黄腐酸钾钼合剂对山豆根生长和品质及叶绿素荧光参数的影响

冯世鑫 蒋妮 陈乾平 唐辉

摘要：以盆栽山豆根为材料，探讨黄腐酸钾钼合剂对其生长、叶绿素荧光参数及品质的影响，设置4个施肥水平（135、158、184、202 kg/hm2），以复合肥（N含量15%、P含量15%、K含量15%）450 kg/hm2为对照，测定山豆根的单叶面积、光合色素含量、叶绿素荧光参数、株高、根瘤数量、药材产量及其浸出物、苦参碱、氧化苦参碱的含量。结果表明：（1）黄腐酸钾钼合剂能显著促进山豆根株高和叶片的生长（P<0.05），能使根瘤数量增多，施用184 kg/hm2处理药材产量提高47.4%;（2）叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素明显增多;显著提高山豆根叶绿素最大荧光产量（Fm）、PSⅡ 最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）、实际光化学量子产量Y（Ⅱ）、光化学淬灭系数（qP），而降低非光化学淬灭系数（NPQ）。叶片对光能利用率和光合作用活性得到提高，以T3处理最优。（3）施用黄腐酸钾钼合剂202 kg/hm2可使山豆根的浸出物提高51.3%;苦参碱（除135 kg/hm2处理外）和氧化苦参碱含量显著高于对照。表明，黄腐酸钾钼合剂能促进山豆根植株的生长，增强叶片对光能利用率，提高药材产量;适量的施肥水平有利于活性成分苦参碱和氧化苦参碱的积累;以184 kg/hm2黄腐酸钾钼合剂为宜。

关键词：山豆根;黄腐酸钾钼合剂;生长;叶绿素荧光参数;品质;光合色素

中图分类号：S567.1+90.1   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）15-0123-05

收稿日期：2020-04-03

基金项目：广西科技重大专项（编号：桂科AA17204056-4）;有机药材种植与评价研究团队（编号：桂药创2019007）;广西中医药适宜技术开发项目（编号：GZSY20-02）。

作者简介：冯世鑫（1966—），男，广西横州人，副研究员，主要从事中药资源保护和利用研究。 E-mail：870330655@qq.com。

通信作者：唐 辉，博士，研究员，主要从事植物引种栽培研究。E-mail：th@gxib.cn。

山豆根为豆科植物越南槐（Sophora tonkinensis Gagnep.）的根和根茎，别称广豆根，主产于广西壮族自治区、贵州省。主要活性成分为苦参碱和氧化苦参碱，具有清火解毒、消肿利咽的功效[1]。临床广泛用于火毒蕴结、咽喉肿痛、肺热咳嗽、烦渴、黄疸、热结便秘等，为治咽要药。现代药理研究表明，山豆根具有抗肿瘤、抗炎、抑菌、保肝、增强免疫、抗心律失常、降血压等药理活性[2-4]。目前已研制开发出治疗肝炎的针剂、 咽喉肿痛的片剂以及抗肿瘤的中成药。随着研究的深入，市场需求量的日益增大，野生山豆根资源濒临枯竭，人工栽培山豆根正在兴起。

目前，关于山豆根的研究主要集中在种子特性、贮藏、组织培养繁育、药理和药化方面，对植株栽培需肥特性的研究却少见报道。药农没有可参考的施肥标准，为了追求产量而混乱施肥，不但浪费资源，而且会对植物生长、活性成分的积累和土壤的持续利用造成不利影响，所以合理施肥显得尤为紧迫。黄腐酸钾钼合剂是在试验基础上，自主研制出来的新产品，富含黄腐酸钾、黄腐酸钼、氨基酸镁、锌等多种微量元素，是一种速溶的有机无机螯合复合剂。为明确黄腐酸钾钼合剂对山豆根生长的作用和效果，以盆栽山豆根为材料，探讨其对山豆根植株生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、产量和生物碱含量的影响，以期为今后山豆根的优质高产栽培提供参考和指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018年11月至2019年12月进行。用于盆栽的园土为沙质壤土，pH值为6.5，有机质含量11.83 g/kg，全氮含量0.28 g/kg，碱解氮含量88.32 mg/kg，速效磷含量38.64 mg/kg，速效钾含量101.47 mg/kg，有效钼含量0.11 mg/kg。黄腐酸钾钼合剂为自主研制。供试验的山豆根为广西产一年生植株。种植盆为市售，直径为50～60 cm，高40 cm。

于2018年11月上旬播种，将种子分散播种于装满园土的盆中，每盆2～3粒，保湿。在2019年4月初间苗，留强去弱，每盆只留下1株，选择大小基本一致的种苗作试验材料。

1.2 试验设计

设置4个施肥水平T1处理（135 kg/hm2）、T2处理（158 kg/hm2）、T3处理（184 kg/hm2）、T4处理（202 kg/hm2），以复合肥（N含量15%、P含量15%、K含量15%）450 kg/hm2为对照。肥料分4次施用，每株每次的肥料用0.5 L的水溶解后灌根，于4月中旬开始，每15 d施肥1次。每小区9盆（株），4次重复。试验在避雨、透光的环境下进行，其他管理一致。

1.3 性状测定和方法

1.3.1 測定时间 在2019年7月中旬，测定叶片的叶绿素含量、叶面积和叶绿素荧光参数; 11月下旬测量植株高度;之后挖起，测定根瘤数量、根产量和浸出物、苦参碱、氧化苦参碱含量。

1.3.2 测定方法

1.3.2.1 叶绿素含量的测定

在成熟叶片中部，用打孔器取 10片1 cm 的小圆片，用80%丙酮提取，参照李合生的方法[5]，测定提取液在波长440、644、662 nm下的光密度，按公式计算出叶绿素 a、叶绿素 b和类胡萝卜素的含量及叶绿素a/叶绿素b。

1.3.2.2 叶绿素荧光参数测定

利用便携式调制叶绿素荧光仪（PAM-2500，由德国WALZ公司生产），于7月18日10：00—12：00，对植株中上部、外围叶片进行测定。自然光照条件下，测定稳态荧光（F）和光下最大荧光产量（Fm′）。然后，将叶片暗适应20 min。开启检测光[光照度为 0.1 μmol/（m2·s）]，得到叶绿素荧光参数初始荧光（Fo），再由饱和脉冲光[光照度6 000 μmol/（m2·s），光照时间 0.8 s]测得最大荧光（Fm）;其他参数通过计算得到：

实际光化学效率Y（Ⅱ）=（Fm′-F）/Fm′;暗适应下最大光化学效率Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm;

PSⅡ的潜在活性Fv/Fo = （Fm-Fo）/Fo;光化学淬灭系数qP=（Fm′-F）/（Fm′-Fo）;非光化学淬灭系数NPQ=（Fm-Fm′）/Fm′。

1.3.2.3 单叶面积测定

在主蔓上，取生长点下第3节的复叶，用 Li-3000叶面积仪测定面积，取平均数，即单片复叶的叶面积（下面简称单叶面积）。每处理取3株。

1.3.2.4 株高和产量的测定

用量尺测量植株距离地面的自然高度。用计数器计算植株根部的根瘤菌数量。剪去不能作药用的阳枝，用天平称取其鲜质量;再置于50 ℃的干燥箱中烘干。称取干质量，得到根产量，计算出折干率。

1.3.2.5 成分测定

取均样，切片，粉碎。参照《中华人民共和国药典》2015年一部。附录：浸出物含量用醇溶性浸出物测定法（通则 2201）项下的热浸法测定，用乙醇作溶剂。苦参碱和氧化苦参碱含量参照高效液相色谱法（通则0512）测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2007和SPSS 19.0 软件进行数据处理，用 Duncans新复极差法检验分析显著性。

2 结果与分析

2.1 黄腐酸钾钼合剂对山豆根生长和产量的影响

叶片是植物光合作用的主要器官，是植株呼吸、营养运输动力之源，叶面积的大小直接影响光合产物的多少。由表1可知，施用黄腐酸钾钼合剂能显著影响山豆根株高、根瘤数量和单叶面积，总体随着施肥水平的增加而增加，以T4或T3处理最高。T4和T3处理之间根瘤数量和单叶面积差异不显著，但均显著高于对照和其他处理;而T4处理的株高显著高于T3处理的株菌。药材的折干率和产量也显著高于对照，均随着黄腐酸钾钼合剂使用水平的增加呈抛物线形变化，以T3处理最高，T4次之，各处理间差异显著。T3处理与对照相比，折干率和产量分别提高19.7%和47.4%。折干率高低反映出山豆根内含干物质质量的多少，与产量和品质都有直接关联。说明适量的黄腐酸钾钼合剂有利于山豆根干物质的积累，提高药材产量。

2.2 黄腐酸钾钼合剂对山豆根叶片光合色素含量的影响

光合色素是植物光合作用的物质基础。光合色素含量的高低在很大程度上反映了植物的生长状况和叶片的光合能力[6]。由试验结果（表2）可知，黄腐酸钾钼合剂可提高山豆根叶片叶绿素a和类胡萝卜素含量，随着施肥水平的增加总体呈增加的趋势，以T4处理最高，其次为T3处理，均显著高于对照和其他处理。叶绿素a含量的增加有利于全光照时对红光区光源的吸收和利用，而类胡萝卜素含量的增加起到保护叶片，免受强光伤害的作用。叶绿素b含量和叶绿素总量也显著高于对照，随着施肥水平的增加呈先增后减的趋势，以T3处理最高，处理间差异达到显著水平。叶绿素b含量的增多提高了叶片在光照不足时段（阴天或傍晚）对光的利用;叶绿素总量增多说明植株生长状况比较旺盛，具备高效利用光进行光合作用的潜在能力增强。

2.3 黄腐酸钾钼合剂对山豆根叶绿素荧光参数的影响

在叶绿素荧光参数中，Fm为最大荧光产量，是光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心处于完全关闭时的荧光产量，表示通过 PSⅡ的电子传递数量[7]，其数值越大，表明传递给 PSⅡ 的电子越多，最终光合产物也增多; Fv/Fm 指 PSⅡ最大光化学效率，该值越低说明其光能转换效率越低;Fv/Fo 指 PSⅡ的潜在活性，其值越大表明 PSⅡ反应活性越高，光合作用较强。由表3可以看出，施用黄腐酸钾钼合剂能显著提高山豆根叶绿素最大荧光产量、PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ的潜在活性，说明黄腐酸钾钼合剂比对照（复合肥）能更有效地加快光系统电子传递，提高光能转换效率以及光系统反应活性，增强光合作用的能力。

Y（Ⅱ） 指 PSⅡ的实际光化学效率，反映PSⅡ反应中心的开放程度，表示植物光合作用中电子传递的量子产量，可作为植物叶片光合电子传递速率快慢的相对指标，因此，较高的Y （Ⅱ） 值，有利于光能转换效率的提高[8-9]。光化学淬灭系数 （qP） 表示 PS Ⅱ反应中心天线色素吸收的光能用于光化学电子转递的份额，也反映了 PS Ⅱ反应中心的开放程度，其值越大，PS Ⅱ的电子传递能力越强[10-11];非光化学淬灭系数（NPQ）越高，表明植物通过耗散过剩光能为热能的比例提高，植物光能利用率下降[7]。由表3得知，施用黄腐酸钾钼合剂处理的实际光化学效率 Y （Ⅱ）、qP显著高于对照，而NPQ则明显降低。以T3处理的qP最优，T4处理次之，處理间差异显著（T1和T2处理除外）。说明黄腐酸钾钼合剂处理的实际光化学效率和电子传递能力得到了明显的增强和提高，能较好地利用光能，减少转变为热能的比例。也就是说T3处理的植株光合能力较强，光能利用率最高，将会促进后端的光合产物增多。

2.4 黄腐酸钾钼合剂对山豆根品质的影响

由表4可知，施用黄腐酸钾钼合剂能提高山豆根中浸出物、苦参碱、氧化苦参碱的含量，3种成分含量的变化随着施肥量的增加各不相同。浸出物含量随着施肥量的增加而增加， 以T4处理最高，比对照提高了51.29%。苦参碱含量随着施肥量的增加而增加，虽然也是在T4处理处达到峰值，但与相邻的T3处理对比，差异不显著。反映出T4处理的增幅有所降低，在T3处理的施肥水平下，也能有效地促进苦参碱的形成，并达到相类似的效果。药材中氧化苦参碱的含量则随着施肥量的增加先增加后减少，以T3处理最高，按大小排序为T3处理>T4处理>T2处理>T1处理>CK，各处理间差异达到显著水平。说明黄腐酸钾钼合剂在较高的施肥水平下，有助于山豆根药材浸出物的增多;而适量施肥更有利于苦参碱和氧化苦参碱的积累。

3 结论与讨论

黄腐酸钾钼合剂中含有丰富的黄腐酸，还含有较多的钾、钼、镁和氨基酸等营养元素。有研究表明，黄腐酸能提高植物对微量元素的吸收和运转能力[12]，激发生长素吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA3）水平增加[13]，加快细胞的分裂和伸长。钾是60多种酶的活化剂，能活化植物体内酶[14]，它在维持细胞内物质正常生理活动、调节气孔关闭、促进光合作用、光合产物的运输及蛋白质合成等生理生化功能方面发挥着重要作用[15]。钼对固氮酶的形成、硝酸还原酶、 黄嘌呤脱氢酶、 醛氧化酶、 亚硫酸盐氧化酶活性的调节起到促进作用[16];对调控碳、氮、硫及激素代谢过程，促进光合作用及其碳同化产物的分配均起重要的作用[17-19]。施钼能促进根廇的形成[20]。本试验中，施用黄腐酸钾钼合剂能促进山豆根叶绿素含量、叶面积、根瘤菌数量显著增多，提高产量，与前人的研究结果[21-22]基本一致。这可能是黄腐酸、钾、钼等元素的功效及其互作的结果，具体的作用机制有待于进一步的研究。

叶绿素荧光动力学技术作为快速、无损伤探究植物光合作用内部变化的“探针”[23]，能充分反映植株在该环境下光合作用的真实行为[24-25]，被广泛应用于植物光合作用的测量中[26]。不同的氮和钙水平对叶绿素含量和叶绿素荧光参数有不同影响[27]。在本试验中，施用黄腐酸钾钼合剂后，山豆根叶片的Fv/Fm、Y （Ⅱ） 和qP都有不同程度的提高，均随着施肥量增加呈先增后减的趋势，以T3处理最高，而NPQ随施肥量的增加明显降低。说明黄腐酸钾钼合剂提高了PSⅡ反应中心的能量捕捉效率，增强了光合结构电子传递能力，降低了光合作用中辐射能量的耗散，从而提高了山豆根的光合能力。结果与张朝轩等的研究结果[28-29]相吻合。光合能力的提高，必然会增加光合产物的积累。

一般来说，肥料是通过植物的根系从土壤中吸收才得以利用，复杂的土壤环境中肥料元素有流失、被固定、抗拮的现象导致失效，肥料的利用率成为人们的关注点。通过研究发现，钾、镁互作可使作物根长、根表面积、根直径及根体积显著增高[30]，促进叶绿素的形成。钼与氮、磷、钾等元素之间存在显著的协同作用[31]，相互间提高各元素的吸收利用率。钼、硼配合能显著提高紫花苜蓿的产量与可溶性糖、叶绿素的含量[32]。钼与有机肥配合能促进花生的生长发育，促进其产量和品质的提高[33]。氨基酸与金属离子螯合，能活化金属离子。镁、锌、钼配施能有效提高银杏苗叶生物量和药用品质[34]。肥料元素的相互促进作用不但提高了肥料元素的利用率，还有效激发了植物机体的活性，促進其生长发育和代谢。黄腐酸钾钼合剂中不但包含黄腐酸，还包含氮、磷、钾、钼、镁、锌、硼等多种肥料元素，由此可推测黄腐酸钾钼合剂之所以能促进山豆根生长和品质的提高，是多种有益元素功能和协同互作的结果，但其作用机制有待于进一步研究。

随着经济的快速发展和全面小康社会的到来，高产优质的产品是社会的需要和农业生产者的追求。肥料是农作物高产的基础，单一施用化肥会引起土壤板结、肥力下降，产品质量也下降。高效、环保的新型肥料是农业科学工作者研究的热点。黄腐酸钾钼合剂是速溶、营养全面的高效复合肥，能促进药材的生长和活性成分的提高。它的推广应用将加快药材生产高效、绿色的步伐。

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