秋季氮磷鉀配方施肥對白花前胡產(chǎn)量和品質(zhì)的影響△

周介仁，孫健，任江劍，邵清松，王志安

1.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省特色中藥資源保護(hù)與創(chuàng)新利用重點實驗室，浙江 杭州 311300；

2.浙江省中藥研究所有限公司，浙江 杭州 310023

前胡為傘形科植物白花前胡Peucedanum praeruptorumDunn 的干燥根，味苦、辛，性微寒，歸肺經(jīng)，具有散風(fēng)清熱、降氣化痰的功效[1]。白花前胡的傳統(tǒng)栽培產(chǎn)區(qū)是以千島湖為中心的浙江、安徽一帶，貴州、重慶等地為近年發(fā)展的新產(chǎn)區(qū)[2]。作為“新浙八味”之一，白花前胡在浙江種植面積較大，以浙江淳安、麗水等前胡道地產(chǎn)區(qū)為主，共約1.3萬畝（1畝≈666.67 m2）?！按景舶谆ㄇ昂睘閲肄r(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志登記產(chǎn)品[3]。目前，人工栽培白花前胡普遍存在合格率低的問題，2020 年全國中藥材及中藥飲片抽檢中前胡的不合格率高達(dá)15.61%，以白花前胡乙素含量達(dá)不到《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2020 年版標(biāo)準(zhǔn)為影響合格率的主要問題[4]。對中藥材栽培而言，土壤肥力是影響其產(chǎn)量高低和品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵因素[5]?！丁笆奈濉比珖r(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》中提出，要以化肥減量增效為重點，集成推廣科學(xué)施肥技術(shù)，氮、磷、鉀肥的合理配施能促進(jìn)植物的生長發(fā)育，有效提高藥材產(chǎn)量和品質(zhì)，從而達(dá)到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的目的[6-7]。目前，關(guān)于白花前胡肥料的研究較少，有學(xué)者開展了蚯蚓糞與尿素配施及施肥對比研究[8-9]，但并沒有關(guān)于氮、磷、鉀肥對白花前胡影響的系統(tǒng)研究。本研究通過探究氮、磷、鉀配施追肥對白花前胡產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為白花前胡栽培過程中肥料的合理配施提供參考。

1 材料

1.1 樣品

白花前胡為浙江省淳安縣楓樹嶺鎮(zhèn)中藥材試驗基地的主要栽培品種，經(jīng)浙江省中藥研究所資源中心王志安教授鑒定為傘形科植物白花前胡Peucedanum praeruptorumDunn，于2020 年1 月5 日播種，9 月7 日進(jìn)行后期施肥，分別于11 月15 日和12月20日采收，按照整株采挖方式收集樣品，每個處理收集9株。

1.2 儀器

A-11型分析研磨機（德國ⅠKA 集團(tuán)）；AB204-S型電子天平（瑞士Mettler Toledo 集團(tuán)）；1100 型高效液相色譜儀（美國Agilent 公司）；KQ 500VDE 型超聲清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；CS501/601 型博迅數(shù)顯恒溫水浴鍋（上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）。

1.3 試藥

氮肥（尿素46%，江蘇晉煤恒盛化工股份有限公司）；磷肥（過磷酸鈣12%，海門市禾豐化學(xué)肥料有限公司）；鉀肥（硫酸鉀52%，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司）；對照品白花前胡甲素（批號：111711-200602，純度：100%）、白花前胡乙素（批號：111904-201203，純度：98.8%）均購于中國食品藥品檢定研究院；對照品白花前胡丙素（批號：18050304，純度≥98%，成都曼思特生物科技有限公司）；甲醇（分析純，美國霍尼韋爾公司）；水為超純水；其余試劑均為分析純，購于上海凌峰化學(xué)試劑有限公司。

2 方法

2.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于浙江省淳安縣楓樹嶺鎮(zhèn)，海拔384 m，年均氣溫17.8 ℃，年均日照量1951 h，年均降水量1430 mm，年均無霜期240 d。該地區(qū)土壤為壤質(zhì)砂土，含有機質(zhì)19.32 g·kg-1、銨態(tài)氮16.75 mg·kg-1、有效磷8.6 mg·kg-1、速效鉀53.5 mg·kg-1，pH為6.3。

2.2 試驗設(shè)計

參考邵鏹釬等[10]報道方法結(jié)合白花前胡實際用肥情況[11-12]，在白露前后進(jìn)行追肥，按照L9（34）設(shè)計正交試驗：氮肥設(shè)置3 個水平，分別為0、75、150 kg·hm-2，用N0、N1、N2表示；磷肥設(shè)置3 個水平，分別為0、75、150 kg·hm-2，用P0、P1、P2表示；鉀肥設(shè)置3個水平，分別為0、75、150 kg·hm-2，用K0、K1、K2表示。設(shè)計方案見表1。

表1 白花前胡不同施肥方案設(shè)計

試驗共9 個處理，每個處理設(shè)計3 個小區(qū)，共27 個小區(qū)，每個小區(qū)1.7 m×7.0 m，株行距25 cm×25 cm，小區(qū)與小區(qū)之間設(shè)置0.5 m 的過道，周圍設(shè)置1 m 保護(hù)行，各小區(qū)隨機分布（圖1）。采收前除施肥措施不同外，其余管理操作按照《前胡綠色生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》（DB 3301/T 1101—2019）[13]統(tǒng)一執(zhí)行。

圖1 白花前胡田間小區(qū)分布示意圖

2.3 檢測

2.3.1植物生理生長指標(biāo)及產(chǎn)量測定 每個小區(qū)隨機取9個單株測定表型和品質(zhì)特征。株高（cm）：植株基部至葉片頂端間的高度；根長（cm）：蘆頭至根最長距離；根粗（cm）：蘆頭下1 cm 位置處根直徑；地上部分干質(zhì)量（g）：新鮮莖葉45 ℃烘干后的質(zhì)量；地下部分干質(zhì)量（g）：地下部分除凈泥沙，50 ℃烘干至恒重后的質(zhì)量。產(chǎn)量：依據(jù)種植密度，將各處理地下部分干質(zhì)量折算出產(chǎn)量（kg·hm-2）。

2.3.2植物品質(zhì)指標(biāo)測定 浸出物測定：按照《中國藥典》2020 年版（四部）[14]醇溶性浸出物測定法（通則2201）項下的冷浸法，用50%乙醇作溶劑測定。

白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素含量測定：按參考文獻(xiàn)[15]方法測定。

2.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)通過Excel 2019 和SPSS 23.0 進(jìn)行整理分析，利用單因素方差分析（ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行多重比較檢驗差異顯著性，利用雙變量Pearson檢驗進(jìn)行相關(guān)性分析，綜合得分由主成分分析及隸屬函數(shù)分析產(chǎn)生。按公式（1）計算隸屬函數(shù)值，綜合得分為各隸屬值的平均值。

式中，U（xi）表示各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，xi表示某指標(biāo)下其測得數(shù)值，xmin表示該指標(biāo)下最小值，xmax表示該指標(biāo)下最大值。

3 結(jié)果

3.1 氮、磷、鉀配施對白花前胡表觀性狀的影響

氮、磷、鉀配施對白花前胡地上部分的影響主要考察了株高和地上部分干質(zhì)量2個指標(biāo)。由圖2～3可知，本研究中白花前胡的株高為30.11～38.67 cm；地上部分變異較大，干質(zhì)量為6.67～18.00 g；11—12 月，施用氮肥的組別地上株高和地上部分干質(zhì)量均有增加趨勢，處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。T7和T8的12 月地上部分干質(zhì)量與空白組相比顯著性升高，分別提高了86.74%、79.54%。

圖2 氮、磷、鉀配施對白花前胡株高的影響（,n=9）

圖3 氮、磷、鉀配施對白花前胡地上部分干質(zhì)量的影響（,n=9）

氮、磷、鉀配施對白花前胡根粗、根長、地下部分干質(zhì)量3 個指標(biāo)均有促進(jìn)作用。由圖4～6 可知，與11 月數(shù)據(jù)同組相比，T4 的12 月根粗增長最多，為139.56%，T9 的12 月根粗最大為2.67 cm，較空白組增加40.35%。與11 月同組相比，T4 根長增加最多，達(dá)到99.08%；白花前胡根長最高的為12 月份的處理T8 的24.11 cm，相較于空白組提高了19.89%；與11 月同組相比，T5 地下部分干質(zhì)量增加最多，為237.44%；12 月地下部分干質(zhì)量最高為T8的23.77 g，相較于空白組提高了75.35%。

圖4 氮、磷、鉀配施對白花前胡根粗的影響（,n=9）

3.2 氮、磷、鉀配施對白花前胡品質(zhì)的影響

3.2.1氮、磷、鉀配施對白花前胡甲素的影響 由表2可知，所有處理下的白花前胡甲素均達(dá)到《中國藥典》2020 年版標(biāo)準(zhǔn)，其中T3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為1.559%，相較于空白組顯著提升12.95%。肥料對白花前胡甲素積累有正向作用，影響程度為鉀肥＞磷肥＞氮肥（表3）。

3.2.2氮、磷、鉀配施對白花前胡乙素的影響 由表2 可知，T2 和T6 的白花前胡乙素相較于空白組有顯著提升，分別提升了48.21%、35.76%，所有處理中僅T2的白花前胡乙素達(dá)到《中國藥典》2020年版標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.252%。本實驗條件下，氮肥和磷的施用與白花前胡乙素含量負(fù)相關(guān)，鉀肥的施用與白花前胡乙素含量正相關(guān)，肥料對白花前胡乙素的影響程度為氮肥＞磷肥＞鉀肥（表3）。

圖5 氮、磷、鉀配施對白花前胡根長的影響（,n=9）

圖6 氮、磷、鉀配施對白花前胡地下部分干質(zhì)量的影響（,n=9）

3.2.3氮、磷、鉀配施對白花前胡丙素的影響 由表2可知，T2的白花前胡丙素對比空白組顯著提升，其含量為0.439%。氮磷鉀肥的施用均有利于白花前胡丙素的積累，但是對白花前胡丙素的影響差異無統(tǒng)計學(xué)意義，肥料對白花前胡丙素的影響程度為鉀肥＞氮肥＞磷肥（表3）。

3.2.4氮、磷、鉀配施對白花前胡醇浸出物的影響 由表2 可知，所有處理下的醇浸出物均高于《中國藥典》2020 年版標(biāo)準(zhǔn)，施肥處理較空白對照的醇浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升了6.76%～16.27%。不同水平氮對前胡醇浸出物的影響差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），不同水平磷、鉀對前胡醇浸出物的影響差異無統(tǒng)計學(xué)意義，肥料對前胡醇浸出物的影響程度為氮肥＞磷肥＞鉀肥（表3）。

表2 氮、磷、鉀配施對白花前胡有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及產(chǎn)量的影響（,n=9）

表2 氮、磷、鉀配施對白花前胡有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及產(chǎn)量的影響（,n=9）

注：同列不同小寫字母表示P＜0.05。

表3 氮、磷、鉀配施白花前胡有效成分及產(chǎn)量的正交方差分析

3.3 氮、磷、鉀配施對白花前胡產(chǎn)量的影響

由表2 可知，施肥處理的產(chǎn)量變異較大，處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，T8 相較于空白組顯著提高了75.36%，達(dá)到3 803.47 kg·hm-2。肥料對前胡產(chǎn)量的影響程度為氮肥＞磷肥＞鉀肥（表3）。

3.4 不同施肥處理下白花前胡品質(zhì)的主成分分析

將不同施肥處理下白花前胡中白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素、醇浸出物的數(shù)據(jù)通過SPSS 23.0 軟件進(jìn)行主成分分析。由表4 可知，對于白花前胡乙素的影響，不同處理的得分排名為T2＞T3＞T1＞T8＞T9＞T5＞T6＞T7＞T4；對于4個評價指標(biāo)的綜合影響順序為T2＞T3＞T1＞T6＞T8＞T7＞T5＞T4＞T9。

表4 不同施肥處理下白花前胡品質(zhì)的主成分分析

3.5 不同施肥處理下白花前胡品質(zhì)與產(chǎn)量的隸屬函數(shù)分析

將不同施肥處理下白花前胡中白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素、產(chǎn)量進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，綜合得分為各隸屬值的平均值，由表5 可知，白花前胡乙素得分排名為T2＞T3＞T1＞T8＞T9＞T5＞T6＞T7＞T4；產(chǎn)量得分排名為T8＞T7＞T4＞T9＞T3＞T5＞T1＞T2＞T6；對于4 個評價指標(biāo)的綜合影響順序為T3＞T2＞T8＞T7＞T1＞T9＞T6＞T4＞T5，綜合得分最高的為T3。

表5 不同施肥處理下白花前胡品質(zhì)與產(chǎn)量的隸屬函數(shù)分析

4 討論

4.1 氮、磷、鉀配施對白花前胡農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

氮、磷、鉀配施對于白花前胡的株高、地上部分干質(zhì)量、根長、根粗、地下部分干質(zhì)量產(chǎn)生了不同程度的影響，其中氮肥的施用對表型產(chǎn)生顯著性影響。本研究中施氮處理下白花前胡地上部分干質(zhì)量呈正增長，未施氮處理下則呈負(fù)增長，氮肥的施用能夠促進(jìn)白花前胡地上部分的生長，為其根系功能的正常運行提供保障[16]。白花前胡的根長、根粗、地下部分干質(zhì)量在N2水平，即施用150 kg·hm-2氮肥的情況下，有顯著提高，這與李瑩瑩等[17]關(guān)于不同氮磷配施對黨參根部生長最有利的氮水平施用量一致。前胡的產(chǎn)量和株高、根粗呈顯著正相關(guān)，其中，T8的增產(chǎn)效果最好，達(dá)到3 048.42 kg·hm-2，增幅為75.36%，根據(jù)不同水平氮磷鉀的效應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)施氮肥對前胡產(chǎn)量的影響最大，在N2水平時最佳，與梁琴等[18]在川芎肥料配施中得出的推薦施肥用量72.28～148.20 kg·hm-2相符。

4.2 氮、磷、鉀配施對白花前胡品質(zhì)的影響

本研究結(jié)果表明，白花前胡有效成分白花前胡甲素、白花前胡丙素均受鉀元素影響最大，白花前胡乙素受氮元素影響最大，其中，各處理下白花前胡甲素含量均達(dá)到《中國藥典》2020 年版標(biāo)準(zhǔn)，而白花前胡乙素僅T2達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，且在N0水平其含量最高。本研究白花前胡在秋季追肥過程中，氮肥追施不利于白花前胡乙素的積累。白花前胡乙素屬于苯丙素類化合物，而施氮會導(dǎo)致合成該類化合物中的關(guān)鍵酶苯丙氨酸解氨酶和酪氨酸解氨酶活性降低[19]，引起相關(guān)代謝產(chǎn)物含量下降。關(guān)佳莉等[20]研究表明，降低氮肥用量，可以調(diào)控菘藍(lán)部分次生代謝產(chǎn)物的水平。葛陽等[21]指出，對于非含氮次生物質(zhì)，施氮后通常會造成中藥材中酚類物質(zhì)含量的顯著降低，從而影響藥材品質(zhì)。

4.3 產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的平衡

氮、磷、鉀是植物生長發(fā)育所必需的大量元素，與蛋白合成、細(xì)胞分裂、光合作用等諸多生理功能密切相關(guān)[22]。過量施肥對于藥材的品質(zhì)會產(chǎn)生不利影響，黃芪、羌活和益母草等藥材的研究中也表現(xiàn)出過量施肥對品質(zhì)的不良影響，而適量、適時、適合類型肥料的施用，在有利于增產(chǎn)的情況下，對藥材品質(zhì)沒有顯著不利影響[23-24]。本研究中，以產(chǎn)量和品質(zhì)為導(dǎo)向的最優(yōu)處理為T3，即氮肥0 kg·hm-2、磷肥150 kg·hm-2、鉀肥150 kg·hm-2，在提高產(chǎn)量的同時，指標(biāo)成分相較于空白組均有顯著提升。而T2 則表現(xiàn)出最優(yōu)的品質(zhì)特征，突出表現(xiàn)為白花前胡乙素的提高，達(dá)到0.252%。

本研究采用同一白花前胡種源，在相同的開放栽培環(huán)境下，研究了秋季追肥的氮、磷、鉀配比對白花前胡產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，得到秋季追施氮肥不利于白花前胡品質(zhì)形成，適度磷、鉀、肥的施用有利于產(chǎn)量和品質(zhì)提升的結(jié)論。然而，影響白花前胡產(chǎn)量和品質(zhì)的因素還有很多，后續(xù)還需要精細(xì)的室內(nèi)實驗，深入探究營養(yǎng)元素的補充對于白花前胡產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。