唐古特大黃“3414”施肥效果及推薦施肥量研究

齊浩，陳垣*，郭鳳霞，曹師，郭志軍，楊育峰

(1.甘肅農業大學甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室，甘肅省中藥材規范化生產技術創新重點實驗室，甘肅省干旱生境作物學重點

實驗室，農學院，生命科學技術學院，甘肅 蘭州 730070；2.隴西中天藥業有限責任公司甘肅省特色藥用植物資源保護與利用工程實驗室，

甘肅省特色藥材規范化可追溯栽培工程技術研究中心，甘肅 定西 748100；3.卓尼縣佛賜藏藥材開發有限責任公司，甘肅 甘南747000)

唐古特大黃“3414”施肥效果及推薦施肥量研究

齊浩1，陳垣1*，郭鳳霞1，曹師1，郭志軍2，楊育峰3

(1.甘肅農業大學甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室，甘肅省中藥材規范化生產技術創新重點實驗室，甘肅省干旱生境作物學重點

實驗室，農學院，生命科學技術學院，甘肅 蘭州 730070；2.隴西中天藥業有限責任公司甘肅省特色藥用植物資源保護與利用工程實驗室，

甘肅省特色藥材規范化可追溯栽培工程技術研究中心，甘肅 定西 748100；3.卓尼縣佛賜藏藥材開發有限責任公司，甘肅 甘南747000)

摘要：采用“3414”施肥方案，研究不同氮、磷、鉀配比對唐古特大黃產量及經濟效益的影響，旨在為唐古特大黃合理施肥提供依據。結果表明，各施肥處理對唐古特大黃的產量和經濟效益的影響表現依次為施肥>不施肥，NPK>P>N>K；兩兩互作對唐古特大黃產量、經濟效益的影響表現為NP>PK>NK、PK>NP>NK。除高氮處理(N3P2K2)外，其余施肥處理條件下唐古特大黃總蒽醌含量均優于《中國藥典》標準，總灰分及水分均達標。唐古特大黃施肥量與產量間的三元二次方程、二元二次方程和一元二次方程擬合結果均典型，能夠較好的反應施肥量同產量、經濟效益之間的關系。綜合考慮，本試驗條件下獲得唐古特大黃最高產量施肥方案為氮 74.06 kg/hm2，磷55.07 kg/hm2，鉀 36.56 kg/hm2，產量可達12384.3 kg/hm2。最佳經濟施肥方案為氮73.33 kg/hm2、磷54.58 kg/hm2、鉀36.37 kg/hm2，產量為12012.6 kg/hm2，經濟效益為196126.0 元/hm2。

關鍵詞：唐古特大黃；“3414”肥料設計；施肥模型；經濟效益；產量

Use of the ‘3414’ fertilization design to determine optimal fertilization rates forRheumtanguticum

QI Hao1, CHEN Yuan1*, GUO Feng-Xia1, CAO Shi1, GUO Zhi-Jun2, YANG Yu-Feng3

1.GansuKeyLaboratoryofCropGenetic&GermplasmEnhancement,GansuProvincialKeyLaboratoryofGoodAgriculturalProductionforTraditionalChineseMedicines,ProvincialKeyLaboratoryofAridLandCropScience,CollegeofAgronomy,CollegeofLifeSciencesandTechnology,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.GansuEngineeringLaboratoryofResourceReservationandUtilizationforCharacteristicMedicalPlants,GansuCultivatedEngineeringandTechnologyResearchCenterofStandardizationandTraceabilityforCharacteristicChineseMedicine,LongxiZhongtianPharmaceuticalCo.,Ltd,Dingxi748100,China; 3.ZhuonixianfociTibetMedicineCo.,Ltd,Gannan747000,China

Abstract:To determine the optimal fertilization program for Rheum tanguticum, we evaluated the effects of different amounts of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers on the yield and economic benefits of the plant, based on the ‘3414’ fertilization design. Based on plant yields and economic benefits, the success of the fertilization treatments was ranked as follows: fertilized>non-fertilized, and NPK>P>N>K. The effects of pairwise interactions on yield and economic benefits, from strongest to weakest, were ranked as follows: NP> PK>NK and PK>NP>NK, respectively. In all treatments except for the excess N treatment, total anthraquinone, total ash, and water content in the R. tanguticum roots met the standard of the Pharmacopoeia of the People’s Republic of China. The data for plant yield and economic benefits under the different fertilizer treatments fitted well with ternary quadratic, binary quadratic, and simple quadratic equations. Therefore, these equations represented the relationships between fertilizer quantity and yield/economic benefits. Taken together, the results of this study show that the fertilization program producing the highest yield (12384.3 kg/ha) under the local experimental conditions was N 74.06 kg/ha, P 55.07 kg/ha, and K 36.56 kg/ha. The fertilization program resulting in the best economic benefits was N 73.33 kg/ha, P 54.58 kg/ha, and K 36.37 kg/ha, resulting in 12012.6 kg/ha of yield and 196126.0 yuan/ha of economic benefit.

Key words:Rheum tanguticum; ‘3414’ fertilizer design; fertilization model; economic benefits; yield

蓼科(Polygonaceae)植物唐古特大黃(Rheumtanguticum)在我國主要分布于甘肅、青海和四川三省交界地帶[1]，其與掌葉大黃(R.palmatum)或藥用大黃(R.officinale)均為《藥典》規定的大黃藥材的基原植物，以干燥根及根莖入藥[2]。唐古特大黃藥材主要化學成分為蒽醌類衍生物，包括大黃素、大黃酸、大黃酚、蘆薈大黃素、大黃素甲醚、B-谷甾醇等化合物[3]。大黃味苦性寒。歸脾、胃、大腸、肝、心包經。瀉下攻積，逐瘀通經，涼血解毒，清熱瀉火，利濕退黃[2]。藥理及臨床[4-6]研究表明，大黃具有瀉下、抗菌、抗腫瘤、抗病毒、降低血脂、止血、利膽保肝等諸多作用。

唐古特大黃為多年生藥用植物，藥材主要來源于野生資源，由于過度采挖已導致野生資源銳減，自然生態環境遭到破壞，嚴重限制其資源的可持續發展，為了保護野生資源和保障藥源，人工栽培成為有效途徑。前人對掌葉大黃種子質量和育苗技術[7-10]、病蟲害防治技術研究[11]較為詳細，對施肥技術研究也較深入[12-14]，但有關唐古特大黃栽培方面的研究主要集中在種子處理[15]、種子灌漿[16]和有效成分含量比較[17-19]，對其需肥規律和配方施肥的研究尚未見報道。“3414”肥料方案是農業部測土配方施肥技術規范推薦采用的方案設計[20-22]。因此，在前人研究基礎上，利用“3414”施肥方案探尋唐古特大黃最佳施肥配方具有重要意義，可明確氮磷鉀配施對大黃產量和質量的影響，為唐古特大黃合理施肥提供依據。

1材料與方法

1.1　試驗地概況

試驗于2012年3月至2013年11月在甘肅省甘南州卓尼縣扎古錄鎮進行，海拔2785 m，年平均氣溫4.9℃，年降水量624.2 mm，平均日照2429.2 h，無霜期90～119 d，屬于高寒陰濕區。土壤為黑鈣土，0～20 cm耕層土壤有機質含量2.16%，全氮0.166 g/kg，堿解氮39.9 mg/kg，全磷0.467 g/kg，速效磷45.1 mg/kg，全鉀17.5 g/kg，速效鉀190 mg/kg。

1.2　供試材料

氮肥用尿素(含N 46%)，磷肥用過磷酸鈣(含P2O512%)，鉀肥用硫酸鉀(含K2O 50%)。施肥量如表1所示。試驗用唐古特大黃種苗由卓尼縣佛賜藏藥材開發有限責任公司提供，供試種苗單株鮮重(29.69±12.29) g，根長(18.50±3.15) cm，莖粗(1.61±0.27) cm。

1.3　試驗方案

試驗采用“3414”肥效試驗方案[20-22](表1)，氮、磷、鉀3個因素，4個水平，共14個處理。4個水平的含義：0水平指不施肥，2水平指當地推薦施肥量，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5(該水平為過量施肥水平)。試驗每處理3次重復，共42個小區。小區面積4 m×7 m=28 m2，行距90 cm，株距70 cm。施肥均按設計標準一次性作為底肥施入，即將試驗地劃分后，將各處理在移栽前均勻撒于各小區地表，然后翻入土中，整平后移栽。移栽于2012年3月25日完成。

1.4　測定項目與方法

藥材采挖期2013年11月按處理小區采挖測定鮮產量，然后統一置太陽能烘干室烘干后測定干產量，本文產量均指藥材干產量。

藥材蒽醌類化合物、總灰分和水分測定按照《中華人民共和國藥典》2010版大黃測定方法測定[2]。采用儀器有高效液相色譜儀(JYL-QC06-022A ，SPD-20A日本島津)、色譜柱為WondaSil C18(5 μm，4.6 mm×250 mm)。流動相為甲醇-0.1%磷酸溶液(80∶15)，流速為1 mL/min，檢測波長254 nm，柱溫30℃，進樣量10 μL。總灰分測定采用箱式電阻爐(KSY-6D-16，北京科偉永興儀器有限公司)，水分測定用電熱恒溫鼓風干燥箱(GZX-GF101-4BS-Ⅱ型，上海躍進醫療器械有限公司)。樣品稱重采用1/10000電子天平(AL104型，梅特勒-托利多儀器上海有限公司)。

表1　唐古特大黃“3414”試驗方案和施肥量

注：純N、P2O5、K2O、唐古特大黃價格分別為5.4，10.0，5.0，16.0 元/kg。

Note: The price of pure nitrogen, phosphorus pentoxide, potassium oxide andP.tanguticumare 5.4, 10.0, 5.0, 16.00 Yuan/kg respectively.

1.5　統計分析

采用Excel 2007處理數據，建立肥料效益模型及制圖[21]。采用SPSS 11.5軟件進行方差分析，多重比較采用Duncan法。

2結果與分析

2.1　不同施肥方案下唐古特大黃產量和效益分析

土壤自身肥力即地力是限制作物產量的重要因素，是確定適宜施肥量的重要依據。根據表2數據，以空白處理1(N0P0K0)產量與出現最高產量的處理6(N2P2K2)比較，得出試驗點的地力貢獻率為52.88%，說明本試驗條件下唐古特大黃的產量更依賴于不同的氮磷鉀肥配比。將氮、磷、鉀缺素區與全肥區處理6的產量比較表明，氮、磷、鉀缺素區相對產量分別為78.05%，66.20%，80.64%，說明試驗區土壤K為中等水平，P為中等偏下水平，N的含量較低。

經對生長2年(2012年3月移栽，2013年11月采挖)的唐古特大黃產量和效益分析(表2)，施肥處理的產量均高于不施肥對照的水平，提高程度因施肥處理的不同而異。處理6增產效果居第一位，較對照增產47.12%。缺氮處理(N0P2K2)產量較最高產量處理6(N2P2K2)減產21.95%；缺磷處理(N2P0K2)減產率為33.80%；缺鉀處理(N2P2K0)減產率為19.36%；說明限制唐古特大黃產量的主要養分因子是磷>氮>鉀，即磷肥增產效果最明顯，氮肥次之，鉀肥最差。氮、磷、鉀缺素處理較不施肥處理(N0P0K0)分別增產32.25%，20.13%，34.43%，說明正交互作效應為NP>PK>NK。高氮處理(N3P2K2)產量為10587.86 kg/hm2，比最佳施肥量處理(N2P2K2)減產15.64%；高磷處理(N2P3K2)產量為11513.99 kg/hm2，比最佳施肥量處理減產6.34%；而高鉀處理(N2P2K3)產量為11932.44 kg/hm2，比最佳施肥量處理減產2.61%，表明試驗設置的最佳施肥量較為準確。

表2　氮磷鉀配施對唐古特大黃產量和經濟效益的影響

注：純收入=經濟效益-肥料成本；純氮、五氧化二磷、氧化鉀，大黃價格分別為5.4，10.0，5.0，16.0元/kg。

Note: Net income=Economic benefits-cost of fertilizer. The price of pure nitrogen, phosphorus pentoxide, potassium andR.tanguticumare 5.4, 10.0, 5.0, 16.0 Yuan/kg, respectively.

表2顯示，處理6(N2P2K2)凈收益最高。與不施肥處理相比，施肥處理收益均明顯提高。從增產效果和經濟效益綜合考慮，處理5和12產量雖較高，但因成本高其收益反而降低，而處理7和10因成本相對低經濟效益有所提升。收益前3位的處理依次為N2P2K2>N1P1K2>N2P2K3，缺氮處理(N0P2K2)、缺磷處理(N2P0K2)和缺鉀處理(N2P2K0)較最高收益處理(N2P2K2)利潤分別降低62.88%，67.81%和32.60%。高氮處理11(N3P2K2)、高磷處理7(N2P3K2)、高鉀處理10(N2P2K3)凈收益均較最佳施肥量處理(N2P2K2)低，可見影響收益的施肥為P>N>K，經濟效益最佳處理為N2P2K2，說明本試驗最佳配比設計較為合理，能夠反應當地的施肥水平。

2.2　單種肥料的增產效應分析

根據處理2、3、6、11，處理4、5、6、7，處理6、8、9、10的結果，對氮、磷、鉀肥施用條件下的產量和經濟效益比較分析。對N肥同大黃根產量和效益的關系做散點圖，擬合一元二次曲線(圖1)。N與產量的擬合函數R2=0.974(F=19.04，F0.01=0.16，P<0.01)；N與效益的擬合曲線R2=0.974，F檢驗后得出F=18.76>F0.01=0.1611，說明曲線擬合程度較高，能真實反映在P、K二水平上N施用量同大黃根產量及效益之間的關系。由于一元二次方程二次項系數為負數，說明函數具有最大值。在磷鉀施用量固定時，大黃的產量、收益隨施氮量的增加呈先增加后減少的趨勢。氮肥最大施肥量為77.49 kg/hm2，最大產量為12098.07 kg/hm2。缺N時理論產量為9556.25 kg/hm2，占理論最大產量的78.99%。在磷及鉀2水平的基礎上分析不同氮肥用量對唐古特大黃增產效應(表2)表明，施用氮肥能顯著提高大黃產量，施氮肥比不施氮肥增產9.74%～21.95%。N肥用量為77.06 kg/hm2時，最大增加凈收益88754.3 元/hm2。增加的凈收益與處理6的接近，說明2水平為最佳水平。

圖1　施氮量與產量和收益效應曲線Fig.1　The effect curve of yields and income to N application rates

同法得到P肥和K肥的擬合曲線(圖2)和收益效益曲線表(圖3)。F檢驗表明，擬合函數極顯著(P<0.01)。圖2和圖3顯示，產量和收益隨K和P施肥量的增加而提高，且具最大值。計算得理論最高產量和對應施肥量，即施P量為61.01 kg/hm2時其最高產量為12417.6 kg/hm2，P空白區產量占理論最高產量的65.28%；K肥施用量為42.37 kg/hm2時最高產量為12075.96 kg/hm2，空白區產量占理論最高產量的81.76%。最佳經濟效益和對應施肥量：P施用量為60.75 kg/hm2時，其最大增加凈收益為93840.3 元/hm2；K肥施用量為42.11 kg/hm2時，最大增加凈收益為57124.8 元/hm2；擬合結果顯示，磷肥估測的可靠性最高，氮肥次之。估測的磷肥最佳施肥量60.65 kg/hm2與理論推薦量相接近；鉀肥最佳施肥量42.11 kg/hm2較理論推薦量高出10.11 kg/hm2，說明磷肥最佳施肥量為P2水平，而鉀肥最佳施肥量低于K2水平。

圖2　施磷量與產量和收益效應曲線Fig.2　The effect curve of yields and income to P-applicated rates

圖3　施鉀量與產量和收益效應曲線Fig.3　The effect curve of yields and income to K-applicated rates

2.3　交互效應及最佳施肥量

2.3.1氮、磷、鉀肥的交互作用分析根據表2數據對肥料交互作用進一步分析(圖4)顯示，氮肥與磷、鉀肥間存在互作效應，在鉀肥K2(32 kg/hm2)條件下，當氮肥用量從N1(45 kg/hm2)增加到N2(90 kg/hm2)時，P1(30 kg/hm2)水平減產415.78 kg/hm2，P2(60 kg/hm2)水平增產819.18 kg/hm2，說明一定的磷肥用量可極大提高氮肥肥效的發揮，對氮肥具有增效作用。在P2水平施肥條件下，氮肥用量從1水平增加到2水平，K1(16 kg/hm2)水平減產494.35 kg/hm2，K2(32 kg/hm2)水平增產819.18 kg/hm2，說明鉀肥用量的增加也極大提高了氮肥肥效的發揮，當磷肥施用量為90 kg/hm2，鉀肥施用量為32 kg/hm2時，更有利于氮肥肥效的發揮，較高鉀肥水平下施用氮肥效果更好。

圖4顯示，不同的氮肥、鉀肥用量也影響磷肥的用量。在K2水平下，磷肥用量從1水平增加到2水平，N1水平減產481.98 kg/hm2， N2水平增產752.98 kg/hm2，表明氮肥用量的提高有利于磷肥肥效的發揮。在N2水平下，磷肥用量從1水平增加到2水平，在K1和K2水平下，大黃增產量分別為752.98和432.14 kg/hm2，說明鉀肥的增加不利于氮肥效果的發揮。同樣，不同氮磷肥施用量明顯影響鉀肥效果的發揮。在P2水平下，鉀肥用量從1水平增加到2水平，在相應的N1和N2水平下，增產量分別為48.38和1361.91 kg/hm2，表明氮肥用量增加能夠提高K肥肥效的發揮。在N2水平下，鉀肥用量從1水平增加到2水平，在P1和P2水平下，大黃增產量分別為1041.07和1361.91 kg/hm2，說明提高磷肥用量對鉀肥肥效可起到促進作用。

圖4　氮磷鉀交互效應分析Fig.4　Analysis of the interactions among the nitrogen, phosphorus and potassium fertilization level

2.3.2兩兩之間的交互效應及最佳施肥量根據表1數據采用回歸法分別對施肥處理，氮磷(1～7、11、12)，氮鉀(1～3、6、8～11、13)，磷鉀(1、4～10、14)擬合二元二次肥料效應函數(Y為唐古特大黃產量，N、P、K分別對應氮肥、磷肥和鉀肥的施用量)，并在a=0.05水平上對函數進行F檢驗得到其擬合函數(表3)。由表3可知，擬合方程檢驗達到顯著水平，且符合肥料報酬遞減律(二次項為負值，一次項為正值)，說明擬合的函數是典型肥料函數，能較好的表述兩種肥料施用量同唐古特大黃產量間的關系，在N2水平上肥料效應函數的交叉項系數為0.909，可知K，P交互增產效果最為明顯。根據表3采用微分偏導數法求解得到最高產量、最佳產量及對應施肥量(表4)。

表3　二元肥料效應模型擬合結果

表4　二元二次方程下施肥量及產量

表5　不同施肥量對唐古特大黃藥材品質的影響

注：數據為平均數±標準差。不同小寫字母表示在P<0.05差異顯著。

Note: The data indicates mean±SD. Different small letters mean significant difference atP<0.05.

2.4　三因子肥料效應模型和最佳施肥量

依據“3414”田間肥料試驗設計，利用Excel軟件建立以唐古特大黃“3414”不完全試驗方案中1~14處理產量為目標函數的氮、磷、鉀肥效三元二次回歸模型為：Y=6519.14+28.35N-0.48N2+80.29P-1.06P2+142.5K-1.84K2+0.67NP+0.16NK-0.36PK，式中，Y為唐古特大黃干根產量，N為氮肥施用量，P為磷肥施用量，K為鉀肥施用量。該擬合函數R2=0.9772，F=19.06>F0.05=0.0061，二次項系數為負，一次項系數為正，符合肥料報酬遞減規律，判定為典型性效應函數。對方程關于N、P、K分別求偏導，利用Excel規劃求解，得出N=74.06 kg/hm2，P=55.07 kg/hm2，K=36.56 kg/hm2，得到最大產量12017.2 kg/hm2。按純氮5.4 元/kg、五氧化二磷10 元/kg、氧化鉀5 元/kg、唐古特大黃16 元/kg進行計算。扣除肥料成本收入(I),按照公式I=16Y-(5.4N+10.0P+5.0K)計算。

結合三元二次效益模型，對上式I關于N，P，K求偏導數，令其為0計算得，當N=73.33 kg/hm2，P=54.58 kg/hm2，K=36.37 kg/hm2時，得最大經濟效益為143111.0 元/hm2，該施肥配方條件下產量為12012.6 kg/hm2，恰好與處理6(N2P2K2)產量相接近。唐古特大黃價格及氮、磷、鉀肥料的銷售價變化較大，價格的變化對最佳施肥效益產生一定影響。

2.5　不同施肥量對唐古特大黃藥材品質的影響

唐古特大黃作為藥用經濟植物，其有效成分的高低直接影響著品質的優劣，進而影響其售價。唐古特大黃的有效成分以蒽醌類化合物為主，并作為評價其質量的主要依據。表5顯示，施肥對唐古特大黃大黃酚和總蒽醌含量具有顯著(P<0.05)影響。對蘆薈大黃素，大黃酸，大黃素和大黃素甲醚的含量影響不顯著(P>0.05)，對灰分和含水量的影響不顯著(P>0.05)，但其灰分和水分含量均達到《藥典》標準(總灰分不得過10.0%，減失重量不得過15.0%)。處理13(N1P2K1)蘆薈大黃素含量最高，處理12(N1P1K2)大黃酚含量最高，較處理11(N3P2K2)顯著提高(P<0.05)。處理6的總蒽醌較處理11極顯著提高(P<0.05)。且不施肥處理1(N0P0K0)的總蒽醌含量較處理11(N3P2K2)顯著提高(P<0.05)。總蒽醌含量最高為處理6(N2P2K2)，其次為不施肥組，高氮組含量最低(1.48%)。除高氮組外，其余各處理含量均達藥典標準(總蒽醌不得少于1.5%)。

3討論與結論

3.1　唐古特大黃最佳肥料配比為N2P2K1或N2P2K2

土壤肥力是提供作物所需各種營養元素的綜合能力，施肥是維持土壤持續生產力、改善土壤營養狀態、提高土壤肥力和維持穩定增產的有效措施，合理施肥可促進作物生長，有效提高產量。羅世瓊等[23]研究發現施肥可促進黃花蒿(Artemisiaannua)的生長。適量施磷也可增加寬葉羌活(Notopterygiumforbesii)根莖產量[24]。由于營養元素不僅具有主要效應，其交互作用效應也是影響作物產量的重要因素，成為土壤肥料學與植物營養研究的熱點[25]，只有探明不同作物養分間的交互作用方向(正向還是負向)，制訂適宜養分配比，才能充分發揮肥料的肥效。烤煙(Nicotiana)單施氮、磷、鉀的施肥量與產量和效益呈拋物線關系，在一定施肥范圍內產量和經濟效益均隨施肥量的增加而提高，但超過此范圍均降低[26]。張永清和苗果園[27]發現氮與磷對黍子(Panicummiliaceum)根系生長表現出明顯的協同作用，施用氮和磷基礎上施鉀具有一定正向效果。張美俊等[28]研究表明適宜氮肥施用量是影響糜子(Panicummiliaceum)產量的關鍵因子，氮、磷、鉀肥間存在明顯的交互作用，配合施用能提高肥效，三因素對糜子產量的影響大小順序為氮>磷>鉀，任一因素過量施用均會導致產量顯著降低。本研究通過對唐古特大黃“3414”配方施肥發現，施肥能促進唐古特大黃干物質積累，提高產量，限制其產量和收益的主要養分作用依次為P>N>K，磷肥增產效應最明顯，氮肥次之，鉀肥最差。單施肥料增產效果和收益表現為P>N>K，這可能是因為磷肥有利于有機物更多地向根系分配，氮肥與作物的光合作用緊密聯系，形成的有機物為根的生長提供了保障。單施氮、磷、鉀量與產量和效益呈拋物線關系，一定范圍內產量和經濟效益隨肥料的增加而提高，但超過此范圍反而降低，這與張文明等[26]的研究結果相似，這種現象符合“報酬遞減律學說”[29]。對氮、磷、鉀肥間的交互效應分析發現，P2K2組合最有利于氮肥效發揮，N2K1組合最有利于磷肥效發揮；N2P2組合最有利于鉀肥肥效發揮。3種肥料的配合施用能夠最大限度提高藥材產量。施肥處理的增產效果依次為NPK>P>N>K，N2P2K2施肥處理唐古特大黃產量和經濟效益均最高，不施肥處理N0P0K0產量最低，最高產量較N0P0K0增產47.12%，以上說明本試驗最佳配比設計較為合理，最佳肥料配比為N2P2K1或N2P2K2。

3.2　合理施肥有利于唐古特大黃有效成分的積累

中藥材有效成分含量是中藥材質量的重要因素，也是為控制藥材質量的一種有效手段。藥材總灰分含量低說明含雜質少，藥材水分含量低意味著貯藏過程中不易霉變或干制需要時間較短。施肥可提高黃花蒿抗瘧成分含量[23]。本研究結果表明，卓尼縣扎古錄鎮各處理條件下唐古特大黃均達到藥典規定標準，處理13(N1P2K1)的蘆薈大黃素含量最高，處理12(N1P1K2)大黃酚含量最高，處理6(N2P2K2)的大黃酸、大黃素甲醚含量和總蒽醌含量均最高。施肥對灰分和水分影響不大，除高氮處理外，其余處理均達到藥典規定標準。值得注意的是施氮肥不利于其有效成分的積累，可能是由于多施氮肥造成植株的莖葉徒長，其機理有待進一步研究。

3.3　唐古特大黃施肥應綜合考慮產量和經濟效益

施肥對作物產量和品質的影響源于施肥可以改變土壤理化特性。鄧少虹等[30]研究表明，施肥對植草土壤活性有機碳和碳庫管理指數的影響顯著，對土壤酶活性的影響存在差異。合理配方施肥可極顯著提高甘草根系TTC活力[22]。本研究通過建立唐古特大黃的產量和施肥效益的一元二次、二元二次和三元二次肥料效應函數，得到不同肥效函數的施肥參數。利用一元二次肥效方程估測得最高產量氮、磷、鉀最佳施肥量不同，N=77.49 kg/hm2，最大產量為12098.07 kg/hm2；P=61.01 kg/hm2，最大產量為12417.59 kg/hm2；K=42.27 kg/hm2，最大產量為12075.96 kg/hm2。氮磷、氮鉀、磷鉀的二元二次肥效方程理論最大產量施肥量N=74.96 kg/hm2，P=57.46 kg/hm2，最大產量為12534.4 kg/hm2；N=74.16 kg/hm2，K=37.65 kg/hm2，最大產量為13636.7 kg/hm2；P=63.77 kg/hm2，K=39.38 kg/hm2，最大產量為12268.9 kg/hm2。氮磷鉀的三元二次數學模型估測最大產量施肥量分別為N=74.06 kg/hm2，P=55.07 kg/hm2，K=36.56 kg/hm2，最高產量為12384.3 kg/hm2；最佳經濟效益施肥量N為73.33 kg/hm2，P為54.58 kg/hm2，K為36.37 kg/hm2，產量為12012.6 kg/hm2。結合產量、經濟效益和總蒽醌含量結果，建議該地的施肥量為N為73～90 kg/hm2，P為53～60 kg/hm2，K為32～37 kg/hm2。

綜上所述，只有了解作物需肥規律、土壤供肥性能和肥料元素間的互作效應進行配方施肥，才能提高肥料利用率，保證作物增產，改善產品品質，最大限度地降低肥料流失，減少環境污染，降低生產成本。唐古特大黃適宜施肥量對產量具有顯著促進作用，并有利于有效成分的積累。在生產中，制定唐古特大黃生產方案時，應根據肥料及藥材價格合理預測，優化肥料種類及配比，并根據當季生長情況適當調整，以獲得最大收益。本研究得出的最佳施肥處理將在后期研究中進一步進行驗證和示范。

致謝：甘南藏族自治州科技局提供合作，甘玉偉站長提供幫助，甘肅農業大學碩士生米永偉、何媛麗、周傳猛、王華麗和楊慧珍，本科生李玲玲、張盼盼、楊鵬偉等參與試驗工作。

References：

[1]Wang Y, Song L K, Wang X N,etal.Textual research on germplasm and distribution of Rhei Radix et Rhizoma. China Pharmacy, 2013, 24(11): 1040-1043.

[2]Chinese Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of People’s Republic of China (Part one)[M]. Beijing: China Medical Science Press, 2010: 22-23.

[3]Jin W, Ge R L, Huang Z Q,etal. Chemical constituents ofRheumtanguticumMaxim.ex Balf. Journal of Chinese Phamaceutical Sciences, 2006, 15(4): 206-210.

[4]Ding L, Zhou Y, Li Z Y. Pharmacology and clinical application of rhubarb. Chinese Journal of Modern Drug Application, 2011, 5(4): 165-166.

[5]Yu X Y, Ma L, Ge R L. Effects of ethanol extract of different altitude of Qinghai ProvinceRheumtanguticumon GLC-82 cells. Journal of Qinghai Medical College, 2013, 34(2):114-116.

[6]Hai R X, Jun L B, Wei H A,etal. The effect of emodin, an anthraquinone derivative extracted from the roots ofRheumtanguticum, against herpes simplex virus in vitro and in vivo. Journal of Ethnopharmacology, 2011, (133): 718-723.

[7]Wang C H, Yin F J, Liu X,etal. Study on seed germination testing standardization ofRheumofficinaleBaill. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research, 2009,20(6):1369-1371.

[8]Shi Y T, Chen Y, Guo F X,etal. Studies on filling dynamic and germination characteristics ofRheumpalmatumseeds. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 8(3): 178-183.

[9]Shi Y T, Chen Y, Guo F X,etal. The filling dynamics and germination traits ofRheumpalmatumseeds. China Journal of Chinese Materia Medica, 2009, 34(15): 1979-1983.

[10]Zhang T T, Chen Y, Guo F X,etal. Effect of different sowing quantities on seedling quality ofRheumpalmatum. Acta Prataculturae Sinica, 2013, 22(4): 99-105.

[11]Li Y D, He K, Chai Z X,etal. Normalized cultivation technology ofRheumpalmaumL. and prevention and control of its pest insects and diseases. World Science and Technology, Modernization of Traditional Chinese Medicine and Materia Medics, 2005, 7(2): 74-76.

[12]Li S L, Cai X J, Chen Z Q,etal. The effect of organic-inorganic fertilizer combination application on seedling growth of rhubarb. Qinghai Science and Technology, 2004, (5): 35-38.

[13]Pan S Z, Wang Z K, Han X,etal. The seedling research ofRheumpalmatumL.seed. Modern Agricultural Science and Technology, 2012,(18): 60-64.

[14]Li S L. Effects of different fertilizing amount on yield, the effective components of rhubarb and soil quality. Jiangsu Agricultural Sciences, 2012, 40(9): 231-232.

[15]Zhang W H, A J K, Dong H Z. Promoting seed germ ination ofRheumtanguticumwith ultrasonic waves and gibberellic acid. Journal of Qinghai University (Nature Science), 2008, 26(6): 34-36.

[16]Cao S, Guo F X, Chen Y,etal. The filling dynamics and germination traits ofRheumtanguticumseeds. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(6): 225-232.

[17]Tong L, Li W Y, Li Y P,etal. A comparative study of wild and cultivated varieties of QinghaiRheumtanguticumpharmacodynamics. Shaanxi Journal of Traditional Chinese Medicine, 2006, 26(9): 1134-1135.

[18]Zhou L, Chen G, Shi P,etal. Change of anthraquinones in 1-2-year-old cultivatedRheumtanguticum. Chinese Traditional Patent Medicine, 2011, 33(22): 297-300.

[19]Che G D, Li Y L, Wang L Y,etal. Seasonal change of anthroquinone content in cultivatedRheumtanguticum. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2006, 26(11): 2378-2382.

[20]Sun Y X, Guo Q S, Yu S Z,etal. Establishing phosphorus and potassium fertilization recommendation index based on the ‘3414’ field experiments. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(1): 197-203.

[21]Xu W H, Wu X F, Zhang Y Z. Applied research of fertilizer efficiency in‘3414’ field trial model based on excel. Modern Agricultural Science and Technology, 2012, (7): 19-21.

[22]Huang Y P, Chen Y, Guo F X,etal. Effect of N, P, K combined fertilizing on the cultivating quality ofGlycyrrhizauralensisseedlings. Acta Prataculturae Sinica, 2012, 21(2):233-240.

[23]Luo S Q, Shi A D, Yuan L,etal. Changes in antimalarial compounds and antioxidation activities ofArtemisiaannuain response to fertilization. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(1): 339-345.

[24]Fang Z S, Gao L H, Zhang E H,etal. Effect of nitrogen and phosphorus fertilizer on yield and quality ofNotopterygiumfranchetii. Acta Prataculturae Sinica, 2010, 19(4): 54-60.

[25]Li S X. The current state and prospect of plant nutrition and fertilizer science. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 1999, 5(3): 193-205.

[26]Zhang W M, Qiu H Z, Zhang C H,etal. Effects of ‘3414’ fertilization program and fertilizer recommendation for flue-cured tobacco in east Gansu Province. Agricultural Research in the Arid Areas, 2013, 31(5): 191-195.

[27]Zhang Y Q, Miao G Y. Effects of fertilizing in immature soil to broomcorn millet root growing and its physiological ecology.Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(3): 158-161.

[28]Zhang M J, Qiao Z J, Yang W D,etal. Effect of N, P and K fertilizer application and optimum rate for yield of millet. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2013, 19(2): 347-353.

[29]Zhu Q H, Qiang Y Z. The identity and problem of the diminishing rate of return in the economics and the fertilizer sciences. Journal of Shanxi Agricultural Sciences, 2011, 39(1): 33-37.

[30]Deng S H, Lin M Y, Li F S,etal. Effects of fertilization on soil carbon activities in pasture grown pool management soil of the Karst index and enzyme region. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(4): 262-268.

參考文獻：

[1]王巖,宋良科,王小寧,等. 大黃種質考證與資源分布. 中國藥房, 2013, 24(11): 1040-1043.

[2]國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典(一部)[M]. 北京: 中國醫藥科技出版社, 2010: 22-23.

[4]丁麗,鄒宇,李智永. 大黃的藥理與臨床應用. 中國現代藥物應用, 2011, 5(4): 165-166.

[5]于小雨,馬蘭,格日力. 不同海拔唐古特大黃醇提物對肺腺癌細胞株GLC-82的作用. 青海醫學院學報, 2013, 34(2): 114-116.

[7]王昌華,銀福軍,劉翔,等. 大黃種子發芽檢驗標準化研究. 時珍國醫國藥, 2009, 20(6): 1369-1371.

[8]石有太,陳垣,郭鳳霞,等. 掌葉大黃種子灌漿動態及其發芽特性研究. 草業學報, 2009,8(3): 178-183.

[9]石有太,陳垣,郭鳳霞,等. 掌葉大黃籽粒營養物質積累動態及其發芽特性研究. 中國中藥雜志, 2009, 34(15): 1979-1983.

[10]張天銅,陳垣,郭鳳霞,等. 不同播種量對甘肅禮縣掌葉大黃育苗質量的影響. 草業學報, 2013, 22(4): 99-105.

[11]李應東,何凱,柴兆祥,等. 掌葉大黃規范化種植技術及其主要病蟲害防治. 世界科學技術-中醫藥現代化-中藥材究, 2005, 7(2): 74-76.

[12]李松齡,蔡曉劍,陳占全,等. 有機-無機肥料配合施用對大黃苗期生長影響研究. 青海科技, 2004,(5): 35-38.

[13]潘水站,王振坤,韓旭,等. 掌葉大黃施肥技術研究. 現代農業科技, 2012, (18): 60-64.

[14]李松齡. 不同施肥量對大黃產量、有效成分及土壤質量的影響. 江蘇農業科學, 2012, 40(9): 231-232.

[15]張衛華,阿繼凱,董匯澤. 超聲波和赤霉素處理促進唐古特大黃種子萌發. 青海大學學報(自然科學版), 2008, 26(6): 34-36.

[16]曹師,郭鳳霞,陳垣,等. 唐古特大黃種子灌漿充實動態及發芽特性研究. 草業學報, 2014, 23(6): 225-232.

[17]童麗,李文淵,李永平,等. 青海唐古特大黃野生和栽培品藥效學比較研究. 陜西中醫, 2006, 26(9): 1134-1135.

[18]周利,陳桂,史萍,等. 一年和二年生人工種植唐古特大黃蒽醌類成分的變化. 中成藥, 2011, 33(22): 297-300.

[19]車國冬,李玉林,王凌云,等. 栽培唐古特大黃蒽醌含量的季節動態變化. 西北植物學報, 2006, 26(11): 2378-2382.

[20]孫義祥,郭躍升,于舜章,等. 應用“3414”試驗建立冬小麥測土配方施肥指標體系植物營養與肥料學報. 植物營養與肥料學報, 2009, 15(1): 197-203.

[21]徐衛華,吳雪芬,張遠照. 基于Excel的“3414”田間肥效試驗模型的應用研究. 現代農業科技, 2012,(7): 19-21.

[22]黃亞萍,陳垣,郭鳳霞,等. 氮磷鉀配施對甘草育苗質量的影響. 草業學報, 2012, 21(2): 233-240.

[23]羅世瓊,石安東,袁玲,等. 黃花蒿抗瘧相關成分及抗氧化活性對施肥方式的響應. 草業學報, 2014, 23(1): 339-345.

[24]方子森,高凌花,張恩和,等. 人工施用氮肥、磷肥對寬葉羌活產量和質量的影響. 草業學報, 2010,19(4): 54-60.

[25]李生秀. 植物營養與肥料學科的現狀與展望. 植物營養與肥料學報, 1999,5(3): 193-205.

[26]張文明,邱慧珍,張春紅,等. 隴東烤煙“3414”施肥效果及推薦施肥量研究. 干旱地區農業研究, 2013, 31(5): 191-195.

[27]張永清,苗果園. 生土施肥對黍子根系生長及生理生態效應的影響. 水土保持學報, 2006, 20(3): 158-161.

[28]張美俊,喬治軍,楊武德,等. 糜子氮、磷、鉀肥的效應及優化研究. 植物營養與肥料學報, 2013, 19(2): 347-353.

[29]褚清河,強彥珍. 經濟學與肥料學中報酬遞減律的同一性及其問題. 山西農業科技, 2011, 39(1): 33-37.

[30]鄧少虹,林明月,李伏生,等. 施肥對喀斯特地區植草土壤碳庫管理指數及酶活性的影響. 草業學報, 2014, 23(4): 262-268.

齊浩,陳垣,郭鳳霞,曹師,郭志軍,楊育峰. 唐古特大黃“3414”施肥效果及推薦施肥量研究. 草業學報, 2015, 24(9): 19-29.

QI Hao, CHEN Yuan, GUO Feng-Xia, CAO Shi, GUO Zhi-Jun, YANG Yu-Feng. Use of the ‘3414’ fertilization design to determine optimal fertilization rates forRheumtanguticum. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(9): 19-29.

通訊作者*Corresponding author. E-mail: cygcx1963@163.com

作者簡介：齊浩(1990-)，男，甘肅平涼人，在讀碩士。E-mail: 274906233@qq.com

基金項目：甘肅省科技重大專項唐古特大黃GAP種植及產業化開發(1102NKDP019)，國家科技重大專項(2009ZX09308-002-1)，國家科技支撐計劃(2007BAI37B04)，甘肅省中藥材產業科技攻關項目(GYC09-06-03)，國家藥用植物種質保存與利用支撐平臺的可持續發展——種質收集保存及數據庫建設和甘肅農業大學教學研究等項目資助。

收稿日期：2014-09-30；改回日期：2014-12-31

DOI：10.11686/cyxb2014409http://cyxb.lzu.edu.cn