磷肥用量对菘蓝干物质积累及其营养元素吸收的影响

温春秀，刘灵娣，王丽英，李若楠，田 伟，陈丽莉，张彦才

(河北省农林科学院 a 经济作物研究所，b 农业资源环境研究所，河北 石家庄 050051)

菘蓝(IsatisindigoticaFort.)是十字花科(Cruciferae)菘蓝属一年或二年生药用植物，其根和叶分别是常用中药板蓝根和大青叶的主要来源，具有清热解毒、凉血利咽的作用[1]。近些年随着市场需求量的与日俱增，人工栽培的菘蓝面积不断扩大，然而，在生产上药农多沿用对农作物的施肥技术，不能根据植株生长发育和营养需求规律确定肥料的最佳用量、比例和最佳施用期，这不仅影响了药材的产量与品质，而且造成了肥料浪费和土壤的污染[2]。磷为植物生长所必需的营养元素之一，是植物体内许多重要有机化合物(如核酸、核蛋白、磷脂、植素、三磷酸腺苷)的组分之一，并以多种方式参与植物体内各种代谢过程，对促进作物生长发育，提高作物产量和品质有着明显的作用[3]。近年来有关磷肥对一些中药材生长发育、产量和品质的效应研究也有相关报道[4-7]，而有关菘蓝磷肥适宜用量及磷肥对菘蓝物质积累和其营养元素吸收分配特征等方面的研究尚未见报道。为此，本试验在前期研究工作[8-9]的基础上，研究了施用磷肥对菘蓝干物质、养分累积和分配的影响，旨在为菘蓝规范化生产中科学施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为普通菘蓝(IsatisindigoticaFort.)；供试肥料为发酵鸡粪(N 1.58%、P2O53.08%、K2O 1.72%)，尿素(含N 46.0%)，过磷酸钙(含P2O512.0%)，硫酸钾(含K2O 50.0%)。

1.2 试验设计

试验在河北省农林科学院大河试验园区进行，供试土壤类型属于黏壤质石灰性褐土，试验地0～20 cm基础土样养分含量为：有机质16.4 g/kg，全氮0.61 g/kg，硝态氮5.74 mg/kg，速效磷17.63 mg/kg，速效钾70.80 mg/kg。本试验共设置5个处理，分别为P0(不施磷肥)、P90(P2O590 kg/hm2)、P180(P2O5180 kg/hm2)、P360(P2O5360 kg/hm2)、P540(P2O5540 kg/hm2)。根据已有的研究结果[9]并结合试验地土壤养分状况，各处理中N、K2O用量分别为225，180 kg/hm2。小区面积为28 m2(4 m×7 m)，行株距为25 cm×10 cm。菘蓝于2011-05-14播种，2011-11-14收获。

1.3 施肥方法

试验在基施发酵鸡粪7.5 t/hm2的基础上进行，各处理中100%磷肥及50%的氮肥、50%的钾肥作为基肥施入，其余50%的氮肥、50%的钾肥在菘蓝生长90 d后追施。

1.4 测定项目及方法

于菘蓝生长60 d(07-14)、90 d(08-14)、120 d(09-14)、150 d(10-14)、180 d(11-14)，在每个小区随机取1 m2的菘蓝样品(地上部分+地下部分)，105 ℃杀青1 h后于50 ℃烘干至质量恒定，测定大青叶和板蓝根干质量，然后以采样株数折算单株地上部分、地下部分干物质累积量；将所有样品烘干粉碎，采用H2SO4-H2O2消煮后，分别用凯氏定氮法测定全氮含量，用钒钼黄比色法测定全磷含量，用火焰光度计法(FP6400A)测定全钾含量。

1.5 数据处理及分析

采用DPSv 2.00软件及EXCEL 2003进行数据统计、分析、作图。

植株氮(磷或钾)素累积吸收量(mg/株)=植株全氮(全磷或全钾)含量(%)×植株干质量(mg/株)；

干物质日增长量(g/株)=(本月取样单株干质量-上月取样单株干质量)/30；

干物质阶段累积率=(本月取样单株干质量-上月取样单株干质量)/收获期单株干质量×100%；

分配率=(某生长部位某时期干质量/某时期干物质总质量)×100%。

2 结果与分析

2.1 磷肥对菘蓝干物质积累及分配率的影响

表1显示，不同施磷水平下，菘蓝总干物质累积量在整个生长期内表现出相似的变化规律，均随生长期的推进而逐渐增加；在菘蓝生长期中，各处理菘蓝的干物质阶段累积率均呈现快-慢-快-慢的增加趋势。从出苗到生长60 d时，菘蓝进入生长高峰期，各处理干物质日增长量为0.29～0.31 g/株，干物质阶段累积率均达到50%以上。与其他处理相比，磷肥180 kg/hm2处理菘蓝在整个生长期中干物质日增长量、阶段累积率都保持较高、较稳定的水平。

表1 磷肥对菘蓝干物质积累及分配率的影响

相关性分析结果显示，施磷水平与各时期总干物质累积量呈抛物线相关，即当P2O5用量在0～180 kg/hm2时，菘蓝干物质累积量随着磷肥用量的增加而提高，P2O5用量超过180 kg/hm2时，菘蓝总干物质累积量反而下降。其中，在菘蓝生长60 d时，磷肥用量为0，90，180，360 kg/hm2处理间总干物质累积量无显著差异，但均显著高于磷肥用量为540 kg/hm2处理；在90～150 d，各施磷处理的总干物质累积量明显高于不施磷处理；至收获时(180 d)，磷肥用量为90～180 kg/hm2处理菘蓝干物质累积量显著高于其他处理，其中磷肥用量为180 kg/hm2处理菘蓝总干物质累积量较磷肥用量为0，90，360，540 kg/hm2处理分别提高了30.35%，7.49%，20.15%和22.16%(表1)。由此可见，相对于其他磷肥施用量而言，180 kg/hm2磷肥较有利于菘蓝干物质累积量的增加。

表1还显示，当磷肥用量相同时，菘蓝根干物质分配率呈先上升后下降再上升的趋势；除了150 d外，其余时间各处理根干物质分配率差异均未达到显著水平。在90 d以前，磷肥用量为180 kg/hm2处理菘蓝根干物质分配率高于其他处理；90 d(包括90 d)以后，磷肥用量180 kg/hm2处理菘蓝根干物质分配率与其他处理相比处于偏低水平。

菘蓝根的干物质累积量随着生长期的推进均呈增加趋势，其中磷肥用量为180 kg/hm2处理其各个时期根干物质累积量最高，分别较磷肥用量为0，90，360和540 kg/hm2处理提高了12.33%，7.06%，8.53%和8.90%(图1)。

图1 磷肥对菘蓝根干物质累积量的影响

2.2 磷肥对菘蓝磷、氮和钾素累积吸收量的影响

2.2.1 磷素累积吸收量 图2显示，与不施磷肥处理相比，施用磷肥直接促进了菘蓝植株对磷素的吸收和利用，各处理菘蓝植株磷素累积吸收量均随着生长期推进呈增加趋势，呈“S”型曲线变化；除不施磷处理外，其他施磷处理菘蓝植株对磷的吸收均呈现快(0～90 d)-慢(90～120 d)-快(120～150 d)-慢(150～180 d)的增加趋势；当磷肥用量在0～180 kg/hm2时，菘蓝植株磷素累积吸收量随着磷肥用量的增加而提高；用量超过180 kg/hm2时，菘蓝植株磷素累积吸收量反而下降。

图3显示，当磷肥用量在0～180 kg/hm2时，菘蓝根部磷素累积吸收量随着磷肥用量的增加而提高；当磷肥用量超过180 kg/hm2时，根部磷素累积吸收量均呈下降趋势。由此可知，适量的磷肥对促进根系发育，进而促进植物生长发育和新陈代谢，争取作物高产、优质起着重要作用[10]，过量则使作物生长受到抑制，进而降低作物的品质和产量[11]。

图2 磷肥对菘蓝植株磷素累积吸收量的影响

2.2.2 氮素累积吸收量 图4显示，与不施磷肥处理相比，施用适量的磷肥能够促进菘蓝植株对氮素的吸收；各处理菘蓝植株氮素累积吸收量均呈“S”型增长趋势，其吸收的高峰期分别出现在生长90和150 d。当磷肥用量在0～180 kg/hm2时，菘蓝植株氮素累积吸收量随着磷肥用量的增加而提高；当磷肥用量达到180 kg/hm2时，菘蓝植株氮素累积吸收量达到最高值；之后随着磷肥用量的继续增加，植株氮素累积吸收量则呈下降趋势。

图5显示，当磷肥用量在0～180 kg/hm2时，菘蓝根部氮素累积吸收量均随着磷肥施用量的增加而增加；之后随着磷肥用量的提高，菘蓝根部氮素累积吸收量反而下降。

2.2.3 钾素累积吸收量 由图6可知，在整个生长期中，各处理菘蓝植株的钾素累积吸收量均随着生长期推进总体呈增加趋势。与不施磷肥相比，施用磷肥能够促进菘蓝对钾素的吸收和利用。不同磷肥处理对菘蓝钾素累积吸收的影响与其对氮、磷素的影响类似，当磷肥用量在0～180 kg/hm2时，菘蓝植株钾素累积吸收量随着磷肥用量的增加而提高；在磷肥用量达到180 kg/hm2时，菘蓝钾素累积吸收量达到最高值；磷肥用量为360～540 kg/hm2时，植株钾素累积吸收量则呈下降趋势。可知180 kg/hm2磷肥更有利于促进作物对钾元素的吸收和利用。

图7显示，随着生长期的推进，各处理菘蓝根部钾素累积吸收量呈逐渐增加趋势；在菘蓝生长90 d之前，各磷肥处理菘蓝根部钾素的累积吸收量无明显差异；90～180 d，磷肥用量为180 kg/hm2处理菘蓝根部钾素累积吸收量明显高于其他处理。

综合菘蓝氮、磷、钾累积规律可知，菘蓝对氮的吸收量最大，钾次之，磷最少；在磷肥施用量为0～180 kg/hm2时，菘蓝全生长期对氮、磷、钾素累积吸收量随着磷肥用量的增加而提高；当磷肥用量达到180 kg/hm2时，菘蓝全生长期对氮、磷、钾素累积吸收量均达到最高值，分别为1 370.22，192.44，682.44 mg/株。

图4 磷肥对菘蓝植株氮素累积吸收量的影响

图6 磷肥对菘蓝植株钾素累积吸收量的影响

3 讨 论

磷是作物生长发育必需的三大营养元素之一，其合理施用可显著促进药用植物的生长发育和干物质的积累；干物质是作物光合作用产物的最终形态，其积累、分配和转运与经济产量形成密切相关[12]。菘蓝作为根、叶同收的中药材，与黄芪[13]、丹参[14]等以根入药的中药材不同，确定磷肥最佳用量不仅要满足菘蓝生长对磷素的需求，还要使菘蓝植株达到根、叶协调生长的目的。本研究结果表明，当磷肥(P2O5)用量在0～180 kg/hm2时，菘蓝总干物质累积量、干物质日增长量、根干物质分配率随着磷肥用量的增加而提高，当磷肥用量超过180 kg/hm2时，总干物质累积量、干物质日增长量、根干物质分配率反而下降。

作物的高产、优质是以较高的生物量为前提的，而生物量累积和产量的形成以养分吸收为基础[15-16]。本研究结果表明，磷肥用量在0～180 kg/hm2时，随着磷肥用量的增加，菘蓝对氮、磷、钾的累积吸收量明显增加，当磷肥用量为180 kg/hm2时，菘蓝植株和根系的氮、磷、钾累积吸收量均达最高；当磷肥用量超过180 kg/hm2时，菘蓝植株和根系的氮、磷、钾累积吸收量反而下降。一般认为，磷与氮之间存在协同作用，由于磷参与氮代谢、硝酸盐还原、氮同化以及蛋白质合成等过程，适量的磷肥可以促进作物对氮素的吸收，使植物生长得更好[17]。此外，适量的磷肥能够促进作物对钾元素的吸收和利用[18]。

4 结 论

在本试验条件下，增施磷肥能够促进菘蓝全生长期内总干物质累积量的增加；各磷肥处理菘蓝的干物质累积量均呈现快-慢-快-慢的增加趋势，其变化趋势呈“S”型曲线。磷肥(P2O5)用量在0～180 kg/hm2时，菘蓝总干物质累积量随着磷肥用量的增加而提高；当磷肥用量超过180 kg/hm2时，菘蓝总干物质累积量反而下降。

菘蓝植株的氮、磷、钾吸收累积量动态变化与干物质积累规律类似，总体均呈“S”型增长趋势；与不施磷肥处理相比，适宜的磷肥用量能够促进菘蓝对氮、磷、钾的吸收和利用；在菘蓝整个生长期中，磷肥用量为180 kg/hm2处理植株和根系的氮、磷、钾累积吸收量最高；而当磷肥用量超过180 kg/hm2时，植株和根系的氮、磷、钾累积吸收量反而下降。

综合以上结果可知，在本试验土壤肥力条件下，磷肥(P2O5)的推荐用量为180 kg/hm2，且是作为基肥一次性施入。

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