氮磷钾肥配比对甘草多糖含量的影响

张春鸽

（北华大学林学院，吉林 吉林 132013）

甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch）又名甜草，为豆科（Leguminosae）甘草属（Glycyrrkiza L.）多年生草本植物，地上部分常呈群丛状，地下根和根茎发达，具有耐旱、耐盐、耐沙埋等特性，固沙能力强。在我国，甘草入药历史悠久，大多数中药处方中都有甘草，故甘草素有“国老”、“十方九草”之誉。甘草性平、味甘、归心、肺、脾、胃经，具有益气补中、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、缓和药性等功效[1，2]。甘草甜素及钙盐具有解毒作用[3～7]。甘草野生资源少、人工栽培产量低，如何提高栽培甘草的产量和品质，已成为中药材资源开发利用中亟待解决的课题。本研究依据不同氮、磷、钾施肥比例与甘草多糖含量分析，确立最佳肥料配比。

1 实验方法

1.1 实验仪器

超声波振荡器（常州首创仪器设备有限公司）；UV―2450紫外分光光度计、旋转蒸发仪（上海科兴仪器有限公司）；1/10 000天平（赛多利斯科学仪器有限公司）。

1.2 实验地点

2015年在北华大学实验基地开展了甘草施肥试验，甘草样地采用垄式种植。试验地土壤为粘壤土，腐殖质含量0.5612%、pH值7.86～8.19、全氮1.2182%、水解氮0.648 4%、全磷0.110 1%、速效磷0.072 0%、全钾2.478 6%、速效钾1.289 3%。

采用相邻格子法划分为14个4m 8m样方，随机排序，每个样方内均为3年生乌拉尔甘草，长势和密度相近。

1.3 施肥设计

本实验采用三元一次回归正交设计，以寻求优化施肥配方。各实验因素码值水平的上限、下限施肥量根据专业知识确定，“0”水平施肥量由公式计算而得。见表1。

表1 设计码值（X j）和施肥量（Z j）Tab.1 Designing cuonter（X j）and fertilization quantity（Z j）

设码值和实验因素水平分别为xj和zj（j=1，2，3），xj的上限、下限分别为 x2j、x1j，zj的上限、下限分别为z2j和z1j，单位码值的因素水平区间相应的实验因素水平zj=z1j+△j（xj-xx1j）

1.4 施肥配比方案

依据三元一次回归正交设计要求，在14个样方安排氮、磷、钾不同用量配比。见表2。

表2 配方施肥设计方案Tab.2 Designing programme offormula fertilization

1.5 超声波提取法测定甘草中多糖含量[8]

1.5.1 标准曲线的绘制 精确称取干燥恒重的葡萄糖25.2mg，加适量水溶解，转移至250mL容量瓶中，加水至刻度，摇匀，配置成100.8mg/L标准葡萄糖溶液，备用。精确量取葡萄糖标准溶液0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL、0.7mL，置干燥试管中，分别加水至1mL，再分别加入50g/L苯酚溶液1.6mL，摇匀，加浓H2SO47.0mL，充分摇匀，室温放置25min，同时做空白对照，490nm处测定吸光度，以吸光度（A）对浓度（C）进行线性回归。

1.5.2 甘草多糖与葡萄糖换算系数的测定 称取干燥甘草粉末40g，置500mL锥形瓶中，分别用石油醚（60℃～90℃）、乙醚和 80%乙醇于 35KH 超声提取30min；残渣挥干溶剂后，加水50mL超声提取30min；过滤，加水50mL重复超声提取1次，合并2次水提液，减压浓缩至一半体积，加入1g/L活性炭脱色，过滤；滤液加入95%乙醇，静置过夜，过滤；残渣用乙醚、无水乙醇反复洗涤，得甘草多糖，60℃烘干至恒重，备用。

精确称取甘草多糖 20mg，水溶解后定容到100mL，摇匀，作为多糖储备液。精确量取多糖储备液0.5mL，加水至1mL，按测定标准曲线同样的方法测其吸光度值。换算系数f=W/C D，其中，f.换算系数；W.甘草多糖质量（；C.多糖储备液中葡萄糖的质量（D.多糖的稀释倍数。

1.5.3 样品多糖含量的测定 首先用石油醚、乙醚和80%乙醇对甘草粉末进行脱脂，然后采用水提法得到甘草多糖。样品测定采用乙醇和水进行超声提取，得甘草多糖含量，多糖含量=（W/样品干重）100%。见图1、图 2。

图1 甘草多糖的提取Fig.1 Extraction of G.Uralensis polysaccharide

图2 甘草多糖的测定Fig.2 Determining of G.uralensis polysaccharide

1.6 统计分析的确定。

前期数据整理采用Excell软件，数据统计分析部分用 SAS8.2统计软件的 ANOVA方差分析程序模块、TTEXT程序模块、REG线性回归分析模块和RSREG（二次响应曲面回归过程）模块对各施肥配比的测定指标进行方差分析、多重比较和三元二次回归分析以及通过 VB自编程序寻求最佳施肥配比方案

2 结果与分析

2.1 不同施肥配比甘草多糖含量

经多糖含量检测，氮、磷、钾施肥比例不同，甘草多糖含量不同。施肥配比13、1、14多糖含量较高，这几种施肥比例约为N∶P∶K=1.6∶1.3∶1，施肥配比 4、5、8、9、12 多糖含量较低。见表 3。

表3 不同施肥配比甘草多糖含量Tab3 Contention of G.uralensis polysaccharide among formula fertilizations

2.2 氮、磷、钾对甘草多糖含量的贡献

将多糖含量与施肥因子进行回归分析，模型总回归p=0.670 6，模型不显著；线性项（一次项）、二次项交叉项 p值分别为 0.539 0、0.815 4、0.520 5，拟合均不显著。回归交叉项显著性＞线性项显著性＞二次项显著性，因子效应K肥（0.469 4）＞P肥（0.599 0）＞N肥（0.6 514），说明钾肥对多糖含量贡献较大，施肥时应主要考虑K肥施用量，并考虑到K肥的交互作用。见表4。

表4 预测控制模型及施肥因子显著性检验Tab.4 Significance test of forcast model and fertilization factor

2.3 增加多糖含量的最佳施肥模式

通过三元二次正交回归分析得甘草多糖含量响应模型为Y=0.115 0+0.012 5N+0.008 8P+0.006 3K-0.003 8 N2-0.001 3N P+0.011 3N K-0.011 3P K。

从响应模型可以看出，模型中一次项正效应N肥（0.012 5）＞P肥（0.008 8）＞K肥（0.006 3）；N K肥交叉项正效应（0.0113）等于P K肥交叉项负效应（-0.0113）＞N P肥交叉项负效应（-0.001 3）；N肥二次项表现为负效应（-0.003 8）。见表5。

结合表4与表5，施肥中应多施K肥，适当增施N肥，减少P肥施用量。

计算机仿真寻优结果表明，甘草多糖含量最大值为 143.9g/kg，码值为N（1）、P（-1）、K（1），依据公式回算出施肥量（范围为±5%），N、P、K分别为11.6～12.9g/m2、2.6～2.9g/m2、7.4～8.2g/m2。

表5 N、P、K对甘草多糖含量预测控制模型参数估计Tab.5 Parameter estimation of forcast model abuotN，P，K to contention of G.Uralensis polysaccharide

3 小结

3.1 氮、磷、钾施肥比例为1.6∶1.3∶1时，多糖含量较高。

3.2 多糖含量与施肥因子进行回归分析表明，钾肥对多糖含量贡献较大，施肥时应主要考虑K肥施用量，并考虑到K肥的交互作用。

3.3 依据甘草多糖含量实测数据，通过三元二次正交回归分析，N肥、P肥、K肥施肥配比对甘草多糖含量的响应模型为 Y=0.115 0+0.012 5N+0.008 8P+0.006 3K-0.003 8N2-0.001 3N P+0.011 3N K-0.011 3P K。

响应模型表明，应多施K肥，适当增施N肥，减少P肥施用量。计算机仿真寻优结果表明，甘草多糖含量最大值为 143.9g/kg，码值为N（1）、P（-1）、K（1），计算出施肥量并将其范围控制在±5%，N肥、P肥、K肥分别为 11.6g/m2～12.9g/m2、2.6g/m2～2.9g/m2、7.4g/m2～8.2g/m2。