不同施氮量對(duì)雪菊生長及代謝產(chǎn)物的影響

姜雅爽， 熊 琦， 楊 輝， 麥麥提江·奧布力艾散， 秦 勇， 余紀(jì)東

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆特克斯縣農(nóng)業(yè)局，新疆特克斯縣835500；3.新疆策勒縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆策勒縣848300

雪菊(CoreopsistinctoriaNutt.)屬于菊科(Compositae)金雞菊屬(CoreopsisL.)，在昆侖山一帶民間又稱清三高花，是中國西部地區(qū)廣為栽培的一種植物，學(xué)名雙色金雞菊[1]。研究發(fā)現(xiàn)，雪菊中富含揮發(fā)油、總皂苷、氨基酸和黃酮類等物質(zhì)，其中包括對(duì)降低血壓、降低血脂、調(diào)節(jié)血糖、抗腫瘤與抗衰老等有關(guān)的芳香類、醇類、酚類、萜類、黃酮類、烯烴類和烷烴類等多種化合物[2-6]。雪菊中含有營養(yǎng)保健功能的黃酮類、皂苷類、氨基酸類等活性成分[7]，具有抗癌、抗炎、抗病毒、抗糖尿病等藥理作用[8-10]。目前雪菊的研究主要集中于化學(xué)成分的提取分離及檢測技術(shù)，以及藥理作用等方面的研究。而雪菊生產(chǎn)上也多沿用農(nóng)作物的施肥技術(shù)，不能根據(jù)植株生長發(fā)育和營養(yǎng)需求規(guī)律確定肥料的最佳用量、比例和施用期，這不僅影響了雪菊的產(chǎn)量與代謝產(chǎn)物，而且造成了肥料浪費(fèi)和土壤的污染。氮(N)為植物生長所必需的營養(yǎng)元素之一，對(duì)植物的生長發(fā)育起重要作用，是葉綠素的主要成分之一，另外N素還直接或間接地影響氨基酸、生物堿等次生代謝產(chǎn)物的合成，大量研究表明氮素可以影響植物類黃酮物質(zhì)的合成[11]，并以多種方式參與植物體內(nèi)各種代謝過程，對(duì)增進(jìn)作物生長發(fā)育、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)有著明顯的作用[12]。近年來，關(guān)于施用氮肥對(duì)一些中藥材生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的效應(yīng)研究已有系列報(bào)道。目前，對(duì)于雪菊的研究大多是基于其藥用價(jià)值而進(jìn)行的關(guān)于雪菊化學(xué)成分提取、藥理作用、揮發(fā)油等營養(yǎng)保健價(jià)值方面的探索，但關(guān)于施用氮肥對(duì)雪菊生長和次生代謝產(chǎn)物的影響還少有研究。通過研究不同施氮量對(duì)雪菊生長和代謝產(chǎn)物的影響，探索雪菊對(duì)土壤氮素養(yǎng)分的正常需求，建立雪菊氮素養(yǎng)分調(diào)控理論和確定合理的氮肥用量，從而為科學(xué)地種植雪菊提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

雪菊試驗(yàn)的種子來源于新疆和田地區(qū)皮山縣克里陽鄉(xiāng)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪實(shí)踐教學(xué)基地進(jìn)行，該基地處于中溫帶區(qū)，為典型的大陸性干旱氣候，具有冬季寒冷、夏季炎熱、晝夜溫差大的特點(diǎn)。由于地形條件的影響，由南向北氣候差異較大，南部夏季降水較多，北部沙漠性氣候特征顯著。該基地日照充足，年日照時(shí)數(shù)為2 700 h；熱量條件也較為充足，積溫為3 450 ℃，年平均氣溫6.8 ℃，1月平均氣溫為 -15.6 ℃，7月平均氣溫為24.5 ℃；年平均降水量為 190 mm，夏季降水量明顯多于冬季；年無霜期為160～190 d[13]。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2016年4月29日開始播種，盆栽試驗(yàn)采用塑料桶(上口徑22 cm，下口徑14 cm，高20 cm)，每盆裝營養(yǎng)土4 kg(園土 ∶河沙 ∶腐熟牛糞質(zhì)量比為8 ∶1 ∶1)，土壤含堿解氮45.21 mg/kg、速效磷19.63 mg/kg、速效鉀 82.5 mg/kg。試驗(yàn)處理設(shè)置 6個(gè)氮肥水平，分別為0、0.1、0.2 、0.3、0.4、0.5 g/kg，即氮肥施用量為0、0.4、0.8、1.2、1.6、2 g/盆，并分別用代號(hào)N0、N1、N2、N3、N4、N5表示，每個(gè)氮肥水平種植20株，3次重復(fù)，共計(jì)360株。氮肥品種為硫酸銨，氮肥分基肥、分枝肥、蕾期肥，各占40%、30%、30%。各處理氮肥分3次施入，底肥施40%，剩余氮肥分別于7月4和8月3日追施。

1.3.2 雪菊生長性狀的測定 試驗(yàn)過程中分別于7月15日、7月30日、8月15日、8月30日共進(jìn)行4次植株性狀測量，在試驗(yàn)地每個(gè)小區(qū)中選擇10株長勢一致的雪菊分別進(jìn)行測量，先后對(duì)其測量株高(植株生長地面與最高分枝頂端間距離)、莖粗(以根莖上部1/3處為準(zhǔn))、單花花徑(利用電子游標(biāo)卡尺測花瓣最大直徑)、葉片的SPAD值和雪菊的主干分枝數(shù)。花莖的測量方法是從每個(gè)小區(qū)選10株長勢一致的進(jìn)行標(biāo)記，從標(biāo)記的10株里選擇開花位置相近的，每株選擇1朵花進(jìn)行測定。采用SPAD 502葉綠素儀測定葉片葉綠素含量，在植株上隨機(jī)抽取位置相近的10張上部葉片測定其葉綠素值，取平均值作為植株葉綠素相對(duì)含量。

1.3.3 雪菊產(chǎn)量 從7月2日起至9月7日每天采摘，每天采摘的花稱其鮮質(zhì)量，如遇下雨則第2天采摘。不同處理的花朵，分別采摘保存，陰干后稱其干質(zhì)量，每個(gè)小區(qū)的產(chǎn)量以第1次摘花時(shí)間至最后1次摘花為止。

1.3.4 雪菊代謝產(chǎn)物的測定方法 分別對(duì)雪菊進(jìn)行5種主要成分進(jìn)行測定，在稱量鮮花產(chǎn)量后及時(shí)將花用微波殺青，于55 ℃烘干稱質(zhì)量。將制備好的雪菊花粉碎制樣，過篩，保存待測。黃酮含量的測定使用亞硝酸鈉-硝酸鋁顯色法[14]、超聲波提取法[15]；綠原酸含量的測定使用超聲波提取法[16]；茶多酚含量的測定使用酒石酸亞鐵比色法[17]；總糖含量的測定使用可見苯酚-濃硫酸比色法[18]；氨基酸含量的測定使用茚三酮比色法[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究利用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，采用SPSS.19.0分析軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對(duì)雪菊生長的影響

由表1可知，不同的施氮量處理對(duì)雪菊的株高、莖粗、單花花莖、主干分枝數(shù)及葉片SPAD值具有不同的影響。N3處理的株高值最大，為46.13 cm，N1處理的株高最小，為 41.23 cm；N3、N2處理的莖粗值較大，分別為4.05、3.70 mm，N5處理的莖粗值最小，為3.15 mm；N3處理的單花花莖直徑最大，為2.83 mm，對(duì)照處理的單花花莖直徑最小，為 2.60 mm；主干分枝數(shù)方面，N4處理的值最大，為9.33，對(duì)照N0處理的值最小，為7.33；在葉片SPAD值方面，N3處理最大，為36.25，N5處理最小，為22.73。

表1 不同處理雪菊生長指標(biāo)比較

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 不同施氮量對(duì)雪菊產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，不同施氮量對(duì)雪菊產(chǎn)量的影響差異顯著，N3處理的雪菊干鮮質(zhì)量值最高，分別為296.17、67.88 g；N5處理的干鮮質(zhì)量值最低，分別為141.38、35.14 g；折合總產(chǎn)量后，N3處理的總鮮花產(chǎn)量最高，為3 061.20 kg/hm2，總干花產(chǎn)量為701.55 kg/hm2；N2處理的總鮮花產(chǎn)量和總干花產(chǎn)量次之，分比為2 971.35、684.60 kg/hm2；N5處理的總鮮花產(chǎn)量和總干花產(chǎn)量最低，分別為1 461.30、363.15 kg/hm2。

表2 不同處理的雪菊產(chǎn)量比較

由表3可以看出，不同施氮處理對(duì)雪菊的平均單株產(chǎn)量影響差異也很明顯，在N3處理下，雪菊的平均單株產(chǎn)量鮮質(zhì)量和干質(zhì)量都達(dá)到最大值，分別為24.47、5.72 g；在N5處理時(shí)的單株產(chǎn)量干質(zhì)量和鮮質(zhì)量最小，分別為6.63、1.43 g。

表3 不同處理雪菊平均單株產(chǎn)量

2.3 不同施氮量對(duì)雪菊代謝產(chǎn)物的影響

2.3.1 不同施氮量對(duì)雪菊黃酮含量的影響 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期間，4個(gè)時(shí)間段的黃酮含量在8.14%～14.42%之間，在7月2日至7月17日這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，N3處理的黃酮含量呈現(xiàn)最大值，為14.42%，N4處理的黃酮含量其次，為14.17%，N5處理的黃酮含量最低，為12.85%。

2.3.2 不同施氮量對(duì)雪菊綠原酸含量的影響 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期間，4個(gè)時(shí)間段的綠原酸含量在0.32%～0.43%之間。在8月19日至9月3日的時(shí)間段內(nèi)，N3處理的綠原酸含量最高，為0.43%，對(duì)照處理的綠原酸含量最低，為0.32%。

2.3.3 不同施氮量對(duì)雪菊茶多酚含量的影響 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期間，4個(gè)時(shí)間段內(nèi)茶多酚的含量在7.60%～11.68%之間，在8月3日至8月18日的時(shí)間段內(nèi)，N3處理的茶多酚含量達(dá)到最高，為11.68%，N5處理的茶多酚含量值最低，為9.90%；在8月19日至9月3日時(shí)間段內(nèi)，N2處理的茶多酚含量最低，為7.60%，N3處理的茶多酚含量最高，為8.96%。

2.3.4 不同施氮量對(duì)雪菊總糖含量的影響 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期間，4個(gè)時(shí)間段內(nèi)總糖含量在9.44%～14.83%之間。在7月18日至8月2日期間，N2處理的總糖含量最高，為14.83%，對(duì)照處理的總糖含量值最低，為11.53%；在8月19日至9月3日期間，N5處理的總糖含量最高，為11.60%；對(duì)照處理的總糖含量最低，為9.44%。

表4 不同施氮量對(duì)雪菊代謝產(chǎn)物的影響

2.3.5 不同施氮量對(duì)雪菊氨基酸含量的影響 由表4可以看出，在7月2日至9月3日期間，4個(gè)時(shí)間段內(nèi)氨基酸含量在6.05%～15.01%之間。在7與2日至7月17日時(shí)間段內(nèi)，N2處理的氨基酸含量最高，為15.01%，N1處理的氨基酸含量最低，為10.90%；在8月19日至9月3日期間N3處理的氨基酸的含量最高，為8.37%，N5處理的氨基酸含量最低，為6.05%。

3 結(jié)論與討論

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同的施氮量對(duì)雪菊的生長、產(chǎn)量和代謝產(chǎn)物均存在不同程度的影響。雪菊的株高、莖粗、主干分枝數(shù)等與施氮量成正比。在雪菊的生長方面，雪菊的株高、莖粗、單花花莖隨著施氮量的增加而呈現(xiàn)上升的趨勢，并在N3處理時(shí)達(dá)到最大值。在雪菊的分枝數(shù)方面，不同施氮量對(duì)于雪菊的分枝數(shù)影響差異不明顯。在葉片的SPAD值方面，隨著施氮量的增加，雪菊葉片的SPAD值呈增加趨勢，并在N3處理時(shí)達(dá)到最大值，隨后則呈現(xiàn)下降的趨勢。雪菊的產(chǎn)量隨著施氮量的增加也呈現(xiàn)上升的趨勢，并在N3處理時(shí)達(dá)到最大值，隨后則出現(xiàn)下降的趨勢。

本研究表明，隨施氮量的增加，雪菊產(chǎn)量呈先升后降的趨勢，N1處理至N3處理的雪菊產(chǎn)量呈逐漸增加的趨勢，且都超過對(duì)照處理，到N3處理時(shí)達(dá)到最高，比對(duì)照處理增加16.10%。在雪菊的代謝產(chǎn)物方面，黃酮含量在8.14%～14.42%之間，與王艷等測定的雪菊總黃酮含量12.28%[20]相近，其中黃酮的含量在N3處理時(shí)達(dá)到最大，為14.42%；相對(duì)于其他處理來看，N3的黃酮含量整體高于其他處理。綠原酸的含量在0.32%～0.43%之間，低于張艷麗等測得的綠原酸含量0.64%[21]，綠原酸含量在N3處理時(shí)達(dá)到最大，為0.43%；測得的茶多酚含量在7.60%～11.68%之間，雪菊的茶多酚含量在N3處理時(shí)達(dá)到最大，為11.68%，且N3處理的茶多酚含量整體也高于其他處理水平；總糖含量在9.44%～14.83%之間，與阿賽古麗等測得的雪菊可溶性總糖含量在11%左右[22]相似，總糖含量在N2處理時(shí)達(dá)最大，為14.83%；氨基酸含量在6.05%～15.01%之間，與張輝等在不同產(chǎn)地測得的雪菊總氨基酸含量6.74%～8.65%[23]有較大的差距，雪菊的氨基酸含量在N2處理時(shí)最高，達(dá)15.01%。

氮素通過影響相關(guān)結(jié)構(gòu)基因與調(diào)控基因的表達(dá)來調(diào)控植物類黃酮物質(zhì)的積累，總的來說，低N促進(jìn)了類黃酮物質(zhì)的積累，而高N則抑制其合成[11]。但在不同植物品種和不同種類的類黃酮物質(zhì)變化并不相同。由以上分析結(jié)果得出在雪菊的生產(chǎn)上，應(yīng)注意合理施用氮肥，雪菊產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)最優(yōu)為N3處理，即0.3 g/kg，在N3處理時(shí)雪菊的產(chǎn)量最高，為701.55 kg/hm2；綜合比較施氮量對(duì)雪菊生長、產(chǎn)量和品質(zhì)等因素的影響，在N2、N3處理時(shí)呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，建議雪菊生育期內(nèi)氮肥用量在0.2～0.3 g/kg為宜。