氮素形态对半夏生长及生物碱和总有机酸累积的影响

李灿雯，王康才，吴健，唐晓清

(南京农业大学中药材研究所，江苏南京210095)

半夏Pinellia ternata(Thunb．)Breit为天南星科半夏属多年生草本植物，以其干燥块茎入药。半夏为广布种，主产于四川、湖北、河南、贵州、安徽、江苏、山东等省。现代药理研究表明，半夏除对呼吸系统、消化系统、循环系统有不同程度的影响外，还具有抗肿瘤、抗早孕、镇痛、镇静和催眠的作用。其中，生物碱是半夏块茎的主要生理活性物质，具有止呕、镇咳、祛痰、降压、降脂，以及抗肿瘤和提高记忆之功效。生物碱是含氮化合物，氮素的利用对植物体内生物碱的合成与积累有重要作用，在药用植物研究中，已发现氮素可增加长春花、烟草、白羽扇豆、大麦、苦豆子等植物的生物碱含量［1－2］。同时氮素也是影响作物产量的重要因素［3］，因而施氮是调控作物生长的重要手段［4］。

目前，关于半夏的研究主要集中在化学成分、药理及生物技术等方面，而氮素形态对半夏生长和化学成分积累的影响尚未见报道。本实验采用无土栽培方法，研究同一氮素水平下不同铵硝比例对半夏光合特性、氮代谢及相关化学成分积累的影响，以期为半夏的合理施氮提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2010年3～8月在南京农业大学温室内进行。供试材料为江苏省泰州地区的泰半夏。选择形态一致、大小相近的块茎为繁殖材料，2010年3月22日进行盆栽，盆高18 cm×直径15 cm，基质为蛭石，每盆装基质重865 g，每盆播种10个块茎，播种深度6 cm，置于遮阳棚内，管理措施一致。

1.2 测定项目和方法

半夏叶片光合特性和光合生理参数于5月16～17日测定。光合色素含量的测定采用分光光度计法［5］，于5月16日上午8：00，在各处理长势一致的成熟植株中，随机选择10株，取其中间叶片进行测定。选择颜色正常，完全展开的三裂叶的中间叶片的中部，用 LI－6400型光合仪，在 1000 μmol/(m2·s)光照强度条件下，测定净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)。各处理随机选择5株，重复3次。

半夏植株倒苗后，7月23日收获块茎，洗净，105℃杀青10 min，55℃烘干至恒重，打粉过孔径0.3 mm筛。采用酸性染料比色法［6］测定总生物碱含量，采用电位返滴定法［7］测定总有机酸含量。

试验数据采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13.0统计软件进行统计分析，LSD法检验差异显著性。

2 结果与分析

表1 /对半夏叶片光合色素含量的影响Table 1 Effect of /on the contents of Chlorophyll in Pinellia ternata leaves

表1 /对半夏叶片光合色素含量的影响Table 1 Effect of /on the contents of Chlorophyll in Pinellia ternata leaves

注(Note)：数值后不同字母表示处理间差异达到5%显著水平Values followed by different letters mean significant between treatments at the 5%level．

叶绿素Chlorophyll(mg/g，FW)NH+4 －N/NO－3－N 叶绿素a Chl a叶绿素b Chl b叶绿素(a+b)Chl a+Chl b叶绿素a/b Chl a/Chl b类胡萝卜素Carotenoid(mg/g，FW)0∶100 1.159±0.006 b 0.518±0.022 b 1.676±0.01 022 ab 2.176±0.068 a 0.260±0.016 ab 5 b 2.240±0.062 a 0.235±0.001 b 25∶75 1.378±0.104 ab 0.685±0.043 a 2.064±0.007 ab 2.030±0.007 a 0.248±0.027 ab 50∶50 1.334±0.064 ab 0.620±0.022 ab 1.954±0.085 ab 2.150±0.002 a 0.275±0.017 ab 75∶25 1.516±0.063 a 0.644±0.019 ab 2.159±0.044 a 2.359±0.066 a 0.354±0.012 a 100∶0 1.230±0.003 ab 0.566±0.024 ab 1.796±0.

表2 对半夏相关光合参数的影响Table 2 Effect of ratios on photosynthetic parameters in Pinellia ternata leaves

表2 对半夏相关光合参数的影响Table 2 Effect of ratios on photosynthetic parameters in Pinellia ternata leaves

注(Note)：Pn—Net photosynthetic rate;Gs—Stomotal conductance to H2O;Ci—Intercellular CO2concentration;Tr—Transpiration rate．数值后不同字母表示处理间差异达到5%显著水平Values followed by different letters mean significant between treatments at the 5%level．

NH+4 －N/NO－3－N 净光合速率 Pn［μmol/(m2·s)］)］0∶100 5.967±1.569 b 0.097±0.050 ab 292.658±4气孔导度Gs［mol/(m2·s)］胞间CO2浓度Ci(μmol/mol)蒸腾速率Tr［mmol/(m2·s.647 ab 0.960±0.099 a 0.968 a 1.295±0.631 a 25∶75 10.086±1.808 a 0.132±0.032 a 266.168±38.067 ab 1.754±0.314 a 50∶50 6.597±1.768 b 0.063±0.039 ab 208.803±59.002 b 0.953±0.517 a 75∶25 8.329±0.788 ab 0.071±0.017 ab 219.642±24.760 ab 1.165±0.245 a 100∶0 5.399±1.514 b 0.056±0.006 b 262.280±33

表3 /对半夏叶片NR活性和－N 含量的影响Table 3 Effect of /on the activities of NR and the contents of nitrate nitrogen in Pinellia ternata leaves

表3 /对半夏叶片NR活性和－N 含量的影响Table 3 Effect of /on the activities of NR and the contents of nitrate nitrogen in Pinellia ternata leaves

注(Note)：数值后不同字母表示处理间差异达到5%显著水平Values followed by different letters mean significant between treatments at the 5%level．

NH+4－N/NO－3－N NR活性Activity of NR［μg/(g·h)，FW］NO－3－N 含量NO－3－N contents(mg/g，FW)0∶100 50.335±0.472 a 1.426±0.055 c 25∶75 42.020±0.182 b 1.590±0.063 b 50∶50 23.221±0.587 c 2.038±0.053 a 75∶25 16.179±0.112 d 1.699±0.061 b 100∶0 17.211±0.355 d 1.587±0.120 b

表4 对半夏块茎总生物碱和总有机酸含量的影响(%)Table 4 Effect of on the content of total alkaloidand organic acid in Pinellia ternata tuber

注(Note)：数值后不同字母表示处理间差异达到5%显著水平Values followed by different letters mean significant between treatments at the 5%level．

NH+4－N/NO－3－N总生物碱含量Amount of alkaloid总有机酸Amount of organic acid 0∶100 0.0433±0.0003 a 0.451±0.001 b 25∶75 0.0334±0.0003 b 0.349±0.005 b 50∶50 0.0346±0.0002 b 0.601±0.001 a 75∶25 0.0321±0.0016 b 0.656±0.003 a 100∶0 0.0257±0.0012 c 0.648±0.001 a

3 讨论

氮素被植物吸收利用主要有铵态氮和硝态氮两种形态。在可选择的条件下，不同植物或同一植物的不同生育阶段，对氮素的吸收量则有明显差异。单纯供应－N往往会抑制K+和Ca2+的吸收，并带来氨毒害，抑制作物的生长［8－10］; 而单纯供应－N，容易引起根际pH升高，这对矿质养分的吸收和利用是不利的，如对铁的吸收［11］。近年研究结果表明，多数植物在同时供应－N 和－N 时，其生长量均高于单独供应－N 和－N 的生长量［11］。

3.1 氮素形态与半夏光合特性的关系

叶绿素含量通常是氮素胁迫、光合能力和植物发育阶段(特别是衰老阶段)的指示器。曹翠玲等［12］发现，营养液中－N 和－N 配比相等时，小麦叶片的叶绿素含量达到最大，两种氮素形态单独施用时最低。郭培国等［13］研究发现，在烤烟生长前、中期，增施铵态氮施用比例，烤烟的叶绿素含量增加，但达100%铵态氮时，叶绿素含量反而下降，低于施用50%和75%铵态氮的处理;在烤烟生长后期，功能叶片叶绿素含量基本上与施用铵态氮比例高低一致，以全铵态氮处理的叶绿素含量最高。李存东等［14］试验结果表明，混合态氮素营养与单一－N营养相比，能够有效提高棉花苗期叶片中叶绿素含量和叶片净光合速率，适当的/比例，有利于促进棉苗生长。本实验结果表明，半夏叶片光合色素含量随－N/－N增大呈先升后降趋势，－N/－N 为 75∶25 时，叶绿素 a和类胡萝卜素含量最高;25∶75时，叶绿素b含量最高;半夏净光合速率和气孔导度在25∶75为最大。－N/－N 为25∶75 和 75∶25，净光合速率均高于其他处理，说明不同氮素形态配施有利于半夏光合效率的提高。

3.2 氮素形态与半夏叶片中NR活性及－N积累的关系

硝酸还原酶(NR)存在于植物茎叶和根系中，是植物氮素代谢中的限速酶［15］。NR是一种诱导酶吸收减少，将导致体内NR活性降低，叶片NR活性很大程度上决定于木质部运送至叶片的流量，而与叶片中原有的－N含量关系不密切［16］。汪建飞等［17］研究发现，提高营养液中硝态氮的比例，可以显着提高菠菜茎叶中的NR活性。李庆余等［18］试验结果表明，全硝态氮及铵硝配比处理下果实NR活性显著高于全铵态氮处理。本研究结果也表现与之同样的规律，随着N比例的增加，半夏叶片中NR活性呈上升趋势。叶片中累积的－N含量呈先升后降的趋势，－N/－N 为50∶50 时，叶片中－N 含量最高。

3.3 氮素形态与半夏块茎总生物碱和总有机酸含量的关系

氮素的利用对植物体内生物碱的合成和积累具有重要的意义。孙世芹等［19］对沙培喜树幼苗进行不同形态氮配比处理，认为喜树碱含量与氮素形态关系明显，铵硝比为25∶75时有利于喜树碱在幼叶中的合成和积累。范巧佳等［20］研究发现，硝态氮比例较高有利于川芎总生物碱含量的积累。本研究结果也发现，随－N比例的增加，半夏块茎总生物碱呈现上升趋势，全硝处理下总生物碱含量最高，全铵处理下含量最小。

综上所述，氮素及不同形态氮配比对半夏光合作用，氮代谢及主要化学成分均有不同程度的影响。氮素配比施用较单一形态氮素有利于半夏植株的生长，较高比例的硝态氮有利于生物碱的积累，较高比例的铵态氮有利于有机酸的累积。

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