柔毛淫羊藿生长期氮磷钾元素的吸收动态及施肥效果△

秦振娴，廖登群，张晨阳，陈雅兰，安瑞朋，李先恩

中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所，北京 100193

淫羊藿为小檗科淫羊藿属植物，以叶片入药，具有补肾阳、强筋骨、祛风湿的功效[1]。现代药理研究表明，淫羊藿具有抗骨质疏松[2]、抗肿瘤[3]、免疫调节[4]、抗氧化[5]、抗衰老[6]、抗抑郁[7]及抗动脉粥样硬化[8]等作用，其主要活性成分为黄酮类化合物[9]。目前，淫羊藿以野生资源为主，长期不合理的采挖使其野生资源蕴藏量逐年枯竭[11]，因此有必要开展人工栽培技术研究。

淫羊藿的栽培方式[11-12]与施肥技术[13]已有研究，但对淫羊藿营养器官吸肥规律的研究未见报道。本研究以栽培柔毛淫羊藿EpimediumpubescensMaxim.为供试对象，分析了淫羊藿根、茎和叶中氮、磷、钾累积动态，研究了氮(N)、磷(P)、钾(K)用量对淫羊藿产量和品质的影响，旨在为淫羊藿栽培的合理施肥提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地

试验地点位于北京市海淀区中国医学科学院药用植物研究所(116°16′E，40°01′N，H50 m)，土质为黄棕壤土。供试地0～30 cm土壤的基本理化性质为：pH为8.0，全氮0.97 g·kg-1，碱解氮98.5 mg·kg-1，全磷0.843 g·kg-1，有效磷30.0 mg·kg-1，全钾19.7 g·kg-1，速效钾130 mg·kg-1，有机质18.7 g·kg-1，土壤电导率(EC)11.4 mS·m-1。

1.2 试验设计

1.2.1不同部位氮、磷、钾含量动态 供试材料来自甘肃省礼县野生柔毛淫羊藿，于2016年10月移栽至试验地。淫羊藿栽培株距为5 cm，行距为60 cm，生长期采用遮荫度80%的遮阴网遮荫，其他按常规田间管理措施管理。3月中旬出苗后于2019年4—8月每月采集样品20株左右，采集后将样品分为根、茎和叶片3个部位，60 ℃烘干至恒重，用于氮、磷、钾含量分析。

1.2.2氮、磷、钾肥施用量 采用单因子田间试验设计，每个因素设置低、中、高3个水平，并分别用字母L(Low)、M(Middle)和H(High)表示(见表1)，不施肥作为对照(CK)。每个水平设置3个重复，随机区组排列。小区面积为12 m2(3 m×4 m)，行距40 cm，株距20 cm。供试肥料中氮、磷、钾肥分别采用尿素(含N 46.4%)、过磷酸钙(含P2O514%)和硫酸钾(含K2O 52%)。其中，磷肥作为基肥于植株移栽前一次性施入，氮肥和钾肥分基肥(50%)和追肥(50%)施用，基肥于移栽前施入，追肥于2019年6中旬。

表1 氮、磷、钾施肥水平 kg·hm-2

2018年11月中旬选择长势基本一致的柔毛淫羊藿苗移栽，移栽时浇1次透水，生长期采用遮荫度80%的遮阴网遮荫，其他按常规田间管理措施管理。于8月19日采收。

1.3 测定项目与方法

1.3.1植株全氮、全磷、全钾测定 样品经H2SO4-H2O2消解定容转移形成待测液，全氮测定采用凯氏定氮法，全磷、全钾用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)进行定量分析。

1.3.2叶绿素含量测定 采用紫外分光光度法测定叶绿素含量。每试验小区选摘3株生长良好植株上的叶片，清理干净后去除叶脉并剪成小碎片。每个处理重复3次。准确称取0.1 g叶片至10 mL浸提液(丙酮∶乙醇=2∶1)中，密封后用锡箔纸包裹至暗处，不定时摇匀，提取至组织灰白。以提取液作空白，测定各浸提液在663、645 nm下的吸光度。叶绿素含量(mg·g-1)计算公式如下：

叶绿素a=(12.7A663-2.69A645)×[V/(1000×W)]

(1)

叶绿素b=(22.9A645-4.68A663)×[V/(1000×W)]

(2)

叶绿素总量=叶绿素a+叶绿素b

(3)

其中A663、A645分别为663、645 nm下吸光度。

1.3.3叶片产量测定 每个试验小区随机选取20株，采摘叶片，60 ℃烘干至恒重，测量其干质量。

小区叶片产量(g)=平均每株叶干质量(g)×
试验小区的植株数

(4)

1.3.4活性成分含量测定 采用HPLC测定淫羊藿叶中朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷、箭藿苷A和箭藿苷B的含量。具体色谱条件如下：色谱柱：Waters XSelect HSS T3(250 mm×4.6 mm，5 μm)；柱温:25 ℃；以0.1%甲酸水为流动相A，乙腈为流动相B，梯度洗脱(0～30 min，25%～25%B；30～38 min，25%～37%B；38～75 min，37%～37%B)；流速：1 mL·min-1；进样量：5 μL。

1.4 数据分析

运用Excel 2010对试验数据进行分析，采用GraphPad Prism 6.0进行One-way ANOVA方差统计分析。

2 结果与分析

2.1 淫羊藿生长期根、茎、叶中氮、磷、钾元素含量动态

如图1A所示，整个生长期柔毛淫羊藿叶片中氮、钾元素含量逐渐降低，特别是4—5月间降低更为明显，其中氮元素的质量分数从4月16日的42.8 mg·g-1迅速降低到5月10日的27.27 mg·g-1，降低了36.3%，而5月后降低不明显。钾元素的质量分数从4月16日的19.2 mg·g-1迅速降低到5月10日的11.23 mg·g-1，降低了41.5%，5月后降低不明显。整个生长期叶片中磷元素含量变化不明显。

如图1B所示，4—6月末柔毛淫羊藿茎中氮元素含量逐渐降低，氮元素质量分数从4月16日的17.63 mg·g-1迅速降低到6月27日的7.57 mg·g-1，降低了57.1%，6月27日后变化不明显。整个生长期茎中钾元素质量分数逐渐降低，从22.43 mg·g-1降低到7.16 mg·g-1。整个生长期茎中磷元素含量变化不明显。

整个生长期根中氮、磷、钾元素含量变化不明显(见图1C)。总体来说，淫羊藿叶片和根中氮、磷、钾元素含量表现为N>K>P，而茎中为K>N>P。叶片中氮含量最高，茎中钾含量最高，而磷在各器官中含量变化不大。

注：A.叶片；B.茎；C.根。图1 不同生育期淫羊藿各器官中氮、磷、钾元素含量动态

2.2 淫羊藿生长期叶片中氮磷钾元素吸收动态

如图2A所示，随着植株生长发育，柔毛淫羊藿叶片干质量逐渐增加，并于6月27日达到峰值1.87 g/株，6月底—8月干质量增加不明显。

图2B～D表明，与叶片生物量变化规律相似，出苗后至6月底，柔毛淫羊藿叶片中氮、钾元素积累量迅速增加，6月后增加不明显，而整个生长期叶片中磷元素的积累量逐渐之间，直到8月叶片收获。因此，出苗至6月底是柔毛淫羊藿需肥量最多最快的时期，也是柔毛淫羊藿施肥的关键期。从单株叶片氮、磷、钾累积量来看为N>K>P，说明淫羊藿叶片生长对氮的需求量最大，钾次之，磷最少。

图2 淫羊藿生长期叶片干质量变化及氮、磷、钾元素吸收动态

2.3 施肥对柔毛淫羊藿叶片叶绿素含量的影响

如图3A～B所示，与CK组相比，叶绿素a和叶绿素b的含量随各施肥浓度的增大逐渐增加，但钾肥在肥量达到H水平时低于M处理。

如图3C所示，3种肥料中氮肥对柔毛淫羊藿叶片叶绿素含量的影响最大。随着氮肥施肥量的增加总叶绿素含量大幅增加，较CK组分别提高了49.42%、49.62%和64.65%；低中高3个磷肥水平下叶片总叶绿素含量依次提高了29.84%、34.91%和42.03%；随着钾肥施肥量的增加柔毛淫羊藿叶片总叶绿素含量先上升后下降，在中等水平(180 kg·hm-2)下达到最高值，3个水平下的增幅依次为29.92%、61.24%、44.48%。因此，影响淫羊藿叶绿素含量的肥效排序为氮肥>钾肥>磷肥。

注：与CK组相比，不同字母表示差异有统计学意义(P<0.05)，下同。图3 施肥处理对淫羊藿叶片叶绿素含量的影响

2.4 施肥对柔毛淫羊藿叶片生物量的影响

图4 氮、磷、钾施用量对淫羊藿叶片产量的影响

如图4A所示，随着氮肥施肥量的增加淫羊藿叶产量先上升后下降，较CK组分别增产62.2%、102.4%和18.1%；施用磷肥后，淫羊藿叶产量在L水平下与CK未表现出显著性差异，施肥量达到M和H水平时具有显著性差异，较CK组分别增产34.7%和81.7%；与氮肥规律相似，施用钾肥后，淫羊藿叶产量先上升后下降，较CK组分别增产52%、2.3%和33.3%。

图4B和4D表明，氮肥和钾肥的肥料效应曲线均服从一元二次曲线且拟合良好，r分别为0.916 9和0.986 7。根据拟合函数得出：氮的最佳施用量为185.3 kg·hm-2，此时淫羊藿叶产量为222.6 kg·hm-2，缺氮时淫羊藿叶理论产量为109.4 kg·hm-2，占理论最大产量的49.14%；钾施用量为160.7 kg·hm-2时其最大叶产量为196.4 kg·hm-2，钾空白区叶产量占最大理论产量的57.89%。由于磷肥施肥量的设置区间不合理，淫羊藿叶产量随磷肥施肥量的增加持续提高，未能得出磷肥的最佳施肥量；缺磷时淫羊藿叶理论产量为114.15 kg·hm-2。

2.5 施肥对柔毛淫羊藿活性成分含量的影响

图5表明，施肥后淫羊藿叶片中6个淫羊藿苷类成分含量存在明显差异。与CK组相比，随着氮肥施肥量的增加箭藿苷A含量逐渐升高且在各水平间差异有统计学意义(P<0.05)，较CK组分别增加42.1%，53.9%和67.5%；氮肥施肥量达到225 kg·hm-2时，朝藿定C和淫羊藿苷含量与CK存在显著差异，比CK分别增加了70.6%和35.6%；氮肥施肥量为112.5、225 kg·hm-2时虽能提高箭藿苷B的含量，但与CK差异无统计学意义，施肥量达到337.5 kg·hm-2时，差异有统计学意义，和CK相比提高42.1%；氮肥对朝藿定A和朝藿定B含量无显著性影响(P>0.05)。

磷肥施肥量达到225 kg·hm-2时，能显著提高朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C和淫羊藿苷的含量，和CK组相比分别增加了22.9%，21%，32%和21.6%；随着磷肥施肥量的增加箭藿苷A的含量逐渐降低，但都比CK叶片的含量高；磷肥施肥量达到150 kg·hm-2时，箭藿苷B含量趋于最高，比CK增加了83%。

分析钾肥对6个淫羊藿苷类成分含量影响时发现，朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C和淫羊藿苷的含量随钾肥施肥量的增加而减少且各水平的含量均低于CK；随着钾肥施肥量的增加箭藿苷B的含量逐渐降低，但都比CK叶片的含量高，分别比CK含量增加了100.6%，87.36%和17.41%；和CK相比，钾肥施肥量为90、180 kg·hm-2时，箭藿苷A的含量显著提高，但钾肥施入量达到270 kg·hm-2时，箭藿苷A的含量骤然降低。

图5 氮、磷、钾施用量对淫羊藿生物活性成分含量的影响

3 讨论

氮、磷、钾在植株各器官的分布和动态变化存在差异。通过对柔毛淫羊藿根茎叶中氮、磷、钾含量动态分析发现，淫羊藿植株当年生育期内叶片和根中养分含量均表现为N>K>P，而茎中则表现为K>N>P，这与汪晓辉[14]研究的干姜中氮、磷、钾营养吸收规律一致。叶片中氮养分含量较高，是由于氮素是叶绿素的重要组成成分，与叶片光合作用相关；茎中钾含量较高，则与钾能增强茎秆的坚韧强度，防倒伏有关[15]。在淫羊藿的生长发育进程中，叶片氮、磷、钾累积与叶片干质量的变化规律相一致且表现为N>K>P，说明淫羊藿叶片生长对氮的需求量最大，钾次之，磷最少。氮、磷、钾在不同生长发育期的吸收强度存在较大差异。出苗至6月底是柔毛淫羊藿需肥量最多最快的时期，也是柔毛淫羊藿施肥的关键期。

通过单因素肥料效应实验，发现氮、磷、钾对淫羊藿叶片叶绿素含量及叶产量的影响效果明显。3种施肥处理下，氮肥对淫羊藿叶绿素含量的影响最大，这可能与氮是叶绿素的重要组成成分，可为叶绿素的合成提供物质基础有关。 本试验中，限制淫羊藿叶产量的营养元素顺序为氮>钾>磷，即氮肥增产效果最好，钾肥和磷肥次之。但氮肥和钾肥施入过量时，氮肥的产量下降趋势也大于钾肥，这说明淫羊藿是对高氮浓度敏感的植物。这与钱一凡等[16]研究的柔毛淫羊藿在375 kg·hm-2的施氮水平时产量最高有区别。此外，本研究中磷的最高施肥水平下未找到产量降低的拐点，说明磷肥施肥量的设置区间不合理，没有包括高磷胁迫的最低浓度，可在之后的试验中进一步扩大磷肥施肥量。通过单因素肥料效应函数方程拟合出淫羊藿植株的氮肥和钾肥推荐施用量分别为185.3、160.7 kg·hm-2。

本研究结果表明，钾肥对淫羊藿叶片朝藿定A、B、C和淫羊藿苷的积累有抑制作用，高磷水平下促进淫羊藿叶片朝藿定A、B、C和淫羊藿苷的积累，氮肥在中等施肥水平下能提高朝藿定C和淫羊藿苷的水平。而箭藿苷A和B的含量在3种施肥处理下均能提高。这可能与植株复杂的次生代谢物合成过程有关[17]，但其相关合成、调控机理尚不清楚，有待进一步探究。