不同供氮水平對廣藿香產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

盧麗蘭， 楊新全， 楊 勇， 黃立標， 王旭東

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100;2 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所海南分所，海南萬寧 571533)

在藥用植物的栽培中，不但要求產(chǎn)量高，更應(yīng)重視其品質(zhì)[4-9]。氮是廣藿香生長與發(fā)育必需的大量營養(yǎng)元素，對廣藿香產(chǎn)量和品質(zhì)的形成有十分重要的作用。因此合理施用氮肥是提高廣藿香產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵[10]。已有的研究結(jié)果表明，施肥水平(肥料為復(fù)合肥)對廣藿香生長、 揮發(fā)油含量、 鮮重以及干物質(zhì)積累有很大的影響，施肥量較高時可顯著提高廣藿香的生長量與揮發(fā)油含量[11]。但關(guān)于氮肥用量對廣藿香活性成分及其植株生長指標影響的研究報道較少。為此，本文采用盆栽試驗，研究了氮肥用量對廣藿香生長及活性成分累積以及礦質(zhì)元素含量的影響，以期為在廣藿香的規(guī)范化栽培中合理施氮提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗設(shè)置

1.2 測定項目與方法

收獲后，測定株高、 莖粗、 葉面積指數(shù)、 分蘗數(shù)、 單株鮮重、 陰干重，以及養(yǎng)分含量、 油分含量及化學(xué)組成。

1.2.2 廣藿香化學(xué)成分的測定 GC-MS色譜條件： Angilent HP-5石英毛細管柱(30 mm×0.32 mm×0.25μm)。升溫程序： 初始溫度為60℃，以每分鐘10℃的速率升溫至130℃，然后以每分鐘1℃的速率升溫至140℃，保持5 min，以每分鐘2℃的速率升溫至155℃，以每分鐘40℃的速率升溫至280℃保持5 min。進樣口溫度為230℃，檢測器溫度為300℃; 分流比為5 ∶1。恒流模式，流速為1.0 mL/min。氫氣流速為40.0 mL/min，空氣為450 mL/min，尾吹氣為30 mL/min，取1 μL樣品進樣。

供試品的制備： 將水蒸氣蒸餾提取出的廣藿香油稱取0.05 g，置于5 mL的容量瓶中，加入正己烷至刻度，搖勻，即得供試品溶液。

1.3 數(shù)據(jù)處理

揮發(fā)油產(chǎn)量=整株干重×揮發(fā)油含量。廣藿香化學(xué)成分的定量描述的數(shù)據(jù)采用面積歸一化法。試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2003和SPSS13.0進行整理和統(tǒng)計分析，采用Duncan法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣藿香氮營養(yǎng)對氮水平的反應(yīng)

2.2 氮水平對廣藿香生長與產(chǎn)量的影響

施肥水平不同，廣藿香植株所表現(xiàn)出來的經(jīng)濟性狀各有差異。從表1可以看出，植株的株高、 莖粗、 葉面積指數(shù)等均隨著氮水平的增加而增加。N4與N5處理的生長性狀差異不是很明顯。N1、 N2、 N3與N4、 N5處理間的生長性狀差異較為顯著。

圖1 不同供氮水平下廣藿香氮營養(yǎng)含量Fig.1 The patchouli nitrogen nutritional content under different N application levels

2.3 氮水平對廣藿香干物質(zhì)積累及揮發(fā)油含量的影響

高氮水平有利于提高植株體內(nèi)干物質(zhì)以及揮發(fā)油的積累。廣藿香植株鮮物質(zhì)及干物質(zhì)隨著氮水平的增加而增加(圖2)。N5處理的鮮物質(zhì)與干物質(zhì)比N1、 N2、 N3處理均顯著提高，其鮮物質(zhì)分別提高了90%、 60%與27%，干物質(zhì)分別提高了89%、 60%與26%。從表2可以看出，廣藿香莖、 葉及植株的含油率以N4處理最高，顯著高于N1和N2處理，N4比N1處理分別提高了0.042、 1.337和0.037個百分點，含油率和鮮干物質(zhì)在N5與N4處理間差異不顯著?？傮w來說，高氮水平可以顯著提高廣藿香的單株重量及揮發(fā)油的總含量。

圖2 不同供氮水平下廣藿香的單株產(chǎn)量Fig.2 A single plant yield of Patchouli under different N levels

表1 不同供氮水平下廣藿香的生長性狀

2.4 廣藿香品質(zhì)對氮水平的反應(yīng)

2.4.1 廣藿香醇和廣藿香酮含量 廣藿香醇和廣藿香酮是廣藿香的兩種主要有效成分，莖提取的揮發(fā)油中廣藿香醇和廣藿香酮的含量分別約為10%和40%。葉提取的揮發(fā)油中廣藿香醇和廣藿香酮的含量分別約為30%和12%。它們具有非常重要的藥理和臨床作用。從圖3可知，廣藿香莖和葉提取的揮發(fā)油中廣藿香酮和廣藿香醇含量隨著供氮水平的增加而下降。廣藿香醇與廣藿香酮含量N1與N2及 N4與N5處理之間差異不明顯。

2.4.2 揮發(fā)油組成分 表3和表4顯示，隨著施氮量的增加，廣藿香莖和葉揮發(fā)油中所測的12種有效成分含量均有下降的趨勢。在廣藿香莖揮發(fā)油中，N1和N2處理的12種成分含量均顯著高于N4與N5的(P<0.05)。廣藿香莖揮發(fā)油的成分中，β-廣藿香烯、 α-愈創(chuàng)木烯、 苦橙油醇、 β-愈創(chuàng)木烯、 反式-丁香烯、 廣藿香醇、 廣藿香酮含量以N1處理最高。刺蕊草烯、 α-廣藿香烯、 δ-愈創(chuàng)木烯、 β-欖香烯、 異石竹烯含量N2處理最高。在廣藿香葉揮發(fā)油所測定的成分中，除了α-廣藿香烯外， N1和N2處理的其他成分含量均顯著高于N4與N5處理的(P<0.05)。廣藿香葉揮發(fā)油的成分中，β-廣藿香烯、 α-愈創(chuàng)木烯、 δ-愈創(chuàng)木烯、 β-蓽澄茄烯、 異石竹烯、 β-愈創(chuàng)木烯、 反式-丁香烯、 廣藿香醇、 廣藿香酮含量以N1處理最高。刺蕊草烯、 α-廣藿香烯、 β-欖香烯含量N2處理最高。廣藿香莖和葉揮發(fā)油所測定的12中有效成分在N1與N2處理及N4與N5處理之間無顯著差異。

表2 不同供氮水平廣藿香莖和葉的揮發(fā)油含量

表3 廣藿香莖揮發(fā)油的有效成分含量(%)

表4 廣藿香葉揮發(fā)油的有效成分含量(%)

圖3 不同供氮水平下廣藿香莖和葉提取揮發(fā)油中廣藿香醇和廣藿香酮含量Fig.3 The contents of patchouli alcohol and pogostone of stems and leaves under different N application levels

3 討論

在不同供氮水平下栽培的海南廣藿香的試驗結(jié)果表明，高氮水平可以很大程度地提高單株重量，高氮水平有利于廣藿香生長和對氮養(yǎng)分的吸收，體內(nèi)的全氮含量明顯高于其他處理(見圖1)。尤其在生長前期，高氮能促進植株的分蘗抽枝，為后期的生長打下良好的基礎(chǔ)，從而促進了植株的生長發(fā)育，也提高植株廣藿香的揮發(fā)油的總含量。該結(jié)果與潘超美等人所研究的施肥水平對廣藿香生長及揮發(fā)油積累的影響的結(jié)果一致[11]。

氮對廣藿香有效成分含量的影響表現(xiàn)為負面效應(yīng)，隨施氮量的增加，其有效成分質(zhì)量分數(shù)逐漸減小。以往關(guān)于廣藿香施肥的研究，未涉及到對廣藿香藥效成分含量的影響，但是根據(jù)羅集鵬等[13]對廣藿香道地質(zhì)量的研究， 廣州“石牌藿香” 的品質(zhì)最優(yōu)，高要“枝香” 的品質(zhì)稍遜，均供藥用; 而“海南藿香”類雖然含油率較高，但品質(zhì)差，一般不供藥用，僅用作提取藿香油。這說明廣藿香品質(zhì)與當?shù)赝临|(zhì)關(guān)系非常密切。以往的研究也曾證明過有些養(yǎng)分過多或充足會對藥用植物次生代謝產(chǎn)物的成分產(chǎn)生負面影響。由于藥材的種類繁多，每一種藥材的不同品種之間又有一定的差異，這些因素使得氮、 磷、 鉀對藥材有效成分的影響各異[14-21]。前人也證實，隨著供氮水平的增加，藥用植物有效成分含量降低[22-24]。

氮素對廣藿香生長發(fā)育的影響是多方面的，氮素供應(yīng)充足時，生理活性加強，營養(yǎng)生長旺盛，可促進廣藿香芽萌發(fā)和新梢伸長，使發(fā)芽多，著葉數(shù)多，生長快，分枝數(shù)增多，葉生長茂盛，從而提高了廣藿香植株的揮發(fā)油含量。同時氮素還是廣藿香中很多化學(xué)成分中含氮化合物的重要組成成分，這些物質(zhì)不僅是構(gòu)成廣藿香體的基礎(chǔ)，而且還是其新陳代謝的重要產(chǎn)物。氮素營養(yǎng)對廣藿香原初代謝和次級代謝之間的關(guān)系有顯著影響。廣藿香中主要一些藥效化學(xué)成分如廣藿香醇、 廣藿香酮、 β-廣藿香烯、 α-愈創(chuàng)木烯、 苦橙油醇、 β-愈創(chuàng)木烯、 反式-丁香烯、 刺蕊草烯、 α-廣藿香烯、 δ-愈創(chuàng)木烯、 β-欖香烯、 異石竹烯含量隨氮水平的提高而減少，顯然這是由于廣藿香氮營養(yǎng)狀況得到改善的結(jié)果。但單株廣藿香總的藥效成分含量的分析結(jié)果顯示，這種降低是由于生長加快而造成的稀釋效應(yīng)，如果考慮到生長效應(yīng)，在氮水平增加時，廣藿香所測定的藥效成份總量及各種成分仍然增加，只是用于這些物質(zhì)合成的代謝物沒有同比例增加，因此，導(dǎo)致?lián)]發(fā)油中這些藥效成分含量減少。

綜上所述，在廣藿香的生產(chǎn)過程中，增施氮素是提高廣藿香產(chǎn)量的途徑之一，但是本研究表明，隨著施氮水平的提高廣藿香有效成分含量降低。廣藿香揮發(fā)油的主要用途為藥用和香料，如果揮發(fā)油藥效成分太低，不宜作為藥用，但也可能作為香料。因此，在廣藿香栽培生產(chǎn)中，適宜的氮素施用量才能在保證廣藿香產(chǎn)量的同時兼顧營養(yǎng)品質(zhì)和藥效品質(zhì)，進而提高廣藿香的經(jīng)濟效益。

另外，廣藿香產(chǎn)量和品質(zhì)的影響因素很復(fù)雜，單一氮素的研究還不能很好地說明其生理過程，其機理還有待進一步研究。

4 結(jié)論

1)海南廣藿香在供試的 5 個氮水平下植株產(chǎn)量、 全氮含量、 揮發(fā)油含量及揮發(fā)油成分差異較大。

2)隨著供氮水平的提高，植株產(chǎn)量、 揮發(fā)油含量也增加，但是廣藿香有效成分中廣藿香醇和廣藿香酮在低供氮水平時含量較高，而高氮水平時含量降低，其他有效成分也有相類似的趨勢。說明在氮素供應(yīng)水平較高時，可促進藿香植株的生長和揮發(fā)油含量的增加，但是對廣藿香揮發(fā)油中有效成分含量的影響則有負面影響。

參考文獻:

[1] 羅集鵬, 馮毅凡, 郭曉玲. 石牌藿香的揮發(fā)油成分分析[J]. 中草藥, 2001, 32 (4): 299-302.

Luo J P, Feng Y F, Guo X L. Analysis of volatile oil ofPogostemoncablin[J]. Chinese Tradition Herbs Drugs, 2001, 32(4): 299-302.

[2] 杜一民, 陳汝筑, 胡本榮. 廣藿香的化學(xué)成分及其藥理作用研究進展[J]. 中藥新藥與臨床藥理, 1998, 9(4): 238-241.

Du Y M, Chen N Z, Hu B R. The patchouli chemical constituents and pharmacological research[J]. Chinese Drug Resource and Clinic Pharmacology, 1998, 9(4): 238-241.

[3] 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典(2000年版, 一部)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2000. 632-633.

State Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of the People's Republic of China (2000, 1st)[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2000. 632-633.

[4] 馮承浩, 姚輝, 吳鴻, 趙晟, 等. 廣藿香藥用部位成熟結(jié)構(gòu)及有效成分分布研究[J]. 中草藥, 2003, 34(2): 174-176.

Feng C H, Yao H, Wu H, Zhao Setal. Studies on mature structures and distribution of active constituent ofPogostemoncablin[J]. Chinese Tradition Herbs Drugs, 2003, 34(2): 174-176.

[5] Jeme W A. Botanical histoehemistry[M]. San Francisco: Freeman, 1962. 264-265.

[6] 胡適宜, 徐麗云. 顯示環(huán)氧樹脂厚切片中多糖、 蛋白質(zhì)和脂類細胞的化學(xué)方法[J]. 植物學(xué)報, 1990, 32(11)： 841-846.

Hu S Y, Xu L Y. A cytochemical technique for demonstration of lipids, polysaccharides and protein bodies in thick resin sections[J]. Acta Botanica Sinica, 1990, 32(11): 841-846.

[7] Foster A S.Leaf differentiation in angiosperms[J]. Botanica Resource, 1936, (2): 249-372.

[8] 李正理, 張新英. 植物解剖學(xué)[M]. 北京: 高等教育出版社, 1987. 236.

Li Z L, Zhang X Y. Plant anatomy[M]. Beijing: Higher Education Press, 1987. 236.

[9] Witztum A, Zamski G. Methods for observations on resin droplets in resin duct cells Pinus halepensis Mill[J]. Isreal Journal of Botany, 1969, 18: 55-59.

[10] 曾波, 何忠俊, 毛昆明, 樊啟龍. 藥用植物施肥研究進展[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2007, 22(4): 587-592.

Zeng B, He Z J, Mao K M, Fan Q L. Current progress of fertilization in Chinese herbs[J]. Journal of Yunnan Agriculture University, 2007, 22(4)： 587-592.

[11] 潘超美, 李薇, 徐鴻華, 劉鄉(xiāng)鄉(xiāng)，等. 施肥水平對廣藿香生長及揮發(fā)油積累的影響[J]. 中藥材, 2003, 26(8): 542-544.

Pan C M, Li W, Xu H H, Liu X Xetal. Effect of fertilization levels on patchouli growth and accumulation of volatile oil[J]. Chinese Herbs, 2003, 26(8)： 542-544.

[12] Hoagland D R, Arnon D I. The water-culture method for growing plants without soil[J]. California Agriculture Expiriment Station Circular, 1950, 347 (2): 32.

[13] 羅集鵬, 馮毅凡, 何冰, 郭曉玲, 等. 廣藿香的道地性的研究[J]. 中藥材, 2005, 28(12): 1121-1125.

Luo J P, Feng Y F, He B, Guo X Letal. Study on genuineness ofPogostemoncablin[J]. Chinese Herbs, 2005, 28(12): 1121-1125.

[14] Aina E P, Hugues B, David E S, Benjamin Setal. Relationships between growth, growth response to nutrient supply and ion content using a recombinant inbred line population in Arabidopsis[J]. Plant Physiology, 2010, 154: 1361-1371.

[15] Grove J H, Sumner M E. Yield and leaf composition of sunflower in relation to N, P, K, and lime treatments[J]. Fertilizer Research, 1982, 3: 367-378.

[16] Li J J, Sun H, Gao Z M, Wu Y H. Effects of fertilizer application on structure development and active constituent accumulation in roots ofSalviamiltiorrhiza[J]. Journal of Henan Agriculture University, 2007, 41: 405-408.

[17] Ram D, Ram M, Singh R. Optimization of water and nitrogen application to menthol mint (MenthaarvensisL.) through sugarcane trash mulch in a sandy loam soil of semi-arid subtropical climate[J]. Bioresource Technology, 2006, 97: 886-893.

[18] Rajeswara R B R. Biomass and essential oil yields of rainfed palmarosa [Cymbopogonmartinii(Roxb.) Wats. var. motia Burk.] supplied with different levels of organic manure and fertilizer nitrogen in semi-arid tropical climate[J]. Industry Crop and Products, 2001, 14: 171-178.

[19] Rosa T M, Julkunen T R, Lehto1T, Aphalo P J. Secondary metabolites and nutrient concentrations in silver birch seedlings under five levels of daily UV-B exposure and two relative nutrient addition rates[J]. New Phytology, 2001, 150: 121-131.

[20] Wang W L, Liang Z S, Sun Q, Han J Petal. Study on N, P fertilization model ofSalviamiltiorrhizain different soil fertility[J]. Acta Botanica Boreali-Occid Sinica, 2003, 23: 1406-1410.

[21] Zhu Z B, Liang Z S, Han R L, Dong J E. Growth and saikosaponin production of the medicinal herbBupleurumchinenseDC. under different levels of nitrogen and phosphorus[J]. Industry Crop and Products, 2009, 29: 96-101.

[22] 韓建萍, 梁宗鎖, 孫群, 衛(wèi)新榮，等. 丹參根系氮、 磷營養(yǎng)吸收及丹參酮累積規(guī)律研究[J]. 中國中藥雜志, 2004, 29(3): 207-211.

Han J P, Liang Z S, Sun Q, Wei X Retal. Study on the characteristic of assimilating nitrogenous phosphorous fertilizer and the accumulation disciplinarian of total tanshinons of Salvia miltiorrhiza[J]. Journal of Chinese Materia Medica, 2004, 29(3): 207-211.

[23] 王文杰, 張京都, 趙長琦. 環(huán)境條件對伊貝母生物堿含量的影響[J]. 中藥材, 1989, 12(2): 3-5.

Wang W J, Zhang J D, Zhao Z Q. Effect of environmental conditions on irbesartan mother alkaloids[J]. Chinese Herbs, 1989, 12(2): 3-5.

[24] 胡尚欽, 黃璐琳, 張超, 楊曉, 等. 施肥和采收加工對川產(chǎn)金銀花綠原酸含量的影響[J]. 現(xiàn)代中藥研究與實踐, 2003, 17(6): 26-28.

Hu S Q, Hu L L, Zhang C, Yang Xetal. Chlorogenic acid content in honeysuckle flower influenced by fertilization and processing after picking[J]. Research and Practice of modern Chinese Medicine, 2003, 17(6): 26-28.