氮磷钾元素对黄芪生长和干物质积累的影响△

宋庆燕，杨相，王秋玲，夏贵惠，闫滨滨，崔旭盛，张媛*，王文全，，*

(1.北京中医药大学 中药学院，北京 100102；2.中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所，北京 100193；3.中药材规范化生产教育部工程研究中心，北京 100102; 4.河北石家庄以岭药业，河北 石家庄 050000)

·中药农业·

氮磷钾元素对黄芪生长和干物质积累的影响△

宋庆燕1，杨相1，王秋玲2，夏贵惠1，闫滨滨2，崔旭盛4，张媛1*，王文全1，2，3*

(1.北京中医药大学 中药学院，北京100102；2.中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所，北京100193；3.中药材规范化生产教育部工程研究中心，北京100102;4.河北石家庄以岭药业，河北 石家庄050000)

目的：探究氮磷钾用量及其配比对黄芪生长和干物质积累的影响，以期为黄芪规范化施肥提供依据。方法：以1年生黄芪种苗为试验材料，采用“3414”不完全随机区组设计，定期浇灌营养液进行盆栽试验，研究不同生长时期氮磷钾施用量及配比对黄芪生长和干物质积累的影响。结果：N1P2K2处理对黄芪株高、地径和根粗均有较好的促进作用；氮磷钾合理配施可促进黄芪生长和干物质的积累，氮磷钾元素对黄芪根部干物质积累的影响依次为磷>氮>钾；黄芪生长前期，N2P1K1作基肥施入可促进黄芪生长，8月中旬氮磷钾按N1P2K1追肥，可促进黄芪根干重的增加；回归分析可知，氮、磷、钾肥的最佳施用浓度为0.254、0.165、0.261g·L-1。结论：氮磷钾合理配施能促进黄芪生长和根部干物质积累，前期氮、磷、钾肥按0.254、0.083、0.131g·L-1浓度施用可促进黄芪生长，8月中旬氮、磷、钾肥按0.127、0.165、0.131g·L-1浓度追肥可促进黄芪根部干物质的积累。

黄芪；氮磷钾；生长；干物质积累

黄芪为常用大宗药材，来源于豆科黄芪属多年生草本植物蒙古黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.var.mongholicus(Bge.) Hsiao或膜荚黄芪A.membranaceus(Fisch.) Bge.的干燥根[1]。现代研究表明黄芪具有增强免疫力，降压、降血糖、抗衰老、抗肿瘤和抗病毒等药理作用[2]，临床应用广泛，素有“十药八芪”之称[3]。随着野生黄芪资源不断减少，栽培黄芪成为商品黄芪的主要来源，且基源主要为蒙古黄芪[4]。合理施肥既能够促进药用植物生长发育，提高药材产量，又能改善药材品质[5]。据笔者调查，目前黄芪种植过程中盲目施肥的现象较严重，重施氮肥，忽略磷肥和钾肥的施用，氮磷钾施肥用量不合理且施用比例严重失调，限制黄芪的产量和质量的进一步提高。

赵永志等[6]研究表明在北京郊区可有效提高黄芪药材产量的氮、磷、钾施用最佳比例为1∶(0.8～1.2)∶(1.2～1.8)。秦梦等[7]研究表明尿素900 kg·hm-2、过磷酸钙 360 kg·hm-2、硫酸钾240 kg·hm-2处理对黄芪产量和多糖含量均有提高作用。荆志宇[8]采用“3414”试验方案，研究表明氮肥30～60 kg·hm-2，磷肥90 kg·hm-2，钾肥30 kg·hm-2配方施肥条件下黄芪产量及黄芪甲苷含量的综合经济效益最优。上述研究均是在大田实验条件下进行，忽略土壤中缓效氮磷钾转化为速效氮磷钾的量，可能对黄芪生长和产量造成的影响[9]。本研究采用“3414”试验设计，通过盆栽无营养基质试验，动态监测氮磷钾元素对黄芪生长和干物质积累的影响，研究不同生长时期氮磷钾施用量和施用配比对黄芪生长和干物质积累的影响，为黄芪规范化施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1供试材料

供试材料为一年生蒙古黄芪种苗购自内蒙古正蓝旗黑城子黄芪种植基地，由北京中医药大学王文全教授鉴定为蒙古黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao的种苗。本试验于2015年在中国医学科学院药用植物研究所北园进行，采用盆高45cm，盆口直径40cm，盆底直径27.5cm的黑色塑料盆种植。基质采用混合基质，蛭石、石英砂、珍珠岩的体积比为4∶2∶1。氮磷钾肥采用分析纯的尿素[CO(NH2)2]、过磷酸钙[Ca(H2PO4)2.H2O]、硫酸钾[K2SO4]。

1.2试验设计

在hoagland营养液的基础上，氮磷钾采用“3414”不完全实施方案，固定中微量元素，氮、磷、钾3个因素，4个水平(0水平指不施肥，2水平为Hoagland营养液中氮磷钾的浓度，1水平为2水平的0.5倍，3水平为2水平的1.5倍)，共14个处理的施肥方案。每个处理3次重复，每个重复3盆，共126盆。每盆移栽种苗20株。种苗出苗一周后首次浇灌营养液，每盆浇灌1/2浓度各配比营养液1L，适应后每盆每次浇1L全浓度各配比营养液。生长期适时浇水。14个施肥处理N、P、K元素水平及施用浓度见表1。

1.3取样与测定

2015年5月种苗移栽后，于7月1日(7-1)、8月16日(8-16)、10月1日(10-1)、11月17日(11-17)分4次取样。每盆取5株，每个处理取45株，测量其株高、地径和根粗。将所取黄芪样品地上部分和根分开，地上部分105℃杀青10min，再同根于45℃烘箱中干燥，称干重。

1.4数据分析

采用SAS8.2、SigmaPlot12.5和Excel2016对试验数据进行统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1氮磷钾配施对黄芪生长的影响

在黄芪不同生长阶段各施肥处理间，株高、根粗和地径之间的差异均具有非常显著性意义(P<0.01)。随黄芪的生长，各施肥处理的株高于8月16日前后逐渐增加到最大值，黄芪根粗和地径在10月1日前后达到最大值，分别以8月16日前后的株高，10月1日前后的根粗和地径为例分析氮磷钾配施对黄芪生长的影响。

由表2可知，N2P0K2处理的黄芪株高与对照组差异无统计学意义，其他氮磷钾配施组株高均显著高N0P0K0处理。N1P2K1处理对株高的促进作用最为明显，株高达68.05 cm，比对照组增加79.08%，N3P2K2、N2P2K1、N2P2K0和N1P2K1处理对株高促进作用的差异无统计学意义。氮磷钾配施处理的根粗较N0P0K0均有不同程度增加，N0P2K2和 N1P2K1的根粗明显优于其他处理组，分别达到10.06 mm和10.01 mm。N1P2K1处理的地径最大为2.72 mm，N0P2K2、N3P2K2、N1P1K2的地径均较大。2.2氮磷钾配施对黄芪干物质积累的影响干物质积累是作物产量形成的基础，其在各器官的合理分配是提高产量的关键[9]。黄芪根部干物质的积累与产量直接相关，是衡量黄芪种植效益的重要指标。随黄芪生长，地上和根部干物质积累呈现先增后降趋势，10月1日后地上和根部干物质量均降低。在10月1日前，不同浓度氮磷钾配施对黄芪单株地上和根干物质积累的差异均具有非常显著性意义(P<0.01)。

表2 氮磷钾配施对黄芪生长的影响

注：不同小写字母表示差异具有显著性意义，P<0.05

由表3可知，氮磷钾配施处理的黄芪地上干物质较N0P0K0均有不同程度的增加。7月1日前后，N2P1K1和N2P1K2处理利于地上干物质的积累，在8月16日前后N1P2K1、N2P2K3处理的单株地上干重较大，N3P2K2和N2P2K1处理的地上干重在10月1日前后较大。在7月1日前后，N2P1K1、N2P2K1和N2P2K2对单株根干重有较好的促进效果。8月16日和10月1日前后N1P2K1和N1P2K2处理利于根干物质积累。

“3414”实施方案中N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0处理分别为无肥、无N、无P、无K处理，可揭示氮磷钾缺素对黄芪干物质积累的影响。不同缺素处理对黄芪地上和根部干物质积累的差异均具有非常显著性意义(P<0.01)。各缺素处理对黄芪地上和根部干物质积累作用为无K>无N>无肥>无P处理。无肥和无P处理对黄芪干物质积累无显著差异，两者均严重抑制了黄芪的生长。以上结果表明，磷元素对黄芪的干物质积累起着至关重要的作用，其缺失不仅严重抑制黄芪的正常生长，还影响了氮钾元素对黄芪生长的促进作用。氮磷钾缺素对黄芪干物质积累的影响见表4。

表3 氮磷钾配施对黄芪干物质积累的影响

注：不同小写字母表示差异具有显著性意义，P<0.05

表4 氮磷钾缺素对黄芪干物质积累的影响

注：不同大写字母表示差异具有非常显著性意义，P<0.01。

2.3不同浓度氮磷钾对黄芪干物质积累的影响

2.3.1不同浓度氮对黄芪干物质积累的影响 在P2K2基础上，分析不同浓度的氮肥对黄芪干物质积累的影响。在黄芪不同生长阶段，不同浓度氮肥对黄芪地上和根部干物质积累均有极显著差异(P<0.01)。由图1可知，8月16日前，N1对黄芪地上干物质积累促进作用最为明显，8月16日取样时，N1处理的地上干重达4.27g，比N0增加45.6%，在8月16日后N3处理的地上干重效果最好。黄芪的根干重在10月1日前，N1对根干物质积累促进作用最为明显，10月1日后，根干重随氮浓度升高而增加。以不同浓度的氮肥为自变量X1，10月1日的根干重为因变量Y1进行一元回归分析，回归方程为Y1=-12.898X12+6.5434X1+3.8516，r=0.7804；求解得氮肥的最佳施用浓度为0.254g·L-1。

图1 不同浓度氮对黄芪干物质积累的影响

图2 不同浓度磷对黄芪干物质积累的影响

2.3.3不同浓度钾对黄芪干物质积累的影响 在N2P2基础上，K1在7月1日前后利于黄芪地上干重和根干重积累，后期无明显的规律，但K1综合效果最优，即最佳施用浓度为0.261g·L-1。

3 结论与讨论

本研究表明，氮磷钾合理配施可显著促进黄芪生长和干物质积累，N1P2K1处理对黄芪株高、根粗、地径均有较好的促进效果。黄芪生长前期(7月1日前)，N2P1K1作基肥施入，可有效促进黄芪的生长，在8月中旬氮磷钾按照N1P2K1追肥，可促进黄芪根干重的积累。据回归分析得出氮、磷、钾肥的最佳施用浓度分别为0.254、0.165、0.261g·L-1。因此，黄芪生长前期氮磷钾肥施用浓度为0.254、0.083、0.131g·L-1，8月中旬为0.127、0.165、0.131g·L-1。

在盆栽无营养基质的条件下，不同缺素处理对黄芪干物质积累的研究表明，氮磷钾元素对黄芪干物质积累的影响程度依次为磷>氮>钾。磷元素对黄芪的干物质积累起着至关重要的作用，其缺失不仅严重抑制黄芪的正常生长，还影响了氮钾元素对黄芪生长的促进作用，何鹏等认为随磷水平的降低，橡胶树对氮钾吸收率显著降低与本研究类似[10]。黄芪为豆科植物，其根部的根瘤菌有固氮作用[11]，可以从大气中吸收一定量的氮元素供自身生长的需求，因此试验中氮肥起到的作用相对较小。不同浓度的钾肥对黄芪生长和根部生物量积累的影响差异不显著，也无明显规律。潘颖等[12]研究表明蛭石和珍珠岩中含有大量速效钾，本试验盆栽基质所用蛭石和珍珠岩经检测，所含速效钾分别达到671.49mg·kg-1和135.88mg·kg-1，对试验结果造成了较大的影响，也是本研究不足之处。钾元素是多种酶的催化剂，并具有提高光合作用强度，调节蛋白质和糖类的合成，提高植物抗性等多种生理作用[13]，进一步研究钾元素对黄芪生长和干物质积累的影响，得到更精确黄芪对钾肥的需求特性至关重要。

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EffectsofNitrogen，PhosphorusandPotassiumontheGrowthandDryMatterAccumulationofAstragalusmembranaceus

SONG Qingyan1，YANG Xiang1，WANG Qiuling2，XIA Guihui1，YAN Binbin2，CUI Xusheng4，ZHANG Yuan1*，WANG Wenquan1，2，3*

(1.School of Chinese Pharmacy，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100102，China；2.Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College，Beijing 100193，China；3.Engineering Research Center of Good Agricultural Practice for Chinese Crude Drugs，Ministry of Education，Beijing 100102，China；4.Hebei Shijiazhuang Yiling pharmaceutical，Shijiazhuang 050000，China)

Objective：To explore the effect of N，P and K application amountand proportion on the growth and dry matter accumulation ofAstragalusmembranaceusand provide a basis for standardized fertilization ofAstragalus.Methods：Taking annualAstragalusmembranaceusas experimental material，N，P，and K were designed with “3414”completely randomized block design and regularly watered with nutrient solution and to study the effects of nitrogen，phosphorus and potassium application amount and proportion on the growth and dry matter accumulation of Astragalus at different growth stages.Results：Processing N1P2K2had a better effect on Astragalus plant height，diameter and root rough；The rational application of N，P，and K can promote the growth of Astragalus and dry matter accumulation and the effect of N，P，and K on the dry matter accumulation of root ofAstragalusswas P>N>K；At the early growth of astragalus，N，P，and K in accordance with 2∶1∶1 as base fertilizer can promote the growth of Astragalus and in the middle of August，the N，P and K fertilizers could increase the dry weight of Astragalus root by 1∶2∶1 ratio；According to regression analysis，the best application concentration of N，P and K fertilizers was 0.254，0.165，0.261 g·L-1.Conclusion：The rational combination of N，P，and K can promote the growth and root dry matter accumulation of Astragalus，the application of N，P，K at 0.254，0.083，0.131 g·L-1can promote the growth of astragalus in the early stage and the accumulation of dry matter in root of Astragalus was promoted by N，P，K top dressing at 0.127，1.065，0.131 g · L-1.

Astragalusmembranaceus；nitrogen，phosphorus and potassium；growth；dry matter accumulation

国家中药标准化项目子课题：恒山黄芪的种植规范和标准化研究(ZYBZH-Y-JIN-34)[工信部消费(2016)]

] 张媛，副教授，研究方向：中药药效物质基础及质量标准研究；Tel：(010)84738625，E-mail：zhy0723@126.com；王文全，教授，研究方向：中药材规范化生产及其调控机制;Tel：(010)84738623，E-mail：wwq57@126.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.8.021

2017-04-24)

*[