氮肥運籌對二年生三七產量、品質及養分吸收與分配的影響△

歐小宏，張智慧，鄭冬梅，郭蘭萍，王麗，王家金，劉大會，，4*

(1. 云南省農業科學院 藥用植物研究所，云南 昆明 650231；2.華中農業大學 資源與環境學院，湖北 武漢 430700；3.云南民族大學 化學與生物技術學院，云南 昆明 650500；4.道地藥材國家重點實驗室，北京 100700；5.中國中醫科學院 中藥資源中心，北京 100700)

中藥農業

氮肥運籌對二年生三七產量、品質及養分吸收與分配的影響△

歐小宏1，2，張智慧1，鄭冬梅3，郭蘭萍4，5，王麗1，王家金1，劉大會1，3，4*

(1. 云南省農業科學院 藥用植物研究所，云南 昆明 650231；2.華中農業大學 資源與環境學院，湖北 武漢 430700；3.云南民族大學 化學與生物技術學院，云南 昆明 650500；4.道地藥材國家重點實驗室，北京 100700；5.中國中醫科學院 中藥資源中心，北京 100700)

在中等施氮水平條件下，以1年生三七為材料，采用盆栽試驗設置對照(不施氮)和5個氮肥運籌模式，研究了氮肥運籌對三七產量、品質及養分吸收與分配的影響。結果表明，施氮能顯著提高三七單株總體生物量12.7～41.9%；基肥量為50～100%的處理，存苗率與對照相當，三七產量比對照增加16～32.7%；而基肥量小于50%的處理，存苗率比對照低25～32%，產量比對照減產24.5～31.8%。基肥量為70～100%的時能提高三七皂苷R1含量和三七皂苷累積總量。施氮能增加三七N、K含量和積累量，卻降低了P含量和積累量，同時增加了N、P、K在三七地上部分的分配比例。不同氮肥運籌模式下，基肥量越小，追肥量及次數越多，三七N、P、K含量呈增加趨勢，而累積量則呈先增加后減小的趨勢，基施量為70%，1次追肥30%時，P、K累積量達到最大值，N累積量較高。因此，本實驗結果表明，基肥用量為50～70%，追肥1～2次，是提高三七產量及品質合理的氮肥運籌模式。

氮肥運籌；三七；產量；皂苷；養分吸收

氮營養是植物生長發育的必需大量元素之一，合理的運籌模式可以增加作物產量、改善作物品質[1-7]、提高氮肥利用率[6-7]、增強作物抗倒性[8]、減少環境負效應[4，6]等。三七Panaxnotoginseng作為我國較早人工種植的名貴藥材，已有400多年栽培歷史[9]，其種植規模、模式都已隨著現代農業技術的發展發生了巨大的改變[10-11]。其中，在肥料的施用上，化學肥料逐步取代了傳統的火土加有機肥[12]，特別是氮肥的施用，其種類、施用量及施用方式均存在較大的差異[13]。王朝梁等[14]以火土加農家肥研究了基肥用量及追肥次數對三七種苗產量影響，結果表明基肥用量對三七種苗鮮產量有顯著影響，但追肥次數為2次或3次卻影響不顯著。崔秀明等[15]采用四元二次回歸旋轉組合設計，以尿素為氮源，1/2基施，1/2追肥，研究了密度及施肥對2年生三七產量的影響，得出2年生三七的最佳的氮肥用量為60 kg·hm-2。此外，同樣以尿素為氮源，不施基肥，6次追肥的施用方式，3年生三七適宜的氮肥用量為每公頃337.5 ～450 kg[16]；而1/3作基肥，1/3于展葉期追施，1/3于現蕾期追施，2年生三七適宜的氮肥用量為每公頃165～270 kg[17]。實際生產中，七農三七施肥的傳統經驗一般是定植時不施基肥，而在4～11月的三七生長期每月追施1～2次高濃度復合肥(含量一般在45%左右)，施用量為0.025～0.05 kg·m-2。由此可見，化肥的種類、施用量及施用方式都是影響三七產量的因素。然而，到目前為止，尚未見氮肥運籌(不同氮肥基肥與追肥比例、追肥時期和施肥次數)對三七產量、品質及養分吸收影響的報道。因此，本文采用盆栽試驗，在中等施氮量水平下，設計了不同氮肥基追比例，并根據三七生長發育特性設計追施次數和追施時期，研究其對三七產量、品質和元素吸收的影響，旨在為促進三七生產中氮肥合理施用，進而為三七的規范化種植科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2010年1月至2011年1月在文山三七研究院硯山試驗場進行。供試土壤為未種過三七的新土，紅壤，基本理化性狀為pH 4.72，有機質17.7 g·kg-1，全氮0.9 g·kg-1，全磷0.4 g·kg-1，全鉀16.5 g·kg-1，堿解氮82.81 mg·kg-1，有效磷2.11 mg·kg-1，速效鉀159.71 mg·kg-1。三七種苗(1年生子條)由文山三七研究院提供。硝酸銨(AR，N 34%)，鈣鎂磷肥(P2O514%，云南紅河磷肥廠)，硫酸鉀(K2O 50%，獅馬牌)，阿儂微量元素營養液(2000倍)用分析純化學試劑配制，含Cu、Zn、Fe、Mn、B、Mo微量元素。對照品三七皂苷R1，人參皂苷Rg1、Rb1、Rd均購于中國藥品生物制品檢定所。

1.2 試驗設計

采用盆栽土培試驗，塑料盆規格為30×40 cm2，可裝土18 kg。設置不施氮肥處理(CK)，和純施氮量為0.2 g·kg-1土的5種氮肥運籌模式，分別為F1：全部基施，即基追比為100∶0，F2：基追比為70∶30，F3：基追比為50∶50，F4：基追比為30∶70，F5：全部追施，即基追比為0∶100。各處理P2O5-K2O按0.15～0.30 g·kg-1土施用，補充阿儂微量元素按9 mL/盆施用，氮肥具體施用方案見表1，其他養分做基肥拌土一次性施入。各處理重復5次，隨機區組排列，總計30盆，按常規進行管理，定期澆水、護理。每盆種1年生三七苗8株，定植時間為2010年1月6日，3月1日三七開始出苗，12月28日全部采收。

表1 氮肥施用方案

1.3 測定項目及分析方法

1.3.1 存苗率調查 于采收時調查每盆三七存活數目，除以每盆種植數目，即為收獲時存苗率。

1.3.2 產量測定 樣品采收洗凈，分為地上及地下兩部分，分別風干、稱重，即為每盆地上及地下部分產量，除以每盆存苗數，即為單株生物量。粉碎，備用。

1.3.3 氮磷鉀含量的測定[18]采用H2SO4-H2O2聯合消煮法，分取消煮液用凱氏定氮法測定全氮含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，原子吸收分光光度法測定全鉀含量。氮磷鉀含量分別乘以地上及地下部分生物量，得每株氮磷鉀累積量。

1.3.4 皂苷含量的測定 根據《中國藥典》三七皂苷的測定略作修改[19]，即準確稱取三七樣品0.3 g于50 mL具塞三角瓶中，加甲醇25 mL，稱定重量，放置過夜，超聲提取30 min，冷卻，用甲醇補足減失重量，搖勻，濾過，取續濾液，過0.45 μm有機濾膜后，用HPLC測定。色譜條件為Agilent 1120高效液相色譜儀，色譜柱為Shim-pack PREP-ODS(H).Kit(250×4.6 mm，5 μm)，流動相：乙腈(A)-水(B)二元梯度洗脫，0～12 min，18%A；12～35 min，18～38%A；35～45 min，38%A；進樣量20 μL，流速1mL·min-1，柱溫為室溫。供試皂苷標準對照品由中國藥品生物制品檢定所提供。

1.3.5 數據處理及分析 采用EXCEL進行數據處理，用SPSS18.0進行單因素方差分析(ANOVA)。

2 結果與分析

2.1 對三七產量的影響

氮肥運籌對三七存苗率、生物量及產量的影響見表2，結果表明，與不施氮肥處理(CK)相比，施用氮肥能明顯提高三七單株生物量，其中地上部分生物量增加42.9～71.4%，地下部分生物量增加2.6～33.0%，總體生物量則增加12.7～41.9%；此外，不同氮肥運籌模式下，隨著基肥用量減少，追肥量及次數增加，三七生物量呈先增加后減小的趨勢，當基肥量為70%，1次追肥30%時(F2)，其總體生物量顯著高于其他氮肥運籌處理。施用氮肥對三七存苗率影響不顯著，而運籌模式卻能顯著影響存苗數；基肥用量為50～100%的處理，其存苗率與CK相比差異不顯著；但基肥用量小于50%的處理，存苗率則比CK低25～32%。施用氮肥能增加三七產量，但氮肥施用方式不合理反而會導致三七減產。表2結果還表明，當氮肥基施量為50～100%之間，追肥次數為1～2次(F1、F2和F3)時，三七產量均比不施氮(CK)高，增產16.4～32.7%。相反，基肥量小于50%，追肥次數3～6次，則會導致三七產量減產，減產24.5～31.8%。此外，不同氮肥運籌模式下，隨著基肥用量減少，追肥量及次數增加，三七產量亦呈先增加后減小的趨勢，當基肥量為70%，1次追肥30%時，其產量達到最大。上述結果說明，基肥量為50～100%，追肥次數為1～2次是提高三七整株生物量及總體產量合理的氮肥運籌模式。

2.2 對三七品質的影響

皂苷類成分是三七主要品質成分，施用氮肥及其運籌模式均會對三七皂苷含量及積累量產生影響。氮肥運籌對三七品質成分的影響見表3，結果表明，施用氮肥能增加三七皂苷R1和人參皂苷Rd含量，對人參皂苷Rb1含量影響不大，但卻會減小人參皂苷Rg1含量和皂苷總和，其中皂苷總和減少量為0.45～0.98%。而不同氮肥運籌模式下，三七皂苷R1、人參皂苷Rb1和Rd含量均隨著氮肥基施量減少，追肥次數增加，而呈先增加后減小的趨勢；但人參皂苷Rg1含量則隨基肥用量減少有增加趨勢。此外，4種皂苷含量的總和在不同氮肥運籌模式下，也隨基肥用量減少而呈先增加后減小的趨勢，當基肥量為70%，追1次肥(F2)時，其三七皂苷R1、人參皂苷Rb1和Rd、皂苷含量總和均為最大值。與不施氮肥相比，施用氮肥且全部作為基肥，三七皂苷R1、人參皂苷Rb1及Rd累積量均增加，而人參皂苷皂苷Rg1卻減小，但皂苷累積總和卻增加。在不同氮肥運籌模式下，F2各皂苷累積量均為最大值，且繼續增加追肥用量，其皂苷累積量有降低的趨勢。因此，上述結果說明施氮會降低皂苷含量，而基肥用量為70%，追肥1次的氮肥運籌模式卻能夠最大限度阻止其降低，甚至還可以增加每株三七的皂苷積累量。

表2 氮肥運籌對三七存苗率、生物量及產量的影響

注：表中小寫字母表示不同處理間差異達到5%顯著水平，下同。

表3 氮肥運籌對三七品質成分的影響

2.3 對三七植株N、P、K吸收與分配的影響

氮肥運籌對三七氮素含量、累積量及分配比例的影響見表4，結果表明，施用氮肥能顯著提高三七N含量、累積量，并且增加N在地上部分的分配比例。不同氮肥運籌模式下，氮肥全部基施(F1)，三七地上部分及地下部分N含量與累積量均最低，且N在地下部分的分配較小，而減少基肥用量，增加追肥量及次數，三七地上及地下部分 N含量和累積量均增大，且N在地下部分的分配也隨之增大。此外，當基肥量為70%，追肥30%(F2)，三七地上部N累積量最大，地下部分N累積量僅次于氮肥全部追肥(F6)。因此，增加追肥量及次數能增加三七氮素含量，但適宜的氮肥運籌模式卻可以增加三七對氮素的累積作用。

表4 氮肥運籌對三七氮素含量、累積量及分配比例的影響

氮肥運籌對三七P含量、累積量及分配比例的影響見表5，結果表明，與不施氮肥相比，施用氮肥后三七P含量、累積量減少，但P在地上部分的分配卻增加。不同氮肥運籌模式下，隨著基肥量減少，追肥量及次數增加，三七地上部分P含量先增加后減小；地下部分P含量則呈增加趨勢。此外，不同氮肥運籌模式下，三七地上部分及地下部分P累積量也隨基肥用量減少呈先增加后減小的趨勢，當基肥量為70%，追1次肥時，達到最大值，而不同氮肥運籌模式對P的分配比例影響較小。

表5 氮肥運籌對三七P含量、累積量及分配比例的影響

氮肥運籌對三七K含量、累積量及分配比例的影響見表6，結果表明，施用氮肥能顯著增加三七K含量、累積量，且能增加K在三七地上部分的分配。然而，不同氮肥運籌模式下，隨著基肥用量減小，追肥量及次數增加，三七地上部分K含量和累積量均呈減小趨勢，但地下部分K含量和累積量卻呈增加趨勢，且K在三七地下部分的分配比例也呈增加趨勢，當基肥用量為70%，追1次肥(F2)時，三七植株K累積總量達到最大。因此，施用氮肥能促進三七對鉀的吸收，而適宜氮肥運籌模式卻能促進三七對K的積累及分配，進而促進三七塊根的生長。

表6 氮肥運籌對三七K含量、累積量及分配比例的影響

3 討論

3.1 產量及構成因素

三七傳統種植較少施用基肥，而較多的追肥。相關研究也表明，施用基肥更有利于三七種苗產量的形成[14]，且根腐發病率要低于無基肥處理[17]。三七產量的高低主要由收獲時的存苗率及單株生物量決定。本研究結果表明，施用氮肥能顯著提高三七單株生物量12.7～41.9%，但其產量卻因氮肥運籌模式的不同而存在顯著差異。其主要原因是由于施氮量相同的情況下，不同氮肥運籌模式對三七單株生物量雖有統計學差異，但實際差異卻較小。因此，存苗率就決定了三七產量高低，而在基肥量低于50%的氮肥運籌模式下，由于追肥量及次數過多而造成三七根腐病等發生率增加，進而致使存苗率顯著低于不施氮肥處理25～32%。因而，三七的單株生物量雖大于不施氮處理，但其產量卻減產24.5～31.8%。相反，適量基追比的氮肥運籌模式不僅能夠獲得較高的存苗率，而且也能顯著促進三七單株生物量的提升，而當基肥用量在50～100%之間，追肥1～2次，三七產量則增產16.4～32.7%。因此，基肥量為50～70%，追肥次數為1～2次，是提高三七產量適宜的氮肥運籌模式，尤以基追比為70∶30，追肥1次最佳。

3.2 品質成分

藥材品質成分是植物次生代謝物，其合成代謝受環境因子如：溫度、光照、水分、養分等的影響[20]。因此，施肥也會影響植物次生代謝物含量，但對于不同種類的次生代謝物，施用氮肥對其的影響也不相同。如，燈盞花[21]、菊花[22]黃酮含量與其生長環境氮素含量呈顯著負相關，即施氮會抑制黃酮類成分的合成代謝；而施氮量卻對西洋參皂苷成分含量卻無顯著影響[23]。本研究結果表明，施氮雖會降低三七皂苷類成分含量，但基肥用量為70%，1次追肥30%的氮肥運籌模式卻能有效減小因施用氮肥對三七皂苷類成分含量降低作用，相反，還能增加三七皂苷類成分的累積量。因此，基肥用量為70%，追肥量為30%，追肥次數為1次，是保證三七品質合理的氮肥運籌模式。

3.3 養分吸收與分配

施氮能促進三七對氮、鉀的吸收和積累，但卻對磷的吸收與積累有抑制作用，一方面可能是由于施用的氮肥為硝酸銨，三七更偏好于吸收硝態氮，因此，氮、鉀間具有協同作用，而氮、磷間則有拮抗作用。另一方面，2年生三七對氮、磷、鉀的吸收比例為3∶1∶4[13]，對氮、鉀的需求量較大，而對磷的需求較小。本研究結果表明，氮肥全部作基肥一次施用時，三七植株氮素累積量顯著低于有追肥的處理，主要是由于三七對氮肥的需求較小[13]，減少氮肥基施量，增加追肥量及次數，能提高氮肥利用率、減少氮肥損失[6-7]。此外，適量的追肥(F2)還可以提高三七植株磷、鉀的累積，但若追肥量及次數過多，反而會減小其磷、鉀累積量，原因可能是由于適量的氮肥基追比更有利于三七單株生物量的累積，相應地提高了三七對磷、鉀的需求量。當不施氮肥時，三七吸收氮磷鉀后大部分分配于地下部分，只有少部分分配到地上部分，因而三七地上部分生長發育受到抑制，進而減少了光合產物向地下部分的轉運；而施用氮肥后，氮磷鉀吸收后向地上部分的分配量增大，促進了三七地上部分生長發育，也向地下部分提供了更多碳水化合物。因此，施用氮肥能促進三七對營養的吸收與分配，進而促進三七植株的生長，提高三七生物量及產量，而適宜的氮肥運籌模式也有利于三七養分吸收與分配。目前，關于三七養分吸收分配與干物質積累關系的研究甚少，仍待進一步深入研究。

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EffectsofNitrogenFertilizerRegimesonYield，Quality，NutritionUptakeandDistributionofBiennialP.notoginseng

OU Xiaohong1，2，ZHANGZhihui1，ZHENGDongmei3，GUOLanping4，5，WANGLi1，WANGJiajin1，LIUDahui1，4，5*

(1.InsitituteofMedicinalPlants，YunnanAcademyofAgricultureScience，Kunming650231，China；2.CollegeofResourcesandEnvironmentHuazhongAgricultureUniversity，Wuhan430700，China；3.SchoolofChemistryandBiotechnology，YunnanUniversityofNationalities，Kunming650500，China；4.StateKeyLaboratoryofDao-diHerbs，Beijing100700，China；5.NationalResourcesCenterforChineseMateriaMedica，Beijing100700，China)

One year oldPanaxnotoginsengseedlings were used to investigate the effects of different nitrogen regimes(control and five different N regimes)on yield，quality and nutrition uptake and distribution in a pot culture experiment under middle N application level.The results showed that：N application could significantly enhance biomass by 12.7-41.9%；the survival rate of the treatments with basal dressing 50-100% has the similar survival rate with CK and could enhance the root yield by 16.4-32.7%；meanwhile the treatments with basal dressing<50% reduced 24.5-31.8% as the survival rate were 25-32% lower than CK.N application reduced concentration of saponins，but the treatments with basal 70-100% had a higher saponins accumulation than CK.N application increased N，K concentration and accumulation，but decreased P concentration and accumulation，in addition enhanced the N，P，K distribution ratio in shoot.Among the different nitrogen regimes treatments，with the basal dressing decreasing and top-dressing increasing，the concentration of N，P，K trended to increase；while the accumulation increased firstly and then decreased，and the treatment with basal dressing 70%，top-dressing 30% once had a higher accumulation of N and the highest accumulation of P,K.Therefore，in this research the reasonable nitrogen regime for improving yield and quality ofP.notoginsengis 50-70% N as basal dressing and top-dressing once or twice.

Nitrogen fertilizer regimes；P.notoginseng；Yield；Quality；Nutrition uptake and distribution

2014-06-16)

國家自然科學基金項目(81260618，81130070)；云南省自然科學基金項目(2012FB192)；中央本級重大增減支項目(2060302)

*

劉大會，副研究員，研究方向：中藥栽培、中藥材規范化施肥、三七、天麻種植與加工；Tel：(0871)65033441，E-mail：juhuacha2007@sohu.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.12.009