水氮耦合對(duì)滁菊產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

李孝良，程婷婷，方鴻祥，汪建飛，謝 越

（1.安徽科技學(xué)院 城建與環(huán)境學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng)233100；2.農(nóng)業(yè)部生物有機(jī)肥創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠233400）

滁菊（Chuzhou chrysanthemum morifolium）是我國(guó)原產(chǎn)地域保護(hù)中藥材，列我國(guó)“四大名菊”之首，安徽省四大著名道地藥材之一［1］。滁菊產(chǎn)量和品質(zhì)的形成是滁菊遺傳特性和水、肥、氣、熱、光等外在環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果，水肥是影響滁菊產(chǎn)量和品質(zhì)形成的關(guān)鍵，合理的水肥配置是保證產(chǎn)量和品質(zhì)的重要條件，也是突破藥菊栽培經(jīng)濟(jì)效益徘徊不前瓶頸的關(guān)鍵因子［2］。近年來，施肥對(duì)藥菊生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響日益受到人們關(guān)注［3－4］，氮肥可促進(jìn)植株生長(zhǎng)、花芽分化和提前開花，提高菊花產(chǎn)量，而菊花中綠原酸、總黃酮和可溶性糖的含量與氮肥用量成反比［5］，但對(duì)水、肥互作對(duì)藥菊產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究較少。本試驗(yàn)通過研究水氮耦合對(duì)滁菊產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，探討滁菊人工栽培適宜的水氮管理模式，為滁菊高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料

盆栽試驗(yàn)土壤為砂質(zhì)潮土，砂粒含量67.60%，粉粒含量24.30%，黏粒含量8.10%，土壤pH值8.42，田間持水量320g／kg，有機(jī)碳含量7.04g／kg，堿解氮含量為55.4mg／kg，有效磷含量為9.33mg／kg，速效鉀含量為174.8mg／kg；供試滁菊為組培扦插苗，由安徽科技學(xué)院組培室提供。

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)采用土壤水分含量、氮肥用量二因素二次回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，共16個(gè)處理，兩次重復(fù)。盆栽試驗(yàn)因子水平詳見表1。

1.3 試驗(yàn)方法

盆栽試驗(yàn)于2012年4月在安徽科技學(xué)院種植園進(jìn)行。每盆裝干土5kg，按磷肥用量P2O50.15g／kg土、鉀肥用量K2O 0.2g／kg土施用磷肥（磷酸二氫鈣）和鉀肥（硫酸鉀）。每盆定植滁菊1棵，盆栽試驗(yàn)水分管理采用稱重法，根據(jù)盆、土、水分分別計(jì)算各處理總重，在滁菊生育期內(nèi)每天進(jìn)行稱重，按重量補(bǔ)充水分。在菊花采收期［6］，當(dāng)菊花花瓣全白、花頭有約50%～70%左右盛開時(shí)開始采摘菊花，供計(jì)產(chǎn)及品質(zhì)分析。

表1 水氮耦合盆栽試驗(yàn)因子水平

1.4 數(shù)據(jù)處理和測(cè)試方法

1.4.1 試驗(yàn)用土的理化性質(zhì)分析［7］顆粒組成采用吸管法（國(guó)際制）；pH采用酸度計(jì)法；田間持水量采用環(huán)刀法；有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法；有效磷采用0.5mol／L pH 值8.5 Na2HCO3浸提—鉬藍(lán)比色法；速效鉀采用1mol／L中性乙酸銨浸提—鉬藍(lán)比色法。

1.4.2 滁菊花產(chǎn)量測(cè)定 干重采用110℃殺青10 min，65℃烘干法。

1.4.3 滁菊花品質(zhì)分析：

（1）待測(cè)液制備［8］。準(zhǔn)確稱取0.5g（精確至0.000 1g）磨細(xì)過篩菊花粉末于帶塞三角瓶中，加入20ml 90℃的蒸餾水，在80℃水浴上浸提30min，稍冷過濾，濾渣加入20ml 90℃的蒸餾水在水浴上重復(fù)提取一次，并過濾，再用少許蒸餾水反復(fù)漂洗殘?jiān)袨V液和洗滌液用50ml容量瓶收集，冷卻后定容，冷藏保存待測(cè)。

（2）總黃酮的測(cè)定［9］。吸取水提液2ml置于25ml比色管中，加水至6ml，加5%亞硝酸鈉溶液1ml，搖勻放置6min；加10%硝酸鋁溶液l ml，搖勻放置6min，加l mol／L氫氧化鈉試液10ml，加水至刻度，搖勻，放置10min后以空白為對(duì)照，在512nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸收度，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線，可求得黃酮的含量。

（3）氯原酸的測(cè)定［10］。水提液適當(dāng)稀釋后吸取5ml到10ml試管中，加5ml乙醇定容到10ml，搖勻，在324～328nm波長(zhǎng)處測(cè)定各溶液的吸光度（A），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算氯原酸含量。

1.4.4 數(shù)據(jù)分析 采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件和Excel數(shù)據(jù)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 水氮耦合對(duì)滁菊花產(chǎn)量的影響

滁菊花產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果詳見表2。回歸分析結(jié)果表明，滁菊干花產(chǎn)量（y）對(duì)土壤水分因子水平（XW）和氮肥因子水平（XN）符合多項(xiàng)式關(guān)系（F＝49.11，p＝0.000 2），水氮耦合對(duì)滁菊花產(chǎn)量有極顯著影響。方程極值求解表明，滁菊花產(chǎn)量以XW水平為0.284 1，XN水平為0.403 7，即水分為田間持水量的80.0%，氮肥用量為0.257g／kg時(shí)，滁菊干花產(chǎn)量最高，達(dá)18.09g／株。植物對(duì)水氮的吸收是相對(duì)獨(dú)立的過程［11］，但只有可溶性的土壤養(yǎng)分才能被植物吸收利用，而施肥能促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)和冠層的發(fā)育，擴(kuò)大作物吸收水分和養(yǎng)分的空間，在總供水量不變或增加不大的情況下，顯著提高水分利用效率，水肥存在耦合效應(yīng)［12－13］。水氮耦合對(duì)滁菊花產(chǎn)量的影響如圖1所示，隨水、氮因子水平增加，滁菊花產(chǎn)量均表現(xiàn)出先增加后降低趨勢(shì)，過量施肥、灌水會(huì)引起明顯的負(fù)效應(yīng)，造成滁菊花產(chǎn)量降低。氮肥因子對(duì)滁菊干花總產(chǎn)量的影響要大于水分因子，水氮交互作用達(dá)極顯著水平（F＝16.58，p＝0.002 2）。

表2 水氮耦合對(duì)滁菊產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

圖1 不同水氮處理滁菊花產(chǎn)量變化

2.2 水氮耦合對(duì)滁菊葉片總黃酮和氯原酸含量的影響

滁菊總黃酮及氯原酸含量測(cè)定結(jié)果詳見表2。回歸分析表明，滁菊葉片水提總黃酮（y）對(duì)土壤水分因子水平（XW）和氮肥因子水平（XN）符合多項(xiàng)式關(guān)系（F＝109.04，p＝0.000 1），方程極值求解表明，當(dāng)XW，XN均為－1.414水平時(shí)，滁菊葉片總黃酮含量最大，達(dá)40.42mg／g。水氮交互作用對(duì)葉片總黃酮含量有極顯著影響（F＝23.24，p＝0.0007）。水氮耦合對(duì)滁菊葉片總黃酮含量的影響如圖2所示，氮肥因子對(duì)滁菊葉片總黃酮含量的影響要大于水分因子，隨盆栽試驗(yàn)土壤水分含量增加，滁菊葉片總黃酮含量呈現(xiàn)先降低后增加趨勢(shì)，隨氮肥用量增加，葉片總黃酮含量呈降低趨勢(shì)。

滁菊葉片水提氯原酸（y）對(duì)土壤水分因子水平（XW）和氮肥因子水平（XN）也符合多項(xiàng)式關(guān)系（F＝33.55，p＝0.000 1），方程極值求解表明，當(dāng)XW和XN均為－1.414水平時(shí)，滁菊葉片氯原酸含量最大，達(dá)25.50mg／g。水氮交互作用對(duì)葉片氯原酸含量無(wú)顯著影響（F＝1.440，p＝0.257 8）。水氮耦合對(duì)滁菊葉片氯原酸含量的影響如圖3所示，氮肥因子對(duì)滁菊葉片氯原酸含量的影響要大于水分因子，隨盆栽試驗(yàn)土壤水分含量增加，滁菊葉片氯原酸含量呈現(xiàn)先降低后增加趨勢(shì)，隨氮肥用量增加，葉片氯原酸含量呈降低趨勢(shì)。

圖2 不同水氮處理滁菊葉片黃酮變化

圖3 不同水氮處理滁菊葉片氯原酸變化

2.3 水氮耦合對(duì)滁菊花總黃酮和氯原酸含量的影響

滁菊花中水提總黃酮含量平均為27.47mg／g，滁菊花水提總黃酮（y）對(duì)土壤水分因子水平（XW）和氮肥因子水平（XN）符合多項(xiàng)式關(guān)系（F＝109.47，p＝0.000 1），方程極值求解表明，當(dāng)XW和XN均為－1.414水平時(shí)，滁菊花總黃酮含量最大，達(dá)59.44 mg／g。水氮交互作用對(duì)花中總黃酮含量有極顯著影響（F＝25.30，p＝0.000 5）。水氮耦合對(duì)滁菊花總黃酮含量的影響如圖4所示。氮肥因子對(duì)滁菊花總黃酮含量的影響要大于水分因子，當(dāng)土壤水分在低水平時(shí)，隨氮肥用量增加，滁菊花總黃酮含量呈降低趨勢(shì)；當(dāng)土壤水分處中高水平時(shí)，隨氮肥用量增加，滁菊花總黃酮含量呈先降低后增加趨勢(shì)。土壤含水量對(duì)滁菊花總黃酮含量的影響與氮肥用量相似，表現(xiàn)在氮肥用量低水平時(shí)，隨土壤含水量增加，滁菊花總黃酮含量呈降低趨勢(shì)；當(dāng)?shù)视昧吭谥懈咚綍r(shí)，隨土壤含水量增加，滁菊花總黃酮含量呈先降低后增加趨勢(shì)。

滁菊花中水提氯原酸含量平均為14.62mg／g，滁菊花水提氯原酸（y）對(duì)土壤水分因子水平（XW）和氮肥因子水平（XN）符合二元二次多項(xiàng)式關(guān)系（F＝62.51，p＝0.000 1），方程極值求解表明，當(dāng)XW和XN均為－1.414水平時(shí)，滁菊花氯原酸含量最大，達(dá)28.81mg／g。水氮交互作用對(duì)花中氯原酸含量有顯著影響（F＝7.22，p＝0.022 8），水氮耦合對(duì)滁菊花氯原酸含量的影響如圖5所示。氮肥因子對(duì)滁菊花氯原酸含量的影響要大于水分因子，當(dāng)土壤水分在高水平時(shí)，隨氮肥用量增加，滁菊花氯原酸含量呈降低趨勢(shì)；當(dāng)土壤水分處中低水平時(shí)，隨氮肥用量增加，滁菊花氯原酸含量呈先降低后增加趨勢(shì)。土壤含水量對(duì)滁菊花總黃酮含量的影響與氮肥用量對(duì)滁菊化氯原酸的影響具有相同趨勢(shì)。

圖4 不同水氮處理滁菊花黃酮變化

圖5 不同水氮處理滁菊花氯原酸變化

3 結(jié)論

水肥耦合對(duì)作物產(chǎn)量的影響主要反映在水肥供應(yīng)水平上，不同肥水條件下，作物的產(chǎn)量表現(xiàn)不同。在水肥不足的情況下，補(bǔ)充水分可增加產(chǎn)量，施肥的增產(chǎn)效果大于水分的增產(chǎn)效果［14］。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，氮肥用量對(duì)滁菊花產(chǎn)量的影響大于水分因子，水、氮對(duì)滁菊花產(chǎn)量的影響符合報(bào)酬遞減律，過量施肥、灌水會(huì)引起明顯的負(fù)效應(yīng)，水分與氮肥用量間存在極顯著的正相交互作用，這與前人在大田作物玉米上的研究結(jié)果一致［15］。

在低氮條件下，滁菊花、葉片中總黃酮含量和氯原酸含量均較高，隨氮肥用量增加，總黃酮含量和氯原酸含量呈降低趨勢(shì)，這與前人對(duì)蘋果葉片中黃酮含量的研究結(jié)果相一致［16－18］。柯用春等［19］對(duì)金銀花的研究發(fā)現(xiàn)，在輕度水分脅迫下，花體可能是為了適應(yīng)逆境而分泌大量的綠原酸；謝寶東等［20］對(duì)銀杏研究結(jié)果表明，適度缺水有利于黃酮的積累，充足供水和水淹條件均不能有效地提高銀杏葉黃酮的含量。本研究結(jié)果表明，水分脅迫有利于提高滁菊葉片中總黃酮和氯原酸的含量，而適度干旱條件下滁菊花中總黃酮含量較高，而在低氮條件下的水分脅迫，利于滁菊花中氯原酸的累積。生長(zhǎng)／分化平衡假說認(rèn)為［16，21］，任何對(duì)植物生長(zhǎng)與光合作用有不同程度影響的環(huán)境因子，都會(huì)導(dǎo)致次生代謝物質(zhì)的變化，對(duì)植物生長(zhǎng)抑制作用更強(qiáng)的因素將增加次生代謝產(chǎn)物。水分脅迫對(duì)滁菊生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，增加滁菊次生代謝產(chǎn)物（黃酮和氯原酸）的含量。

滁菊花產(chǎn)量是滁菊種植經(jīng)濟(jì)效益的保證，而總黃酮和氯原酸含量是滁菊花藥用品質(zhì)的主要表現(xiàn)，適宜的水氮管理方式，可以協(xié)調(diào)產(chǎn)量與品質(zhì)間的關(guān)系，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。本研究結(jié)果顯示，中水中氮滁菊花產(chǎn)量較高，而低水低氮滁菊藥用品質(zhì)較高，綜合考慮，在滁菊生育前期，滁菊水氮管理以中水中氮模式較為適宜，通過培育健壯的滁菊個(gè)體，達(dá)到提高滁菊花產(chǎn)量的目的；在滁菊現(xiàn)蕾開花期，以低水低氮模式較為適宜，通過適當(dāng)?shù)哪婢趁{迫，增加滁菊次生代謝產(chǎn)物，提高滁菊花藥用品質(zhì)。

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