氮磷鉀及有機(jī)肥不同配施方案對(duì)蕎麥種子類黃酮含量的影響

徐松鶴　任琴　曹興明　黨學(xué)鋒

摘要：采用四因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，建立氮肥、磷肥、鉀肥和有機(jī)肥對(duì)蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench.）種子類黃酮含量的二次回歸方程。分析得出，各種肥料作用效果排序?yàn)椋篜2O5>N>K2O>有機(jī)肥；通過方案尋優(yōu)得出，N、P2O5、K2O和有機(jī)肥的最適配比為8∶1∶4∶1 054。最適施肥量為：N 36.19～39.22 kg/667m2、P2O5 4.77～5.03 kg/667 m2、K2O 16.72～18.34 kg/667 m2、有機(jī)肥5 030～5 509 kg/667 m2。

關(guān)鍵詞：二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)；施肥；蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench.）；類黃酮

中圖分類號(hào)：S517 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）22-5556-04

Abstract： Used four factors and five levels quadratic orthogonal rotation design， build N， P2O5， K2O and organic fertilizer on buckwheat（Fagopyrum esculentum Moench.） flavonoids content quadratic regression equation. Analysis obtained the strength of the four fertilizer effect： P2O5>N>K2O>organic fertilizer； N，P2O5，K2O and organic fertilizer optimum ratio of 8∶1∶4∶1 054. The optimum amount of fertilizer： N 36.19～39.22 kg/667 m2， P2O5 4.77～5.03 kg/667 m2， K2O 16.72～18.34 kg/667 m2， organic fertilizer 5 030～5 509 kg/667 m2.

Key words：quadratic orthogonal rotation design；fertilization；buckwheat（Fagopyrum esculentum Moench.）；flavonoids

蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench.）屬蓼科（Poly gonaceae）蕎麥屬（Fagopyrum mill），是雙子葉禾谷類作物[1]。蕎麥子粒中富含豐富的生物類黃酮物質(zhì)，具有降“三高”、防癌、提高免疫力等重要功效[2]，因此蕎麥也被做成各種美食走上百姓餐桌[3]。目前，學(xué)者們對(duì)蕎麥中類黃酮的研究多集中于提取方法的改進(jìn)[4，5]和蕎麥植株不同部位含量測定[6]等。關(guān)于施肥對(duì)蕎麥種子中類黃酮含量影響已有一些報(bào)道，如臧小云[7]研究表明過量的氮肥降低了蕎麥葉片中黃酮的含量，邢鳳麗[8]認(rèn)為有機(jī)肥的增施能夠提高蕎麥子粒中類黃酮含量，而高冬麗[9]的研究顯示，施肥對(duì)提高蕎麥類黃酮含量無顯著影響?？梢娛┓蕦?duì)蕎麥種子類黃酮含量的影響尚缺乏系統(tǒng)研究。

烏蘭察布市地處內(nèi)蒙古高原，平均海拔1 152～1 321 m，無霜期較短，因此生育期較短的蕎麥成為了當(dāng)?shù)氐奶厣r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物[10]。雖然烏蘭察布地區(qū)種植蕎麥的歷史較長，但是多數(shù)種植均以粗放式管理為主。本試驗(yàn)采用二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，利用氮、磷、鉀及有機(jī)肥4種養(yǎng)分配施探求多種肥料綜合作用對(duì)蕎麥種子中類黃酮含量的影響，旨在為烏蘭察布市蕎麥的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選用的是烏蘭察布地區(qū)常用的栽培品種西農(nóng)9920，由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科學(xué)院供種。試驗(yàn)肥料為尿素、磷酸二胺、硫酸鉀，及腐熟的羊糞作為有機(jī)肥。

1.2 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)采用四因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，分N、P2O5、K2O和有機(jī)肥4個(gè)因素，分別簡寫為N、P、K、OF，每個(gè)因素各設(shè)5個(gè)水平，具體取值及其編碼值見表1。共栽種36個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積6 m2（2 m×3 m），行距15 cm，株距10 cm。播種前按設(shè)計(jì)方案量的70%將所有肥料混勻后作為基肥施入，其余30%在現(xiàn)蕾期追施。

本試驗(yàn)于2013年6月15日播種于集寧師范學(xué)院園藝實(shí)訓(xùn)基地，2013年9月25日收獲，生育期全長102 d。

1.3 栽培地土壤養(yǎng)分測試方法及結(jié)果

播種前土壤肥料中速效氮用堿解擴(kuò)散法測定，含量為（135.33±5.78）mg/kg。速效磷用碳酸氫鈉法測定，含量為（16.31±3.11）mg/kg。速效鉀用乙酸銨提取測定，含量為（179.08±11.08）mg/kg。土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法稀釋熱法測定，含量為（8.00±1.84）mg/kg[11]。測定結(jié)果顯示土壤較為貧瘠。

1.4 類黃酮含量的測定

1.4.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品0.005 9 g，120 ℃干燥至衡重，置于100 mL容量瓶，加 60%的乙醇溶解并定容至刻度，即得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.059 mg/mL 的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品溶液。量取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液 0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于大試管中，依次加入0.3 mL 50 g/L NaNO2溶液，混勻靜置 6 min，再依次加 0.3 mL 100 g/L Al（NO3）3溶液，混勻靜置 6 min，然后分別加 4.0 mL 40 g/L NaOH溶液，最后以50%的乙醇定容至15 mL，混勻靜置 15 min，以未加蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品的空白試劑為參比，于 510 nm波長處測定吸光度，以蘆丁標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度X（mg/mL）為橫坐標(biāo)，以吸光度 Y為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得方程：Y=5.786 9X-0.009 2，r2=0.991 1。

1.4.2 樣品的提取及測定 蕎麥種子中類黃酮物質(zhì)以蘆丁為主，因此本試驗(yàn)測量蘆丁含量推算總黃酮含量。試驗(yàn)提取方法參考潘建剛等[4]、焦鈺[5]、王濤等[12]的方法略加修改。稱取1 g粉碎烘干至恒重的蕎麥粉，加乙醇定容至50 mL，搖勻，60 ℃浸提 3 h后，超聲波提取20 min，靜置待上層液清澈后，取上清液用722N分光光度計(jì)比色測定，根據(jù)標(biāo)曲方程計(jì)算出總黃酮含量。本試驗(yàn)共36個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。

式中，X為樣品中總黃酮濃度（mg/mL）；V為樣品體積（mL）；W為樣品質(zhì)量（g）。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用DPS軟件對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行方差分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

本試驗(yàn)共栽種36個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的水平編碼設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見表2。

2.2 回歸方程建立及檢驗(yàn)

選擇蕎麥總黃酮類化合物含量Y為目標(biāo)函數(shù)，將36個(gè)小區(qū)的樣品數(shù)據(jù)用DPS軟件分析計(jì)算，建立了蕎麥總黃酮類化合物含量與四因素X1（N）、X2（P）、X3（K）、X4（OF）的回歸方程如下：

Y=2.745+0.080 42X1+0.141 25X2+0.069 58X3+0.051 25X4-0.059 90X12+0.007 60X22-0.048 65X32-0.018 65X42+0.004 38X1X2-0.004 38X1X3-0.009 38X1X4-0.010 63X2X3+0.044 38X2X4-0.029 38X3X4

試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)過方差分析（表3）可知，所建方程的回歸性極顯著（P<0.01），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而方程的失擬性不顯著（P>0.05），回歸方程對(duì)試驗(yàn)的擬合性較好，由此可知該方程是合適的。

X1、X2的一次項(xiàng)達(dá)到了極顯著水平（P<0.01），X3、X12、X32項(xiàng)均達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。其他項(xiàng)的P值均大于0.05，無顯著性差異。由于試驗(yàn)設(shè)計(jì)具有正交性，各個(gè)回歸系數(shù)之間無相關(guān)性，因此可直接去掉回歸方程中的不顯著項(xiàng)重新建立回歸方程。剔除不顯著項(xiàng)簡化后的回歸方程為：Y=2.745+0.080 42X1+0.141 25X2+0.069 58X3-0.059 90X12-0.048 65X32。

2.3 主因素效應(yīng)分析

要了解各因素與黃酮類化合物含量的直接關(guān)系，可通過回歸方程中一次項(xiàng)的回歸系數(shù)絕對(duì)值大小分析判斷。通過上述的回歸方程可知：磷肥效應(yīng)>氮肥效應(yīng)>鉀肥效應(yīng)>有機(jī)肥效應(yīng)。這說明磷肥效應(yīng)影響最大，有機(jī)肥效應(yīng)影響最小。通過顯著性分析可看出，磷肥影響達(dá)到極顯著水平。為進(jìn)一步分析各因素與黃酮類化合物含量間的變化趨勢，通過降維處理，將試驗(yàn)中其他因素固定在零水平條件下，得到黃酮類化合物含量Y與氮肥X1、磷肥X2、鉀肥X3及有機(jī)肥X4的一元二次回歸方程如下：

Y=2.745+0.080 42X1-0.059 90X12

Y=2.745+0.141 25X2+0.007 60X22

Y=2.745+0.069 58X3-0.048 65X32

Y=2.745+0.051 25X4-0.018 65X42

將X1氮肥，X2磷肥，X3鉀肥和X4有機(jī)肥與黃酮類化合物含量Y的4個(gè)函數(shù)作圖（圖1）。

試驗(yàn)中N、P、K、OF各因素除了被研究因素本身外，其他因素都固定在零水平，因此具有可比性。由圖1可知，隨著磷肥施用量的增加，蕎麥類黃酮含量出現(xiàn)正相關(guān)，由此可見，磷肥對(duì)蕎麥類黃酮含量的影響較大。而氮肥和鉀肥隨著施肥量的增加均出現(xiàn)先增高后降低的拋物線型關(guān)系。通過表3的X1、X3的二次項(xiàng)顯著性分析可以看出，過量的施用氮肥、鉀肥將顯著地降低蕎麥類黃酮含量，有機(jī)肥施肥量的變化對(duì)蕎麥的類黃酮含量影響不大，未達(dá)到顯著水平。

2.4 參數(shù)尋優(yōu)

將蕎麥類黃酮含量大于2.7%的184個(gè)施肥方案各因素的不同水平頻率分布制成表4。

在蕎麥類黃酮含量大于2.7%的184個(gè)施肥方案中，計(jì)算出各個(gè)因素的加權(quán)平均數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)誤，進(jìn)行參數(shù)的最優(yōu)估算，并換算成實(shí)際的施肥量，得出表5。

3 小結(jié)與討論

1）本試驗(yàn)根據(jù)烏蘭察布市的地域特點(diǎn)，采用四因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，建立氮肥、磷肥、鉀肥及有機(jī)肥對(duì)蕎麥類黃酮含量的二次回歸方程。通過方程分析得出，磷肥效應(yīng)>氮肥效應(yīng)>鉀肥效應(yīng)>有機(jī)肥效應(yīng)。

2）合理的配方施肥將會(huì)提高作物品質(zhì)。趙鋼等[13]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥和無機(jī)肥配施可增加蕎麥中類黃酮含量。本研究也證實(shí)氮磷鉀和有機(jī)肥的合理配施可顯著增加蕎麥類黃酮含量，并得出氮肥、磷肥、鉀肥和有機(jī)肥的最適配比為8∶1∶4∶1 054。

3）根據(jù)回歸方程，在蕎麥類黃酮含量大于2.7%的184個(gè)施肥方案中，進(jìn)行參數(shù)的最優(yōu)估算，得出的最適施肥量為：氮肥施用量為36.19～39.22 kg/667 m2、磷肥施用量為4.77～5.03 kg/667 m2、鉀肥施用量為16.72～18.34 kg/667 m2、有機(jī)肥施用量為5 030～5 509 kg/667 m2。向達(dá)兵等[14]研究認(rèn)為氮肥降低了蕎麥中類黃酮含量。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氮肥在合理施肥范圍內(nèi)可增加類黃酮含量，若過量施用則會(huì)降低蕎麥類黃酮含量。本試驗(yàn)中磷肥和有機(jī)肥對(duì)蕎麥類黃酮含量的影響仍處于增高階段，未達(dá)到拐點(diǎn)。因此在今后試驗(yàn)中，將對(duì)磷肥和有機(jī)肥的施肥量做進(jìn)一步驗(yàn)證。

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（責(zé)任編輯 韓 雪）