施用硼肥对菊花生长及品质的影响△

徐扬，石子为，刘引，龚文玲，刘义梅，郭兰萍，刘大会*

1.湖北中医药大学 中药资源与中药化学湖北省重点实验室，湖北 武汉 430065； 2.中国中医科学院 中药资源中心，北京 100700

菊花是菊科植物菊ChrysanthemummorifoliumRamat.的干燥头状花序，为大宗常用中药材，也是卫生部第一批批准的药食同源的中药材之一。菊花在全国多省均有分布，并按产地和加工方法不同，分为“亳菊” “滁菊” “贡菊” “杭菊”和“怀菊”。杭菊即为杭白菊，原产于浙江桐乡及周边地区，现在湖北麻城、江苏射阳等地均有大面积种植，其种植面积已经超过5000 hm2，是目前全国药用菊花栽培规模最大的品种。《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)记载菊花具有疏散风热、清肝明目、清热解毒的功效。硼是植物生长发育必需的矿质营养元素和微量元素，也是植物细胞壁组成元素之一，可以促进分生组织生长，参与植物体内碳水化合物的运输，并能促进繁殖器官的正常发育[1]。潘天春[2]通过在苦荞现蕾期间对其叶面喷施硼肥的实验发现，在施加适当浓度硼肥的情况下，苦荞叶片净光合速率、株高、单株一次分枝数和黄酮含量均会显著提高。王文军等[3]通过对黄山贡菊进行肥料盆栽实验发现，钾肥及锌、硼肥对贡菊产量的影响远高于磷肥，而且锌、硼肥对于总黄酮含量的影响甚至高于钾肥。长期以来，关于菊花的施肥研究主要集中于氮、磷、钾肥，而对于微量元素的研究较少。为此，本文研究了施加不同浓度硼肥对菊花生长及其总黄酮、绿原酸、木犀草苷和3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸等活性成分含量，以及不同时期不同部位矿质元素吸收的影响，旨在为菊花生态种植过程中科学使用硼肥提供合理的依据。

1 材料

1.1 试药

供试菊花品种为福白菊(属于杭菊)，母株由湖北中医药大学药用植物园提供。2017年3月下旬在湖北省武汉市湖北中医药大学药用植物园进行母株分株繁殖，并进行正常田间水肥管理。芦丁对照品(批号：100080-201610)、绿原酸对照品(批号：110753-201716)、木犀草苷对照品(批号：111720-201609)、3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸对照品(批号：111782-201706)均购自中国食品药品检定研究院。

1.2 仪器

原子吸收分光光度计(北京普析A3AFG-12)；高效液相色谱仪(戴安UltiMate 3000)；AgilentXDB-C18色谱柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)。

2 方法

2.1 处理方法

实验采用砂培处理。5月中上旬在基地选取长势一致的杭白菊枝条浸泡在自来水中进行饥饿处理2 d，定植时用次蒸馏水将枝条冲洗干净。将清洗好的枝条转移到塑料盆中，盆大小为长24 cm、宽14 cm，高12 cm，每盆装河沙3 kg，每盆定植8株枝条，定植后的15 d采用蒸馏水浇灌，15 d后采用Hoagland 和 Arnon营养液(硼含量有差别)浇灌，每次浇灌250 mL，每周定期浇灌1次。试验设置不加硼(B00 mg·L-1，CK)、正常硼(B11.4 mg·L-1)和高硼(B27.0 mg·L-1)，3个处理。每处理4次重复。定期取样测定。

2.2 测定方法

2.2.1干物质的测定 杭白菊幼苗的干物质量的测定采用烘干称质量法。分别取不同处理植株叶片、茎秆、根系，装入牛皮纸信封袋中，在105 ℃烘箱中杀青30 min，然后放置在60 ℃下烘烤至恒重，再测定其叶片、茎秆、根系的干质量。烘干的样品分别粉碎过40目筛后，待测。

2.2.2鲜花大小、百朵鲜花质量、折干率及产量的测定 在采收期测定各处理植株菊花花朵朵数、大小和鲜花产量，每个处理选择3株，每株选取具有代表性的菊花5～10朵，用游标卡尺测定菊花的花瓣长、花内径，同时用分析天平称得鲜花质量，将所得质量除以花朵数乘以100，作为菊花的百朵鲜花质量。将采收的鲜花及时采用微波-气流式干燥技术进行杀青[4]，在鼓风干燥箱50 ℃下烘至全干后称质量，将恒重后的菊花质量除以所选植株株数即为菊花单株产量，然后将烘干样品密封，在干燥器下进行低温保存待测。将菊花的干质量除以鲜质量即为菊花的鲜花折干率。

2.2.3矿质元素的测定 采用原子吸收分光光度法测定钾、钙、镁等元素含量，采用钼锑抗比色法测定全磷含量，姜黄素比色法测定硼含量[5]。

2.2.4总黄酮、绿原酸、木犀草苷和3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸的测定 参照《中国药典》铝盐在碱性条件下同黄酮生成红色络合物的比色法测定总黄酮[6]。精密称取过60目的菊花粉末约0.5 g，准确加入70%乙醇25 mL，称质量，于60 ℃条件下超声提取30 min，称质量，补足质量。离心，上清液即为供试品。吸取供试品提取液0.5 mL，置于50 mL 比色管中，然后加5%亚硝酸钠溶液1 mL，摇匀放置6 min，再加10%硝酸铝溶液1 mL，摇匀放置 6 min，最后加4% 氢氧化钠试液4 mL，并加30%乙醇定容至刻度，摇匀放置10 min后，用空白做参比，于分光光度计510 nm 波长处测定其吸收度。利用芦丁作对照品，制作标准曲线。

参照高效液相色谱法测定菊花中绿原酸、木犀草苷、3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量[7]。采用70%的甲醇作为浸提剂。称取0.2 g过60目筛菊花粉末于50 mL磨口带塞棕色试剂瓶中，加入25 mL 70%甲醇，称质量并浸泡12 h 后，在50 ℃下用超声(功率250 W，频率40 kHz)浸提30 min，并补充甲醇至原质量，静放1 h后过滤，将滤液经0.45 μm微孔滤膜滤过，取滤液，密封冷藏保存待测。流动相：0.1%磷酸盐缓冲溶液(pH 2.65)-乙腈(80∶20)；检测波长348 nm；柱温：30 ℃；流速1.0 mL·min-1；进样量5 μL。

对照品溶液的制备：精密称取绿原酸11.61 mg、木犀草苷4.24 mg、3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸对照品6.12 mg，分别置于10 mL棕色容量瓶，加70%甲醇溶解并定容，即得对照品储备液。分别精密吸取绿原酸、木犀草苷、3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸对照品储备液各1 mL同置于10 mL棕色量瓶中，加70%甲醇定容，即得混合对照品溶液，将上述混标液于4 ℃冰箱保存备用。

样品测定：提滤液以及对照品混合对照液按照上述方法进行测定和标准曲线的制作。

注：A.对照品；B.样品；1.绿原酸；2.木犀草苷；3.3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸。图1 绿原酸、木犀草苷、3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸 混合对照品溶液色谱图和菊花样品HPLC图

2.2.5数据统计分析 试验数据采用 Excel 2016 软件和 SPSS 21.0 统计软件进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 施硼对杭白菊干物质累积的影响

相较于对照，苗期植株叶片、茎秆和整株干物质量的累积差异不显著，但高硼显著提高植株根系干物质量，提高了15.69%，适硼对根系干物质量有促进作用。蕾期高硼对于植株叶片干物质量、植株茎秆干物质量和植株整株干物质量有显著提高作用，增幅分别为30.71%、41.24%和30.18%，但显著降低了植株根系干物质量，达10.39%；适硼能显著提高植株茎秆干物质量，达12.04%；花期适硼显著提高了植株叶片干物质量，达36.63%，对植株茎秆和整株干物质量具有显著促进作用，对根系干物质量有不显著的促进作用，而高硼由于硼中毒，抑制了菊花茎、叶、根的生长，见表1。

表1 不同阶段硼浓度对杭白菊干物质量累积的影响

注：差异显著性检验为LSD法，每列字母表示P<0.05。下同。

3.2 施硼对杭白菊经济性状的影响

同对照相比，适硼对菊花花瓣长具有促进作用，高硼显著降低了菊花花瓣长，降低了16.51%，并显著降低了百朵鲜花质量，降低了35.52%，适硼和高硼均显著提高了菊花花朵折干率，分别提高了9.91%和27.44%，适硼显著提高了菊花的产量，提高了39.02%，高硼降低了菊花产量，降低了19.43%，见表2。

表2 不同硼浓度处理对杭白菊经济性状的影响

3.3 施硼对杭白菊矿质元素含量的影响

苗期高硼可显著提高菊花根中硼、钙含量，分别为6.92%和29.25%；但显著降低镁、磷含量，分别为21.29%和22.02%；适硼可显著提高钾含量，而显著降低钙、镁和磷含量，分别为16.00%、8.96%和27.52%。高硼和适硼均可提高茎秆中钾和钙含量，而均对镁含量有显著降低作用；高硼能显著提高茎秆中硼含量23.23%。对于叶而言，高硼可显著增高硼、钾含量而显著降低钙、磷含量，分别为23.23%、12.15%和10.98%、19.94%。蕾期适硼和高硼均能显著提高根中硼含量而显著降低钙含量，并提高了钾含量和降低了磷含量；对于茎而言，适硼和高硼均能提高硼元素含量而显著降低钙含量，同时显著降低了钾、镁、磷含量；对于叶而言，适硼和高硼对于元素含量的影响基本一致，均能显著提高硼、磷含量而显著降低钙和钾含量，并且适硼能显著提高叶片中镁含量13.73%。花期适硼和高硼均能显著提高根中硼含量而显著降低钾含量，对于镁和磷含量均有显著提高作用，适硼能显著降低钙含量78.34%而高硼能显著增高钙含量62.86%；对于茎而言，基本同根的影响一致，不同之处为适硼和高硼均能显著提高钙含量，分别为15.56%和40.28%；对于叶而言，基本与对根的影响一致，见表3。

3.4 施硼对杭白菊有效成分含量的影响

适硼和高硼均显著提高了菊花总黄酮含量，分别提高了8.24%和17.73%。低硼(B0)和高硼(B2)胁迫均显著提高了菊花绿原酸和木犀草苷含量；而同低硼处理相比，适硼(B1)和高硼(B2)均著提高了菊花3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量，分别提高了12.21%和25.19%，见表4。

表3 不同时期硼肥浓度对菊花不同部位矿质元素质量分数的影响

表4 不同硼浓度对于杭白菊总黄酮、绿原酸、木犀草苷、 3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸质量分数的影响 mg·g-1

4 讨论

硼是植物生长所必需的微量元素之一，在植物的生长发育、能量代谢、初生代谢、次生代谢、酶活性调节、信号传导及光合作用中发挥重要作用有着至关重要的影响[8]。黄鹏等[9]通过研究发现，对兰州百合进行叶面喷施不同浓度硼肥，不同生育时期植株干物质积累量均较对照有一定程度的提高。徐畅等[10]通过研究发现，在不出现硼中毒导致植株枯萎死亡的情况下，施加不同浓度的硼肥均可提高烤烟体内干物质积累量。本实验研究结果与上述一致，发现无论是适硼还是高硼，与对照相比，均对杭白菊干物质积累量有一定的促进作用。

植株体内的矿质营养元素含量因部位和时期的不同，其作用也不同[11]，且在不同生育阶段植株不同部位对同一元素吸收含量的变化可以反应出植株选择性吸收的积累规律。缺硼会抑制根系的生长，降低了根系的吸收能力，所以会影响根系对氮、磷、钾及多种微量元素的吸收[12]。通过刘磊超等[13]的研究可以发现，施加硼肥可以增加枳橙砧木各部位的钾、钙、镁含量，而且根施硼肥和叶施硼肥都同样可以提高枳橙各部位的硼积累量。本实验的研究发现，在不同发育时期，杭白菊不同部位对矿质元素的吸收也不尽相同，不同硼浓度对矿质元素的选择吸收和含量积累也表现出不同效果，但是施加硼肥对于矿质元素吸收的影响还是较大，所以可以根据植株不同生长阶段吸收情况进行实时调整，以满足植株正常生长需要。

王文军等[3]通过研究发现，在施加大量肥料的基础上增施硼肥和锌肥，发现增施硼肥和锌肥的处理，可以提高黄山贡菊各个时期的生物量，而且发现，锌肥和硼肥对菊花的增产效果还优于磷肥。龙友华等[14]也通过研究发现，施加适当浓度的硼肥可以提高猕猴桃的产量。胡雪丽等[15]研究发现，对苦荞叶面施加适量硼肥有利于荞麦体内黄酮物质的合成，对荞麦的品质和产量具有显著的促进作用。在本实验中，适硼浓度可以较大程度地提高菊花产量，但是高硼则显著降低了菊花产量。这可能与硼浓度过高使菊花出现硼中毒有关，因为高硼会破坏叶绿体结构使光合磷酸化受阻，从而导致腺苷三磷酸供应不足，影响作物产量[16]。而且在正常情况下，植物细胞内自由基的产生和消除处于平衡状态，不易导致膜脂过氧化，但是当植物处于胁迫条件下，细胞内自由基产生和消除就会遭到破环，表现为自由基积累过多，造成细胞膜系统的损坏，所以在高硼条件下，作物产量下降[17]。但对于药用成分，可以发现适硼对于菊花药用成分有一定促进作用，但是在高硼浓度下，菊花产量虽然有所下降，但是药用成分含量确显著提高。在实际生态种植过程中，关于微量元素的施用并不被重视，但是微量元素对于植物的生长发育的影响并不容忽视，本实验就以硼肥对于杭白菊生长和品质的影响进行了初步探讨，并为后期合理施肥提出了一定的参考，但是对于兼顾产量和品质的最适施肥浓度还是要进行进一步的探究，后期可以在此基础上再进一步实验，从而为菊花生态种植过程中硼肥的合理施用提供科学的依据。