氮磷鉀配施對青海地區(qū)枸杞子產(chǎn)量和藥用成分的影響△

王方方，楊小玉，毛怡寧，康瑩，李虹，黃曉欣，董玲，孟昭軍，劉震，黎蔚詩，孫志蓉*，劉勇*

1.北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 102400；2.德令哈林生生物科技有限公司，青海 817000

中藥枸杞子為茄科枸杞屬植物寧夏枸杞LyciumbarbarumL.的干燥成熟果實[1]，在中國植物志中記載本屬約80種，主要分布在南美洲，少數(shù)種類分布于歐亞大陸溫帶；我國產(chǎn)7種3變種，主要分布于北部[2]。枸杞子是常用滋補類中藥材，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，被列為上品，為歷版《中華人民共和國藥典》所收載。其味甘、性平、歸肝、腎經(jīng)、善滋補肝腎，益精明目，用于虛勞精虧，腰膝酸軟，眩暈耳鳴，內(nèi)熱消渴，血虛萎黃，目昏不明等癥[1]。位于世界“四大超凈區(qū)”之一的青藏高原柴達木盆地的青海省海西州是中國第二大枸杞種植基地[3]。

類胡蘿卜素是由所有光合生物和一些非光合作用合成的親脂性類異戊二烯化合物，此外，β-胡蘿卜素本身即是一種廣受認(rèn)可的抗氧化劑，在預(yù)防心血管、眼部、消化系統(tǒng)和腫瘤等疾病中具有較好的作用，還能提高免疫力及抵御病原微生物感染。枸杞多糖具有抗炎、抗氧化、抗凋亡、抗衰老、調(diào)節(jié)免疫等作用。氮是植物蛋白質(zhì)的基本成分，當(dāng)缺氮時植物生長受到抑制。磷是植物細(xì)胞核的重要成分，對細(xì)胞分裂及植物各器官組織的分化發(fā)育開花結(jié)果有重要作用。鉀具有調(diào)節(jié)或催化的作用，能增強植物的抗病力。氮磷鉀施肥過多造成浪費及土壤板結(jié)等，過少則不利于植物生長，因此，合理施肥則至關(guān)重要[4-8]。

1 材料與方法

1.1.1 試驗地概況 試驗于2017年在青海省海西蒙古族藏族自治州德令哈市柯魯柯鎮(zhèn)進行，試驗地地理坐標(biāo)位于東經(jīng)96°15′～98°15′，北緯36°55′～38°22′，平均海拔2980 m，年平均氣溫4 ℃左右，年平均降水量177 mm，土壤理化性質(zhì)為pH 8.2、有機質(zhì)12.76 g·kg-1、堿解氮110 mg·kg-1、有效磷0.47 mg·kg-1、速效鉀170 mg·kg-1。

1.1.2 材料 氮肥用硝酸銨鈣(N>15.5%，山西陽煤豐喜肥業(yè)有限責(zé)任公司)、過磷酸鈣(P2O5>12%，江蘇美樂肥料有限公司)、氯化鉀(K2O>60%，中化化肥有限公司)。試驗枸杞樹來自青海省海西蒙古族藏族自治州德令哈市柯魯柯鎮(zhèn)的六年生寧杞7號枸杞。請當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗的人挑選長勢結(jié)果枝等相似的六年生枸杞樹，并對所挑選的的枸杞樹進行株高地徑冠幅SPSS分析，結(jié)果均無顯著性差異。UV-2600分光光度計(上海尤尼科儀器有限公司)；KQ-500E超聲波清洗器(北京鑫科奧科技有限公司)；NVP-2000真空泵(埃朗科技國際貿(mào)易(上海)有限公司)；電子天平(奧豪斯儀器有限公司)；打粉機(廣州市兆利電器實業(yè)有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗采用農(nóng)業(yè)部推薦的“3414”肥效試驗方案，“3”是指氮、磷、鉀，“4”是指4個水平分別為：2為當(dāng)?shù)赝扑]施肥量、0為不施肥、1為當(dāng)?shù)赝扑]施肥量的一半，3為當(dāng)?shù)赝扑]施肥量的1.5倍，共14個處理，試驗每處理3次重復(fù)，共 42個小區(qū)，每小區(qū)3棵樹，枸杞樹株行距為3 m×1 m，施肥設(shè)計按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣，春季施腐熟羊糞，枸杞的膨果期按照試驗方案進行施肥，施肥技術(shù)方法采用半圓開溝法進行且開溝方向一致。與枸杞株的有效開挖安全距離控制在30～40 cm，開挖深度10～15 cm。以利肥料均勻擴散至根部，防止開挖過深，肥料淋溶至根部以下，降低肥料利用率。施肥量見表1。

表1 氮磷鉀因素水平及施用量 g/株

1.2.2 測定項目與方法 枸杞子采收期為2017年8月，將每株樹的鮮果放進透氣的牛皮紙袋，測量每株樹的產(chǎn)量，并從中隨機挑選100粒測量百粒質(zhì)量。

將枸杞子低溫冷凍干燥12 h，打粉、過3號篩，錫箔紙包裹放冰箱待用。

枸杞多糖按照《中華人民共和國藥典》2015版枸杞子測定方法測定。β-胡蘿卜素按照康保珊等[9]方法進行測定并加以改進。

1.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：按照藥典標(biāo)準(zhǔn)測得標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=59.722X+0.081，r=0.999 7(X單位mg·mL-1)。

β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：精密稱取β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品1.5 mg于50 mL棕色容量瓶中，包裹錫箔紙，以石油醚與無水乙醇按照1∶1(V/V)配制的提取溶劑定容。

供試品溶液的制備：將石油醚與無水乙醇按照不同配比進行混合作為提取溶劑。精密稱取過3號篩的樣品粉末0.1 g，置于100 mL的錫箔紙包裹的燒瓶中避光超聲(300 W，40 kHz)提取一定時間，放至室溫后抽濾定容至100 mL棕色容量瓶中。整個過程中盡量保持避光。

1.2.2.2β-胡蘿卜素紫外全波長掃描經(jīng)全波長掃描可知在波長451 nm處有最大吸收。取對照品溶液1、1.5、2、2.5、3、3.5 mL于25 mL棕色容量瓶中，以提取溶劑為空白對照，451 nm下測定吸光度，以溶液濃度(X)為橫坐標(biāo)，吸光度(Y)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。并測得標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=198.62X+0.030 3，r=0.999 9(X單位mg·mL-1)

圖1 β-胡蘿卜素紫外全波長掃描圖

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2016處理數(shù)據(jù)；采用SPSS 21.0，正交設(shè)計助手Ⅱ?qū)I(yè)版進行分析；采用SigmaPlot1 2.5進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 β-胡蘿卜素測定條件

2.1.1 枸杞子β-胡蘿卜素提取單因素試驗 準(zhǔn)確稱取0.100 0 g的枸杞子粉末，依次固定溶劑的配比為1∶1，提取時間為40 min，料液比為1∶500，進行單因素考察。

2.1.2 枸杞子β-胡蘿卜素提取正交試驗結(jié)果及分析 分析表2，表3，由極差和方差結(jié)果可知，影響β-胡蘿卜素提取量的主次因素分別為溶劑配比>料液比>提取時間，并根據(jù)提取結(jié)果可知，最佳提取工藝為A2B3C1，并對最佳工藝進行提取進行提取，提取量均大于2.3 mg·g-1。對最佳工藝進行方法學(xué)考察，重復(fù)性的RSD為2.5%，精密度為0.5%，6 h內(nèi)的穩(wěn)定性為0.9%。

表2 枸杞子β-胡蘿卜素提取L9(34)正交試驗設(shè)計及結(jié)果

表3 枸杞子β-胡蘿卜素提取L9(34)正交試驗方差分析表

注：*表示P<0.05。

2.2 氮磷鉀配施對青海地區(qū)枸杞子的產(chǎn)量和活性成分的影響

氮磷鉀配施對青海地區(qū)枸杞子中產(chǎn)量、百粒質(zhì)量、枸杞多糖和β-胡蘿卜素的影響，見表4。

表4 不同氮磷鉀配施對青海地區(qū)枸杞子產(chǎn)量和活性成分的影響

注：同列中不同小寫字母表示處理間差異顯著，P<0.05。

2.3 單因素肥料對青海地區(qū)枸杞子產(chǎn)量、百粒質(zhì)量、活性成分影響

通過對四個濃度水平的氮、磷、鉀元素與枸杞子產(chǎn)量、百粒質(zhì)量、枸杞多糖、β-胡蘿卜素做散點圖，并根據(jù)散點圖擬合一元二次曲線，并用回歸分析求其擬合函數(shù)見表5。

表5 施肥量與產(chǎn)量、百粒質(zhì)量、活性成分回歸模型

注：“—”表示無最大值。

圖2 百粒質(zhì)量與氮磷鉀關(guān)系圖

圖3 枸杞多糖與氮磷關(guān)系圖

圖4 β-胡蘿卜素與氮關(guān)系圖

2.3.1 單因素肥料施肥量對產(chǎn)量、百粒質(zhì)量的影響 對施肥量與枸杞子產(chǎn)量、百粒質(zhì)量進行回歸分析，且百粒質(zhì)量-施肥量的r范圍為0.815 5～0.921 8，因此擬合曲線良好，能較為真實反映在氮、磷、鉀三水平上氮、磷、鉀施用濃度同枸杞子百粒質(zhì)量之間的關(guān)系，對不同濃度的氮肥進行分析，根據(jù)擬合方程最高施氮肥的量為185.333 3 g/株時，其百粒質(zhì)量為102.945 5 g；最高施磷肥的量為63.611 1 g/株，其百粒質(zhì)量為107.285 2 g；最高施鉀肥的量為24.055 6 g/株，其百粒質(zhì)量為103.391 6 g，三種肥料對枸杞子大小的影響程度為磷>鉀>氮。由產(chǎn)量-施肥量回歸分析可知，二項式系數(shù)為正，在其極值處即為最高施肥量及最高產(chǎn)量。

2.3.2 單因素肥料施肥量對枸杞多糖、β-胡蘿卜素的影響 分析施肥量與枸杞多糖、β-胡蘿卜素的回歸分析結(jié)果，枸杞多糖-施肥量的r范圍為0.289 0～0.713 2，因此擬合曲線不太好，反應(yīng)氮、磷、鉀三水平上氮、磷、鉀施用濃度同枸杞多糖之間的關(guān)系僅作為參考，對不同濃度的氮肥進行分析，由擬合方程算出理論上最高施氮肥的量為66.875 0 g/株時，所對應(yīng)的枸杞多糖含量為2.339 4%；理論上最高施磷肥的量為75.000 0 g/株，所對應(yīng)的枸杞多糖含量為2.038 1%；對鉀肥而言，由于二項式系數(shù)為正，其極值處為其最大值。根據(jù)β-胡蘿卜素-施肥量回歸方程，不同濃度的氮肥的r為0.901 0，因此擬合曲線良好，由擬合方程算出理論上最高施氮肥的量為108.333 3 g/株時，所對應(yīng)的β-胡蘿卜素-施肥量含量為2.885 1 mg·g-1；磷肥鉀肥的二項式系數(shù)為正，因此其最大值在其極值處。

2.4 氮磷鉀交互作用對產(chǎn)量、百粒質(zhì)量、活性成分影響

對N，P，K肥進行綜合分析，得各含量與氮、磷、鉀肥料的效應(yīng)回歸方程分別為：β-胡蘿卜素與氮磷鉀效應(yīng)回歸方程為：Y=2.617 0+0.014 6N-0.007 3P-0.022 7K-2.959 3×105N2+8.815 1×105+0.000 1K2-9.361 5×105NP-1.961 4×105NK+0.000 2PK(r=0.668 8，P>0.05)。結(jié)合數(shù)據(jù)處理可知，當(dāng)?shù)?、磷、鉀的最大施肥量?33.83g/株、59.87g/株、55.51g/株時，β-胡蘿卜素的最大量為2.7 mg·g-1。產(chǎn)量與氮、鉀效應(yīng)回歸方程為：Y=4 470.814 9-41.254 6N-68.378 5K+0.047 01N2+0.107 0K2+0.563 9NK(r=0.990 0，P<0.05)。結(jié)合數(shù)據(jù)處理可知，當(dāng)?shù)?、鉀的最大施肥量?9.81 g/株、56.52 g/株時，產(chǎn)量的最大量為479.6 g/株。產(chǎn)量與磷、鉀效應(yīng)回歸方程為：Y=1 484.032 4-19.702 2P-18.456 6K+0.139 9P2+0.085 3K2+0.108 5PK(r=0.986 8，P<0.05)。結(jié)合數(shù)據(jù)處理可知，當(dāng)磷、鉀的最大施肥量為37.76g/株、84.16g/株時，產(chǎn)量的最大量為335.4g/株。

3 討論

位于世界“四大超凈區(qū)”之一的青藏高原柴達木盆地的青海省海西州是中國第二大枸杞種植基地，因此此地區(qū)枸杞子產(chǎn)量和品質(zhì)的提高至關(guān)重要。但是，田間試驗是一個復(fù)雜多變的過程，且其產(chǎn)量和品質(zhì)受到諸多外界因素的影響，例如溫度、雨水等。氮磷鉀配施對作物的影響需要多年數(shù)據(jù)進行支撐，且此次研究遵循當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣春季施用腐熟羊糞，在膨果期按照“3414”進行追肥，因此此次研究僅對當(dāng)年施肥及結(jié)果進行分析，為青海地區(qū)施肥提供數(shù)據(jù)支撐。

在此次實驗條件下，不同濃度的氮磷鉀對青海地區(qū)枸杞子產(chǎn)量、多糖含量、β-胡蘿卜素均有顯著影響。分析其擬合方程，百粒質(zhì)量、β-胡蘿卜素的擬合良好，可信度較高；產(chǎn)量、枸杞多糖的擬合方程僅作為參考。結(jié)合數(shù)據(jù)處理結(jié)果，在膨果期其最高施肥量氮肥為185.333 3 g/株、磷肥為63.611 1 g/株、鉀肥為24.055 6 g/株；氮肥為66.875 0 g/株、磷肥為75.000 0 g/株、鉀肥為90.000 0 g/株；氮肥為108.333 3 g/株、磷肥為120.000 0 g/株、鉀肥為90.000 0 g/株，可分別獲得較大顆粒的枸杞子；較高的枸杞多糖含量；β-胡蘿卜素含量也相對高。此次試驗結(jié)果顯示氮磷鉀配施對枸杞子百粒質(zhì)量的影響依次為磷>鉀>氮，與賀春燕等[10]研究結(jié)果一致，氮磷鉀配施對枸杞多糖含量的影響依次為鉀>磷>氮與蔡國軍等[11]研究結(jié)果一致。由于此次實驗為一年數(shù)據(jù)，無法準(zhǔn)確給出綜合產(chǎn)量和品質(zhì)的條件下的氮磷鉀具體施肥量，因此，還需要更加深入的研究分析。