不同施氮量对雪菊生长及代谢产物的影响

姜雅爽， 熊 琦， 杨 辉， 麦麦提江·奥布力艾散， 秦 勇， 余纪东

(1.新疆农业大学林学与园艺学院，新疆乌鲁木齐 830052；2.新疆特克斯县农业局，新疆特克斯县835500；3.新疆策勒县农业技术推广中心，新疆策勒县848300

雪菊(CoreopsistinctoriaNutt.)属于菊科(Compositae)金鸡菊属(CoreopsisL.)，在昆仑山一带民间又称清三高花，是中国西部地区广为栽培的一种植物，学名双色金鸡菊[1]。研究发现，雪菊中富含挥发油、总皂苷、氨基酸和黄酮类等物质，其中包括对降低血压、降低血脂、调节血糖、抗肿瘤与抗衰老等有关的芳香类、醇类、酚类、萜类、黄酮类、烯烃类和烷烃类等多种化合物[2-6]。雪菊中含有营养保健功能的黄酮类、皂苷类、氨基酸类等活性成分[7]，具有抗癌、抗炎、抗病毒、抗糖尿病等药理作用[8-10]。目前雪菊的研究主要集中于化学成分的提取分离及检测技术，以及药理作用等方面的研究。而雪菊生产上也多沿用农作物的施肥技术，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、比例和施用期，这不仅影响了雪菊的产量与代谢产物，而且造成了肥料浪费和土壤的污染。氮(N)为植物生长所必需的营养元素之一，对植物的生长发育起重要作用，是叶绿素的主要成分之一，另外N素还直接或间接地影响氨基酸、生物碱等次生代谢产物的合成，大量研究表明氮素可以影响植物类黄酮物质的合成[11]，并以多种方式参与植物体内各种代谢过程，对增进作物生长发育、提高作物产量和品质有着明显的作用[12]。近年来，关于施用氮肥对一些中药材生长发育、产量和品质的效应研究已有系列报道。目前，对于雪菊的研究大多是基于其药用价值而进行的关于雪菊化学成分提取、药理作用、挥发油等营养保健价值方面的探索，但关于施用氮肥对雪菊生长和次生代谢产物的影响还少有研究。通过研究不同施氮量对雪菊生长和代谢产物的影响，探索雪菊对土壤氮素养分的正常需求，建立雪菊氮素养分调控理论和确定合理的氮肥用量，从而为科学地种植雪菊提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

雪菊试验的种子来源于新疆和田地区皮山县克里阳乡。

1.2 试验地概况

试验在新疆农业大学三坪实践教学基地进行，该基地处于中温带区，为典型的大陆性干旱气候，具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点。由于地形条件的影响，由南向北气候差异较大，南部夏季降水较多，北部沙漠性气候特征显著。该基地日照充足，年日照时数为2 700 h；热量条件也较为充足，积温为3 450 ℃，年平均气温6.8 ℃，1月平均气温为 -15.6 ℃，7月平均气温为24.5 ℃；年平均降水量为 190 mm，夏季降水量明显多于冬季；年无霜期为160～190 d[13]。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验于2016年4月29日开始播种，盆栽试验采用塑料桶(上口径22 cm，下口径14 cm，高20 cm)，每盆装营养土4 kg(园土 ∶河沙 ∶腐熟牛粪质量比为8 ∶1 ∶1)，土壤含碱解氮45.21 mg/kg、速效磷19.63 mg/kg、速效钾 82.5 mg/kg。试验处理设置 6个氮肥水平，分别为0、0.1、0.2 、0.3、0.4、0.5 g/kg，即氮肥施用量为0、0.4、0.8、1.2、1.6、2 g/盆，并分别用代号N0、N1、N2、N3、N4、N5表示，每个氮肥水平种植20株，3次重复，共计360株。氮肥品种为硫酸铵，氮肥分基肥、分枝肥、蕾期肥，各占40%、30%、30%。各处理氮肥分3次施入，底肥施40%，剩余氮肥分别于7月4和8月3日追施。

1.3.2 雪菊生长性状的测定 试验过程中分别于7月15日、7月30日、8月15日、8月30日共进行4次植株性状测量，在试验地每个小区中选择10株长势一致的雪菊分别进行测量，先后对其测量株高(植株生长地面与最高分枝顶端间距离)、茎粗(以根茎上部1/3处为准)、单花花径(利用电子游标卡尺测花瓣最大直径)、叶片的SPAD值和雪菊的主干分枝数。花茎的测量方法是从每个小区选10株长势一致的进行标记，从标记的10株里选择开花位置相近的，每株选择1朵花进行测定。采用SPAD 502叶绿素仪测定叶片叶绿素含量，在植株上随机抽取位置相近的10张上部叶片测定其叶绿素值，取平均值作为植株叶绿素相对含量。

1.3.3 雪菊产量 从7月2日起至9月7日每天采摘，每天采摘的花称其鲜质量，如遇下雨则第2天采摘。不同处理的花朵，分别采摘保存，阴干后称其干质量，每个小区的产量以第1次摘花时间至最后1次摘花为止。

1.3.4 雪菊代谢产物的测定方法 分别对雪菊进行5种主要成分进行测定，在称量鲜花产量后及时将花用微波杀青，于55 ℃烘干称质量。将制备好的雪菊花粉碎制样，过筛，保存待测。黄酮含量的测定使用亚硝酸钠-硝酸铝显色法[14]、超声波提取法[15]；绿原酸含量的测定使用超声波提取法[16]；茶多酚含量的测定使用酒石酸亚铁比色法[17]；总糖含量的测定使用可见苯酚-浓硫酸比色法[18]；氨基酸含量的测定使用茚三酮比色法[19]。

1.4 数据处理

本研究利用Excel 2007软件对数据进行整理和作图，采用SPSS.19.0分析软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量对雪菊生长的影响

由表1可知，不同的施氮量处理对雪菊的株高、茎粗、单花花茎、主干分枝数及叶片SPAD值具有不同的影响。N3处理的株高值最大，为46.13 cm，N1处理的株高最小，为 41.23 cm；N3、N2处理的茎粗值较大，分别为4.05、3.70 mm，N5处理的茎粗值最小，为3.15 mm；N3处理的单花花茎直径最大，为2.83 mm，对照处理的单花花茎直径最小，为 2.60 mm；主干分枝数方面，N4处理的值最大，为9.33，对照N0处理的值最小，为7.33；在叶片SPAD值方面，N3处理最大，为36.25，N5处理最小，为22.73。

表1 不同处理雪菊生长指标比较

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

2.2 不同施氮量对雪菊产量的影响

由表2可以看出，不同施氮量对雪菊产量的影响差异显著，N3处理的雪菊干鲜质量值最高，分别为296.17、67.88 g；N5处理的干鲜质量值最低，分别为141.38、35.14 g；折合总产量后，N3处理的总鲜花产量最高，为3 061.20 kg/hm2，总干花产量为701.55 kg/hm2；N2处理的总鲜花产量和总干花产量次之，分比为2 971.35、684.60 kg/hm2；N5处理的总鲜花产量和总干花产量最低，分别为1 461.30、363.15 kg/hm2。

表2 不同处理的雪菊产量比较

由表3可以看出，不同施氮处理对雪菊的平均单株产量影响差异也很明显，在N3处理下，雪菊的平均单株产量鲜质量和干质量都达到最大值，分别为24.47、5.72 g；在N5处理时的单株产量干质量和鲜质量最小，分别为6.63、1.43 g。

表3 不同处理雪菊平均单株产量

2.3 不同施氮量对雪菊代谢产物的影响

2.3.1 不同施氮量对雪菊黄酮含量的影响 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期间，4个时间段的黄酮含量在8.14%～14.42%之间，在7月2日至7月17日这个时间段内，N3处理的黄酮含量呈现最大值，为14.42%，N4处理的黄酮含量其次，为14.17%，N5处理的黄酮含量最低，为12.85%。

2.3.2 不同施氮量对雪菊绿原酸含量的影响 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期间，4个时间段的绿原酸含量在0.32%～0.43%之间。在8月19日至9月3日的时间段内，N3处理的绿原酸含量最高，为0.43%，对照处理的绿原酸含量最低，为0.32%。

2.3.3 不同施氮量对雪菊茶多酚含量的影响 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期间，4个时间段内茶多酚的含量在7.60%～11.68%之间，在8月3日至8月18日的时间段内，N3处理的茶多酚含量达到最高，为11.68%，N5处理的茶多酚含量值最低，为9.90%；在8月19日至9月3日时间段内，N2处理的茶多酚含量最低，为7.60%，N3处理的茶多酚含量最高，为8.96%。

2.3.4 不同施氮量对雪菊总糖含量的影响 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期间，4个时间段内总糖含量在9.44%～14.83%之间。在7月18日至8月2日期间，N2处理的总糖含量最高，为14.83%，对照处理的总糖含量值最低，为11.53%；在8月19日至9月3日期间，N5处理的总糖含量最高，为11.60%；对照处理的总糖含量最低，为9.44%。

表4 不同施氮量对雪菊代谢产物的影响

2.3.5 不同施氮量对雪菊氨基酸含量的影响 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期间，4个时间段内氨基酸含量在6.05%～15.01%之间。在7与2日至7月17日时间段内，N2处理的氨基酸含量最高，为15.01%，N1处理的氨基酸含量最低，为10.90%；在8月19日至9月3日期间N3处理的氨基酸的含量最高，为8.37%，N5处理的氨基酸含量最低，为6.05%。

3 结论与讨论

由试验结果可以看出，不同的施氮量对雪菊的生长、产量和代谢产物均存在不同程度的影响。雪菊的株高、茎粗、主干分枝数等与施氮量成正比。在雪菊的生长方面，雪菊的株高、茎粗、单花花茎随着施氮量的增加而呈现上升的趋势，并在N3处理时达到最大值。在雪菊的分枝数方面，不同施氮量对于雪菊的分枝数影响差异不明显。在叶片的SPAD值方面，随着施氮量的增加，雪菊叶片的SPAD值呈增加趋势，并在N3处理时达到最大值，随后则呈现下降的趋势。雪菊的产量随着施氮量的增加也呈现上升的趋势，并在N3处理时达到最大值，随后则出现下降的趋势。

本研究表明，随施氮量的增加，雪菊产量呈先升后降的趋势，N1处理至N3处理的雪菊产量呈逐渐增加的趋势，且都超过对照处理，到N3处理时达到最高，比对照处理增加16.10%。在雪菊的代谢产物方面，黄酮含量在8.14%～14.42%之间，与王艳等测定的雪菊总黄酮含量12.28%[20]相近，其中黄酮的含量在N3处理时达到最大，为14.42%；相对于其他处理来看，N3的黄酮含量整体高于其他处理。绿原酸的含量在0.32%～0.43%之间，低于张艳丽等测得的绿原酸含量0.64%[21]，绿原酸含量在N3处理时达到最大，为0.43%；测得的茶多酚含量在7.60%～11.68%之间，雪菊的茶多酚含量在N3处理时达到最大，为11.68%，且N3处理的茶多酚含量整体也高于其他处理水平；总糖含量在9.44%～14.83%之间，与阿赛古丽等测得的雪菊可溶性总糖含量在11%左右[22]相似，总糖含量在N2处理时达最大，为14.83%；氨基酸含量在6.05%～15.01%之间，与张辉等在不同产地测得的雪菊总氨基酸含量6.74%～8.65%[23]有较大的差距，雪菊的氨基酸含量在N2处理时最高，达15.01%。

氮素通过影响相关结构基因与调控基因的表达来调控植物类黄酮物质的积累，总的来说，低N促进了类黄酮物质的积累，而高N则抑制其合成[11]。但在不同植物品种和不同种类的类黄酮物质变化并不相同。由以上分析结果得出在雪菊的生产上，应注意合理施用氮肥，雪菊产量和品质表现最优为N3处理，即0.3 g/kg，在N3处理时雪菊的产量最高，为701.55 kg/hm2；综合比较施氮量对雪菊生长、产量和品质等因素的影响，在N2、N3处理时呈现最佳状态，建议雪菊生育期内氮肥用量在0.2～0.3 g/kg为宜。