不同基肥對浙貝母根際土壤養分及其入藥品質的影響

陳群輝 柯燕萍 魏祖晨 趙順鑫 周濃 杜慧慧 劉正學

摘要：【目的】研究不同基肥對浙貝母根際土壤養分和入藥品質的影響，為浙貝母規范化施肥和品質提升提供科學依據。【方法】以重慶萬州浙貝母為試驗材料，分別施用有機肥（S1）、復方無機肥（S2）和有機無機復混肥（S3）3種不同基肥，以不施基肥為對照（CK），測定不同處理的浙貝母土壤理化性質、土壤酶活性及浙貝母鱗莖的生物堿、核苷和氨基酸含量，分析3種基肥對浙貝母根際土壤養分和入藥品質的影響。【結果】與CK相比，3種施肥處理均可不同程度提高浙貝母根際土壤養分含量和土壤酶活性（多酚氧化酶除外），其中S3處理的土壤全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀和有機質含量分別較CK顯著提高82.21%、28.01%、69.10%、829.41%、120.97%、175.89%和22.82%（P<0.05，下同），蛋白酶、脲酶、中性磷酸酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶的活性分別較CK提高186.4%、20.98%、42.87%、31.41%、25.37%和44.59%;各施肥處理的土壤 pH均較CK下降，土壤有不同程度的酸化趨勢，多酚氧化酶活性均低于CK。浙貝母鱗莖中貝母辛、貝母素甲、貝母素乙含量均顯著提高，與CK相比分別提高66.67%、162.16%和47.64%。相關分析結果表明，貝母素甲、貝母素乙和貝母辛3種品質指標均與土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、堿性磷酸酶、全氮、全磷和全鉀含量存在顯著或極顯著（P<0.01，下同）正相關，而與多酚氧化酶和土壤pH存在極顯著負相關。【結論】與單施有機肥或單施含微量元素的復方無機肥相比，有機無機復混肥能顯著增加浙貝母的根際土壤養分和入藥品質。

關鍵詞： 浙貝母;基肥;土壤養分;入藥品質

中圖分類號： S567.231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）12-3358-08

Effects of soil nutrients content in rhizosphere and medicinal quality of Fritillaria thunbergii Miq. with different

basal fertilizers

CHEN Qun-hui1， KE Yan-ping2， WEI Zu-chen1， ZHAO Shun-xin1，

ZHOU Nong1， DU Hui-hui1*， LIU Zheng-xue1*

（1College of Food and Biological Engineering，Chongqing Three Gorges University/The Chongqing Engineering Laboratory for Green Cultivation and Deep Processing of the Three Gorges Reservoir Areas Medicinal Herbs，

Chongqing? 404120， China; 2Chongqing Preschool Education College， Chongqing? 404047， China）

Abstract：【Objective】The objective of the paper was to study the effects of soil nutrients content in rhizosphere and medicinal quality of Fritillaria thunbergii Miq. with different basal fertilizers，and to provide scientific basis for standar-dized fertilization and quality improvement of F. thunbergii. 【Method】Using F. thunbergii from Wanzhou District of Chongqing as the experimental material，three different basal fertilizers were applied， namely organic fertilizer （S1）， compound inorganic fertilizer （S2） and organic-inorganic compound fertilizer （S3）， respectively. With no basal fertilizer as the control （CK）， the effects of different treatments on soil nutrients content in rhizosphere and medicinal quality of F. thunbergii were analyzed by measuring soil physical and chemical properties，soil enzyme activity，alkaloid content，nucleo-side content and amino acid content in bulbs. 【Result】Compared with CK，the three basal fertilizers increased soil nu-trient content，soil enzyme activity （except polyphenol oxidase） in the rhizosphere of F. thunbergii in different degrees. Among them， the total nitrogen， total phosphorus， total potassium， available nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter content of the soil treated with S3 were significantly increased by 82.21%， 28.01%， 69.10%， 829.41%， 120.97%， 175.89% and 22.82% compared with CK， respectively（P<0.05， the same below）. Compared with CK， the activities of protease， urease， neutral phosphatase， alkaline phosphatase， catalase and sucrase were increased by 186.4%， 20.98%， 42.87%， 31.41%， 25.37% and 44.59%， respectively. The soil pH of each fertilization treatment was lower than that of CK， and the soil had a different degree of acidification tendency， and the activity of polyphenol oxidase was lower than that of CK. In addition， the contents of peimisine， peimine， peiminine in the bulbs of F. vulgaris were significantly increased， which increased by 66.67%， 162.16% and 47.64% respectively compared with CK.Correlation analysis results showed that there were significant or extremely significant （P<0.01， the same below） positive correlations between the three quality indexes of peimine， peiminine，? peimisine and the contents of soil sucrase， catalase， acid phosphatase， neutral phosphatase， alkaline phosphatase， total nitrogen， total phosphorus and total potassium. But there was extremely significant negative correlation with polyphenol oxidase and soil pH. 【Conclusion】In conclusion，compared with single organic fertilizer or single compound organic fertilizer containing trace elements， the organic-inorganic compound fertilizer can significantly increase soil nutrients，medicinal quality of F. thunbergii.

Key words： Fritillaria thunbergia Miq.; basal fertilizer; soil nutrient; medicinal quality

Foundation item：Chongqing Technology Innovation and Application Demonstration Project（cstc2018jscx-msybX 0367）;Chongqing Three Gorges University Talent Introduction Project（No.20RC-12）; Three Gorges Reservoir Area Sustainable Development Research Center Open Fund Project（2020sxxyjd05）

0 引言

【研究意義】浙貝母（Fritillaria thunbergii Miq.）作為化痰鎮咳的重要藥材，是眾多藥企的主要生產原材料，其年用量為23萬～24萬kg（何琛曄等，2018）。由于長年過度采挖導致野生資源匱乏，市場上的浙貝母多為人工栽培（汪少華和喬家法，2014）。浙貝母的種植需肥量較大，常選擇肥沃土壤且播種前需施用基肥（張蘭勝等，2020），土壤肥力對其產量和藥材品質有重要影響。因此，研究不同施肥處理對浙貝母產量和品質形成的影響，可為浙貝母種植中的科學施肥及實現浙貝母經濟、優質、豐產栽培提供理論依據。【前人研究進展】土壤肥力和藥材品質是浙貝母人工栽培中亟待解決的問題（江建銘等，2019）。盧曉等（2018）研究發現，以有機肥作為基肥可提升土壤中速效磷和速效鉀含量，并能顯著提升浙貝母鱗莖產量及貝母素甲和貝母素乙含量。石子建等（2019）研究表明，隨著有機肥用量的提高，浙貝母產量和千粒重均顯著增加。有機肥的施用可調理土壤酸堿性，顯著增加土壤的有效磷、有效鉀和有機質含量。除此之外，添加氮、磷、鉀及微量元素對浙貝母產量和品質也具有一定影響。袁小鳳等（2014）、江建銘等（2019）研究發現，浙貝母鱗莖中的硼元素能影響浙貝母的生長發育，且硼元素能提高浙貝母鱗莖的品質;羅靜等（2020a，2020b）、鄔小紅等（2020）研究表明，施用不同氮、磷、鉀肥可促進浙貝母生長，提高其產量和品質。另外，施用不同配比的鋅、鉬元素可增加貝母產量和總生物堿含量（陳雨等，2018），施用鋅肥（2.0 mg/kg）、鐵肥（1.0 mg/kg）、錳肥（0.5 mg/kg）、銅肥（0.4 mg/kg）、鉬肥（0.8 mg/kg）和硼肥（0.4 mg/kg）時，可提高浙貝母的產量和品質（代永東等，2020）。綜上，合理施肥是提高浙貝母產量和品質的重要途徑。【本研究切入點】目前針對浙貝母施肥的研究多集中于氮、磷、鉀的配施和微量元素肥料對鱗莖品質和產量的影響，而生物類新型肥料的開發應用較少。另外，長期栽培中存在施肥單一、過量、肥料利用率低等問題，嚴重影響浙貝母的綠色種植（羅偉等，2019）。因此，仍需開展不同新型復合肥效果的研究，以實現浙貝母的綠色高產栽培。【擬解決的關鍵問題】以重慶萬州浙貝母為研究對象，分別施用有機肥、復方無機肥和有機無機復混肥3種基肥，比較不同施肥處理對浙貝母土壤營養及入藥品質的影響，以期為浙貝母的規范化施肥和品質提升提供科學依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試浙貝母品種購買于浙江磐安示范基地，為適應性強、抗病性強、豐產性好的優良品種，由重慶三峽學院提供技術指導，栽培于萬州區龍駒鎮梧桐村浙貝母示范基地;有機肥和復方無機肥購自重慶奉節縣潤禾有機肥料有限公司。

1. 2 儀器與藥品

試驗儀器：LC-20A型高效液相色譜儀（日本島津集團）;Aglient 1260型高效液相色譜儀（美國Aglient公司，Agilent 1260 Infinity蒸發光散射檢測器）;UV-2450型紫外可見分光光度計（日本島津集團）;FP640型火焰光度計（上海悅豐儀器儀表有限公司）;TDZ5-WS型多管架自動平衡離心機（湖南賽特湘儀離心機儀器有限公司）;XP204型萬分之一電子天平（梅特勒—托利多上海有限公司）;SB-5200DTN型超聲波清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司，功率300 W，頻率40 kHz）;BS-2F型振蕩培養箱（江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）;pHB-10型pH計（杭州奧利龍儀器有限公司）。

試驗藥品：尿嘧啶、鳥嘌呤、尿苷、腺嘌呤、胸苷和腺苷對照品（中國食品藥品檢定研究院，純度均大于98%），胞苷、鳥苷、2'-脫氧腺苷對照品（南京都萊生物技術有限公司，純度均大于98%）;貝母辛、西貝母堿對照品（成都曼思特生物科技有限公司，純度均大于98%）;色譜用乙腈、甲醇（色譜純，德國默克公司）;其他藥品均為分析純，水為怡寶純凈水。

1. 3 試驗方法

于2019年10月至2020年5月在重慶市萬州區露天基地（東經108°37′、北緯30°37′，海拔900 m）開展試驗。供試土壤為農田沙壤土，土壤理化性質：pH 7.98，有機質9.227 g/kg，全氮1.085 mg/kg，速效氮3.825 mg/kg，全磷0.682 mg/kg，速效磷30.257 mg/kg，全鉀13.854 mg/kg，速效鉀272.627 mg/kg。

浙貝母于2019年10月2日播種鱗莖，行距0.15 m，株距0.12 m，深度0.05 m，水肥一體化管理。分別設3個施肥處理：單施有機肥（S1）：每公頃施用6000 kg商品有機肥（含氮磷鉀各≥5%、有機質≥45%）、鈣鎂磷肥（含鈣鎂）600 kg;單施復方無機肥（S2）：每公頃施用硝酸鉀360 kg、硫酸銨90 kg、硫酸鉀450 kg、重過磷酸鈣225 kg、二水氯化鈣12 kg、六水氯化鎂6 kg、硫酸鈉6 kg、七水硫酸鋅4.5 kg、七水合硫酸亞鐵2.25 kg、一水硫酸錳1.125 kg、五水硫酸銅0.9 kg、鉬酸鈉1.8 kg、硼砂0.9 kg;有機無機肥配施（S3）：每公頃施用6000 kg商品有機肥、硝酸鉀360 kg、硫酸銨90 kg、硫酸鉀450 kg、重過磷酸鈣225 kg、二水氯化鈣12 kg、六水氯化鎂6 kg、硫酸鈉6 kg、七水硫酸鋅4.5 kg、七水合硫酸亞鐵2.25 kg、一水硫酸錳1.125 kg、五水硫酸銅0.9 kg、鉬酸鈉1.8 kg、硼砂0.9 kg;以不施基肥為對照（CK）。復方無機肥的用量參考代永東等（2020）關于微量元素肥料處理對浙貝母產量和品質影響的研究結果。各處理的肥料均作基肥一次施入，每處理設3次重復，隨機區組排列。

1. 4 測定項目及方法

于采收期（2020年6月1日）收獲浙貝母鱗莖，洗凈烘干后用于品質分析。根際土壤按要求采集、過篩、風干，用于土壤理化性質測定。采用重鉻酸鉀容量法—稀釋熱法測定土壤有機質含量（鮑士旦，2003）;采用凱氏蒸餾法、硫酸—高氯酸消煮法和等離子質譜儀法分別測定土壤全氮、全磷和全鉀含量;采用堿解擴散法、碳酸氫鈉法和醋酸銨—原子吸收法分別測定土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量;土壤pH使用電位法測定（鮑士旦，2003）。采用苯酚鈉—次氯酸鈉藍比色法測定脲酶活性（鮑士旦，2003）;3，5-二硝基水楊酸法測定蔗糖酶活性（鮑士旦，2003）;茚三酮比色法測定蛋白酶活性（邵文山和李國旗，2016）;高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性（蔡紅和沈仁芳，2005）;鄰苯三酚比色法測定多酚氧化酶活性（楊蘭芳等，2009）;磷酸苯二鈉法測定磷酸酶活性（關松蔭，1986）。采用王路偉等（2018）的方法測定貝母素甲、貝母素乙和貝母辛含量。采用HPLC柱前衍生法測定核苷含量（趙順鑫等，2020），采用UPLC柱前衍生法測定蛋白質含量（魏祖晨等，2020）。

1. 5 統計分析

采用Excel 2003整理試驗數據，運用SPSS 23.0進行差異顯著性分析， 使用Minitab 19進行浙貝母鱗莖品質與土壤因子的相關分析。

2 結果與分析

2. 1 不同基肥處理對浙貝母根際土壤養分及pH的影響

由表1可知，與不施基肥的CK相比，各施肥處理均可增加浙貝母根際土壤的養分含量，其中S3處理的土壤全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀和有機質含量均最高，各指標較CK分別提高82.21%、28.01%、69.10%、829.41%、120.97%、175.89%和22.82%，差異均達顯著水平（P<0.05，下同）。各施肥處理的土壤pH均較CK下降，S3處理的土壤pH最低，表明施用有機肥和復方無機肥后，土壤均有不同程度的酸化趨勢。

2. 2 不同基肥處理對浙貝母根際土壤酶活性的影響

由表2可知，不同施肥處理中，浙貝母鱗莖根際土壤中蛋白酶、脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性均高于CK，其中蛋白酶、脲酶、中性磷酸酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶的活性均以S3處理最高，分別較CK提高186.4%、20.98%、42.87%、31.41%、25.37%和44.59%;3個施肥處理的多酚氧化酶活性均低于CK，S1、S2和S3處理分別較CK降低18.45%、24.68%和40.45%。

2. 3 不同基肥處理對浙貝母鱗莖生物堿含量的影響

由表3可知，不同施肥處理的浙貝母鱗莖生物堿含量均高于CK，且均以S3處理最高，S3處理的貝母辛、貝母素甲和貝母素乙含量分別較CK提高66.67%、162.16%和47.64%;其次為S2處理，分別較CK提高33.33%、100.00%和23.62%; S1處理分別較CK提高5.26%、33.93%和1.57%。

2. 4 不同基肥處理對浙貝母鱗莖核苷類含量的影響

由表4可知，不同施肥處理對浙貝母鱗莖核苷類含量的影響存在差異，除S1處理的鳥嘌呤含量、S2處理的尿嘧啶含量和S3處理的2'-脫氧肌苷含量顯著高于CK外，其他處理的核苷類含量均與CK差異不顯著（P>0.05，下同）或顯著降低，其中3個施肥處理的腺苷和2'-脫氧腺苷含量均低于CK，S1、S2和S3處理的腺苷含量分別較CK降低7.02%、12.85%和0.46%，2'-脫氧腺苷含量分別較CK降低20.16%、7.10%和0.18%。

2. 5 不同基肥處理對浙貝母鱗莖氨基酸含量的影響

氨基酸作為藥用植物生長的重要元素，通過施加肥料來提高土壤肥力，能直接加快細胞的代謝，從而促進藥材生長。從表5可知，3個施肥處理均顯著影響浙貝母鱗莖的氨基酸含量，其中S1處理除精氨酸外，其他氨基酸含量均較CK降低;而S3處理除天門冬氨酸和賴氨酸外，其他氨基酸含量均較CK升高;僅精氨酸在3個施肥處理均呈升高趨勢，S1、S2和S3處理分別升高16.65%、31.91%和26.35%;天門冬氨酸和賴氨酸在3個施肥處理均呈降低趨勢， S1、S2、S3處理的天門冬氨酸含量分別較CK降低16.28%、30.65%和25.12%， 賴氨酸含量分別較CK降低25.22%、28.71%和12.72%。

2. 6 不同基肥處理浙貝母鱗莖品質與根際土壤因子的相關分析

浙貝母鱗莖品質與土壤因子的相關分析結果（表6）表明，貝母素甲、貝母素乙和貝母辛3種品質指標均與土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、堿性磷酸酶、全氮、全磷和全鉀含量存在顯著或極顯著（P<0.01，下同）正相關，而與多酚氧化酶和土壤pH存在極顯著負相關，與土壤脲酶、蛋白酶、有機質、速效氮和速效磷的相關性未達顯著水平。

3 討論

3. 1 不同基肥處理對浙貝母根際土壤養分和土壤酶活性的影響

前人研究表明，通過合理配施肥料可有效提高中藥材的產量和質量（楊盼盼等，2017;康傳志等，2018）。孫瑞（2016）研究發現，有機無機肥配施能增加土壤肥力并減少化學肥料用量，也可提高產量和氮肥利用率。本研究結果表明，單施有機肥或無機肥及有機無機肥配施均可使土壤有不同程度的酸化趨勢，與林涵（2014）、曾沐梵（2017）關于長期施肥對土壤酸度變化影響的研究結果一致;此外，施肥處理均可增加浙貝母根際土壤的養分含量，其中以有機無機肥配施處理效果較佳。分析其原因，除無機肥可直接提升土壤氮、磷、鉀含量外，可能還與有機肥能提高土壤有機質，增加土壤功能菌活性，分解釋放有機質中的氮、磷、鉀（孔濤等，2016），且活化土壤中難溶態氮、磷、鉀等養分有關;有機肥同時可降低氮素損失，減少磷素在土壤中的淋溶和累積、提高肥料利用率，減少對環境的污染風險（李勝華等，2009;許俊香等，2016）。

藥用植物的質量和安全是評價其栽培模式的核心，而土壤酶活性是影響土壤代謝的關鍵因素，可評價土壤的肥力和質量。土壤脲酶可提高土壤的氮肥利用率，磷酸酶可促進有機磷的轉化（李文倩等 ，2020），其活性可作為衡量土壤供氮能力的重要指標之一，也能反應土壤生產力（李航等，2020）。本研究中，有機無機肥配施處理增加了浙貝母對土壤養分的吸收，改變了浙貝母鱗莖根際土壤環境，不同施肥處理的浙貝母鱗莖根際土壤中蛋白酶、脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性均高于不施肥的對照處理，且以有機無機肥配施處理的酶活性較高。土壤酶活性作為土壤新陳代謝重要的肥力指標，其中脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶分別與土壤中氮、有機質和磷的轉化密切相關，有機無機肥配施可顯著改善土壤營養的分配，提高酶活性，從而改善土壤養分平衡，促進浙貝母養分吸收、代謝，進而有效提高浙貝母的產量和品質。

3. 2 不同基肥處理對浙貝母鱗莖質量的影響

浙貝母的質量常受外界因素的影響，如生境環境、栽培、加工等。本研究結果表明，多數施肥處理的浙貝母鱗莖核苷含量較對照有降低趨勢，說明施肥可能有降低浙貝母核苷的作用。有機肥處理的蛋白質除精氨酸外，其他氨基酸均低于對照。有機肥影響氨基酸的積累，可能與浙貝母鱗莖的單個體積膨大有關，但精氨酸在3個處理均呈上升趨勢。此外，本研究表明浙貝母的貝母素甲、貝母素乙和貝母辛含量均以有機無機肥配施處理最高，其次為單施無機肥處理。其原因可能是生物堿為含氮有機化合物，氮元素是生物堿的重要組成成分，而有機無機肥配施和單施無機肥均可添加氮元素，對生物堿的積累影響較大（鄧秋林等，2019），且氮對生物堿的合成有促進作用（張燕等，2007）;而在無機肥基礎上配施有機肥比單施無機肥的浙貝母藥理活性品質指標（貝母素甲、貝母素乙）有所提高，可能與有機肥改善土壤生態環境及養分均衡更有利于鱗莖成分的吸收和利用有關。

3. 3 不同基肥處理浙貝母鱗莖品質與根際土壤因子的相關性

氮磷鉀元素間存在互作效應，鉀需在磷含量充足的情況下發揮作用，同時鉀也可提高氮肥效應（鄧秋林等，2019）。過氧化氫酶可促進土壤過氧化氫的分解，在土壤環境的物質循環中發揮重要作用，與有機質含量、微生物的數量相關，也與全氮呈顯著相關（黃華乾等 ，2013）。本研究中，過氧化氫酶與貝母素甲、貝母素乙和貝母辛均呈顯著或極顯著正相關，表明過氧化氫酶升高可提高浙貝母的生物堿含量。多酚氧化酶與貝母素甲、貝母素乙和貝母辛均呈極顯著負相關，由此可見，根際土壤中多酚氧化酶活性越大，浙貝母生物堿含量降低。

浙貝母鱗莖的產量、品質與土壤酶活性三者間存在相關性，與有機肥改善土壤理化性質，為微生物提供良好的生長環境，促進有機質分解，為土壤酶提供豐富的反應底物有關。本研究中有機無機肥配施能顯著提高脲酶、過氧化氫酶等土壤酶活性，并能提高土壤中全氮、全鉀、全磷以及速效磷、速效鉀和速效氮的含量，增加土壤的養分，從而提高浙貝母的生物堿含量和氨基酸的含量，可以作為浙貝母引種栽培的綠色肥料，但研究有機無機復混肥的可持續發展性還需要長期監測分析。

4 結論

與單施有機肥或單施含微量元素的復方無機肥相比，有機無機肥配施可顯著提高浙貝母根際土壤養分及浙貝母的入藥品質。

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（責任編輯 王 暉）