不同基肥对浙贝母根际土壤养分及其入药品质的影响

陈群辉 柯燕萍 魏祖晨 赵顺鑫 周浓 杜慧慧 刘正学

摘要：【目的】研究不同基肥对浙贝母根际土壤养分和入药品质的影响，为浙贝母规范化施肥和品质提升提供科学依据。【方法】以重庆万州浙贝母为试验材料，分别施用有机肥（S1）、复方无机肥（S2）和有机无机复混肥（S3）3种不同基肥，以不施基肥为对照（CK），测定不同处理的浙贝母土壤理化性质、土壤酶活性及浙贝母鳞茎的生物碱、核苷和氨基酸含量，分析3种基肥对浙贝母根际土壤养分和入药品质的影响。【结果】与CK相比，3种施肥处理均可不同程度提高浙贝母根际土壤養分含量和土壤酶活性（多酚氧化酶除外），其中S3处理的土壤全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量分别较CK显著提高82.21%、28.01%、69.10%、829.41%、120.97%、175.89%和22.82%（P<0.05，下同），蛋白酶、脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性分别较CK提高186.4%、20.98%、42.87%、31.41%、25.37%和44.59%;各施肥处理的土壤 pH均较CK下降，土壤有不同程度的酸化趋势，多酚氧化酶活性均低于CK。浙贝母鳞茎中贝母辛、贝母素甲、贝母素乙含量均显著提高，与CK相比分别提高66.67%、162.16%和47.64%。相关分析结果表明，贝母素甲、贝母素乙和贝母辛3种品质指标均与土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶、全氮、全磷和全钾含量存在显著或极显著（P<0.01，下同）正相关，而与多酚氧化酶和土壤pH存在极显著负相关。【结论】与单施有机肥或单施含微量元素的复方无机肥相比，有机无机复混肥能显著增加浙贝母的根际土壤养分和入药品质。

关键词： 浙贝母;基肥;土壤养分;入药品质

中图分类号： S567.231                       文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）12-3358-08

Effects of soil nutrients content in rhizosphere and medicinal quality of Fritillaria thunbergii Miq. with different

basal fertilizers

CHEN Qun-hui1， KE Yan-ping2， WEI Zu-chen1， ZHAO Shun-xin1，

ZHOU Nong1， DU Hui-hui1*， LIU Zheng-xue1*

（1College of Food and Biological Engineering，Chongqing Three Gorges University/The Chongqing Engineering Laboratory for Green Cultivation and Deep Processing of the Three Gorges Reservoir Areas Medicinal Herbs，

Chongqing  404120， China; 2Chongqing Preschool Education College， Chongqing  404047， China）

Abstract：【Objective】The objective of the paper was to study the effects of soil nutrients content in rhizosphere and medicinal quality of Fritillaria thunbergii Miq. with different basal fertilizers，and to provide scientific basis for standar-dized fertilization and quality improvement of F. thunbergii. 【Method】Using F. thunbergii from Wanzhou District of Chongqing as the experimental material，three different basal fertilizers were applied， namely organic fertilizer （S1）， compound inorganic fertilizer （S2） and organic-inorganic compound fertilizer （S3）， respectively. With no basal fertilizer as the control （CK）， the effects of different treatments on soil nutrients content in rhizosphere and medicinal quality of F. thunbergii were analyzed by measuring soil physical and chemical properties，soil enzyme activity，alkaloid content，nucleo-side content and amino acid content in bulbs. 【Result】Compared with CK，the three basal fertilizers increased soil nu-trient content，soil enzyme activity （except polyphenol oxidase） in the rhizosphere of F. thunbergii in different degrees. Among them， the total nitrogen， total phosphorus， total potassium， available nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter content of the soil treated with S3 were significantly increased by 82.21%， 28.01%， 69.10%， 829.41%， 120.97%， 175.89% and 22.82% compared with CK， respectively（P<0.05， the same below）. Compared with CK， the activities of protease， urease， neutral phosphatase， alkaline phosphatase， catalase and sucrase were increased by 186.4%， 20.98%， 42.87%， 31.41%， 25.37% and 44.59%， respectively. The soil pH of each fertilization treatment was lower than that of CK， and the soil had a different degree of acidification tendency， and the activity of polyphenol oxidase was lower than that of CK. In addition， the contents of peimisine， peimine， peiminine in the bulbs of F. vulgaris were significantly increased， which increased by 66.67%， 162.16% and 47.64% respectively compared with CK.Correlation analysis results showed that there were significant or extremely significant （P<0.01， the same below） positive correlations between the three quality indexes of peimine， peiminine，  peimisine and the contents of soil sucrase， catalase， acid phosphatase， neutral phosphatase， alkaline phosphatase， total nitrogen， total phosphorus and total potassium. But there was extremely significant negative correlation with polyphenol oxidase and soil pH. 【Conclusion】In conclusion，compared with single organic fertilizer or single compound organic fertilizer containing trace elements， the organic-inorganic compound fertilizer can significantly increase soil nutrients，medicinal quality of F. thunbergii.

Key words： Fritillaria thunbergia Miq.; basal fertilizer; soil nutrient; medicinal quality

Foundation item：Chongqing Technology Innovation and Application Demonstration Project（cstc2018jscx-msybX 0367）;Chongqing Three Gorges University Talent Introduction Project（No.20RC-12）; Three Gorges Reservoir Area Sustainable Development Research Center Open Fund Project（2020sxxyjd05）

0 引言

【研究意义】浙贝母（Fritillaria thunbergii Miq.）作为化痰镇咳的重要药材，是众多药企的主要生产原材料，其年用量为23万～24万kg（何琛晔等，2018）。由于长年过度采挖导致野生资源匮乏，市场上的浙贝母多为人工栽培（汪少华和乔家法，2014）。浙贝母的种植需肥量较大，常选择肥沃土壤且播种前需施用基肥（张兰胜等，2020），土壤肥力对其产量和药材品质有重要影响。因此，研究不同施肥处理对浙贝母产量和品质形成的影響，可为浙贝母种植中的科学施肥及实现浙贝母经济、优质、丰产栽培提供理论依据。【前人研究进展】土壤肥力和药材品质是浙贝母人工栽培中亟待解决的问题（江建铭等，2019）。卢晓等（2018）研究发现，以有机肥作为基肥可提升土壤中速效磷和速效钾含量，并能显著提升浙贝母鳞茎产量及贝母素甲和贝母素乙含量。石子建等（2019）研究表明，随着有机肥用量的提高，浙贝母产量和千粒重均显著增加。有机肥的施用可调理土壤酸碱性，显著增加土壤的有效磷、有效钾和有机质含量。除此之外，添加氮、磷、钾及微量元素对浙贝母产量和品质也具有一定影响。袁小凤等（2014）、江建铭等（2019）研究发现，浙贝母鳞茎中的硼元素能影响浙贝母的生长发育，且硼元素能提高浙贝母鳞茎的品质;罗静等（2020a，2020b）、邬小红等（2020）研究表明，施用不同氮、磷、钾肥可促进浙贝母生长，提高其产量和品质。另外，施用不同配比的锌、钼元素可增加贝母产量和总生物碱含量（陈雨等，2018），施用锌肥（2.0 mg/kg）、铁肥（1.0 mg/kg）、锰肥（0.5 mg/kg）、铜肥（0.4 mg/kg）、钼肥（0.8 mg/kg）和硼肥（0.4 mg/kg）时，可提高浙贝母的产量和品质（代永东等，2020）。综上，合理施肥是提高浙贝母产量和品质的重要途径。【本研究切入点】目前针对浙贝母施肥的研究多集中于氮、磷、钾的配施和微量元素肥料对鳞茎品质和产量的影响，而生物类新型肥料的开发应用较少。另外，长期栽培中存在施肥单一、过量、肥料利用率低等问题，严重影响浙贝母的绿色种植（罗伟等，2019）。因此，仍需开展不同新型复合肥效果的研究，以实现浙贝母的绿色高产栽培。【拟解决的关键问题】以重庆万州浙贝母为研究对象，分别施用有机肥、复方无机肥和有机无机复混肥3种基肥，比较不同施肥处理对浙贝母土壤营养及入药品质的影响，以期为浙贝母的规范化施肥和品质提升提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试浙贝母品种购买于浙江磐安示范基地，为适应性强、抗病性强、丰产性好的优良品种，由重庆三峡学院提供技术指导，栽培于万州区龙驹镇梧桐村浙贝母示范基地;有机肥和复方无机肥购自重庆奉节县润禾有机肥料有限公司。

1. 2 仪器与药品

试验仪器：LC-20A型高效液相色谱仪（日本岛津集团）;Aglient 1260型高效液相色谱仪（美国Aglient公司，Agilent 1260 Infinity蒸发光散射检测器）;UV-2450型紫外可见分光光度计（日本岛津集团）;FP640型火焰光度计（上海悦丰仪器仪表有限公司）;TDZ5-WS型多管架自动平衡离心机（湖南赛特湘仪离心机仪器有限公司）;XP204型万分之一电子天平（梅特勒—托利多上海有限公司）;SB-5200DTN型超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司，功率300 W，频率40 kHz）;BS-2F型振荡培养箱（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）;pHB-10型pH计（杭州奥利龙仪器有限公司）。

试验药品：尿嘧啶、鸟嘌呤、尿苷、腺嘌呤、胸苷和腺苷对照品（中国食品药品检定研究院，纯度均大于98%），胞苷、鸟苷、2'-脱氧腺苷对照品（南京都莱生物技术有限公司，纯度均大于98%）;贝母辛、西贝母碱对照品（成都曼思特生物科技有限公司，纯度均大于98%）;色谱用乙腈、甲醇（色谱纯，德国默克公司）;其他药品均为分析纯，水为怡宝纯净水。

1. 3 试验方法

于2019年10月至2020年5月在重庆市万州区露天基地（东经108°37′、北纬30°37′，海拔900 m）开展试验。供试土壤为农田沙壤土，土壤理化性质：pH 7.98，有机质9.227 g/kg，全氮1.085 mg/kg，速效氮3.825 mg/kg，全磷0.682 mg/kg，速效磷30.257 mg/kg，全钾13.854 mg/kg，速效钾272.627 mg/kg。

浙贝母于2019年10月2日播种鳞茎，行距0.15 m，株距0.12 m，深度0.05 m，水肥一体化管理。分别设3个施肥处理：单施有机肥（S1）：每公顷施用6000 kg商品有机肥（含氮磷钾各≥5%、有机质≥45%）、钙镁磷肥（含钙镁）600 kg;单施复方无机肥（S2）：每公顷施用硝酸钾360 kg、硫酸铵90 kg、硫酸钾450 kg、重过磷酸钙225 kg、二水氯化钙12 kg、六水氯化镁6 kg、硫酸钠6 kg、七水硫酸锌4.5 kg、七水合硫酸亚铁2.25 kg、一水硫酸锰1.125 kg、五水硫酸铜0.9 kg、钼酸钠1.8 kg、硼砂0.9 kg;有机无机肥配施（S3）：每公顷施用6000 kg商品有机肥、硝酸钾360 kg、硫酸铵90 kg、硫酸钾450 kg、重过磷酸钙225 kg、二水氯化钙12 kg、六水氯化镁6 kg、硫酸钠6 kg、七水硫酸锌4.5 kg、七水合硫酸亚铁2.25 kg、一水硫酸锰1.125 kg、五水硫酸铜0.9 kg、钼酸钠1.8 kg、硼砂0.9 kg;以不施基肥为对照（CK）。复方无机肥的用量参考代永东等（2020）关于微量元素肥料处理对浙贝母产量和品质影响的研究结果。各处理的肥料均作基肥一次施入，每处理设3次重复，随机区组排列。

1. 4 测定项目及方法

于采收期（2020年6月1日）收获浙贝母鳞茎，洗净烘干后用于品质分析。根际土壤按要求采集、过筛、风干，用于土壤理化性质测定。采用重铬酸钾容量法—稀释热法测定土壤有机质含量（鲍士旦，2003）;采用凯氏蒸馏法、硫酸—高氯酸消煮法和等离子质谱仪法分别测定土壤全氮、全磷和全钾含量;采用碱解扩散法、碳酸氢钠法和醋酸铵—原子吸收法分别测定土壤速效氮、速效磷和速效钾含量;土壤pH使用电位法测定（鲍士旦，2003）。采用苯酚钠—次氯酸钠蓝比色法测定脲酶活性（鲍士旦，2003）;3，5-二硝基水杨酸法测定蔗糖酶活性（鲍士旦，2003）;茚三酮比色法测定蛋白酶活性（邵文山和李国旗，2016）;高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性（蔡红和沈仁芳，2005）;邻苯三酚比色法测定多酚氧化酶活性（杨兰芳等，2009）;磷酸苯二钠法测定磷酸酶活性（关松荫，1986）。采用王路伟等（2018）的方法测定贝母素甲、贝母素乙和贝母辛含量。采用HPLC柱前衍生法测定核苷含量（赵顺鑫等，2020），采用UPLC柱前衍生法测定蛋白质含量（魏祖晨等，2020）。

1. 5 统计分析

采用Excel 2003整理试验数据，运用SPSS 23.0进行差异显著性分析， 使用Minitab 19進行浙贝母鳞茎品质与土壤因子的相关分析。

2 结果与分析

2. 1 不同基肥处理对浙贝母根际土壤养分及pH的影响

由表1可知，与不施基肥的CK相比，各施肥处理均可增加浙贝母根际土壤的养分含量，其中S3处理的土壤全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量均最高，各指标较CK分别提高82.21%、28.01%、69.10%、829.41%、120.97%、175.89%和22.82%，差异均达显著水平（P<0.05，下同）。各施肥处理的土壤pH均较CK下降，S3处理的土壤pH最低，表明施用有机肥和复方无机肥后，土壤均有不同程度的酸化趋势。

2. 2 不同基肥处理对浙贝母根际土壤酶活性的影响

由表2可知，不同施肥处理中，浙贝母鳞茎根际土壤中蛋白酶、脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性均高于CK，其中蛋白酶、脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性均以S3处理最高，分别较CK提高186.4%、20.98%、42.87%、31.41%、25.37%和44.59%;3个施肥处理的多酚氧化酶活性均低于CK，S1、S2和S3处理分别较CK降低18.45%、24.68%和40.45%。

2. 3 不同基肥处理对浙贝母鳞茎生物碱含量的影响

由表3可知，不同施肥处理的浙贝母鳞茎生物碱含量均高于CK，且均以S3处理最高，S3处理的贝母辛、贝母素甲和贝母素乙含量分别较CK提高66.67%、162.16%和47.64%;其次为S2处理，分别较CK提高33.33%、100.00%和23.62%; S1处理分别较CK提高5.26%、33.93%和1.57%。

2. 4 不同基肥处理对浙贝母鳞茎核苷类含量的影响

由表4可知，不同施肥处理对浙贝母鳞茎核苷类含量的影响存在差异，除S1处理的鸟嘌呤含量、S2处理的尿嘧啶含量和S3处理的2'-脱氧肌苷含量显著高于CK外，其他处理的核苷类含量均与CK差异不显著（P>0.05，下同）或显著降低，其中3个施肥处理的腺苷和2'-脱氧腺苷含量均低于CK，S1、S2和S3处理的腺苷含量分别较CK降低7.02%、12.85%和0.46%，2'-脱氧腺苷含量分别较CK降低20.16%、7.10%和0.18%。

2. 5 不同基肥处理对浙贝母鳞茎氨基酸含量的影响

氨基酸作为药用植物生长的重要元素，通过施加肥料来提高土壤肥力，能直接加快细胞的代谢，从而促进药材生长。从表5可知，3个施肥处理均显著影响浙贝母鳞茎的氨基酸含量，其中S1处理除精氨酸外，其他氨基酸含量均较CK降低;而S3处理除天门冬氨酸和赖氨酸外，其他氨基酸含量均较CK升高;仅精氨酸在3个施肥处理均呈升高趋势，S1、S2和S3处理分别升高16.65%、31.91%和26.35%;天门冬氨酸和赖氨酸在3个施肥处理均呈降低趋势， S1、S2、S3处理的天门冬氨酸含量分别较CK降低16.28%、30.65%和25.12%， 赖氨酸含量分别较CK降低25.22%、28.71%和12.72%。

2. 6 不同基肥处理浙贝母鳞茎品质与根际土壤因子的相关分析

浙贝母鳞茎品质与土壤因子的相关分析结果（表6）表明，贝母素甲、贝母素乙和贝母辛3种品质指标均与土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶、全氮、全磷和全钾含量存在显著或极显著（P<0.01，下同）正相关，而与多酚氧化酶和土壤pH存在极显著负相关，与土壤脲酶、蛋白酶、有机质、速效氮和速效磷的相关性未达显著水平。

3 讨论

3. 1 不同基肥处理对浙贝母根际土壤养分和土壤酶活性的影响

前人研究表明，通过合理配施肥料可有效提高中药材的产量和质量（杨盼盼等，2017;康传志等，2018）。孙瑞（2016）研究发现，有机无机肥配施能增加土壤肥力并减少化学肥料用量，也可提高产量和氮肥利用率。本研究结果表明，单施有机肥或无机肥及有机无机肥配施均可使土壤有不同程度的酸化趋势，与林涵（2014）、曾沐梵（2017）关于长期施肥对土壤酸度变化影响的研究结果一致;此外，施肥处理均可增加浙贝母根际土壤的养分含量，其中以有机无机肥配施处理效果较佳。分析其原因，除无机肥可直接提升土壤氮、磷、钾含量外，可能还与有机肥能提高土壤有机质，增加土壤功能菌活性，分解释放有机质中的氮、磷、钾（孔涛等，2016），且活化土壤中难溶态氮、磷、钾等养分有关;有机肥同时可降低氮素损失，减少磷素在土壤中的淋溶和累积、提高肥料利用率，减少对环境的污染风险（李胜华等，2009;许俊香等，2016）。

药用植物的质量和安全是评价其栽培模式的核心，而土壤酶活性是影响土壤代谢的关键因素，可评价土壤的肥力和质量。土壤脲酶可提高土壤的氮肥利用率，磷酸酶可促进有机磷的转化（李文倩等 ，2020），其活性可作为衡量土壤供氮能力的重要指标之一，也能反应土壤生产力（李航等，2020）。本研究中，有机无机肥配施处理增加了浙贝母对土壤养分的吸收，改变了浙贝母鳞茎根际土壤环境，不同施肥处理的浙贝母鳞茎根际土壤中蛋白酶、脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性均高于不施肥的对照处理，且以有机无机肥配施处理的酶活性较高。土壤酶活性作为土壤新陈代谢重要的肥力指标，其中脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶分别与土壤中氮、有机质和磷的转化密切相关，有机无机肥配施可显著改善土壤营养的分配，提高酶活性，从而改善土壤养分平衡，促进浙贝母养分吸收、代谢，进而有效提高浙贝母的产量和品质。

3. 2 不同基肥处理对浙贝母鳞茎质量的影响

浙贝母的质量常受外界因素的影响，如生境环境、栽培、加工等。本研究结果表明，多数施肥处理的浙贝母鳞茎核苷含量较对照有降低趋势，说明施肥可能有降低浙贝母核苷的作用。有机肥处理的蛋白质除精氨酸外，其他氨基酸均低于对照。有机肥影响氨基酸的积累，可能与浙贝母鳞茎的单个体积膨大有关，但精氨酸在3个处理均呈上升趋势。此外，本研究表明浙贝母的贝母素甲、贝母素乙和贝母辛含量均以有机无机肥配施处理最高，其次为单施无机肥处理。其原因可能是生物碱为含氮有机化合物，氮元素是生物碱的重要组成成分，而有机无机肥配施和单施无机肥均可添加氮元素，对生物碱的积累影响较大（邓秋林等，2019），且氮对生物碱的合成有促进作用（张燕等，2007）;而在无机肥基础上配施有机肥比单施无机肥的浙贝母药理活性品质指标（贝母素甲、贝母素乙）有所提高，可能与有机肥改善土壤生态环境及养分均衡更有利于鳞茎成分的吸收和利用有关。

3. 3 不同基肥处理浙贝母鳞茎品质与根际土壤因子的相关性

氮磷钾元素间存在互作效应，钾需在磷含量充足的情况下发挥作用，同时钾也可提高氮肥效应（邓秋林等，2019）。过氧化氢酶可促进土壤过氧化氢的分解，在土壤环境的物质循环中发挥重要作用，与有机质含量、微生物的数量相关，也与全氮呈显著相关（黄华乾等 ，2013）。本研究中，过氧化氢酶与贝母素甲、贝母素乙和贝母辛均呈显著或极显著正相关，表明过氧化氢酶升高可提高浙贝母的生物碱含量。多酚氧化酶与贝母素甲、贝母素乙和贝母辛均呈极显著负相关，由此可见，根际土壤中多酚氧化酶活性越大，浙贝母生物碱含量降低。

浙贝母鳞茎的产量、品质与土壤酶活性三者间存在相关性，与有机肥改善土壤理化性质，为微生物提供良好的生长环境，促进有机质分解，为土壤酶提供丰富的反应底物有关。本研究中有机无机肥配施能显著提高脲酶、过氧化氢酶等土壤酶活性，并能提高土壤中全氮、全钾、全磷以及速效磷、速效钾和速效氮的含量，增加土壤的养分，从而提高浙贝母的生物碱含量和氨基酸的含量，可以作为浙贝母引种栽培的绿色肥料，但研究有机无机复混肥的可持续发展性还需要长期监测分析。

4 结论

与单施有机肥或单施含微量元素的复方无机肥相比，有机无机肥配施可显著提高浙贝母根际土壤养分及浙贝母的入药品质。

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（责任编辑 王 晖）