施肥對(duì)川麥冬多糖、黃酮含量和產(chǎn)量的影響

曾 嘉，陳 槐，鮮駿仁，何奕忻，劉建亮，楊麗芝，戚 歡，李 明，楊 剛*

(1. 西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽 621010；2. 中國科學(xué)院成都生物研究所，中國科學(xué)院山地生態(tài)恢復(fù)與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生態(tài)恢復(fù)與生物多樣性保育四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041；3. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，四川 成都 611130)

【研究意義】麥冬為百合科植物麥冬[Ophiopogonjaponicus(L. f.) Ker-Gawl.]的干燥塊根，具有廣泛的藥理作用，在臨床應(yīng)用十分廣泛。麥冬果實(shí)中主要包括甾體皂苷類、高異黃酮類等[1]；具有降血糖、保護(hù)心血管系統(tǒng)、抗腫瘤等藥理作用[2]。麥冬的藥用價(jià)值得到廣泛關(guān)注，麥冬市場(chǎng)也逐漸發(fā)展壯大。三臺(tái)縣作為全國乃至東南亞最大的麥冬種植基地，是我國重要的麥冬產(chǎn)地。因此，本文以三臺(tái)麥冬作為研究對(duì)象，探討施肥對(duì)麥冬產(chǎn)量和藥用成分的影響。為涪城麥冬種植和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)開發(fā)利用提供更多有用信息。【前人研究進(jìn)展】施肥有助于麥冬生長，施用適當(dāng)比例的氮磷鉀肥能明顯提高產(chǎn)量和品質(zhì)[3-6]。麥冬對(duì)土壤肥力條件要求比較高，在肥力條件較差時(shí)將會(huì)嚴(yán)重影響麥冬的產(chǎn)量。因此，在塊根形成期，要及時(shí)加強(qiáng)田間肥水管理，增施氮磷肥，以此來促進(jìn)塊根的生長及增粗而達(dá)到增加產(chǎn)量的目的[7]。對(duì)麥冬的地上部分鮮重及分蘗株數(shù)而言，施肥的影響不大,但對(duì)麥冬塊根生長有極顯著促進(jìn)作用，同時(shí)還有助于提高麥冬的外觀品質(zhì)[8]。通過建立施肥與產(chǎn)量等的回歸模型[9]，能更好的表明兩者間的關(guān)系。鉀肥、氮肥、磷肥對(duì)麥冬產(chǎn)量和品質(zhì)的影響效果存在差異[10-11]。此外，肥料的施用必將對(duì)麥冬的藥用成分產(chǎn)生一定的影響[12]。有研究表明，麥冬塊根形成過程中總皂苷、總黃酮和總多糖的含量和塊根生長時(shí)間呈正相關(guān)，隨著塊根生長時(shí)間的延長，整體呈上升趨勢(shì)，至3月底達(dá)到最大值，之后均出現(xiàn)小幅回落[13]。光合產(chǎn)物積累與多糖含量兩者間密切相關(guān)[14]。施肥會(huì)影響麥冬光合產(chǎn)物積累進(jìn)而影響多糖含量。【本研究切入點(diǎn)】綜上可以發(fā)現(xiàn)，施肥對(duì)麥冬生長影響的研究，大都關(guān)注肥料種類上帶來的差異和影響，因此本試驗(yàn)從施肥量上進(jìn)行研究和探討其對(duì)麥冬生長和產(chǎn)量的影響。并且已有研究大多關(guān)注麥冬產(chǎn)量和藥用成分的單一因素，對(duì)如何提高藥用成分并合理控制施肥量研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究對(duì)三臺(tái)縣的川麥冬設(shè)置不同施肥量水平進(jìn)行研究，分析麥冬生長過程中不同肥力水平對(duì)麥冬的藥用成分以及產(chǎn)量有什么樣的影響？探索在什么樣的肥力水平下，能夠最大限度的提高麥冬的產(chǎn)量。找出較為經(jīng)濟(jì)環(huán)保的施肥量，為三臺(tái)縣麥冬種植提供一定理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以直立型川麥冬作為研究材料。川麥冬于2006年5月正式批準(zhǔn)為國家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品，2008年被評(píng)為四川名特產(chǎn)和四川名牌農(nóng)產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

三臺(tái)縣位于四川盆地中部偏北，綿陽市東南部。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，四季分明，年平均氣溫16.7 ℃，日照1376 h，無霜期283 d，縣境內(nèi)年平均降水量882.2 mm。三臺(tái)縣土壤的宜種性強(qiáng)，適宜的氣溫和降水條件，十分適合麥冬的種植。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年3月至2017年3月在三臺(tái)縣試驗(yàn)地進(jìn)行。2016年3月在三臺(tái)縣試驗(yàn)地開始進(jìn)行田間整地、施底肥、扦插。對(duì)試驗(yàn)地設(shè)立7個(gè)組別，每個(gè)組別面積均為667 m2，施用不同質(zhì)量梯度的有機(jī)肥(施加的有機(jī)肥N、P、K的配比分別為1.527 %，19.530 %，3.399 %)。田間的分布排列情況如表1所示。

1.4 樣品采集與處理

從2016年7月開始樣品采集直到2017年3月，每月進(jìn)行1次取樣。田間樣品采集時(shí)，對(duì)于每個(gè)組別隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行取樣，取樣點(diǎn)大小為50 cm×50 cm準(zhǔn)確量取的正方形樣方，在樣方內(nèi)進(jìn)行植株樣品采集。

植株的處理。在保證植株完好的前提下，將植株洗凈除去泥沙雜質(zhì)。將植株的地上部和地下部分開，在75 ℃烘干至恒重，烘干好的植株進(jìn)行稱重并記錄，用粉碎機(jī)分別對(duì)植株的地上和地下部分進(jìn)行粉碎，裝袋備用。

1.5 測(cè)定方法

1.5.1 麥冬生長發(fā)育和產(chǎn)量測(cè)定 葉重比為葉生物量與整個(gè)植株生物量之比，根重比為根生物量與整個(gè)植株生物量之比，根冠比是指植物地下部分與地上部分的鮮重或干重的比值。對(duì)麥冬新鮮植株，準(zhǔn)確量取其根長、葉長和須根數(shù)，通過稱量地上和地下干重計(jì)算葉重比、根重比和根冠比。

表1 麥冬田間排列情況

在麥冬收獲期，采集麥冬植株樣品，將塊根分離開，75 ℃烘干至恒重后稱重并計(jì)算產(chǎn)量。

1.5.2 麥冬黃酮含量測(cè)定 儀器：u3900紫外可見分光光度計(jì)；電子分析天平；恒溫水浴鍋。試劑：無水葡萄糖；蒽酮；濃硫酸；蘆丁對(duì)照品。

對(duì)照品溶液的制備：取干燥蘆丁對(duì)照品5.7 g置于10 mL燒杯中，加適量甲醇，水浴微熱使其溶解。待溶解完全，將溶液置于25 mL容量瓶，用甲醇定容至刻度標(biāo)線，輕輕震蕩，搖勻[15]，方法略有改動(dòng)。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備：取蘆丁對(duì)照品儲(chǔ)備液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL于25 mL具塞比色管中，加雙蒸水定容至6 mL。加5 %(w/v)NaNO2溶液1 mL，混合均勻。6 min后，加10 %Al(NO3)31 mL，輕輕震蕩混合均勻。6 min后，加入4 % NaOH溶液10 mL，用70 %乙醇定容至刻度線，輕輕震蕩混合均勻。放置15 min，以水為空白校正，于510 nm波長處測(cè)定各稀釋液的吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)(Y),標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)(X),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程[16]。

供試品溶液的制備：取麥冬粉末1.0 g置于圓底燒瓶中，每個(gè)樣品用前述方法進(jìn)行3次重復(fù)。再加入30倍量(mL/g)70 %乙醇，在80℃下用水浴回流裝置水浴回流2 h。再用漏斗過濾，將濾液減壓濃縮至膏狀，加入50 mL溫水充分溶解。以等體積石油醚萃取3次，棄去石油醚層，將3次水層萃取液合并，用恒溫水浴鍋水浴并揮干剩余的水分。再加入少量70 %乙醇溶解殘?jiān)?，定容?0 mL容量瓶中。輕輕震蕩搖勻，用0.45 μm微孔濾膜過濾，取濾液，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)備用[17]，略有改動(dòng)。

精密度、穩(wěn)定性和重復(fù)性試驗(yàn):對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行精密度、穩(wěn)定性和重復(fù)試驗(yàn)確定試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。

1.5.3 麥冬多糖含量測(cè)定 對(duì)照品溶液的制備:取105 ℃干燥至恒重的葡萄糖10 mg于100 mL容量瓶中，加入雙蒸水溶解稀釋至刻度標(biāo)線，輕輕震蕩以搖勻。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備:按蒽酮-硫酸法制備[18]。取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL的對(duì)照品溶液，分別置于具塞試管中，加水至2 mL，加8 mL新鮮制備的0.2 %硫酸-蒽酮溶液，搖勻，置沸水浴15 min，取出，置冰水浴15 min，測(cè)定625 nm波長處的吸光度，以吸光度A為縱坐標(biāo),葡萄糖濃度C(μg/mL)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[19]。

供試品溶液的制備:取5 g麥冬根粉末于錐形瓶中，取10 mL無水乙醇，浸泡30 min,使用超聲清洗儀進(jìn)行超聲提取3次每次30 min過濾，得麥冬殘?jiān)?。將麥冬殘?jiān)戳弦罕?∶10加入雙蒸水，超聲3次每次30 min,合并濾液，減壓濃縮至粘稠狀(大約15 mL)，用少量雙蒸水溶解，加3倍體積的95 %乙醇，把溶液在常溫下靜置過夜，過濾，用95 %無水乙醇進(jìn)行多次洗滌，在靜處放置揮干上面的有機(jī)溶劑，用蒸餾水溶解并定容至100 mL，作為供試液。吸取供試品溶液1 mL于試管中,在冰水浴中加人0.2 %蒽酮一濃硫酸溶液4 mL,置沸水浴10 min,取出置冰水浴10 min，在波長為625 nm處測(cè)定吸光度[19]。

精密度、穩(wěn)定性和重復(fù)性試驗(yàn):對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行精密度、穩(wěn)定性和重復(fù)試驗(yàn)確定試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Spss17.0、Sigmaplot13.0、Excel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 麥冬的生長發(fā)育

由圖1可知，根的長度整體在較為均勻的生長，生長初期7-9月，是葉生長最快的時(shí)期，從9月以后，葉的生長速率降低。由表2和圖2可知，從8月至10月初，須根數(shù)有一個(gè)快速增長期，單株根數(shù)達(dá)到6～14根，此后須根數(shù)增量減少，至收獲時(shí)單株須根數(shù)15根左右。11月后，葉重比減小，根重比增加，麥冬開始地下部分的生長。9月塊根開始發(fā)生與膨大，積累干物質(zhì)。由根冠比的變化可知，7-11月麥冬的地上干重大于地下干重，此時(shí)是麥冬地上部快速生長時(shí)期，葉片充分進(jìn)行光合作用，積累有機(jī)物。而11-12月期間，麥冬的地下部生長明顯加快，塊根迅速膨大生長。此后，麥冬的地下干重超過地上干重，麥冬進(jìn)入塊根發(fā)育的重要時(shí)期。

2.2 施肥對(duì)麥冬產(chǎn)量的影響

施肥量與地上干重、地下干重、須根數(shù)、葉長、根長和產(chǎn)量的相關(guān)性分析分別為0.482**、0.234**、0.060、0.301**、0.251**、0.973*(*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)，**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān))。表明麥冬的地上干重、地下干重、葉長、根長均與施肥量顯著相關(guān)(P<0.01)，產(chǎn)量與施肥量存在相關(guān)性(P<0.05)。

表2 麥冬須根數(shù)隨月份的變化

圖1 麥冬根長、葉長隨月份的變化Fig.1 Variation of root length and leaf length with month in Ophiopogon japonicus

圖2 麥冬根重比、根冠比和葉重比在整個(gè)生長季內(nèi)的變化Fig.2 Variation of root weight ratio, root to shoot ratio and leaf weight ratio of Ophiopogon japonicus during the whole growing season

由圖3～4可知，施肥量對(duì)麥冬的地上干重和地下干重具有明顯的影響。在施肥量為0～50 kg，隨著施肥量的增加，麥冬的地上和地下干重增加速率較為緩慢；當(dāng)施肥量從50 kg增加到75 kg時(shí)，麥冬的地上和地下干重顯著增加。通過試驗(yàn)對(duì)收獲的麥冬果實(shí)烘干稱重計(jì)算，發(fā)現(xiàn)，施肥量為75、50、25和0 kg時(shí)，分別對(duì)應(yīng)的麥冬產(chǎn)量為3428、2068、1956、1584 kg/hm2。產(chǎn)量分別增加116.3 %、30.7 %、23.6 %。75 kg施肥量下的增產(chǎn)效果最為明顯。

2.3 麥冬黃酮和多糖含量變化

2.3.1 麥冬黃酮含量測(cè)定 (1)蘆丁線性關(guān)系考察，以對(duì)照品濃度為X軸(x)，吸光度為Y軸(y)進(jìn)行作圖，得線性回歸方Y(jié)=98.576x+0.7162(r=0.9991)。

(2)精密性試驗(yàn)計(jì)算RSD值得2.83 %(n=5)，說明該實(shí)驗(yàn)的精密度較高。重復(fù)性試驗(yàn)計(jì)算RSD=2.73 %(n=6)，表明實(shí)驗(yàn)重復(fù)性良好。穩(wěn)定性試驗(yàn)計(jì)算得RSD=0.97 %(n=6)，表明測(cè)試溶液在60 min內(nèi)穩(wěn)定。

2.3.2 麥冬多糖含量測(cè)定 (1)葡萄糖線性關(guān)系考察，以吸光度A為縱坐標(biāo),葡萄糖濃度C(μg/m)L為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線?；貧w方程為:Y=5.0186x-0.0033,r=0.9998，線性范圍為:0.0184～0.1104 mg。

圖3 麥冬地上干重、地下干重和塊根干重隨施肥量的變化Fig.3 Variation of aboveground dry weight, underground dry weight and root dry weight of Ophiopogon japonicus with the amount of fertilizer applied

圖4 麥冬產(chǎn)量隨施肥量的變化Fig.4 Variation of yield of Ophiopogon japonicus with fertilization

(2)精密度試驗(yàn)計(jì)算RSD=1.85 %(n=6)，表明精密度良好。穩(wěn)定性試驗(yàn)RSD=0.39 %(n=7)。重復(fù)性試驗(yàn)，結(jié)果RSD=2.05 %(n=6)。表明該試驗(yàn)重復(fù)性和穩(wěn)定性良好。

2.3.3 不同采收時(shí)期麥冬樣品中多糖和黃酮含量 如表3所示，麥冬不同生長時(shí)期的黃酮和多糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，麥冬的黃酮含量在7-9月并無明顯變化，10-12月麥冬的黃酮含量有小幅增加，12月達(dá)到較高值0.51 %，12月至次年1月，黃酮含量降到最低值0.32 %，1-3月，黃酮的含量不斷增加，3月達(dá)到整個(gè)生長季的最高值0.52 %。

多糖含量在7-12月無明顯變化，總體含量在7 %到8 %左右，12月至次年3月，麥冬總多糖含量不斷增加，從7.12 %上升到15.76 %，達(dá)到整個(gè)生長季的最高值。

綜上所述，3月時(shí)麥冬的多糖和黃酮的含量最高，分別為15.76 %和0.52 %，表明在此階段收獲麥冬能使麥冬的黃酮和多糖含量維持在較高的水平。

2.4 不同施肥量下麥冬多糖和黃酮含量變化

由圖5可知，在施肥量在0～50 kg時(shí)，麥冬的多糖含量隨施肥量的增加而遞增，而在施肥量在50～75 kg遞增時(shí)，麥冬的多糖含量開始減少。表明，隨著施肥量增加，麥冬多糖含量也會(huì)增加，但當(dāng)施肥量過多，多糖含量開始降低。如圖6所示，在0～50 kg的施肥量，麥冬的黃酮含量處于上升趨勢(shì)，而在75 kg時(shí)稍顯下降。以上分析表明，50 kg的施肥量比較適合保留麥冬的藥用成分，使麥冬的黃酮和多糖含量含量達(dá)到較高的水平。

表3 麥冬不同生長期黃酮和多糖的含量

Table 3 Contents of flavonoids and polysaccharides in different growing stages ofOphiopogonjaponicus

采收日期黃酮多糖含量(%)RSD(%)含量(%)RSD(%)2016.070.422.387.341.382016.080.352.868.124.082016.090.462.178.313.702016.100.342.947.563.972016.110.492.048.133.562016.120.511.967.125.262017.010.323.129.344.612017.020.412.514.471.262017.030.521.9215.760.71

3 討 論

本研究表明，麥冬葉片在整個(gè)生長季內(nèi)都在不斷生長，在7-9月生長最為迅速；塊根的主要生長期集中在9月至次年3月，須根數(shù)在8-10月增長迅速，與陳興福等[20]的研究結(jié)果一致。麥冬的地上和地下干重與施肥量均呈現(xiàn)出顯著相關(guān)性(P<0.01)，麥冬地上干重與地下干重的增加趨勢(shì)一致，麥冬地上部分是產(chǎn)品產(chǎn)量的生物保證，莖葉的生長對(duì)貯藏根的增粗、增重有顯著促進(jìn)作用，麥冬葉生長量越大，地下塊根越重[21]。

每667 m2施肥量為75、50、25、0 kg時(shí)，產(chǎn)量分別為3428、2068、1956、1584 kg/hm2。施肥比未施肥分別增加116.3 %、30.7 %、23.6 %。關(guān)于施肥對(duì)麥冬產(chǎn)量影響的研究，主要是不同的氮磷鉀施肥配比對(duì)麥冬產(chǎn)量的研究[22-25]，不同施肥量對(duì)麥冬產(chǎn)量影響的研究未見報(bào)道。試驗(yàn)條件下的麥冬產(chǎn)量較麥冬種植戶的麥冬產(chǎn)量相比較低，原因可能是，試驗(yàn)條件下的麥冬田間管理不如麥冬種植戶的田間管理，導(dǎo)致麥冬的產(chǎn)量偏低。麥冬的市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)較大，市場(chǎng)價(jià)格有20～80元/kg不等，且品質(zhì)好壞嚴(yán)重影響麥冬的價(jià)格。個(gè)大飽滿的麥冬塊根能賣到很高的價(jià)格，而個(gè)小干癟的則只能以低價(jià)處理。

施肥量對(duì)麥冬產(chǎn)量造成影響的同時(shí)對(duì)麥冬的藥用成分也會(huì)造成一定影響，在施肥量從0～50 kg，麥冬的多糖和黃酮含量不斷遞增，在施肥量為75 kg時(shí)，麥冬的總多糖和總黃酮含量較施肥量50 kg時(shí)含量略微減少，表明，適當(dāng)?shù)卦黾邮┓柿浚幸嬗谔岣啕湺亩嗵呛忘S酮含量，但施肥量過多反而會(huì)對(duì)藥用成分的含量造成影響，所以50 kg為比較利于保持麥冬藥用價(jià)值的施肥量。

圖5 不同施肥量下麥冬的多糖含量變化Fig.5 Change of polysaccharide content in Ophiopogon japonicus under different fertilization rates

圖6 不同施肥量下麥冬的黃酮含量變化Fig.6 Changes of flavonoids content in Ophiopogon japonicus under different fertilization rates

生長期是影響中藥材質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不同的采收期對(duì)麥冬的藥用成分有一定的影響，麥冬多糖含量在12月至次年3月，多糖含量呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，與吳發(fā)明等[13]和王遠(yuǎn)等[26]的研究結(jié)果一致。2017年1-3月塊根膨脹期，麥冬黃酮含量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，并在3月達(dá)到麥冬整個(gè)生長季的最高值，所以最佳采收期為3月，與蔣暢等[27]的川麥冬3月底到4月底的采收時(shí)間較為合理研究結(jié)果基本一致。本研究時(shí)間只持續(xù)到3月，蔣暢等的研究持續(xù)到5月，但結(jié)果表明4月的黃酮含量與3月相差不大，5月還出現(xiàn)大幅度降低，所以最佳采收期在3月的結(jié)論較為合理。

4 結(jié) 論

(1)麥冬在整個(gè)生長季內(nèi)的生長規(guī)律表現(xiàn)為：葉的生長整個(gè)生長季都在進(jìn)行，增長最快的時(shí)期主要集中在7-9月，須根數(shù)迅速增長時(shí)期主要集中在8-10月，塊根生長主要集中在9月至次年3月。

(2)每667 m2施肥量為75、50、25 kg時(shí)，產(chǎn)量分別比對(duì)照增加116.3 %、30.7 %、23.6 %。在試驗(yàn)條件下，隨施肥量的增加，產(chǎn)量也明顯增加，說明增加施肥量能夠起到增產(chǎn)的目的。

(3)不同采收期麥冬多糖含量在7-12月，變化不明顯，12月至次年3月，呈上升趨勢(shì)。不同采收時(shí)期黃酮含量在7-12月，含量較為穩(wěn)定，2017年1-3月，呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，并在3月達(dá)到整個(gè)生長季內(nèi)的最高值。說明麥冬常規(guī)的采收期(3月)能很好的保留麥冬的藥用成分。

(4)0～50 kg施肥量條件下，多糖和黃酮含量持續(xù)升高，75 kg施肥量下，有略微降低。適當(dāng)增加施肥量，有利于提高麥冬的總多糖和總黃酮含量，但施肥量過多反而會(huì)使藥用成分含量降低。實(shí)驗(yàn)條件下，50 kg施肥量較為合適。