磷肥和鉀肥配合施用對防風有效成分含量的影響

陳玉敏，錢若冰，陳貴林，高帥

(1 內(nèi)蒙古大學 生命科學學院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070;2 內(nèi)蒙古大學 內(nèi)蒙古自治區(qū)中蒙藥材規(guī)范化生產(chǎn)工程技術研究中心,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070)

防風[Saposhnikoviadivaricata(Turcz.)Schischk.]為多年生草本植物防風的未抽蘗植株的干燥根[1]。防風性溫味甘，具有祛風解表、勝濕止痛及止痙的功效，主治感冒頭痛、風濕痹病、風疹瘙癢及破傷風等癥[2]。施肥對藥材產(chǎn)量及品質的提升至關重要[3]。調查表明,由于各藥材產(chǎn)區(qū)土壤肥力狀況差異較大,栽培條件不一,一些地區(qū)存在著盲目施肥現(xiàn)象 ,造成減產(chǎn)或增產(chǎn)不增收的問題。孫窗舒等在對北沙參和桔梗的研究中發(fā)現(xiàn)，合理的磷鉀肥配施對北沙參和桔梗產(chǎn)量及有效成分有顯著影響[4-5]。磷、鉀是防風生長發(fā)育過程中需求量較多的元素,對防風產(chǎn)量與品質的形成至關重要[6]。適宜配比的磷鉀肥有利于植物進行光合作用，從而促進代謝產(chǎn)物的合成[7-8]。提升防風的產(chǎn)量和品質，應配合施用適量的氮磷鉀肥，保證植株獲得足夠養(yǎng)分，積累大量的光合產(chǎn)物[9]。2015 年版《中國藥典(一部)》規(guī)定防風的質量分析，以升麻素苷和 5-O-甲基維斯阿米醇苷為指標性成分，這2種有效成分同樣受到肥料的影響[1]。以往的研究多集中在提升防風的產(chǎn)量上，而提升品質的研究鮮有報道。本試驗在大田條件下探究磷、鉀肥配合施用對1 a生、2 a生防風的根干重及升麻素苷、5-O-甲基維斯阿米醇苷含量的影響, 旨在為獲得優(yōu)質高產(chǎn)的防風提供合理的施肥依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料經(jīng)內(nèi)蒙古大學陳貴林教授鑒定為防風，防風種子由豐鎮(zhèn)市天創(chuàng)農(nóng)牧業(yè)有限公司提供。試驗在內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市豐鎮(zhèn)市黑土臺鎮(zhèn)進行。該地地理坐標為經(jīng)度113°47′18″E，緯度40°18′27″N，海拔1 400 m，溫帶大陸季風氣候，土壤的基礎養(yǎng)分為：有機質13.6 g/kg，速效磷11.2 mg/kg，速效鉀97.5 mg/kg，堿解氮23.9 mg/kg，pH 8.4。

1.2 試驗設計

試驗因素與水平設計見表1。

表1 試驗因素與水平

Table 1 Test factors and levels kg/hm2

試驗采用2因素4水平設計。共16個處理，每種處理3次重復，小區(qū)面積9.20 m2，小區(qū)隨機排列。2015年5月 16日防風種子直播。供試肥料磷酸二銨肥( P2O5為46%)、硫酸鉀肥( K2O為51%)在整地時混勻撒施，氮素補至一致，并進行正常的田間管理。于2015年9月25日采收1 a生防風，2016年10月22日采收2 a生防風，每小區(qū)采挖防風15株，去掉地上部，洗凈，105 ℃殺青10 min 后60 ℃烘干至恒重，測定根干重。藥材粉碎過60目篩，測定升麻素苷和5-O-維斯阿米醇苷的含量。

1.3 防風有效成分含量的測定

1.3.1 色譜條件 以島津Prominence LC-20A 高效液相色譜儀測定(日本)；色譜柱為ODS柱( C18，4.6 mm × 250 mm，5 μm)；檢測波長為254 nm；流動相乙腈(A)—超純水(C)，梯度洗脫。梯度設置：0 min 20% A，80% C；0 min～10 min 40% A，60% C。體積流量1.0 mL/min; 柱溫30 ℃。進樣量：5 μL 。乙腈，甲醇均為色譜純。升麻素苷(ID：9LBD—MT28，含量94.8%)；5-O-甲基維斯阿米醇苷 (ID：NZ91—7PL2，含量95.8%)對照品均購自中國食品藥品檢定研究院。色譜純乙腈(美國Mpeda Technology INC)，色譜純甲醇(美國Mpeda Technology INC)。

1.3.2 對照品溶液的制備 分別精密稱取干燥至恒重的升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷對照品適量，用甲醇配成質量濃度為升麻素苷372 μg/mL、5-O-甲基維斯阿米醇苷374 μg/mL的混合對照品溶液，超聲稀釋2、4、8、16倍制成5種不同稀釋濃度的對照品溶液，即得。

1.3.3 線性關系考察 2種成分的標準曲線回歸方程見表2

表2 兩種成分的標準曲線

按1. 3. 1 項色譜條件檢測1. 3. 2 項下各濃度混合對照品溶液，測定升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷的的峰面積，以升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷的進樣濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，回歸方程。

1.3.4 樣品測定 防風對照品(a)和樣品(b)成分測定HPLC圖見圖1。

1. 升麻素苷；2. 5-O-甲基維斯阿米醇苷

圖1 防風對照品和樣品成分測定HPLC圖

Figure 1 HPLC for the determination of components in reference and sample

稱取防風粉末0.25 g于100 mL圓底燒瓶中，加入10 mL分析純甲醇，稱定質量。按1.3.1項色譜條件下測定升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷的含量。每個樣品重復測定3次，色譜圖即圖1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel和IBM SPSS Statistics軟件整理統(tǒng)計數(shù)據(jù)，正交方差分析法對試驗模型進行方差分析,LSD 法進行數(shù)據(jù)差異顯著性多重比較。

2 結果與分析

2.1 磷鉀肥配合施用對防風根干重的影響

磷鉀肥配合施用對防風根干重的影響見表3。

表3 磷、鉀肥配合施用對防風根干重的影響

注:同列不同小寫字母表示處理間差異達5%顯著水平。

從表3可知，1 a生防風處理1、處理13根干重較低，而其他處理間差異不顯著，其中處理7根干重達到最大值，處理8次之；2 a生防風處理12根干重達到最大值，相對于未施肥處理顯著增加了16%，處理10次之，即合理的磷鉀肥配合使用有利于防風根干重的增加。對于1 a、2 a生防風，比較單施不同劑量鉀肥的處理1、處理5、處理9、處理13發(fā)現(xiàn)，單施鉀肥時防風根干重出現(xiàn)隨鉀肥施用量增加先增大再減小的趨勢，說明在一定范圍內(nèi),鉀肥對防風根干重有促進作用,但超過一定范圍則無促進作用。通過方差分析發(fā)現(xiàn)，鉀肥對1 a生、2 a生防風根干重均有顯著影響(P<0.05)。1 a、2 a生防風的處理3相對于處理2根干重減少，說明單施過量磷肥不利于根干重的增加。綜合磷、鉀肥配合施用對防風根干重的影響可知,適于防風生長最優(yōu)施肥處理為1 a生防風施用P2O5124 kg/hm2，K2O 46 kg/hm2，2 a生防風施用P2O5186 kg/hm2，K2O 92 kg/hm2。

2.2 磷鉀肥配合施用對防風有效成分的影響

磷鉀肥配合施用對防風有效成分的影響見圖2。

圖2 磷鉀肥配合施用對升麻素苷(a)(b)、5-O-甲基維斯阿米醇苷(c)(d)含量的影響

Figure 2 Effect of P and K application on the contents of Prim-O-glucosylcimifugin (a) (c) and 4′-O-β-d-glucosyl-5-O-methylvisamminol (b) (d)

注:不同小寫字母表示處理間差異達5%顯著水平。

升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷是評價防風品質的指標。由圖2(a)、(b)可知,2 a生防風中升麻素苷含量均高于1 a生防風。對于1 a生、2 a生防風，均為處理11(P2O5124 kg/hm2，K2O 92 kg/hm2)升麻素苷含量達到最大值，分別為0.32%和0.52%，處理7(P2O5124 kg/hm2，K2O 46 kg/hm2)次之;1 a生防風處理4、處理8較其他處理相對較低，說明在無鉀或低鉀狀態(tài)下不利于升麻素苷積累。2 a生防風處理16下升麻素苷含量最低，為0.24%，表明過量施肥不利于2 a生防風升麻素苷的積累。當施用K2O在 0～92 kg/hm2范圍內(nèi)時,1 a、2 a生防風升麻素苷含量均在P2O5施用量124 kg/hm2時達最大值，表明在不同磷鉀肥配合施用處理中，磷肥施用量為124 kg/hm2時利于防風中升麻素苷進行積累。

由圖2(c)、(d)可得,對于1 a生防風，處理7中5-O-甲基維斯阿米醇苷達到最大值0.61%，處理12(P2O5186 kg/hm2，K2O 92 kg/hm2)次之。由1 a生防風單施不同劑量鉀肥的處理1、處理5、處理9、處理13可知，處理1的5-O-甲基維斯阿米醇苷含量最高，可能是由于當?shù)赝寥乐锈浐勘尘爸递^高，過量施用鉀肥不利于5-O-甲基維斯阿米醇苷的積累。2 a生防風處理11下5-O-甲基維斯阿米醇苷含量達到最大值0.62%，處理7和處理10僅次于處理11。當施用K2O在 0～ 92 kg/hm2范圍內(nèi)時,2 a生防風5-O-甲基維斯阿米醇苷含量在P2O5施用量124 kg/hm2時達最大值，表明當磷肥施用量為124 kg/hm2時利于2 a生防風中5-O-甲基維斯阿米醇苷進行積累。

通過比較防風中2種有效成分總含量可知，1 a生防風處理7中2種有效成分含量最高，為0.91%；2 a生防風在處理11中有效成分總含量最高為1.14%。本試驗所有處理中升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷總含量均大于藥典規(guī)定最低含量(0.24%)，二者最高總含量為2 a生防風處理11，其是藥典規(guī)定最低含量的4.75倍。

3 討論與結論

在一定的土壤條件下,合理施肥是保障藥材產(chǎn)量及品質的重要栽培措施[10]。大量研究表明植物對磷、鉀等多種營養(yǎng)元素敏感且需求量較大[11-12]。營養(yǎng)元素缺乏無法滿足植物生長發(fā)育的需求，過量施肥則會污染環(huán)境，造成減產(chǎn)[13]。蒲盛才等人的研究表明，一定范圍內(nèi)白芷產(chǎn)量與磷肥施用量呈正比，但當磷肥施用量超過一定水平時，反而會導致白芷減產(chǎn)[14]。

本試驗結果表明，田間氮素補至一致條件下,即每公頃含氮量為72 kg時,合理配施磷鉀肥促進防風根干重增加。2 a生防風升麻素苷含量均大于1 a生防風，這與王英范等人的研究一致[15]。磷鉀肥的配合施用對防風中升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷含量的積累有顯著影響，可能是由于磷鉀元素參與植物體內(nèi)多種代謝活動，如糖 、蛋白質、核酸 、脂類的合成，故有利于防風中次級代謝產(chǎn)物的積累。綜合考慮防風產(chǎn)量、品質及經(jīng)濟成本，1 a生防風每公頃施用P2O5124 kg、 K2O 46 kg，2 a生防風每公頃施用P2O5124 kg、 K2O 92 kg。該方案與內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布豐鎮(zhèn)市黑土臺鎮(zhèn)土壤特性和環(huán)境條件相適應，可獲得成本低，優(yōu)質高產(chǎn)防風。