磷肥用量对三七生物量及养分分配影响研究

2020-08-13韦美丽陈中坚魏富刚孙玉琴冯育谦黄天卫

特产研究 2020年4期

韦美丽，陈中坚※，魏富刚，孙玉琴，冯育谦，黄天卫

（1.文山学院文山三七研究院，云南文山663000；2.文山市苗乡三七实业有限公司，云南文山663000）

三七〔Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen〕是名贵道地中药材，以收获根部为主，一般3年采挖，种苗生长期为1年，大田生长期为2年，施肥量及其比例对三七的质量、产量均有较大影响。三七生长所需磷肥不多，但缺乏或过量都会抑制三七生长及其干物质积累[1]。施磷可有效提高三七果实及块根产量[2]，施肥模式、氮、磷、钾肥用量及其配比对三七生长和皂苷含量都会产生影响[3-9]，而且不同氮素形态及不同氮肥种类对三七产量和品质也有影响[10-11]。多项研究表明，施磷量会影响中药材中的皂苷类成分含量[12-19]。磷肥用量对人参皂甙含量影响显著[12]，4年生人参不同生育期各部位干物质积累量均随施磷量增加先升后降，各部位均以330 kg/hm2产量最高，植株地下部及地上部含磷量均随施磷量增加呈上升趋势，1~4年生西洋参单株根重及皂甙含量均随施磷量增加先升后降[20]。目前，在三七养分吸收利用方面仅开展了低氮胁迫[21]、氮肥运筹[22]及钾水平[23]对三七养分吸收、积累及分配的影响研究，磷肥用量对三七养分吸收、积累及分配的影响鲜见报道。本研究以1~3年生三七为材料，开展了不同施磷量对三七生物量及养分分配影响研究，旨在为优化三七施肥方案提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在文山苗乡三七实业有限公司基地进行。其中，1年生三七（1年生）选择在文山苗乡三七实业有限公司丘北县天星乡茶花村基地进行；2年生三七（2年生）选择在文山苗乡三七实业有限公司玉溪市新平县羊乃革村基地进行；3年生三七（3年生，按设计方案连续施肥2年）选择在文山苗乡三七实业有限公司昆明市石林县亩竹箐村基地进行。

1.2 试验地概况

试验地块土壤理化性状见表1。

表1试验土壤的各养分量Table 1 Nutrient content of test soil

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计采用随机区组设计，肥料分别选用尿素（含氮46%）、过磷酸钙（含P2O5按16%计）、硫酸钾（含K2O 50%）。设置5个处理（P0、P1、P2、P3和P4），3次重复，共15个小区，小区净面积12 m2。各处理施肥量见表2。

表2试验各处理施肥量Table 2 Fertilizer amount of each treatment （kg/hm2）

1.3.2 肥料施用方法各处理用肥均作为追肥，1年生分4次追肥，其中，4、5月用量分别为总量的20%，8、9月用量分别为总量的30%；2年及3年生年分6次追肥，其中，4、5月用量分别为总量的20%，6、8、9、10月用量分别为总量的15%。肥料按每个小区每次用量称量、拌入适量细土混匀后均匀撒施，施后将植株上附着的土及肥清理干净。其他田间管理各处理均与大田一致。

1.3.3 收获及采样时间1年生为12月2日；2年生为12月1日；3年生为11月16日。

1.4 测定项目与方法

植株样品消煮采用H2SO4-H2O2法；全氮含量采用凯氏定氮法测定；全磷含量采用钼锑抗比色法测定；全钾含量采用原子吸收分光光度法测定；三七皂苷含量采用高效液相色谱法测定。

1.5 数据分析

应用IBM SPSS Statistics 22及Excel 2007软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 磷肥用量与三七干物质积累

2.1.1 磷肥用量与单株物质积累1年生及2年生单株根重、叶重及总重随施磷量增加呈上升趋势，二者根产量及总产量均以P4处理最高，1年生根产量仅P4处理高于P0，2年生根产量仅P1处理低于P0，P4与P1处理间差异显著；3年生根产量随磷肥用量增加先升后降，最高值为P3，茎、叶产量随磷肥用量增加呈下降趋势，最高值均为P1处理（见表3）。

2.1.2 磷肥用量与根冠重量比根冠重量比表现为1年生＞3年生＞2年生；随施磷量增加，1年生根冠比呈下降趋势，2年生及3年生先升后降，P3处理达最高；施磷量对不同生育年限三七根冠比的影响强度表现为3年生＞2年生＞1年生（见表3）。

表3磷肥用量对三七干物质积累的影响Table 3 Effects of phosphorus amount on dry matter accumulation of （g/株）

注：同列数据肩标不同小写字母表示不同处理间差异显著（P﹤0.05）。表4、表5、表7与此相同。Note:In the same column，values with different small letter superscript meansignificant difference(P﹤0.05).Table 4、table 5 and table 7 is the same.

1年生One-year-old 2年生Two-year-old 3年生Three-year-old处理Treatment根冠比Root-shoot ratio P0 0.64±0.07 0.179 3.55 4.07±0.6ab 0.33 1.17 2.71 12.02±0.58 1.06 3.14 2.86根叶根茎叶根茎叶Root Leaf根冠比Root-shoot ratio Root Stem Leaf根冠比Root-shoot ratio Root Stem Leaf P1 0.59±0.01 0.163 3.61 3.60±0.30b 0.33 1.13 2.47 12.45±0.74 1.17 3.14 2.89 P2 0.59±0.05 0.168 3.51 4.19±0.18ab 0.34 1.19 2.74 13.76±0.76 1.17 3.12 3.21 P3 0.61±0.02 0.171 3.57 4.21±0.37ab 0.32 1.08 3.01 14.04±0.76 1.01 2.49 4.01 P4 0.65±0.02 0.177 3.68 4.39±0.30a 0.33 1.24 2.80 13.92±0.80 1.06 3.06 3.38

2.2 磷肥用量与养分含量

2.2.1 氮含量由表4可知，三七植株氮含量以叶最高，2年生及3年生叶氮含量差异不大，但二者远大于1年生；根氮含量则是2年生＞1年生＞3年生；茎氮含量2年生略大于3年生。不同处理对三七植株氮含量有一定影响，对根部氮含量的影响最显著。总体上1~3年生各部位（除2年生叶）及全株氮含量随施磷量的增加呈下降趋势，1年生根氮含量在P0与P3处理间差异显著；2年生根氮含量在P1与P3处理间差异显著。1年生各施磷处理各部位氮含量均低于P0处理，2年生及3年生根部及全株氮含量以处理P1最高且高于处理P0。在P3处理中，1年生根、叶、全株及2年生根、全株氮含量降至最低。

2.2.2 磷含量三七植株各部位磷含量远低于氮、钾，不同生长年限间差异较小，茎磷含量最高，各部位表现为茎＞根＞叶，施磷对不同生长年限三七磷吸收的影响不同。施磷抑制1年生三七磷吸收，仅P1处理根及全株磷含量高于对照；施磷促进2年生三七各部位对磷的吸收，施磷各处理根、茎、叶磷含量多高于CK，且随施磷量增加呈上升趋势，根、叶及全株磷含量均以P1处理最高；低磷用量（P1）可促进3年生三七根、茎磷吸收，各部位磷含量随施磷量增加呈下降趋势。方差分析结果表明上述指标各处理间差异不显著（表4）。

2.2.3 钾含量三七植株茎、叶钾含量相当，远高于根。总体上1~3年生各部位及全株钾含量随施磷量的增加呈下降趋势，但规律性不明显。1年生根钾含量施磷处理均低于P0；2年生及3年生茎、叶钾含量施磷处理几乎都低于P0。根及全株钾含量最大值多为P1处理。2年生根钾含量在P1与P0、P2、P4处理间差异显著（表4）。

表4磷肥用量对三七植株养分含量的影响Table 4 Effects of phosphorus amount on nutrient content ?plants （g/kg）

2.3 磷肥用量与养分积累

2.3.1 氮积累1~3年生氮积累在各部位均为根＞叶＞茎，三七氮积累随三七生育年限延长快速增长，在第二年增长速度最快。不同磷肥用量影响三七氮积累，根氮积累与全株氮积累的变化较为一致。1年生施磷处理各部位氮积累均低于P0，对1年生叶氮积累的影响最明显，P0与P3处理间差异显著；2年生根及全株氮积累随施磷量增加先降后升，P4处理氮积累量最高且高于P0，其余施磷处理均低于P0；3年生各部位氮积累随施磷量增加先升后降，P1处理根、茎及全株氮积累量最高，P1、P2处理根、茎、叶及全株氮积累量均高于P0（表5）。

2.3.2 磷积累磷积累量在各部位的排序不同生长年限三七各不相同，1年生根＞叶，2年生叶＞茎＞根，3年生根＞叶＞茎。磷积累的快速增长期为第三年。在等量氮、钾肥基础上增施磷肥对三七磷积累影响的规律性及差异不明显。1年生根及全株磷积累P4最高，其根、叶及全株磷积累量随施磷量增加先降后升；2年生叶及全株磷积累P4最高，积累量随施磷量的变化规律不明显；3年生根及全株磷积累P3最高，根磷积累量随施磷量增加的变化情况呈“M”型，总体略上升，茎、叶及全株磷积累量随施磷量增加呈下降趋势（表5）。

2.3.3 钾积累钾积累量在各部位表现为1年生根＞叶，2年生叶＞根＞茎，3年生根＞叶＞茎。在等量氮、钾基础上增施磷肥影响三七钾积累，对2年生根钾积累的影响最明显，差异显著。1年生根及全株钾积累均随施磷量增加先降后升，排序均为P0＞P4＞P1＞P3＞P2，各处理差异不显著。2年生根钾积累随施磷量增加先升后降，P1最高，P1与P4差异显著；茎钾积累变化规律不明；叶钾积累施磷量增加先降后升，差异不明显；全株钾积累随施磷量增加呈下降趋势，无显著差异。3年生根及全株钾积累在P0~P3范围随施磷量增加呈上升趋势，根及全株钾积累量均以P3最高，分别比P0增加26.70%和13.42%（表5）。

全株氮磷钾总积累量排序情况：1年生P0＞P4＞P1＞P2＞P3；2年生P4＞P0＞P1＞P2＞P3；3年生P1＞P2＞P0＞P3＞P4。

表5磷肥用量对三七植株氮磷钾积累量的影响Table 5 Effects of phosphorus amount on nitrogen,phosphorus and potassium accumulation of plants（mg/株）

氮Nitrogen 磷Phosphorus 钾Potassium材料Material处理Treatment 根Root茎Stem叶Leaf全株Whole plant根Root茎Stem叶Leaf全株Whole plant根Root茎Stem叶Leaf全株Whole plant P0 6.68 P1 6.06 one 1-y年ea生r-old P2 6.09 P3 5.44 P4 6.58 P0 59.95 P1 56.49 two 2-y年ea生r-old P2 53.99 P3 51.28 P4 64.64 P0 124.48 1 P1 146.14 1 3年生P2 133.23 1 three-year-old- 2.79a 9.47 1.38 - 0.31 1.70 6.97 - 2.45 9.42- 2.48ab 8.54 1.33 - 0.28 1.61 6.47 - 2.37 8.84- 2.53ab 8.62 1.28 - 0.28 1.57 6.01 - 2.33 8.33- 2.30b 7.74 1.28 - 0.28 1.55 6.13 - 2.58 8.70- 2.67ab 9.26 1.42 - 0.30 1.72 6.77 - 2.37 9.14 4.17 26.21 90.33 0.79 1.01 1.80 3.61 15.21ab 6.69 24.06 45.96 3.95 24.61 85.06 1.04 0.95 2.36 4.35 19.20a 5.53 20.90 45.63 4.31 26.39 84.68 0.89 1.10 2.02 4.01 16.03ab 6.59 19.98 42.59 3.78 25.60 80.67 0.92 1.10 1.95 3.96 15.27ab 5.74 19.79 40.80 3.85 28.61 97.11 0.93 1.07 2.53 4.53 14.42b 5.34 20.08 39.84 0.28 67.62 202.37 22.14 2.86 5.80 30.80 129.51 30.21 79.57 239.28 2.25 78.51 236.89 26.04 3.58 5.67 35.29 145.44 29.81 82.94 258.18 1.92 78.93 224.08 21.88 2.77 5.48 30.13 164.09 31.66 75.65 271.40 P3 122.09 11.37 42.96 176.42 28.77 2.79 4.50 36.06 145.04 25.31 59.20 229.55 P4 87.18 9.08 58.64 154.90 22.57 1.90 5.07 29.53 150.47 23.61 76.40 250.48

2.4 磷肥用量与养分分配

2.4.1 各部位氮磷钾总养分分配情况三七植株吸收的养分主要分配在根，1年生根分配率达70%以上，2年生达60%以上，3年生为50%以上。1年生根及3年生叶分配率随施磷量增加先降（P0~P3）后升（P3~P4），1年生叶及3年生根分配率变化情况相反，3年生茎分配率随施磷量增加呈下降趋势。施磷量对2年生各部位氮磷钾总分配率的影响规律不明显，以低磷（P1）处理根部养分分配率最高（表6）。2.4.2各部位各元素分配情况由表7可知，1~3年生植株养分分配率在各部位均表现为根＞叶＞茎，在等量氮、钾肥基础上改变磷肥用量，会影响三七植株各部位养分分配，对根部的影响最明显。

表6磷肥用量对三七植株不同部位氮磷钾总分配率的影响Table 6 Effects of phosphorus supplies on NPK distributon rate （%）

氮分配率变化情况。根：1年生规律不明显，施磷处理中仅P4略高于P0；2年生随施磷量增加先降（P0~P3）后升（P3~P4），表现为P4＞P0＞P1＞P2＞P3；3年生随施磷量变化规律不明显，总体上随施磷量增加呈下降趋势，施磷会降低根氮分配率，所有施磷处理均低于P0。茎：施磷对2年生及3年生茎氮分配率的影响作用不明；叶：施适量磷可提高1~3年生叶氮分配率，1年生和3年生均以P2处理最高，2年生均P3处理最高。

磷分配率变化情况。根：施磷提高1~3年生根磷分配率，几乎所有施磷处理根磷分配率均高于P0，根磷分配率随施磷量增加的变化规律不明显，1~3年生最高值分别为P3、P1及P3。茎：施磷提高2年生茎磷分配率，表现为P3＞P2＞P4＞P0＞P1，总体上随施磷量增加呈上升趋势；3年生茎磷分配率表现为P1＞P3＞P0＞P2＞P4，总体上随施磷量增加呈下降趋势。叶：1年生施磷与否和施磷量高低影响不大，规律不明显，P4比P0有所下降；2年生所有施磷处理均高于P0，P4最高，随施磷量的变化规律不明显，总体呈上升趋势；3年生随施磷量增加先降（P0~P3）后升（P3~P4），P0最高。

钾分配率变化情况。根：对1年生影响不明显，各处理间变化不大；2年生根钾分配率随施磷量增加先升（P0~P1）后降（P1~P4），处理间差异明显；3年生根钾分配率随施磷量增加呈升-降-升变化，排序为P2＞P1＞P4＞P0＞P3。茎：对2~3年生茎钾分配率影响规律不明显，多数施磷处理降低了茎钾分配率，2年生以P2最高，3年生以P4最高，二者总体上表现为随施磷量增加而下降的趋势；叶：1年生钾分配率随施磷量增加先升后降，P3处理达最高，表现为P3＞P2＞P1＞P0＞P4；施磷会造成2年生叶钾分配率下降，各处理随施磷量增加呈下降趋势；3年生叶钾分配率随施磷量的变化无明显规律，排序为P4＞P1＞P2＞P2＞P3。

表7磷肥用量对植株不同元素分配率的影响Table 7 Effects of phosphorus amount on the distribution rate of different elements （%）

2.5 磷肥用量对三七皂苷含量的影响

由表8可知，在等量氮、钾肥基础上改变磷肥用量对三七皂苷含量有一定影响。施磷可增加三七单株皂苷产量，随磷肥用量增加，三七皂苷R1含量呈上升趋势，人参皂苷Rg1、Rb1含量呈下降趋势。2年生总皂苷含量及单株皂苷产量均以P3处理最高，分别比P0增加22.22%和26.44%；3年生总皂苷含量及单株皂苷产量均以P2处理最高，分别比P0增加17.48%和34.48%。受施磷量影响最大的是Rg1含量，其标准偏差最大。

表8磷肥用量对三七皂苷含量的影响Table 8 Effects of phosphorus amount on saponin content in

处理Treat-ment比CK增减（%）2年生（%）3年生（%）单株皂苷产量（g）Increased or decreased Two-year-old Three-year-old Yield of saponins per plant content of yield of saponins compared with CK R1 Rg1 Rb1合To计tal R1 Rg1 Rb1 T合o计tal Two 2-年yea生r-old Thre 3 e-年ye生ar-old Two 2-年yea生r-old Thre 3 e-年ye生ar-old 0.47 1.67 1.17 3.30 1.10 3.40 2.40 6.90 0.13 0.83 - -0.45 1.77 1.50 3.73 0.96 3.20 2.60 6.80 0.13 0.85 0.07 2.07 P0 P1 P2 0.53 1.63 1.20 3.37 1.04 4.41 2.65 8.11 0.14 1.12 5.04 34.48 P3 0.55 2.23 1.23 4.03 0.91 3.50 2.20 6.60 0.17 0.93 26.44 11.72 P4 0.37 1.80 1.04 3.20 1.00 3.40 2.90 7.30 0.14 1.02 4.60 22.52

3 讨论与结论

在施等量氮、钾肥基础上改变磷肥用量，会影响三七物质积累、养分吸收及皂苷含量。施磷可促进作物增产，过量施用会导致作物减产。在84~120 kg/hm2时，玉米籽粒产量随施磷量增加而增加[24]，在40~120 kg/hm2时，水稻产量随施磷量增加而增加，超过一定量随施磷量增加呈下降趋势[25-28]，施磷对苜蓿干物质的累积有一定的促进作用，苜蓿干草含量随着施磷量的增加而增加，但施磷量过多反而造成干物质量的降低[29-30]，磷对人参物质生产的促进作用明显，尤其是促进根部干物质积累，施磷肥可使人参增产[20,31-32]。本试验结果显示1年生及2年生三七根干重随磷肥用量增加呈上升趋势，3年生根产量随施磷量增加先升后降，与王朝梁等[4]、宋希梅等[33]的研究结果一致，表明在试验区适当施用磷肥有利于提高三七产量。施磷及用量影响植株对养分的吸收。施磷可提高大豆、玉米籽实中的磷浓度，大豆各施磷处理间差异不显著，玉米各施磷处理间差异显著[34]，施磷能不同程度提高高羊茅各时期磷、钾养分含量，高羊茅含氮量因施磷而明显下降，地上部磷、钾含量随磷肥用量增加而显著提高[35]，人参植株含磷量随施磷量增加而逐渐增高[20]。本试验结果显示，施磷造成1~3年生三七植株各部位氮、钾含量下降，随施磷量增加下降幅度加大；施磷能促进1~3年生三七根对磷的吸收，根磷含量以P1处理最高，对2年生三七茎、叶磷吸收有一定促进作用，对3年生三七茎、叶磷吸收主要表现抑制作用。1年生及3年生三七各部位磷含量随施磷量增加呈下降趋势；施磷提高2年生三七植株各部位磷含量，随施磷量增加呈上升趋势，同4年生人参[20]。施磷量不影响各元素含量在三七植株各部位的排序，氮含量为叶＞根＞茎，磷含量为茎＞根＞叶，钾含量多为叶＞茎＞根。

磷用量与植株养分积累相关。施磷量在40~160 kg/hm2可显著提高水稻成熟期的氮、磷、钾积累量[25]，高羊茅盆栽在磷用量2.5~20.0 g/m2时，以10 g/m2时氮积累量最高，磷、钾积累量随磷用量增加持续上升，磷积累量与磷用量呈显著正相关[35]。施磷可提高玉米氮、磷、钾积累量，春玉米在30~120 kg/hm2时，灌浆至成熟期植株氮、磷、钾积累量随施磷量增加先升后降，以P90处理最高[36]，75~300 kg/hm2时，玉米植株氮、磷、钾积累量随施磷量增加而增加[37]。适量施磷可增加棉花生育各阶段氮、磷、钾积累量，各施磷处理间各器官养分积累量均差异显著[38]。75~225 kg/hm2时施磷可显著提高杂交棉氮、磷、钾积累量，积累量随施磷量增加先升后降[39]。对三七而言，施磷降低1年生三七植株各部位氮、磷、钾积累量及2年生植株各部位氮、钾积累量，提高了2年生植株各部位及3年生根磷积累量，施磷60~120 kg/hm2有利于3年生根氮、磷、钾积累，各指标随施磷量的变化规律不明显。

施磷对作物养分分配率有影响。低磷使玉米吸收的氮、钾素向根系的分配比例增加，向地上部的分配比例下降，不同磷效率玉米品种表现有差异[40]，磷肥用量对大豆、玉米养分分配无显著影响[34]。从三七整株看，施磷可提高1~3年生磷分配率，对氮、钾分配率的影响规律不明显；随施磷量增加，2年生氮分配率及3年生钾分配率呈上升趋势，3年生氮分配率及2年生钾分配率呈下降趋势。从三七植株不同部位看，施磷提升1年生地上部及2年生、3年生地下部养分分配率，降低1年生地下部及2、3年生地上部养分分配率；2年生地下部养分分配率随施磷量增加呈下降趋势，施磷量对其余各部位分配率的影响规律不明显。磷肥用量对三七养分分配率的影响规律有待进一步研究。

施肥措施对三七皂苷含量有一定影响。氮肥种类对三七主要皂苷含量影响不显著[11]，施氮量对三七皂苷R1、人参皂苷含量及总皂苷产出量有显著影响[41]，氮磷钾比例影响三七总皂苷含量及单株总皂苷产量，钾肥有利于有效成分积累，但不利于单株总皂苷产量积累[9]。三七、人参同属五加科人参属植物，对人参施磷效应的研究表明，磷肥对三七和人参的影响不尽相同，人参植株地上部及地下部磷含量随施磷量增加呈上升趋势[20]，与2年生三七相同，1年生及3年生三七与此相反；4年生人参根及全株干物质积累量随施磷量增加先升后降[20]，与本研究中的3年生三七根产量变化一致；1~4年生西洋参根重及其皂甙含量随施磷量增加先升后降，在0~300 kg/hm2时，1~2年生西洋参以150 kg/hm2、3~4年生西洋参以225 kg/hm2根重及其皂甙含量最高[14]；施磷量对人参皂甙含量影响显著，在30、60及90 g/m23个处理中以中等用量（60 g/m2）最好[12]，在底肥中增施磷肥可提高人参总皂甙含量[13]。磷肥有利于黄芩根中黄酮和黄芩苷的累积[42]。

综合考虑各方面因素，1年生以全株养分总积累、根养分分配、根冠比及根重为重点，2年生及3年生以根冠比、皂苷含量及单株皂苷产量为重点，1年生以P4处理表现最好；2年生以P3处理表现较好；3年生以P2处理表现较好。试验地块适宜的施磷量1年生为240 kg/hm2，2年生为240 kg/hm2，3年生为120 kg/hm2，1年生情况与郑建芬等[3]在人工基质上开展的试验结果（225~375 kg/hm2）相近，前者试验基质中的速效磷含量为31.2 mg/kg，与本试验地块相当；2年生适宜用量比宋希梅等[33]在文山州砚山县的试验结果（179~187 kg/hm2）偏高，3年生情况低于文献[4,33,43]（179~337.5 kg/hm2）推荐用量，原因可能在于试验地块地力差异（尤其是供磷能力）、磷肥品种不同（过磷酸钙或钙镁磷肥）、试验处理设置中的氮磷钾配比不同、肥料运筹方式不同及其元素间的互作等而造成。在实际应用中，应结合种植区土壤肥力状况、当地气候条件及植株田间长势等进行适当的增减。