磷肥和钾肥配合施用对防风有效成分含量的影响

陈玉敏，钱若冰，陈贵林，高帅

(1 内蒙古大学 生命科学学院, 内蒙古 呼和浩特 010070;2 内蒙古大学 内蒙古自治区中蒙药材规范化生产工程技术研究中心,内蒙古 呼和浩特 010070)

防风[Saposhnikoviadivaricata(Turcz.)Schischk.]为多年生草本植物防风的未抽蘖植株的干燥根[1]。防风性温味甘，具有祛风解表、胜湿止痛及止痉的功效，主治感冒头痛、风湿痹病、风疹瘙痒及破伤风等症[2]。施肥对药材产量及品质的提升至关重要[3]。调查表明,由于各药材产区土壤肥力状况差异较大,栽培条件不一,一些地区存在着盲目施肥现象 ,造成减产或增产不增收的问题。孙窗舒等在对北沙参和桔梗的研究中发现，合理的磷钾肥配施对北沙参和桔梗产量及有效成分有显著影响[4-5]。磷、钾是防风生长发育过程中需求量较多的元素,对防风产量与品质的形成至关重要[6]。适宜配比的磷钾肥有利于植物进行光合作用，从而促进代谢产物的合成[7-8]。提升防风的产量和品质，应配合施用适量的氮磷钾肥，保证植株获得足够养分，积累大量的光合产物[9]。2015 年版《中国药典(一部)》规定防风的质量分析，以升麻素苷和 5-O-甲基维斯阿米醇苷为指标性成分，这2种有效成分同样受到肥料的影响[1]。以往的研究多集中在提升防风的产量上，而提升品质的研究鲜有报道。本试验在大田条件下探究磷、钾肥配合施用对1 a生、2 a生防风的根干重及升麻素苷、5-O-甲基维斯阿米醇苷含量的影响, 旨在为获得优质高产的防风提供合理的施肥依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料经内蒙古大学陈贵林教授鉴定为防风，防风种子由丰镇市天创农牧业有限公司提供。试验在内蒙古自治区乌兰察布市丰镇市黑土台镇进行。该地地理坐标为经度113°47′18″E，纬度40°18′27″N，海拔1 400 m，温带大陆季风气候，土壤的基础养分为：有机质13.6 g/kg，速效磷11.2 mg/kg，速效钾97.5 mg/kg，碱解氮23.9 mg/kg，pH 8.4。

1.2 试验设计

试验因素与水平设计见表1。

表1 试验因素与水平

Table 1 Test factors and levels kg/hm2

试验采用2因素4水平设计。共16个处理，每种处理3次重复，小区面积9.20 m2，小区随机排列。2015年5月 16日防风种子直播。供试肥料磷酸二铵肥( P2O5为46%)、硫酸钾肥( K2O为51%)在整地时混匀撒施，氮素补至一致，并进行正常的田间管理。于2015年9月25日采收1 a生防风，2016年10月22日采收2 a生防风，每小区采挖防风15株，去掉地上部，洗净，105 ℃杀青10 min 后60 ℃烘干至恒重，测定根干重。药材粉碎过60目筛，测定升麻素苷和5-O-维斯阿米醇苷的含量。

1.3 防风有效成分含量的测定

1.3.1 色谱条件 以岛津Prominence LC-20A 高效液相色谱仪测定(日本)；色谱柱为ODS柱( C18，4.6 mm × 250 mm，5 μm)；检测波长为254 nm；流动相乙腈(A)—超纯水(C)，梯度洗脱。梯度设置：0 min 20% A，80% C；0 min～10 min 40% A，60% C。体积流量1.0 mL/min; 柱温30 ℃。进样量：5 μL 。乙腈，甲醇均为色谱纯。升麻素苷(ID：9LBD—MT28，含量94.8%)；5-O-甲基维斯阿米醇苷 (ID：NZ91—7PL2，含量95.8%)对照品均购自中国食品药品检定研究院。色谱纯乙腈(美国Mpeda Technology INC)，色谱纯甲醇(美国Mpeda Technology INC)。

1.3.2 对照品溶液的制备 分别精密称取干燥至恒重的升麻素苷和5-O-甲基维斯阿米醇苷对照品适量，用甲醇配成质量浓度为升麻素苷372 μg/mL、5-O-甲基维斯阿米醇苷374 μg/mL的混合对照品溶液，超声稀释2、4、8、16倍制成5种不同稀释浓度的对照品溶液，即得。

1.3.3 线性关系考察 2种成分的标准曲线回归方程见表2

表2 两种成分的标准曲线

按1. 3. 1 项色谱条件检测1. 3. 2 项下各浓度混合对照品溶液，测定升麻素苷和5-O-甲基维斯阿米醇苷的的峰面积，以升麻素苷和5-O-甲基维斯阿米醇苷的进样浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，回归方程。

1.3.4 样品测定 防风对照品(a)和样品(b)成分测定HPLC图见图1。

1. 升麻素苷；2. 5-O-甲基维斯阿米醇苷

图1 防风对照品和样品成分测定HPLC图

Figure 1 HPLC for the determination of components in reference and sample

称取防风粉末0.25 g于100 mL圆底烧瓶中，加入10 mL分析纯甲醇，称定质量。按1.3.1项色谱条件下测定升麻素苷和5-O-甲基维斯阿米醇苷的含量。每个样品重复测定3次，色谱图即图1。

1.4 数据处理

用Excel和IBM SPSS Statistics软件整理统计数据，正交方差分析法对试验模型进行方差分析,LSD 法进行数据差异显著性多重比较。

2 结果与分析

2.1 磷钾肥配合施用对防风根干重的影响

磷钾肥配合施用对防风根干重的影响见表3。

表3 磷、钾肥配合施用对防风根干重的影响

注:同列不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平。

从表3可知，1 a生防风处理1、处理13根干重较低，而其他处理间差异不显著，其中处理7根干重达到最大值，处理8次之；2 a生防风处理12根干重达到最大值，相对于未施肥处理显著增加了16%，处理10次之，即合理的磷钾肥配合使用有利于防风根干重的增加。对于1 a、2 a生防风，比较单施不同剂量钾肥的处理1、处理5、处理9、处理13发现，单施钾肥时防风根干重出现随钾肥施用量增加先增大再减小的趋势，说明在一定范围内,钾肥对防风根干重有促进作用,但超过一定范围则无促进作用。通过方差分析发现，钾肥对1 a生、2 a生防风根干重均有显著影响(P<0.05)。1 a、2 a生防风的处理3相对于处理2根干重减少，说明单施过量磷肥不利于根干重的增加。综合磷、钾肥配合施用对防风根干重的影响可知,适于防风生长最优施肥处理为1 a生防风施用P2O5124 kg/hm2，K2O 46 kg/hm2，2 a生防风施用P2O5186 kg/hm2，K2O 92 kg/hm2。

2.2 磷钾肥配合施用对防风有效成分的影响

磷钾肥配合施用对防风有效成分的影响见图2。

图2 磷钾肥配合施用对升麻素苷(a)(b)、5-O-甲基维斯阿米醇苷(c)(d)含量的影响

Figure 2 Effect of P and K application on the contents of Prim-O-glucosylcimifugin (a) (c) and 4′-O-β-d-glucosyl-5-O-methylvisamminol (b) (d)

注:不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平。

升麻素苷和5-O-甲基维斯阿米醇苷是评价防风品质的指标。由图2(a)、(b)可知,2 a生防风中升麻素苷含量均高于1 a生防风。对于1 a生、2 a生防风，均为处理11(P2O5124 kg/hm2，K2O 92 kg/hm2)升麻素苷含量达到最大值，分别为0.32%和0.52%，处理7(P2O5124 kg/hm2，K2O 46 kg/hm2)次之;1 a生防风处理4、处理8较其他处理相对较低，说明在无钾或低钾状态下不利于升麻素苷积累。2 a生防风处理16下升麻素苷含量最低，为0.24%，表明过量施肥不利于2 a生防风升麻素苷的积累。当施用K2O在 0～92 kg/hm2范围内时,1 a、2 a生防风升麻素苷含量均在P2O5施用量124 kg/hm2时达最大值，表明在不同磷钾肥配合施用处理中，磷肥施用量为124 kg/hm2时利于防风中升麻素苷进行积累。

由图2(c)、(d)可得,对于1 a生防风，处理7中5-O-甲基维斯阿米醇苷达到最大值0.61%，处理12(P2O5186 kg/hm2，K2O 92 kg/hm2)次之。由1 a生防风单施不同剂量钾肥的处理1、处理5、处理9、处理13可知，处理1的5-O-甲基维斯阿米醇苷含量最高，可能是由于当地土壤中钾含量背景值较高，过量施用钾肥不利于5-O-甲基维斯阿米醇苷的积累。2 a生防风处理11下5-O-甲基维斯阿米醇苷含量达到最大值0.62%，处理7和处理10仅次于处理11。当施用K2O在 0～ 92 kg/hm2范围内时,2 a生防风5-O-甲基维斯阿米醇苷含量在P2O5施用量124 kg/hm2时达最大值，表明当磷肥施用量为124 kg/hm2时利于2 a生防风中5-O-甲基维斯阿米醇苷进行积累。

通过比较防风中2种有效成分总含量可知，1 a生防风处理7中2种有效成分含量最高，为0.91%；2 a生防风在处理11中有效成分总含量最高为1.14%。本试验所有处理中升麻素苷和5-O-甲基维斯阿米醇苷总含量均大于药典规定最低含量(0.24%)，二者最高总含量为2 a生防风处理11，其是药典规定最低含量的4.75倍。

3 讨论与结论

在一定的土壤条件下,合理施肥是保障药材产量及品质的重要栽培措施[10]。大量研究表明植物对磷、钾等多种营养元素敏感且需求量较大[11-12]。营养元素缺乏无法满足植物生长发育的需求，过量施肥则会污染环境，造成减产[13]。蒲盛才等人的研究表明，一定范围内白芷产量与磷肥施用量呈正比，但当磷肥施用量超过一定水平时，反而会导致白芷减产[14]。

本试验结果表明，田间氮素补至一致条件下,即每公顷含氮量为72 kg时,合理配施磷钾肥促进防风根干重增加。2 a生防风升麻素苷含量均大于1 a生防风，这与王英范等人的研究一致[15]。磷钾肥的配合施用对防风中升麻素苷和5-O-甲基维斯阿米醇苷含量的积累有显著影响，可能是由于磷钾元素参与植物体内多种代谢活动，如糖 、蛋白质、核酸 、脂类的合成，故有利于防风中次级代谢产物的积累。综合考虑防风产量、品质及经济成本，1 a生防风每公顷施用P2O5124 kg、 K2O 46 kg，2 a生防风每公顷施用P2O5124 kg、 K2O 92 kg。该方案与内蒙古自治区乌兰察布丰镇市黑土台镇土壤特性和环境条件相适应，可获得成本低，优质高产防风。