影響赤芍產量及芍藥苷含量的營養因素探索

王立民 呂 品* 于志民 張繼舟

1 黑龍江省科學院自然與生態研究所 哈爾濱 150040

2 濕地與生態保育國家地方聯合工程實驗室 哈爾濱 150040

赤芍[1]作為一種重要的中藥材，其用途和功效在中成藥研制中均發揮著不可替代的作用[2]，國內關于赤芍、益母草、浙貝、丹參、黃芩、杜仲等中藥材的栽培技術和生長環境養分分析等方面也都有所研究，不同的藥材對氮（N）、磷（P）、鉀（K）的需求量不同[3～7]。本試驗使用微生物活化的褐煤作為有機質（OM）外源添加，褐煤富含腐植酸，腐植酸是天然有機質，在改良土壤、促進植物根系生長、改善品質和提高肥料利用率等方面有明顯的效果[8，9]。本文研究了N、P、K、OM 對赤芍產量構成和芍藥苷含量的影響，確定其關鍵營養因素，以期為赤芍營養特性研究和標準化種植提供基礎數據，為中藥產業健康發展提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設置

赤芍盆栽試驗設在黑龍江省科學院自然與生態研究所溫室區域內，2019 年4 月1 日移栽，10月12 日收獲。每盆裝土7±0.2 kg，土壤為原土（黑鈣土）和干細砂以6 ∶1 混合均勻。

土壤基本化學性質為：有機質含量32.7 g/kg，堿解氮含量127.27 mg/kg，速效磷含量29.32 mg/kg，速效鉀含量231.42 mg/kg。

供試材料：赤芍為3 年生海拉爾野生苗；肥料：N（尿素，N 46.67%）、P（過磷酸鈣，P2O520%）、K（硫酸鉀，K2O 53.5%）和OM（黑龍江省蘿北縣褐煤，經超聲機械粉碎至20 目，枯草芽孢活化處理后，總腐植酸含量48.00%，黃腐酸含量5.09%，有機質含量56.69%，pH 6.55，堿解氮含量169.78 mg/kg，速效磷含量61.89 mg/kg，速效鉀含量183.99 mg/kg），裝盆時一次性施入。

1.2 試驗方法

試驗采用單因素試驗設計，N、P、K、OM（以有機質含量計）根據赤芍的需肥特性及土壤的理化性狀結合肥料行業標準[10]各設置5 個水平（見表1）。每盆定植苗3 株，重復3 次。用重量法澆水，保持含水量為田間持水量的65%～70%，收獲時測量根鮮重和芍藥苷含量。

表1 因素水平Tab.1 The level of factors g/kg 土

1.3 儀器與試劑

Waters 高效液相色譜儀e2695-2998 液相檢測系統，C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm，Waters公司）；KQ3200DE 超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；Milli-Q 超純水儀（法國默克化工技術有限公司）；minispin 型離心機（德國Eppendorf 公司）；BS210S 電子天平（北京Sartorious 有限公司）；手提式中藥粉碎機（溫嶺市大德中藥機械有限公司）。

對照品芍藥苷（23180-57-6）購自于上海源葉生物科技有限公司，芍藥苷質量分數≥98%；乙腈為色譜純（美國Sigma 公司）。

1.4 測定方法

赤芍產量，以根鮮重計，采用稱量法測量根鮮重。

根干物質含量測定，將根樣品置于105 ℃殺青15 min，50 ℃烘干至恒重，測根干物質含量。

芍藥苷含量，采用液相色譜法，色譜條件為C18色譜柱。本試驗中液相洗脫條件為梯度洗脫，整個洗脫過程中乙腈與0.1%磷酸水溶液兩相和為100%，隨時間變化，兩相比例梯度變化，即當乙腈為0%時，0.1%磷酸水溶液為100%；當乙腈為50%時，0.1%磷酸水溶液為50%；流動相梯度洗脫條件為0 min，0%乙腈；0 ～40 min，0%～50%乙腈；40 ～42 min，50%～0%乙腈；42 ～50 min，0%乙腈。體積流量1.0 mL/min，檢測波長230 nm，柱溫30 ℃，進樣量為10 μL。芍藥苷在230 nm 附近有吸收峰。

1.5 數據分析

采用SPSS 19.0 和Excel 2013 軟件進行數據處理和圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同養分水平處理對赤芍產量的影響

圖1 是不同處理對赤芍產量的影響。如圖1 所示，不同養分水平對赤芍產量影響有所差別，其中，N、P、OM 處理不同水平對產量影響顯著，K 不同水平對產量影響差異不顯著，N、P、OM 處理對增加赤芍產量的影響效果優于K 處理。N 處理產量呈先增加后降低的趨勢，在2.0 g/kg 土時產量達到最高水平，然后隨著施肥量增加而逐漸降低；P 和OM 處理對產量影響趨勢與N 的影響相似，但均在4 水平處理時產量達最大值，即在0.24 g/kg 土P2O5處理和15 g/kg 土有機質處理時產量達到高值，然后呈降低趨勢，說明N、P 和OM 的施用應適量，過量施用會導致產量下降；K 處理產量隨著施肥量的增加變化幅度不大。從總體處理效果看，不同養分對赤芍產量的影響效果大小依次為OM ＞N ＞P ＞K。

2.2 不同養分水平處理對赤芍根干物質含量的影響

干物質是衡量植物有機物積累、營養成分多寡的一個重要指標，干物質積累又與植株體內的有機質和礦質營養狀況密切相關，是產量形成的基礎[11]。圖2 是赤芍株平均干物質含量與養分因子相關性。如圖所示，在赤芍整個生育期內，根干物質含量隨OM、N、P、K 施用量的增加而增加，其相關系數分別為0.9690、0.9123、0.9020、0.7409，其中OM 對赤芍根干物質含量的影響最大，其次為N 和P。從圖中還可以看出，赤芍根干物質含量與OM 施用水平間的直線斜率最大，其次是N 和P，而K 不同水平與赤芍根干物質含量間相關性不強，這說明OM 生產效率最高，N、P 次之，K 最小。由此可見，對赤芍根干物質含量的主要影響因子為OM、N 和P。

圖1 不同處理對赤芍產量的影響Fig.1 Effects of different treatments on the yield of radix paeonia rubra

圖2 赤芍株平均干物質含量與養分因子相關性Fig.2 Correlation of plant average dry matter content and nutrient factor in radix paeonia rubra

2.3 不同養分水平處理對芍藥苷含量的影響

圖3 是不同處理對赤芍芍藥苷含量的影響。如圖所示，N、P、K、OM 處理對芍藥苷含量影響差別較大，P、OM 處理芍藥苷含量隨著施肥量增加而增加，后期趨于平穩，說明P、OM 對芍藥苷積累影響為正向促進作用。P 是植物的植素、核酸、磷脂、酶、腺甘磷酸的組成成分，其不僅可以促進糖分的運轉，還參與碳水化合物、氮、脂肪代謝，并促進芍藥苷類物質合成[12]；褐煤中含有豐富的腐植酸物質，腐植酸是多種官能團構成的有機質，具有良好的生物活性。腐植酸進入植物體內后，對植物起到刺激作用，主要表現在呼吸強度和光合作用的增加，各種酶活性的增強，從而促進芍藥苷類物質積累[13]。N 處理的芍藥苷含量隨著施肥量的增加而增加，在施入N 量為4.0 g/kg 土時，N 處理芍藥苷含量達到最高水平，然后隨著施肥量增加而呈快速降低趨勢；K 不同水平處理芍藥苷含量變化不顯著。從總體處理效果看，不同養分對芍藥苷含量的影響效果大小依次為P ＞OM ＞N ＞K。

圖3 不同處理對赤芍芍藥苷含量的影響Fig.3 Effects of different treatments on paeoniflorin content of radix paeonia rubra

3 結論與討論

不同養分對赤芍產量影響效果大小依次為OM ＞N ＞P ＞K，對芍藥苷含量影響效果大小依次為P ＞OM ＞N ＞K。綜合評價，影響赤芍產量和芍藥苷含量的關鍵養分因子分別為OM、N 和P，其中，褐煤中的有機質占主導地位。研究表明，褐煤中含有豐富的腐植酸類物質，但大部分為難溶性的結合態腐植酸[14]，作為肥料直接施用于土壤，很難被植物吸收利用，活化后的結合態腐植酸可轉化為能被植物直接吸收利用的水溶性腐植酸[15，16]，可直接作為肥料使用。褐煤中含有的腐植酸類有機質在農業生產中具有提升微生物豐度[17]、促進植物生長[18]、提高農產品品質等作用[19]，雖然本試驗褐煤中也含有無機養分，但結合文獻資料和試驗結果可以證明，其中還是富含腐植酸的有機成分在增加赤芍產量和改善赤芍品質（芍藥苷含量）方面起到了關鍵作用。