紅花對氮磷鉀的吸收與分配規(guī)律研究

胡喜巧，楊文平，黃 玲，梅沛沛，孟 麗

(1河南科技學院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2現代生物育種河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 新鄉(xiāng) 453003)

紅花(CarthamustinctoriusL.)是一種集藥材、油料、染料為一體的特種經濟作物[1]。主要以花入藥，具有通經活血、散瘀止痛之功效[2-3]。其產量和品質除主要受品種的遺傳特性影響外，還與其生長環(huán)境有密切關系。氮、磷、鉀是調控植株生長發(fā)育、影響其生理代謝過程的主要營養(yǎng)物質，參與酶系統(tǒng)的活化、光合作用及同化產物的運輸、碳水化合物的代謝和蛋白質的合成等。施肥種類和數量影響植物對各元素的運輸、分配和累積[4-5]。目前，有關紅花栽培[6-8]和施肥[9-11]等方面已有了一些研究。例如，李宗林等[6]研究了秋播紅花的播種密度和施肥方式，譚勇等[8]研究了栽培方式與紅花產量和品質的關系，王兆木等[9]研究了紅花在新疆塔額盆地獲得高產的氮磷配比，張欣旸[10]研究了灌水量和施氮量對紅花產量的影響。上述研究局限于栽培方式、施肥方式和灌水量與產量的關系，未涉及紅花營養(yǎng)器官中養(yǎng)分的分配研究。近年來，關于氮磷鉀的吸收與分配研究在小麥[5,12-14]、玉米[15-16]、棉花[17]等植物器官中報道較多，但在紅花上的報道較少。因此，本試驗研究了紅花生長過程中對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收特征，檢測分析紅花不同生育時期不同器官中氮磷鉀的分配規(guī)律，旨在為紅花合理施肥及藥材品質評價提供依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試紅花品種為河南科技學院中藥植物資源研究所選育的BH-1(無刺，花色為紅色)、2-3(多刺，花色為紅色)和H-7(無刺,花色為黃色)3個不同株系。

1.2 試驗設計

試驗于2014-2015年在河南科技學院實習基地(衛(wèi)輝鑫福林紅花種植專業(yè)合作社基地)試驗田進行，土壤為輕黏土，采用一次性施基肥方法施入肥料后檢測土壤養(yǎng)分，土壤速效氮含量為121.53 mg/kg，速效磷15.19 mg/kg，速效鉀192.51 mg/kg。以河南科技學院中藥植物資源研究所選育的3種紅花株系為試驗材料，采用完全隨機試驗設計，重復3次，小區(qū)寬4 m、長3 m，株行距15 cm×40 cm，每個小區(qū)種植8行，每行15穴，每穴2～4粒，南北行向種植，四周設保護行4行以上，觀察走道寬0.8～1 m。2014-10-07播種，2015-03-01定苗，田間管理相同。2015-05-24開始分區(qū)采花，間隔一天采花1次，共采花6次。2015-07-02收獲種子。在紅花生長的幼苗期(2015-03-20)、花蕾期(2015-05-26)、成熟期(2015-07-02)分別采集樣品，每個小區(qū)隨機取樣10株，然后分器官于105 ℃高溫殺青40 min，再于80 ℃恒溫箱中烘干粉碎備用。

1.3 氮磷鉀含量的檢測

樣品采用H2SO4-H2O2方法消煮，然后用AA3流動分析儀檢測氮含量[18]；磷含量測定采用釩鉬黃比色法[18]；鉀含量檢測采用火焰光度法[18]。

1.4 數據處理

數據整理在Excel 2007中進行，采用DPS14.5軟件對數據進行數理統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同生育期紅花各器官對氮的吸收與累積

圖1表明，紅花株系2-3苗期葉中氮的含量最高，根中最少；花蕾期根、莖、葉中的氮含量分別下降了7.17%，15.46%和5.74%，養(yǎng)分向花和蕾中轉移，其分布特征表現為花>葉>蕾>根>莖；與花蕾期相比，成熟期根、莖、葉中的氮含量持續(xù)下降了20.78%，45.87%和9.58%，分布特征為種子>苞葉>葉>根>莖。株系BH-1苗期葉和莖中氮含量相近，根中最低；與苗期相比，花蕾期根、莖中氮含量分別下降10.17%和14.76%，葉中氮含量上升1.39%，其氮素大部分轉移到花蕾中，分布特征表現為葉>花>蕾>莖>根；成熟期各器官氮含量分布特征為種子>葉>苞葉>根>莖。株系H-7幼苗期各器官氮含量分布特征為葉>莖>根，花蕾期氮含量分布特征為葉>花>蕾>莖>根，成熟期各器官氮含量分布特征與株系2-3相同，即種子>苞葉>葉>根>莖。

圖1 不同生育期紅花各器官對氮的吸收動態(tài)Fig.1 Nitrogen uptakes by different organs of Carthamus tinctorius L.during different growth stages

表1顯示，同一生育期不同紅花材料之間對氮素的累積有差異，苗期3種材料之間差異不顯著；花蕾期氮累積量以BH-1最高，H-7最低，2-3與BH-1之間無顯著差異，但與H-7差異極顯著，2-3、BH-1、H-7花蕾期氮累積量分別是苗期的41.90，41.06和35.07倍；成熟期BH-1氮累積量最高，與2-3和H-7差異達極顯著水平，H-7最低，成熟期2-3、BH-1、H-7氮累積量分別是苗期的63.08，64.84和59.63倍，是花蕾期的1.51，1.58和1.70倍。

表1 不同生育期紅花養(yǎng)分的累積量

注：同列數據后標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，標不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。下表同。

Note:Different lowercase letters within each column mean significant difference among treatments atP<0.05 level,different capital letters mean extremely significant difference among treatments atP<0.01 level.The same below.

2.2 不同生育期紅花各器官對磷的吸收與累積

圖2表明，株系2-3苗期莖中磷含量最高，根、葉中磷含量較少；花蕾期根、莖、葉中磷含量急速下降；成熟期除葉中磷含量有所回升外，其他部位磷含量持續(xù)下降，植物體內磷素轉移到了苞葉和種子中，磷含量分布特征為種子>苞葉>葉>根>莖。BH-1苗期以根中磷含量最高，其次是葉、莖；花蕾期根、莖、葉部位磷含量急速下降，其中根、莖部位僅相差0.02 g/kg，蕾和花中磷含量分別為5.48和6.30 g/kg；成熟期莖和葉中磷含量不變，但根中的有所上升，磷含量分布特征為種子>苞葉>葉>根>莖。株系H-7苗期磷含量為葉>莖>根；花蕾期根、莖、葉中磷含量急劇下降；成熟期根、莖、葉中磷含量繼續(xù)下降，磷含量分布特征為種子>葉>苞葉、根>莖。

表1顯示，同一時期不同材料對磷的累積表現不同，株系2-3、BH-1和H-7苗期磷累積量之間無顯著差異，其花蕾期磷的累積量分別是苗期的19.42，27.29和20.60倍，其成熟期磷累積量分別是苗期的39.03，64.38和25.76倍，成熟期與花蕾期相比分別增加了1.01，1.36和0.25倍，其中BH-1對磷的吸收能力最強，H-7最低，且二者之間差異達極顯著水平。

圖2 不同生育期紅花各器官對磷的吸收動態(tài)Fig.2 Phosphorus uptakes by different organs of Carthamus tinctorius L.during different growth stages

2.3 不同生育期紅花各器官對鉀的吸收與累積

圖3表明，株系2-3苗期莖中鉀含量最高，根和葉中鉀含量基本相同；花蕾期根、莖、葉中鉀含量均呈下降趨勢，其中莖部下降趨勢尤為明顯，下降了65.29%，而花中鉀含量達42.08 g/kg，鉀含量分布特征為花>蕾>葉>根>莖；成熟期根、莖、葉中鉀含量持續(xù)下降，而苞葉中鉀含量達50.19 g/kg，是種子中的3.31倍，鉀含量分布特征為苞葉>葉>種子>莖>根。BH-1苗期各器官中鉀含量為莖>葉>根；花蕾期根、莖、葉中鉀含量均呈下降趨勢，依次下降了47.76%，75.97%和6.22%，其鉀素大部分轉移到花和蕾中，鉀含量分布特征為花>葉>蕾>根>莖；成熟期各器官鉀含量分布特征為苞葉>種子>根>莖>葉，苞葉中鉀含量是種子中的3.75倍。H-7苗期莖中鉀含量是根、葉中的近1倍；花蕾期以花中鉀含量最高，達44.54 g/kg，鉀含量分布特征為花>蕾>葉>根>莖；成熟期紅花苞葉中鉀含量最高，是種子中的3.35倍。

表1顯示，同一時期不同紅花材料對鉀素的累積表現不同，2-3、BH-1和H-7在苗期的鉀累積量無顯著差異，在花蕾期的鉀累積量分別是苗期的31.03，25.67和15.70倍，在成熟期的鉀累積量分別是苗期的40.45，36.98和22.80倍；成熟期與花蕾期相比，鉀累積量分別增加了1.30，1.44和1.45倍；鉀的累積能力以2-3最強，H-7最低。

圖3 不同生育期紅花各器官對鉀的吸收動態(tài)Fig.3 Potassium uptakes by different organs of Carthamus tinctorius L.during different growth stages

2.4 紅花花和籽粒對氮、磷、鉀的累積量及其與產量的關系

表2表明，紅花花中氮、磷、鉀的累積量順序為鉀>氮>磷。從花中氮、磷、鉀的累積量占花蕾期植株養(yǎng)分累積量來看，株系2-3表現為磷>鉀>氮，說明株系2-3的花對磷的需求量大于鉀和氮，株系BH-1和H-7均表現為鉀>磷>氮，說明花對鉀的需求量大于磷和氮。3種紅花材料的干花產量表現為2-3>BH-1>H-7，花蕾期氮、磷、鉀累積量增加時，其干花產量也相應提高。

注：氮、磷、鉀累積量所占比例指花中氮、磷、鉀累積量除以花蕾期氮、磷、鉀累積量。

Note： The accumulation is the ratio of amount in flower to the amount in bud stage.

表3表明，株系2-3和BH-1籽粒中養(yǎng)分累積量為鉀>磷>氮，從籽粒中養(yǎng)分占成熟期植株總養(yǎng)分的比例來看，均表現為磷>氮>鉀，說明這2種材料紅花籽粒對磷的需求量最大，這可能與其為油料作物有關，其次是氮和鉀。3種材料中，BH-1氮、磷、鉀在籽粒中的累積量占成熟期養(yǎng)分累積量的比例均較高，故其種子產量也相對較高。 H-7籽粒中養(yǎng)分的累積量則表現為鉀>氮>磷，籽粒養(yǎng)分累積量占成熟期養(yǎng)分累積量的比例表現為磷>氮>鉀，因籽粒中氮、磷、鉀累積量相對較少，故其種子產量也相對較低。

表3 紅花籽粒中氮、磷、鉀的累積量與籽粒產量Table 3 N,P and K accumulation and seed yield of Carthamus tinctorius L.

注：氮、磷、鉀累積量所占比例指籽粒中氮、磷、鉀累積量除以成熟期氮、磷、鉀累積量。

Note: The accumulation is the ratio of amount in seed to the amount in mature stage.

3 討 論

本研究中，在整個生長發(fā)育過程中，紅花植株體內養(yǎng)分的累積量隨紅花的生長而增加，養(yǎng)分累積量表現為鉀>氮>磷，這與李潮海等[16]研究的玉米對氮的累積能力最強有區(qū)別。不同生育期各器官氮、磷、鉀含量表現不同，苗期葉中氮含量較高，莖、葉磷含量較高，莖中鉀含量較高；與苗期相比，花蕾期根、莖、葉的氮、磷、鉀含量下降，新生器官花和蕾中氮、磷、鉀含量上升；成熟期苞葉中鉀平均含量是種子中的3.47倍，居于首位，種子中的鉀含量居于第二位。不同紅花材料對養(yǎng)分的累積量表現不同，無刺型紅花品系BH-1對氮、磷、鉀需求較大，且籽粒中氮、磷、鉀累積量占成熟期對應養(yǎng)分累積量的比例均高，種子產量也相對較高。2-3為多刺型紅花品系，花中磷累積量占花蕾期磷累積總量的比例較高；成熟期2-3對磷累積量僅有BH-1的66.75%，但籽粒中磷累積量占該時期磷累積總量的比例達49.74%，說明2-3向花和籽粒中轉運磷的能力較強，但其對氮的累積量相對較少，種子產量相對也較低。由此可知，氮素對籽粒產量形成起決定作用，在氮素充分的條件下，增施磷肥才能以磷促氮，提高產量。無刺型黃花品系H-7對氮、磷、鉀的吸收累積相對較弱，不論是干花產量還是種子產量均表現較低。由此可見，在紅花生長過程中，各器官中氮、磷、鉀累積的差異也反映出這些元素在不同紅花品系體內代謝和運輸上的不同。李隆云等[19]研究表明，磷的吸收主要在紅花生育后期，磷素養(yǎng)分的轉移發(fā)生在主莖葉和莖上，磷的移動率相對比較小，特別是花蕾期和成熟期，磷占該生育時期植株養(yǎng)分的比例高于氮和鉀，紅花籽粒的代謝庫中磷的需求量最大。王兆木等[9]研究表明，氮磷配施可增強紅花經濟性狀與產量，最佳氮磷配比為1∶0.5。賈宏濤等[11]研究表明，紅花具有需氮量最大、需磷量中等、需鉀量較多的特點。本研究結果表明，在同一施肥條件下，紅花各器官中鉀含量高于氮、磷含量，對鉀素的吸收以苗期和花蕾期較大，尤其是花對鉀的需求量最大。因此鉀元素常作為紅花道地性藥材質量評價指標[20]。總之，氮、磷、鉀在紅花體內的吸收量隨器官的生長發(fā)育，養(yǎng)分逐漸向該時期幼嫩器官轉移，即向該時期的生長中心轉移；紅花是需鉀較多的植物，鉀對調節(jié)動植物細胞的內外滲透平衡、維持神經細胞膜的生物興奮性、傳遞信息等具有不可替代的作用[3]。因此，在長期栽培紅花的土壤中應注意補充鉀肥[21]。此外，紅花苗期莖中鉀的含量相當高，且含有豐富的黃酮、維生素C等[3,22]，可開發(fā)成季節(jié)性蔬菜[22-23]。

本研究中，紅花不同生育期對氮、磷、鉀的累積量，也表明了生長過程中紅花對氮、磷、鉀的需求量。鑒于紅花苗期氮、磷、鉀累積量少，花蕾期急劇增加，成熟期緩慢增加，故在紅花種植過程中，苗期需氮量少，花蕾期需氮量較大，氮肥可少量做底肥，花蕾前期重施追肥，且適當增加追肥次數；磷肥可做底肥一次施入；鉀的吸收主要在苗期和花蕾期，建議以底肥和花蕾期追肥施入，也可在中后期適當根外追施。