計(jì)Tab.5 Parameter estimation of forcast model abuotN，P，K to contention of G.Uralensis polysaccharide

3 小結(jié)

3.1 氮、磷、鉀施肥比例為1.6∶1.3∶1時(shí)，多糖含量較高。

3.2 多糖含量與施肥因子進(jìn)行回歸分析表明，鉀肥對(duì)多糖含量貢獻(xiàn)較大，施肥時(shí)應(yīng)主要考慮K肥施用量，并考慮到K肥的交互作用。

3.3 依據(jù)甘草多糖含量實(shí)測數(shù)據(jù)，通過三元二次正交回歸分析，N肥、P肥、K肥施肥配比對(duì)甘草多糖含量的響應(yīng)模型為 Y=0.115 0+0.012 5N+0.008 8P+0.006 3K-0.003 8N2-0.001 3N P+0.011 3N K-0.011 3P K。

響應(yīng)模型表明，應(yīng)多施K肥，適當(dāng)增施N肥，減少P肥施用量。計(jì)算機(jī)仿真尋優(yōu)結(jié)果表明，甘草多糖含量最大值為 143.9g/kg，碼值為N（1）、P（-1）、K（1），計(jì)算出施肥量并將其范圍控制在±5%，N肥、P肥、K肥分別為 11.6g/m2～12.9g/m2、2.6g/m2～2.9g/m2、7.4g/m2～8.2g/m2。