不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

鄔小紅，周 濃，侯 瑤，朱芙蓉，文 明，祁俊生，郭冬琴*

(1.重慶三峽學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，重慶 萬州 404120；2. 三峽庫(kù)區(qū)道地藥材綠色種植與深加工重慶市工程實(shí)驗(yàn)室，重慶 萬州 404120)

浙貝母(FritillariathunbergiiMiq.)為百合科多年生草本植物，可以清熱化痰止咳，解毒散結(jié)消癰[1]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，浙貝母還具有抗炎[2-3]、抗?jié)兗版?zhèn)痛[2]、抗菌[4]和逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞耐藥性的抗腫瘤活性[5]等13種藥理活性[6-8]，藥用價(jià)值較高。浙貝母藥理作用的逐漸闡明將為其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來更好的機(jī)遇。浙貝母作為常用中藥材之一，市場(chǎng)對(duì)其需求較大，商品藥材現(xiàn)主要靠栽培供應(yīng)，主要栽培在浙江、江蘇等地區(qū)，近年來在重慶奉節(jié)也有小規(guī)模引種栽培并獲得成功[9]。

礦質(zhì)元素是作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，其中鉀是作物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量元素之一，素有“品質(zhì)元素”之稱[10]。鉀肥除了能促進(jìn)光合作用，增加植株淀粉和糖的積累，增強(qiáng)抗病、抗旱外，還能提高對(duì)氮素的吸收。鉀肥常見的品種有氯化鉀和硫酸鉀。氯元素和硫元素除了參與光合作用，氯元素還起著激活酶、組成激素、調(diào)節(jié)氣孔遠(yuǎn)動(dòng)等作用[11]；硫元素是生物合成蛋氨酸與半胱氨酸的主要原料，還是一些酶、輔酶及小分子物質(zhì)的組成元素之一[12]。鉀肥對(duì)植物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響已有所報(bào)道，周紅梅等[13]研究發(fā)現(xiàn)甘薯施用兩種鉀肥(硫酸鉀、氯化鉀)均能提高單株塊根鮮重，施用鉀肥有利于提高甘薯商品薯率，顯著提高商品薯及鮮薯產(chǎn)量。杜彩艷等[14]研究發(fā)現(xiàn)施鉀肥可以促進(jìn)三七生長(zhǎng)發(fā)育，顯著提高三七產(chǎn)量(P<0.05)。

在浙貝母的種植中，關(guān)于鉀肥施用的報(bào)道主要是探究單一品種鉀肥對(duì)浙貝母產(chǎn)量的影響[15-16]，以及兩個(gè)品種鉀肥對(duì)浙貝母生理生化、產(chǎn)量和貝母素甲含量的影響[17]，還未見不同鉀肥品種的配施對(duì)浙貝母產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究報(bào)道。本研究通過研究不同鉀肥品種及其配施對(duì)浙貝母的生長(zhǎng)指標(biāo)、生理生化指標(biāo)、根際土壤養(yǎng)分、以及生物堿含量和產(chǎn)量的影響，初步探討不同鉀肥及配施對(duì)中藥材浙貝母產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期了解浙貝母對(duì)氯化鉀肥料和硫酸鉀肥料及其配施的最佳鉀肥需求，為浙貝母鉀肥的合理施用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

盆栽試驗(yàn)于2017年10月-2018年05月在重慶市奉節(jié)縣馮坪鄉(xiāng)浙貝母優(yōu)質(zhì)種源基地露地進(jìn)行。該地年平均氣溫為15.8℃，年平均降雨量950 mm。浙貝母新鮮鱗莖選自浙江省東陽(yáng)市千祥鎮(zhèn)種植基地同一批大小基本一致的樣品，經(jīng)三峽庫(kù)區(qū)道地藥材綠色種植與深加工重慶市工程實(shí)驗(yàn)室(重慶三峽學(xué)院)周濃教授鑒定為百合科植物浙貝母(FritillariathunbergiiMiq.)。供試土壤為栽培基地的基本農(nóng)田沙壤土，篩出大石塊后備用。供試土壤基本理化性質(zhì)和養(yǎng)分狀況：土壤田間持水量為18.56%，pH 6.63，有機(jī)質(zhì)含量8.429 g·kg-1，全氮含量0.071 g·kg-1，速效氮含量21.814 mg·kg-1，全磷含量0.667 g·kg-1，速效磷含量38.131 mg·kg-1，全鉀含量13.048 g·kg-1，速效鉀含量68.972 mg·kg-1。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)CK組(空白組，不施鉀肥)，5個(gè)氯化鉀和硫酸鉀不同比例實(shí)驗(yàn)組：100：0(K1)、75：25(K2)、50：50(K3)、25：75(K4)、0：100(K5)，共6個(gè)處理，重復(fù)5 次。除CK組不施鉀肥，各處理組按總N量為0.20 g/kg土、總P2O5量為0.20 g/kg土、總K2O量為0.20 g/kg土來施肥。鉀肥以K2SO4(分析純)和KCl(分析純)為肥源，根據(jù)需要的鉀肥總量2.4 g，按設(shè)計(jì)的比例分別稱取需要的K2SO4和KCl，溶解于1 L潔凈的水中配成水溶液隨水一次澆入。整個(gè)生長(zhǎng)期間按常規(guī)管理。

試驗(yàn)用40 cm×50 cm加厚無紡布美植袋，每袋裝風(fēng)干土12 kg、定植3株浙貝母(單個(gè)鱗莖鮮重15 g± 2 g)。于2017年10月02日栽植鱗莖時(shí)施N、P2O5、K2O各0.10 g·kg-1為基肥，分別以CO(NH2)2、NaH2PO4·2H2O、K2SO4為肥源，商品有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)含量為45% 以上，不含氮磷鉀肥)各3 g·kg-1為基肥。

1.3 樣品采集與分析

2018年3月期間，選擇浙貝母健康植株的中部葉片用于生理生化測(cè)定。不同施肥處理組浙貝母地上部分枯萎后，于2018年5月18日收獲浙貝母的鱗莖、土壤，鱗莖洗凈后烘干，用于品質(zhì)分析；根際土壤按要求采集與風(fēng)干，用于土壤養(yǎng)分測(cè)定。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 生長(zhǎng)指標(biāo)

在浙貝母生長(zhǎng)期選擇完整無損、長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良并健康的葉片進(jìn)行，測(cè)量不同處理組的葉長(zhǎng)、葉寬、葉形指數(shù)(葉長(zhǎng)/葉寬)、株高、莖粗等生長(zhǎng)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)15次，取其平均值。

1.4.2 葉片生理生化指標(biāo)測(cè)定

葉片光合色素含量采用紫外分光光度法測(cè)定，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚顯色法測(cè)定，過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外分光光度法測(cè)定，丙二醛和可溶性糖含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)比色法測(cè)定[18]。

1.4.3 根際土壤理化性質(zhì)測(cè)定

pH值采用電位法測(cè)定，速效氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷采用碳酸氫鈉法測(cè)定，速效鉀采用醋酸銨-原子吸收法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測(cè)定[19]。

1.4.4 鱗莖生物堿含量測(cè)定

浙貝母鱗莖的總生物堿采用姚德中等[20]所報(bào)道的方法進(jìn)行測(cè)定，貝母素甲、貝母素乙、貝母素辛采用王路偉等[21]所報(bào)道的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 25.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表1可以看出，與CK組相比，施用鉀肥的5個(gè)處理組的葉寬、葉形指數(shù)、株高和莖粗均有所增加，只是多數(shù)指標(biāo)未達(dá)顯著水平(P>0.05)，其中葉長(zhǎng)的增加較明顯，部分達(dá)到顯著性水平(P<0.05)，表明施加不同品種的鉀肥均利于浙貝母的生長(zhǎng)發(fā)育。從5個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)來說，K1(氯化鉀∶硫酸鉀=100∶0)處理組略優(yōu)于其他組，提示氯化鉀可能比硫酸鉀更能促進(jìn)浙貝母地上部分的生長(zhǎng)，這還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明。

表1 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母葉片光合色素含量的影響

由表2可知，與CK組相比，5個(gè)施鉀肥處理組的光和色素指標(biāo)含量均高于CK組，說明施加外源性鉀肥可加強(qiáng)浙貝母葉片的光合作用，只是未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。與CK組相比，5個(gè)鉀肥施用處理組葉綠素a/b的比值反而有所降低，進(jìn)一步表明施加鉀肥葉綠素b的相對(duì)含量增高，有利于增強(qiáng)植株對(duì)弱光的吸收能力，增強(qiáng)對(duì)弱光的利用，但差異不顯著(P>0.05)。

2.3 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母葉片保護(hù)酶活性的影響

從圖1可以看出，不同鉀肥品種及其配施條件下，與CK組相比，5種鉀肥處理組的CAT活性均增加，但差異不顯著(P>0.05)，能增加POD活性，達(dá)顯著性差異水平(P<0.05)，能顯著增加SOD活性，達(dá)顯著性差異(P<0.05)，說明施加鉀肥可有效增強(qiáng)浙貝母葉片保護(hù)酶活性。同時(shí)，比較浙貝母葉片CAT、POD、SOD 3種保護(hù)酶活性，施加鉀肥對(duì)SOD活性提高幅度最大，表明SOD對(duì)施鉀肥反應(yīng)更敏感，是浙貝母葉片主要保護(hù)酶。整體上來看，相對(duì)高比例的硫酸鉀施肥組更能提高浙貝母的抗逆性。

表2 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母葉光合色素含量的影響

圖1 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母葉片保護(hù)酶活性的影響

2.4 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影響

由圖2可知，與CK組相比，施加不同品種鉀肥(氯化鉀和硫酸鉀)及其不同比例的配施均能有效提高不同處理組的可溶性糖和可溶性蛋白含量，部分達(dá)顯著性水平(P< 0.05)；除K1組，其余處理組的丙二醛含量有所降低，有一定顯著性差異(P< 0.05)。整體上來說，K4組(氯化鉀∶硫酸鉀=25∶75)可有效提高可溶性糖和可溶性蛋白的含量。

圖2 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母葉丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

2.5 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母根際土壤養(yǎng)分的影響

由表3可知，與CK組相比，無論是施加氯化鉀、硫酸鉀或是氯化鉀和硫酸鉀的配施，均可有效提高不同處理組的速效氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量、pH值，部分達(dá)顯著性差異(P< 0.05)，有效的改善了浙貝母生長(zhǎng)土壤的微環(huán)境，提高植株的營(yíng)養(yǎng)水平，促進(jìn)了浙貝母的生長(zhǎng)發(fā)育。整體來看，K4組(氯化鉀：硫酸鉀 = 25：75)可有效提高土壤養(yǎng)分的含量。

表3 不同鉀肥品種及配施下浙貝母根際土壤養(yǎng)分含量的變化

2.6 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母鱗莖中生物堿類含量的影響

從表4可以看出，同CK組相比，除K1、K2處理組外施用氯化鉀和硫酸鉀及兩者配施均能增加浙貝母中貝母素甲、貝母素乙和貝母辛含量，部分達(dá)顯著性差異(P<0.05)，但不同處理組均能增加浙貝母的總生物堿含量，未達(dá)顯著性差異(P>0.05)。不同處理組浙貝母中貝母素甲與貝母素乙的總量均符合2015年版《中國(guó)藥典》一部中浙貝母藥材項(xiàng)下含量測(cè)定的限量標(biāo)準(zhǔn)(貝母素甲和貝母素乙的總量不得少于0.080%)[1]。不同鉀肥處理?xiàng)l件下，氯化鉀和硫酸鉀配施條件下浙貝母各單體生物堿含量最高，其中以K4組(氯化鉀∶硫酸鉀=25∶75)的貝母素甲、貝母素乙和貝母辛含量最高，其次為K3組(氯化鉀∶硫酸鉀=50∶50)，單施氯化鉀處理組最低；而總生物堿含量是隨著氯化鉀比例的降低呈先降低后增加的趨勢(shì)，在單施氯化鉀時(shí)達(dá)到最大值，其次為單施硫酸鉀時(shí)。結(jié)果表明，施用硫酸鉀不僅不會(huì)降低浙貝母品質(zhì)(生物堿)，而且優(yōu)于氯化鉀處理組中各單體生物堿含量，而且當(dāng)硫酸鉀比例在硫酸鉀/氯化鉀中不低于50%時(shí)，對(duì)各種單體生物堿含量提高效果最佳，且總生物堿含量較佳。整體上，以單體生物堿含量來看，K4處理組浙貝母鱗莖的品質(zhì)更佳。

表4 不同鉀肥品種及配施下浙貝母鱗莖的生物堿含量

2.7 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母鱗莖生物堿產(chǎn)量的影響

由圖3可知，同CK組相比，施用氯化鉀、硫酸鉀及兩者配施均能有效提高浙貝母鱗莖的生物量和產(chǎn)量，部分處理達(dá)較顯著性差異，各處理浙貝母鱗莖干重增產(chǎn)率分別為25.47%、4.36%、6.62%、27.98%、33.09%。

生物堿產(chǎn)量(藥材所含生物堿含量與其鱗莖產(chǎn)量的乘積)可以從側(cè)面反映施用鉀肥對(duì)浙貝母鱗莖單體生物堿代謝影響情況。由圖3和圖4可知，除K2處理組的貝母素甲、貝母素乙及其貝母素甲+貝母素乙+貝母辛產(chǎn)量以外，其余生物堿產(chǎn)量均超過CK組，部分達(dá)顯著性差異(P< 0.05)。生物堿產(chǎn)量是隨著氯化鉀比例的降低呈先降低后增加的趨勢(shì)。結(jié)果表明，施用鉀肥能明顯提高浙貝母鱗莖生物堿的產(chǎn)量，屬于鱗莖產(chǎn)量和單體生物堿含量綜合效應(yīng)的增加。整體上，以生物堿產(chǎn)量來看，K4處理組的浙貝母鱗莖品質(zhì)更佳、產(chǎn)量更高。

圖3 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母鱗莖產(chǎn)量和總生物堿產(chǎn)量的影響

圖4 不同鉀肥品種及配施對(duì)浙貝母鱗莖生物堿產(chǎn)量的影響

3 討論

本研究表明，在等鉀量施肥條件下，施用氯化鉀和硫酸鉀配施對(duì)浙貝母植株生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)具有一定的等效作用，與鄭冬梅等所報(bào)道不同鉀肥對(duì)三七品質(zhì)的影響一致[22]，但施用硫酸鉀的產(chǎn)量和品質(zhì)要略優(yōu)于氯化鉀，與張彥南[17]所報(bào)道的鉀對(duì)浙貝母生理生化特性、產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究結(jié)果一致。因此，在大田栽培條件下，浙貝母生產(chǎn)上可以直接施用硫酸鉀，為降低成本可以考慮與適量氯化鉀配施。

本研究首次證實(shí)，施用氯化鉀和硫酸鉀及兩者配施均能促進(jìn)浙貝母中貝母素甲、貝母素乙和貝母辛以及總生物堿的合成，從而提高其含量和累積量。這同郭曉瑞等[23]發(fā)現(xiàn)外源鉀素營(yíng)養(yǎng)水平能顯著增加長(zhǎng)春花的吲哚類生物堿含量的研究結(jié)果是一致的。施用鉀肥促進(jìn)浙貝母生物堿合成與積累，可能與鉀肥促進(jìn)浙貝母植株生長(zhǎng)、增強(qiáng)光合效應(yīng)，提高相關(guān)酶活性等有關(guān)[17]，但具體機(jī)制有待深入研究。

本研究表明，將氯化鉀和硫酸鉀配合施用時(shí)，可以顯著提高浙貝母鱗莖中3種單體生物堿含量及產(chǎn)量，這同朱紅等[24]在甘薯上研究表明氯化鉀低量(K75)與硫酸鉀中量(K150)配施可顯著提高含糖量和改善食用風(fēng)味等品質(zhì)的研究結(jié)果一致?？赡芘c鉀元素能夠促進(jìn)氮素的吸收和利用而氮素直接參與生物堿的合成有關(guān)外[17]，還與鉀離子的陪伴離子氯和硫的作用有關(guān)，能促進(jìn)生物堿成分的合成和累積[25-27]。氯作為錳的輔助因子參與水的光解和促進(jìn)光合磷酸化[25]，且植物體內(nèi)的氯離子流動(dòng)性很強(qiáng)，有助于提高細(xì)胞的滲透壓和膨壓[26]。硫除了參與葉綠體基粒的鐵氧還蛋白的合成而參與暗反應(yīng)，還是多種蛋白質(zhì)和酶的組分[27]。但氯元素、硫元素對(duì)浙貝母生物堿成分的影響有待下一步證實(shí)。

綜上所述，本研究通過不同鉀肥品種(氯化鉀和硫酸鉀)及其配施對(duì)浙貝母的綜合效益進(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)增施鉀肥后浙貝母的生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量和品質(zhì)更佳，且硫酸鉀更能提高浙貝母鱗莖的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)氯化鉀：硫酸鉀 = 25：75條件下栽培浙貝母鱗莖的產(chǎn)量和品質(zhì)更佳，收獲的經(jīng)濟(jì)效益較高，為大田條件下栽培出產(chǎn)量較高、品質(zhì)較好的浙貝母奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。