腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

程澤京，張慧仙，黃高鑒，郭軍玲，張 強(qiáng)，楊治平

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 土壤環(huán)境與養(yǎng)分資源山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030031；2.陵川縣職業(yè)中學(xué)，山西 陵川 048300）

潞黨參為《中國藥典》2020 版中所列的桔?？贫嗄晟荼局参稂h參（Codonopsis piloula（Franch.）Nannf.）的干燥根[1]，其含有聚炔類、皂苷類和多糖類等多種成分[2]，具有健脾益肺、益氣養(yǎng)血等功效[3]，是山西古潞州（今長治市、晉城市）的道地藥材[4]。由于黨參野生資源的銳減，市場需求增大，藥農(nóng)開始通過噴施植物生長調(diào)節(jié)劑來提高產(chǎn)量以保證產(chǎn)品供應(yīng)。然而，植物生長調(diào)節(jié)劑在提高作物產(chǎn)量的同時也使其有效成分驟降，孫成新等[5]通過對黨參噴施生長調(diào)節(jié)劑研究發(fā)現(xiàn)，黨參產(chǎn)量比清水對照提高了36.37%，炔苷含量顯著降低了18.53%；焦旭升等[6]研究發(fā)現(xiàn)，植物生長調(diào)節(jié)劑能顯著提高黨參產(chǎn)量，但會打亂植株的庫源平衡，導(dǎo)致庫器官根部迅速轉(zhuǎn)入源器官同化物，黨參根部有效成分含量和浸出物含量降低。同時植物生長調(diào)節(jié)劑會殘留在植物體和土壤中，降低黨參藥用價值，且長期施用不利于人體健康及中藥材的綠色發(fā)展。因此，增加產(chǎn)量的同時如何維持藥用植物有效成分的積累顯得尤為重要。

腐植酸作為土壤有機(jī)質(zhì)的主要成分之一，能夠促進(jìn)植物根的生長、細(xì)胞的發(fā)育、養(yǎng)分的累積、還原糖的合成以及提高酶活性等[7]。有研究表明，腐植酸噴施于作物后，能夠在作物不同生育階段產(chǎn)生相應(yīng)的刺激作用[8]，促進(jìn)作物生長發(fā)育及次生代謝產(chǎn)物的積累，在提升作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)方面的效果顯著[9-10]。趙海燕等[11]研究發(fā)現(xiàn)，噴施腐植酸可以明顯提高小麥產(chǎn)量，促進(jìn)其可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖的合成。高紀(jì)超等[12]通過對油菜施用腐植酸發(fā)現(xiàn)，油菜鮮質(zhì)量比不施腐植酸提高了9.03%，且使得油菜硝酸鹽含量降低了30.9%。郭巖等[13]研究表明，蒙古黃芪噴施腐植酸營養(yǎng)劑后，產(chǎn)量較對照提高了8.6%，其質(zhì)量標(biāo)志物毛蕊異黃酮葡萄糖苷含量增加1.6%，同時促進(jìn)了黃芪根系的伸長，增加了根表面積和根體積。目前，腐植酸廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)，而施用于中藥材的研究相對較少，以潞黨參為研究對象的更是鮮有報(bào)道。

本研究通過對比不同類型腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參產(chǎn)量和有效成分的影響，并采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評價，探討腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參的促生作用，明確生產(chǎn)中適宜施用腐植酸型營養(yǎng)劑類型，以期為潞黨參生產(chǎn)中腐植酸型營養(yǎng)劑的應(yīng)用提供理論依據(jù)，減輕植物生長調(diào)節(jié)劑帶來的不良影響，達(dá)到中藥材生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于黨參道地產(chǎn)區(qū)晉城市陵川縣石家坡村中藥材種植基地（113°45′12.02″E、35°79′55.82″N），平均海拔約1200 m，年降水量600～700 mm，年平均氣溫7.9 ℃左右，年日照時數(shù)2630 h。試驗(yàn)區(qū)土壤為褐土，土壤pH值為8.02，有機(jī)質(zhì)含量為25.86 g/kg，全氮含量為1.82 g/kg，有效磷含量為11.57 mg/kg，速效鉀含量為193.62 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

潞黨參種苗選自山西省陵川縣石家坡村永軍中藥材種植基地，經(jīng)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物研究所田洪嶺副研究員鑒定，為潞黨參種苗。移栽時，挑選大小一致、無有害生物寄生、無病蟲害、無損傷且頂芽個數(shù)≥1 的種苗用于栽培試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

潞黨參種苗移栽試驗(yàn)于2021年3月31 日進(jìn)行，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積60 m2（10 m×6 m）。試驗(yàn)共設(shè)5 個處理，分別為：CK.農(nóng)戶習(xí)慣，噴施0.10%植物生長調(diào)節(jié)劑矮壯素；T0.噴施清水；T1.噴施0.05%腐植酸制劑Ⅰ（具體成分為腐植酸）300 L/hm2；T2.噴施0.05%腐植酸制劑Ⅱ（具體成分為腐植酸+氨基酸）300 L/hm2；T3.噴施0.05%腐植酸制劑Ⅰ+促根營養(yǎng)制劑（具體成分為腐植酸+營養(yǎng)元素）300 L/hm2。其中，以上3 種腐植酸型營養(yǎng)劑均為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院作物營養(yǎng)施肥與新型綠色肥料研發(fā)課題組自制。3 次重復(fù)，共有15 個小區(qū)。在潞黨參初花期，3 種腐植酸型營養(yǎng)劑進(jìn)行第1 次噴施并標(biāo)示，每隔15 d 噴施1 次，共4 次；植物生長調(diào)節(jié)劑按當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣噴施2 次（潞黨參初花期進(jìn)行第1 次噴施，間隔15 d 噴施第2 次），其他田間管理均保持一致。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量的測定 潞黨參于2021年10月13 日進(jìn)行收獲采樣，各小區(qū)隨機(jī)選取1 m×1 m 樣方進(jìn)行采樣，測定其根長、根粗。清洗后將其在105 ℃烘箱殺青30 min，然后放于75 ℃烘干至恒質(zhì)量，測定單株質(zhì)量和單位面積總質(zhì)量。

1.4.2 養(yǎng)分含量、品質(zhì)的測定 取出烘干試樣進(jìn)行粉碎，樣品過篩，分別用凱氏定氮儀法、釩鉬黃比色法及火焰光度法[14]測定氮、磷、鉀的含量。

多糖含量參考胡佳棟等[15]的方法測定。供試品溶液的配制方法：稱取潞黨參粉末（過0.18 mm篩）0.3 g，加入蒸餾水10 mL，80 ℃水浴提取4 h，浸提2 次，加入乙醇，4000 r/min 離心10 min，于40 ℃烘干，即為黨參多糖樣品。

黨參炔苷含量的測定參考成銘等[16]建立的方法。采用C18 柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）色譜柱，以乙腈-水（體積比28∶72）為流動相，在267 nm 波長下進(jìn)行檢測。樣品溶液的制備：在4位天平上稱取潞黨參粉末（過0.18 mm 篩）0.1 g，加入25 mL75%甲醇，超聲處理45 min，超聲結(jié)束后用75%甲醇補(bǔ)足質(zhì)量，然后再離心15 min，取上清液通過0.22 μm微孔濾膜，潞黨參樣品HPLC 色譜分析如圖1所示。

圖1 潞黨參樣品HPLC 色譜分析Fig.1 HPLC chromatogram of Codonopsis pilosula

1.5 綜合評價

利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值[17]，并將所選指標(biāo)隸屬函數(shù)值求和取平均值，進(jìn)行綜合排名。

式中，C（Xi）為隸屬函數(shù)值；Xi則表示潞黨參根部的測定參數(shù)，其中，i=1，2，3，…，n；Xmax、Xmin則分別表示第i根測定參數(shù)的最大值和最小值。假設(shè)某一參數(shù)對根部的作用是負(fù)相關(guān),則用反隸屬函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,即方程（2），然后再對各個隸屬參數(shù)的值進(jìn)行排序,以作出綜合評價。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2018、SPSS 23.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析（ANOVA）和Duncan檢驗(yàn)法比較測定指標(biāo)的差異（P＜0.05），采用Origin 2020 進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參根部生長性狀及產(chǎn)量的影響

黨參的根長、根粗及單株質(zhì)量能夠反映其生長狀況，并影響產(chǎn)量大小。由表1 可知，噴施不同腐植酸型營養(yǎng)劑后，潞黨參根長從大到小依次為T3＞CK＞T2＞T1＞T0，T3 處理的根長最大，為29.26 cm，較T0、T1 處理分別顯著增加7.73% 和6.83%（P＜0.05），與其余各處理間差異不顯著。不同處理的潞黨參根粗呈現(xiàn)CK＞T3＞T2＞T1＞T0 的變化趨勢，T1、T2 和T3 處理分別較T0 處理增加7.35%、8.49%和9.97%，各處理間無顯著差異。潞黨參單株質(zhì)量從大到小依次是CK＞T3＞T2＞T1＞T0，T0 處理的單株質(zhì)量最低，為2.09 g，分別較CK、T1、T2 和T3 處理顯著降低18.67%、11.44%、12.18%和16.40%（P＜0.05）。潞黨參產(chǎn)量由高到低排序?yàn)镃K＞T3＞T2＞T1＞T0，CK 產(chǎn)量最高，為1275.50 kg/hm2，其次為T3 處理，產(chǎn)量為1250.35 kg/hm2，與CK 間差異不顯著，但均顯著高于T0、T1 處理（P＜0.05），T0 處理的產(chǎn)量最低，為1044.25 kg/hm2，顯著低于其他處理（P＜0.05），T0處理分別較CK、T1、T2、T3 處理降低18.13%、9.18%、13.03%和16.48%。說明噴施腐植酸型營養(yǎng)劑有利于提高潞黨參根長、根粗、單株質(zhì)量及產(chǎn)量，且T3 型腐植酸營養(yǎng)劑提升效果顯著。

表1 不同腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參根部生長性狀及產(chǎn)量的影響Tab.1 Effects of different humic acid conditioners on root growth traits and yield of Codonopsis pilosula

2.2 不同腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參根部養(yǎng)分累積量的影響

不同腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參根部養(yǎng)分累積量的影響如表2 所示。

表2 不同腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參根部養(yǎng)分累積量的影響Tab.2 Effects of different humic acid conditioners on nutrient accumulation in roots of Codonopsis pilosulamg/株

氮、磷、鉀是作物生長發(fā)育的三大營養(yǎng)元素，也是作物生長的三大養(yǎng)分資源。由表2 可知，相較于T0 處理，噴施腐植酸型營養(yǎng)劑后各處理氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量有所提升。單株氮素累積量從大到小排序?yàn)門3＞CK＞T1＞T2＞T0，T3 處理的氮素累積量最高，為39.57 mg/株，各處理間均無顯著差異；單株磷素累積量從大到小排序?yàn)門3＞T1＞T2＞CK＞T0，其中，T3 處理的磷素累積量最大，為13.37 mg/株，較T0 處理顯著增加32.34%（P＜0.05），其余各處理間差異不顯著；單株鉀素累積量從大到小排序?yàn)門3＞T2＞T1＞CK＞T0，T3 處理的鉀素累積量最大，為38.70 mg/株，T0 處理的鉀素累積量最低，分別較CK、T1、T2、T3 處理顯著降低了18.13%、9.18%、13.03% 和16.48%（P＜0.05）。說明噴施腐植酸型營養(yǎng)劑有利于提高潞黨參根部氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量，且T3 型腐植酸營養(yǎng)劑養(yǎng)分累積效果最佳。

2.3 不同腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參根部有效成分含量的影響

由圖2 可知，噴施不同腐植酸型營養(yǎng)劑后各處理浸出物、水分、灰分含量均無顯著變化。潞黨參多糖含量從大到小依次為T3＞T2＞T1＞T0＞CK，其中，T3 處理多糖含量最高，達(dá)到23.86%，與T1、T2 處理間差異不顯著，較CK、T0 處理分別顯著增加49.97%和25.25%（P＜0.05），且CK 較T0處理顯著降低16.48%（P＜0.05）。潞黨參炔苷含量從大到小依次為T3＞T2＞T1＞T0＞CK，其中，T3 處理的炔苷含量最高，為0.34 mg/g，與T1、T2處理間差異不顯著，較CK、T0 處理分別顯著增加78.95%和30.77%（P＜0.05），其中，T0 處理較CK顯著提高36.84%（P＜0.05）。說明噴施腐植酸型營養(yǎng)劑能夠顯著增加潞黨參根部有效成分的積累，改善其收獲期品質(zhì)。

2.4 潞黨參隸屬函數(shù)分析

對潞黨參根部農(nóng)藝性狀、養(yǎng)分累積量及有效成分等11 個指標(biāo)進(jìn)行模糊隸屬函數(shù)分析并排名，結(jié)果如表3 所示，CK、T0、T1、T2、T3 處理隸屬函數(shù)均值分別為0.34、0.26、0.56、0.65 和0.89，綜合排名按從大到小依次為T3＞T2＞T1＞CK＞T0，其中綜合評分≥0.50 的處理為T1、T2、T3 處理，T3 處理排名第1，平均隸屬函數(shù)值得分是0.89。由此可知，噴施腐植酸型營養(yǎng)劑的處理隸屬函數(shù)值均大于CK，說明腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參生長過程中養(yǎng)分的吸收、產(chǎn)量的增加及品質(zhì)的提升均有積極影響。綜合評價得出，T3 處理為潞黨參生產(chǎn)的最佳處理。

表3 潞黨參的生長指標(biāo)和品質(zhì)的隸屬函數(shù)分析Tab.3 Membership function analysis of growth indexes and quality of Codonopsis pilosula

3 結(jié)論與討論

腐植酸型營養(yǎng)劑作為一種新型營養(yǎng)劑，與植物生長調(diào)節(jié)劑相比，綠色環(huán)保，不僅能夠提高作物根長、根粗、單株質(zhì)量等生長性狀指標(biāo)，還能夠在一定程度上加強(qiáng)作物根部氮、磷、鉀養(yǎng)分的累積，提升作物品質(zhì)。本研究表明，腐植酸型營養(yǎng)劑較噴施清水處理能夠顯著增加潞黨參的產(chǎn)量，這與柳洪鵑等[18]在腐植酸處理的收獲期甘薯塊根上的產(chǎn)量結(jié)果相類似。其原因可能是腐植酸在根系生長過程中的作用類似生長素，能夠?qū)е录?xì)胞質(zhì)膜通透性改變，促進(jìn)植物根系的生長[19]，且腐植酸中的有機(jī)生物激素能增強(qiáng)植株根系的活性，改善根系的吸收能力，從而促進(jìn)細(xì)胞生長素的生成，促進(jìn)根部蛋白質(zhì)的合成和細(xì)胞的生長，提高產(chǎn)量[20-21]。本研究還表明，腐植酸制劑Ⅰ+促根營養(yǎng)制劑處理與農(nóng)戶習(xí)慣噴施矮壯素產(chǎn)量無顯著差異，這可能是因?yàn)楦菜嶂苿?促根營養(yǎng)制劑處理的促根營養(yǎng)劑含有檸檬酸成分，促進(jìn)了潞黨參產(chǎn)量的增加，這與翟優(yōu)雅[22]通過在烤煙上施用外源檸檬酸可以顯著提高烤煙產(chǎn)量的結(jié)果相似。

多糖和炔苷是衡量潞黨參品質(zhì)優(yōu)良的主要指標(biāo)[23]。本研究結(jié)果表明，噴施腐植酸型營養(yǎng)劑處理的多糖含量均顯著高于農(nóng)戶習(xí)慣和噴施清水處理。這可能是因?yàn)槭┯酶菜崮軌蛱岣邔χ参锔刻穷惖墓?yīng)量，降低根部蔗糖分解速率，從而有利于根中糖類的積累[24]；再者，腐植酸還能與土壤中微量元素螯合，提升其從根部向其他部位運(yùn)轉(zhuǎn)的總量，調(diào)節(jié)微量元素與常量元素的比例及平衡狀況，提高酶的活性，從而加強(qiáng)多糖的運(yùn)轉(zhuǎn)及合成[25]。炔苷作為次生代謝產(chǎn)物，是構(gòu)成中藥材黨參質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)[26]。本研究結(jié)果表明，噴施腐植酸型營養(yǎng)劑能顯著提高潞黨參炔苷含量，究其原因可能是腐植酸會造成黨參植株碳水化合物的合成超過自身生長的需要，引起非結(jié)構(gòu)碳水化合物過剩，從而促進(jìn)了以碳代謝為基礎(chǔ)的多糖和炔苷的合成[27]，這與胡佳棟[28]對黨參次生代謝產(chǎn)物合成途徑的研究結(jié)果相似。目前，有關(guān)腐植酸提升中藥材代謝產(chǎn)物的機(jī)制研究較少，下一步將對其進(jìn)行深入探討。

綜上所述，合理噴施腐植酸型營養(yǎng)劑對潞黨參的產(chǎn)量和品質(zhì)的提升有積極作用，參考隸屬函數(shù)分析對潞黨參各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價表明，腐植酸制劑Ⅰ+促根營養(yǎng)制劑處理為陵川地區(qū)潞黨參種植最佳處理，能夠達(dá)到與植物調(diào)節(jié)劑產(chǎn)量相當(dāng)?shù)那闆r下，提升潞黨參多糖和炔苷含量，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的效果。