不同钾肥品种及配施对浙贝母产量和品质的影响

邬小红，周 浓，侯 瑶，朱芙蓉，文 明，祁俊生，郭冬琴*

(1.重庆三峡学院 生物与食品工程学院，重庆 万州 404120；2. 三峡库区道地药材绿色种植与深加工重庆市工程实验室，重庆 万州 404120)

浙贝母(FritillariathunbergiiMiq.)为百合科多年生草本植物，可以清热化痰止咳，解毒散结消痈[1]。现代药理学研究表明，浙贝母还具有抗炎[2-3]、抗溃疡及镇痛[2]、抗菌[4]和逆转肿瘤细胞耐药性的抗肿瘤活性[5]等13种药理活性[6-8]，药用价值较高。浙贝母药理作用的逐渐阐明将为其产业的发展带来更好的机遇。浙贝母作为常用中药材之一，市场对其需求较大，商品药材现主要靠栽培供应，主要栽培在浙江、江苏等地区，近年来在重庆奉节也有小规模引种栽培并获得成功[9]。

矿质元素是作物生长发育、产量和品质形成的物质基础，其中钾是作物生长发育所必需的大量元素之一，素有“品质元素”之称[10]。钾肥除了能促进光合作用，增加植株淀粉和糖的积累，增强抗病、抗旱外，还能提高对氮素的吸收。钾肥常见的品种有氯化钾和硫酸钾。氯元素和硫元素除了参与光合作用，氯元素还起着激活酶、组成激素、调节气孔远动等作用[11]；硫元素是生物合成蛋氨酸与半胱氨酸的主要原料，还是一些酶、辅酶及小分子物质的组成元素之一[12]。钾肥对植物产量和品质的影响已有所报道，周红梅等[13]研究发现甘薯施用两种钾肥(硫酸钾、氯化钾)均能提高单株块根鲜重，施用钾肥有利于提高甘薯商品薯率，显著提高商品薯及鲜薯产量。杜彩艳等[14]研究发现施钾肥可以促进三七生长发育，显著提高三七产量(P<0.05)。

在浙贝母的种植中，关于钾肥施用的报道主要是探究单一品种钾肥对浙贝母产量的影响[15-16]，以及两个品种钾肥对浙贝母生理生化、产量和贝母素甲含量的影响[17]，还未见不同钾肥品种的配施对浙贝母产量和品质的影响研究报道。本研究通过研究不同钾肥品种及其配施对浙贝母的生长指标、生理生化指标、根际土壤养分、以及生物碱含量和产量的影响，初步探讨不同钾肥及配施对中药材浙贝母产量和品质的影响，以期了解浙贝母对氯化钾肥料和硫酸钾肥料及其配施的最佳钾肥需求，为浙贝母钾肥的合理施用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

盆栽试验于2017年10月-2018年05月在重庆市奉节县冯坪乡浙贝母优质种源基地露地进行。该地年平均气温为15.8℃，年平均降雨量950 mm。浙贝母新鲜鳞茎选自浙江省东阳市千祥镇种植基地同一批大小基本一致的样品，经三峡库区道地药材绿色种植与深加工重庆市工程实验室(重庆三峡学院)周浓教授鉴定为百合科植物浙贝母(FritillariathunbergiiMiq.)。供试土壤为栽培基地的基本农田沙壤土，筛出大石块后备用。供试土壤基本理化性质和养分状况：土壤田间持水量为18.56%，pH 6.63，有机质含量8.429 g·kg-1，全氮含量0.071 g·kg-1，速效氮含量21.814 mg·kg-1，全磷含量0.667 g·kg-1，速效磷含量38.131 mg·kg-1，全钾含量13.048 g·kg-1，速效钾含量68.972 mg·kg-1。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验设CK组(空白组，不施钾肥)，5个氯化钾和硫酸钾不同比例实验组：100：0(K1)、75：25(K2)、50：50(K3)、25：75(K4)、0：100(K5)，共6个处理，重复5 次。除CK组不施钾肥，各处理组按总N量为0.20 g/kg土、总P2O5量为0.20 g/kg土、总K2O量为0.20 g/kg土来施肥。钾肥以K2SO4(分析纯)和KCl(分析纯)为肥源，根据需要的钾肥总量2.4 g，按设计的比例分别称取需要的K2SO4和KCl，溶解于1 L洁净的水中配成水溶液随水一次浇入。整个生长期间按常规管理。

试验用40 cm×50 cm加厚无纺布美植袋，每袋装风干土12 kg、定植3株浙贝母(单个鳞茎鲜重15 g± 2 g)。于2017年10月02日栽植鳞茎时施N、P2O5、K2O各0.10 g·kg-1为基肥，分别以CO(NH2)2、NaH2PO4·2H2O、K2SO4为肥源，商品有机肥(有机质含量为45% 以上，不含氮磷钾肥)各3 g·kg-1为基肥。

1.3 样品采集与分析

2018年3月期间，选择浙贝母健康植株的中部叶片用于生理生化测定。不同施肥处理组浙贝母地上部分枯萎后，于2018年5月18日收获浙贝母的鳞茎、土壤，鳞茎洗净后烘干，用于品质分析；根际土壤按要求采集与风干，用于土壤养分测定。

1.4 指标测定

1.4.1 生长指标

在浙贝母生长期选择完整无损、长势优良并健康的叶片进行，测量不同处理组的叶长、叶宽、叶形指数(叶长/叶宽)、株高、茎粗等生长指标，每个处理重复15次，取其平均值。

1.4.2 叶片生理生化指标测定

叶片光合色素含量采用紫外分光光度法测定，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑法测定，过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚显色法测定，过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外分光光度法测定，丙二醛和可溶性糖含量采用硫代巴比妥酸法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝比色法测定[18]。

1.4.3 根际土壤理化性质测定

pH值采用电位法测定，速效氮采用碱解扩散法测定，速效磷采用碳酸氢钠法测定，速效钾采用醋酸铵-原子吸收法测定，有机质采用重铬酸钾容量法-稀释热法测定[19]。

1.4.4 鳞茎生物碱含量测定

浙贝母鳞茎的总生物碱采用姚德中等[20]所报道的方法进行测定，贝母素甲、贝母素乙、贝母素辛采用王路伟等[21]所报道的方法进行测定。

1.5 数据分析

采用Excel 2003进行数据处理，SPSS 25.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同钾肥品种及配施对浙贝母生长指标的影响

由表1可以看出，与CK组相比，施用钾肥的5个处理组的叶宽、叶形指数、株高和茎粗均有所增加，只是多数指标未达显著水平(P>0.05)，其中叶长的增加较明显，部分达到显著性水平(P<0.05)，表明施加不同品种的钾肥均利于浙贝母的生长发育。从5个生长指标来说，K1(氯化钾∶硫酸钾=100∶0)处理组略优于其他组，提示氯化钾可能比硫酸钾更能促进浙贝母地上部分的生长，这还需进一步实验证明。

表1 不同钾肥品种及配施对浙贝母生长指标的影响

2.2 不同钾肥品种及配施对浙贝母叶片光合色素含量的影响

由表2可知，与CK组相比，5个施钾肥处理组的光和色素指标含量均高于CK组，说明施加外源性钾肥可加强浙贝母叶片的光合作用，只是未达到显著水平(P>0.05)。与CK组相比，5个钾肥施用处理组叶绿素a/b的比值反而有所降低，进一步表明施加钾肥叶绿素b的相对含量增高，有利于增强植株对弱光的吸收能力，增强对弱光的利用，但差异不显著(P>0.05)。

2.3 不同钾肥品种及配施对浙贝母叶片保护酶活性的影响

从图1可以看出，不同钾肥品种及其配施条件下，与CK组相比，5种钾肥处理组的CAT活性均增加，但差异不显著(P>0.05)，能增加POD活性，达显著性差异水平(P<0.05)，能显著增加SOD活性，达显著性差异(P<0.05)，说明施加钾肥可有效增强浙贝母叶片保护酶活性。同时，比较浙贝母叶片CAT、POD、SOD 3种保护酶活性，施加钾肥对SOD活性提高幅度最大，表明SOD对施钾肥反应更敏感，是浙贝母叶片主要保护酶。整体上来看，相对高比例的硫酸钾施肥组更能提高浙贝母的抗逆性。

表2 不同钾肥品种及配施对浙贝母叶光合色素含量的影响

图1 不同钾肥品种及配施对浙贝母叶片保护酶活性的影响

2.4 不同钾肥品种及配施对浙贝母丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影响

由图2可知，与CK组相比，施加不同品种钾肥(氯化钾和硫酸钾)及其不同比例的配施均能有效提高不同处理组的可溶性糖和可溶性蛋白含量，部分达显著性水平(P< 0.05)；除K1组，其余处理组的丙二醛含量有所降低，有一定显著性差异(P< 0.05)。整体上来说，K4组(氯化钾∶硫酸钾=25∶75)可有效提高可溶性糖和可溶性蛋白的含量。

图2 不同钾肥品种及配施对浙贝母叶丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

2.5 不同钾肥品种及配施对浙贝母根际土壤养分的影响

由表3可知，与CK组相比，无论是施加氯化钾、硫酸钾或是氯化钾和硫酸钾的配施，均可有效提高不同处理组的速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量、pH值，部分达显著性差异(P< 0.05)，有效的改善了浙贝母生长土壤的微环境，提高植株的营养水平，促进了浙贝母的生长发育。整体来看，K4组(氯化钾：硫酸钾 = 25：75)可有效提高土壤养分的含量。

表3 不同钾肥品种及配施下浙贝母根际土壤养分含量的变化

2.6 不同钾肥品种及配施对浙贝母鳞茎中生物碱类含量的影响

从表4可以看出，同CK组相比，除K1、K2处理组外施用氯化钾和硫酸钾及两者配施均能增加浙贝母中贝母素甲、贝母素乙和贝母辛含量，部分达显著性差异(P<0.05)，但不同处理组均能增加浙贝母的总生物碱含量，未达显著性差异(P>0.05)。不同处理组浙贝母中贝母素甲与贝母素乙的总量均符合2015年版《中国药典》一部中浙贝母药材项下含量测定的限量标准(贝母素甲和贝母素乙的总量不得少于0.080%)[1]。不同钾肥处理条件下，氯化钾和硫酸钾配施条件下浙贝母各单体生物碱含量最高，其中以K4组(氯化钾∶硫酸钾=25∶75)的贝母素甲、贝母素乙和贝母辛含量最高，其次为K3组(氯化钾∶硫酸钾=50∶50)，单施氯化钾处理组最低；而总生物碱含量是随着氯化钾比例的降低呈先降低后增加的趋势，在单施氯化钾时达到最大值，其次为单施硫酸钾时。结果表明，施用硫酸钾不仅不会降低浙贝母品质(生物碱)，而且优于氯化钾处理组中各单体生物碱含量，而且当硫酸钾比例在硫酸钾/氯化钾中不低于50%时，对各种单体生物碱含量提高效果最佳，且总生物碱含量较佳。整体上，以单体生物碱含量来看，K4处理组浙贝母鳞茎的品质更佳。

表4 不同钾肥品种及配施下浙贝母鳞茎的生物碱含量

2.7 不同钾肥品种及配施对浙贝母鳞茎生物碱产量的影响

由图3可知，同CK组相比，施用氯化钾、硫酸钾及两者配施均能有效提高浙贝母鳞茎的生物量和产量，部分处理达较显著性差异，各处理浙贝母鳞茎干重增产率分别为25.47%、4.36%、6.62%、27.98%、33.09%。

生物碱产量(药材所含生物碱含量与其鳞茎产量的乘积)可以从侧面反映施用钾肥对浙贝母鳞茎单体生物碱代谢影响情况。由图3和图4可知，除K2处理组的贝母素甲、贝母素乙及其贝母素甲+贝母素乙+贝母辛产量以外，其余生物碱产量均超过CK组，部分达显著性差异(P< 0.05)。生物碱产量是随着氯化钾比例的降低呈先降低后增加的趋势。结果表明，施用钾肥能明显提高浙贝母鳞茎生物碱的产量，属于鳞茎产量和单体生物碱含量综合效应的增加。整体上，以生物碱产量来看，K4处理组的浙贝母鳞茎品质更佳、产量更高。

图3 不同钾肥品种及配施对浙贝母鳞茎产量和总生物碱产量的影响

图4 不同钾肥品种及配施对浙贝母鳞茎生物碱产量的影响

3 讨论

本研究表明，在等钾量施肥条件下，施用氯化钾和硫酸钾配施对浙贝母植株生长发育、产量和品质具有一定的等效作用，与郑冬梅等所报道不同钾肥对三七品质的影响一致[22]，但施用硫酸钾的产量和品质要略优于氯化钾，与张彦南[17]所报道的钾对浙贝母生理生化特性、产量和品质影响的研究结果一致。因此，在大田栽培条件下，浙贝母生产上可以直接施用硫酸钾，为降低成本可以考虑与适量氯化钾配施。

本研究首次证实，施用氯化钾和硫酸钾及两者配施均能促进浙贝母中贝母素甲、贝母素乙和贝母辛以及总生物碱的合成，从而提高其含量和累积量。这同郭晓瑞等[23]发现外源钾素营养水平能显著增加长春花的吲哚类生物碱含量的研究结果是一致的。施用钾肥促进浙贝母生物碱合成与积累，可能与钾肥促进浙贝母植株生长、增强光合效应，提高相关酶活性等有关[17]，但具体机制有待深入研究。

本研究表明，将氯化钾和硫酸钾配合施用时，可以显著提高浙贝母鳞茎中3种单体生物碱含量及产量，这同朱红等[24]在甘薯上研究表明氯化钾低量(K75)与硫酸钾中量(K150)配施可显著提高含糖量和改善食用风味等品质的研究结果一致。可能与钾元素能够促进氮素的吸收和利用而氮素直接参与生物碱的合成有关外[17]，还与钾离子的陪伴离子氯和硫的作用有关，能促进生物碱成分的合成和累积[25-27]。氯作为锰的辅助因子参与水的光解和促进光合磷酸化[25]，且植物体内的氯离子流动性很强，有助于提高细胞的渗透压和膨压[26]。硫除了参与叶绿体基粒的铁氧还蛋白的合成而参与暗反应，还是多种蛋白质和酶的组分[27]。但氯元素、硫元素对浙贝母生物碱成分的影响有待下一步证实。

综上所述，本研究通过不同钾肥品种(氯化钾和硫酸钾)及其配施对浙贝母的综合效益进行了初步研究，发现增施钾肥后浙贝母的生长指标、产量和品质更佳，且硫酸钾更能提高浙贝母鳞茎的产量和品质。本研究发现氯化钾：硫酸钾 = 25：75条件下栽培浙贝母鳞茎的产量和品质更佳，收获的经济效益较高，为大田条件下栽培出产量较高、品质较好的浙贝母奠定理论和实践基础。