氮、钾配施追肥对金银花二、三、四茬花产量及药用成分含量的影响

2021-07-20郑江娜李雪娇任士福杨太新

林业与生态科学 2021年3期

郑江娜，李雪娇，任士福，杨太新

(1河北农业大学林学院，河北保定 071000；2河北农业大学农学院,河北省作物生长调控实验室，河北保定 071000)

acid;luteolin

金银花(LonicerajaponicaThunb)，又名忍冬，是忍冬科植物的干燥花蕾或带初开的花，金银花为半常绿木质藤本，全国各地均有生长[1]。金银花具有清热解毒、疏散风热的功效，被大量用于保健食品、化妆品、花卉等行业[2]。金银花除花蕾入药之外，其茎叶和藤也有一定的药用价值，并且金银花还可作为工业提取绿原酸的原料，是一种极具经济价值的中药材[3]。

金银花具有多次抽梢、开花的习性。在5月上旬至6月上旬，抽生的1 a生枝条上形成的花蕾为金银花一茬花，具有花量大、花期集中、花蕾品质高的特点。以后的二、三、四茬花只在1 a生长壮枝抽生的二次枝上形成花蕾，具有花量小、花期不整齐且品质较差的特点[4-6]。生产中，金银花二、三、四茬花花期占整个金银花花蕾开放期的四分之三，金银花二、三、四茬花产量过少、品质较差等问题严重制约着金银花产业的发展，因此，有必要研究对金银花二、三、四茬花进行氮、钾配施追肥的适宜用量和比例，旨在缩小金银花二、三、四茬花与一茬花之间的差距，为提高金银花二、三、四茬花的产量和品质提供必要参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设于河北省邢台市巨鹿县纪家寨村田间，该地位于河北省中南部，邢台市东部，古黄河、漳河冲积平原上。试验地土质以沙壤土为主，0～20 cm土层：碱解氮107.33 mg/kg，速效磷8.69 mg/kg，速效钾185.92 mg/kg；20～40 cm土层：碱解氮68.60 mg/kg，速效磷8.69 mg/kg，速效钾139.11 mg/kg。试验地在春季土壤化冻时施复合肥底肥，复合肥N-P-K为26-10-15，采用撒施的方法进行施肥，施肥量为25 kg/(667 m2)。

1.2 试验材料

试验材料为巨鹿一号3 a树龄金银花，株高1.2～1.4 m，冠幅0.7～0.9 m×1.5～1.8 m，株行距1 m×2 m。试验田金银花一茬花产量为59.07 g/株，花蕾中药用成分含量为：绿原酸7.73 mg/g、咖啡酸0.19 mg/g、木犀草苷0.14 mg/g。肥料种类为氮肥：尿素(CH4N2O，含纯N 46%)，钾肥:硫酸钾(K2SO4，含K2O 54%)。

1.3 试验设计方案

追肥试验在金银花田间进行，由于磷素在土壤中释放缓慢，因此本次试验采用氮、钾2种肥料进行追肥，追肥量及组合方式，见表1。

表1 试验方案各处理追肥用量Table 1 The amount of topdressing for each treatment in the experimental scheme

其中，N2K2为试验地农户追肥量，N1K1约为试验地农户追肥量的一半。有研究证明长期单施氮肥会造成土壤全磷含量下降，长期单施钾肥会造成土壤对钾的固定能力降低，且大量单施氮肥或钾肥容易造成植物缺素症的发生，因此本试验未设N2K0以及N0K2追肥处理。每个处理3次重复，各处理地其他养分施用均相同。追肥肥料分3次施入，分别在一茬花末期、二茬花末期和三茬花末期进行，采用沟状施肥方法，每次追肥量相同。

1.4 金银花产量的测定

按照采收时间，分别采收第一茬花(5月上旬至6月上旬采收)、第二茬花(6月中旬至7月中旬采收)、第三茬花(7月中旬至8月下旬采收)、第四茬花(8月下旬至9月上旬)鲜花进行称重，记录其鲜重。

1.5 金银花花蕾药用成分含量的测定

通过高效液相色谱法测定金银花花蕾中的绿原酸、咖啡酸、木犀草苷的含量，并对HPCL图谱进行鉴别[7-9]。

1.5.1 仪器、试药和材料安捷伦1260高效液相色谱仪(安捷伦科技有限公司)；KH5200DE型数控超声波清洗器(昆山禾创超声仪器有限公司)；BSA124S电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司)。试验所用对照品均购自成都植标化纯生物科技有限公司，绿原酸(批号：PCS-200819，纯度≥99%)、咖啡酸(批号：PCS-200428，纯度≥98%)、木犀草甘(批号：PCS-200816，纯度≥98%)，色谱纯甲醇(福晨化学试剂有限公司)、色谱纯乙腈(赛默飞世尔科技有限公司)，其他使用试剂均为分析纯，用水为娃哈哈纯净水。

1.5.2 色谱条件与系统适应性色谱柱采用Bondysil C18 THE(250 mm×4.6 mm，5 μm)；以乙腈(A)- 0.2%磷酸溶液(B)为流动相，检测波长为350 nm，柱温30 ℃，流速1 mL/min，进样量为10 μL，梯度洗脱条件见表2。

表2 梯度洗脱条件Table 2 The gradient elution conditions

1.5.3 对照品溶液制备精密称量3种标准品溶于50%甲醇中，配置成含有浓度分别为40 μg/mL绿原酸、木犀草苷，及80 μg/mL咖啡酸的混合标准品溶液，即得(10 ℃以下保存)。

1.5.4 供试品溶液的制备精密称取0.25 g金银花粉末于50 mL具塞锥形瓶中，精密加入25 mL 50%甲醇，称定重量，超声(功率250 W，频率50 kHz)40 min，放冷再称定重量，用50%甲醇补足减失的重量，摇匀，滤纸滤过。取续滤液，过0.45 μm有机相滤膜，放入液相小瓶中备用。

1.5.5 精密度试验取金银花粉末，按1.5.4制备供试品溶液在1.5.2色谱条件下，连续进样6次，测定金银花样品中绿原酸、咖啡酸、木犀草苷3个保留时间和特征峰面积，其RSD值分别小于0.21%和0.13%，表明仪器精密度良好。

1.5.6 稳定性试验取金银花粉末，按1.5.4制备供试品溶液在1.5.2色谱条件下，分别于0 h、2 h、4 h、6 h、8 h、12 h、24 h进样，记录绿原酸、咖啡酸、木犀草苷3个保留时间和特征峰面积，其RSD值分别小于0.17%和0.29%，表明金银花样品溶液在24 h内稳定性良好。

1.5.7 重复性试验取金银花粉末0.25 g，平行称定6份，按1.5.4制备供试品溶液6份，在1.5.2色谱条件下，测定样品中所含绿原酸、咖啡酸、木犀草苷3个保留时间和特征峰面积，其RSD值分别小于3.5%和0.3%，表明方法重复性良好。

1.5.8 对照特征图谱的建立金银花8种药用成分混合对照品及金银花药材样品溶液HPLC图，见图1和图2。

1绿原酸 2咖啡酸 3木犀草苷

1绿原酸 2咖啡酸 3木犀草苷图2 金银花药材HPLC图谱Figure 2 HPLC chromatogram of honeysuckle medicinal materials

如图1和图2所示，本次测定共标定了3个特征峰，以绿原酸(峰1)为参照峰，计算其他特征峰与参照峰的相对保留时间应该在规定值的 ± 5%之内。规定值为： 1(峰1)、1.31(峰2)、2.02(峰3)。

1.6 试验数据的统计分析

采用MS-Excell软件进行数据处理；运用SPASS统计分析软件进行试验数据进行方差分析以及主成分分析。

2 结果分析

2.1 氮、钾追肥对金银花产量的影响

氮、钾追肥对金银花产量的影响见表3。

表3 氮、钾追肥对金银花产量的影响Table 3 The effect of nitrogen fertilizer and potassium fertilizer on the yield of honeysuckle

由表3可知，与对照(N0K0处理)相比，氮钾配施追肥能够提高金银花二茬花的产量，其中以N1K0追肥处理产量最高，比对照(N0K0处理)高21.09%，并与对照(N0K0处理)之间存在显著差异(P<0.05)，各追肥处理组中以N1K1追肥处理产量最低，只比对照(N0K0处理)产量增加7.02%，追肥各处理组之间产量差异不显著。

金银花三茬花各追肥处理中，与对照(N0K0处理)相比，除N1K1追肥处理外，其余追肥处理均能提高金银花三茬花的产量，其中以N2K2追肥处理产量最高，比对照(N0K0处理)增加26.07%，并与对照(N0K0处理)之间存在显著差异(P<0.05)，各追肥处理组中以N1K1追肥处理产量最低，比对照(N0K0处理)产量降低4.53%，方差分析结果表明N1K1追肥处理与对照(N0K0处理)之间无显著性差异，与N2K2追肥处理间存在显著性差异。当氮肥固定在N1水平增施钾肥或将钾肥固定在K1水平增施氮肥，金银花三茬花产量均呈现先降低后升高的趋势。

金银花四茬花各追肥处理中，与对照(N0K0处理)相比，各追肥处理均能提高金银花四茬花的产量，其中以N1K0追肥处理产量最高，比对照(N0K0处理)增加46.65%，并与对照(N0K0处理)之间存在极显著差异(P<0.001)，各追肥处理组中以N1K1追肥处理产量最低，只比对照(N0K0处理)产量增加2.55%，方差分析结果表明N1K1追肥处理与对照(N0K0处理)之间无显著性差异，与N2K2追肥处理间存在极显著差异(P<0.001)。当氮肥固定在N1水平增施钾肥或将钾肥固定在K1水平增施氮肥，金银花四茬花产量均呈现先降低后升高的趋势。

金银花二、三、四茬花各追肥处理平均产量与对照(N0K0处理)相比，均有所提高，其中以N1K0追肥处理总产量最高，比对照(N0K0处理)增加16.15%，并与对照(N0K0处理)之间存在极显著差异(P<0.001)，除N2K1追肥处理外，N1K0追肥处理平均产量与其他追肥处理之间亦存在显著性差异(P<0.05)。各追肥处理组中以N1K1追肥处理产量最低，只比对照(N0K0处理)产量增加0.95%，方差分析结果表明N1K1追肥处理与对照(N0K0处理)之间无显著性差异，与N2K2追肥处理间存在显著性差异(P<0.05)。当氮肥固定在N1水平增施钾肥或将钾肥固定在K1水平增施氮肥，金银花平均产量均呈现先降低后升高的趋势。

2.2 氮、钾追肥对金银花绿原酸含量的影响

氮、钾追肥对金银花花蕾中绿原酸含量的影响见图3。

图3 氮、钾追肥对金银花二、三、四茬花花蕾绿原酸含量的影响Figure 3 The effect of nitrogen and potassium fertilizer topdressing on chlorogenic acid content in buds of honeysuckle

由图3可知，与对照(N0K0处理)相比，除N0K1、N2K2追肥处理外，各追肥处理组金银花二茬花花蕾绿原酸含量均高于对照(N0K0处理)，其中以N2K1追肥处理花蕾中绿原酸含量最高为8.94 mg/g，显著高于对照处理(P<0.05)，比对照提高16.50%。

金银花三茬花花蕾绿原酸含量与对照(N0K0处理)相比，除N2K1处理外，其余各追肥处理组均低于对照。各追肥处理中以N2K1追肥处理花蕾中绿原酸含量最高为9.43 mg/g，比对照增加0.10%，但与对照处理间差异不显著(P>0.05)；以N1K1追肥处理三茬花花蕾中绿原酸含量最低为7.12 mg/g，显著低于对照处理(P<0.05)，比对照(N0K0处理)降低23.80%。

金银花四茬花花蕾绿原酸含量与对照(N0K0处理)相比，各追肥处理组均低于对照。各追肥处理中以N1K1追肥处理花蕾中绿原酸含量最高为4.73 mg/g，比对照降低22.70%，但与对照之间无显著性差异(P>0.05)。以N1K0追肥处理四茬花花蕾中绿原酸含量最低为2.22 mg/g，显著低于对照(P<0.05)，比对照降低63.70%。

金银花二、三、四茬花花蕾绿原酸平均含量与对照(N0K0处理)相比，除N2K1追肥处理外，其余追肥处理绿原酸含量均低于对照(N0K0处理)。各追肥处理中以N2K1追肥处理各茬花花蕾中绿原酸平均含量最高为7.87 mg/g，比对照增加2.04%，但与对照之间无显著性差异(P>0.05)；以N1K2追肥处理花蕾中绿原酸平均含量最低为6.05 mg/g，比对照(N0K0处理)降低21.58%，显著低于对照以及N2K1追肥处理(P<0.05)。

2.3 氮、钾追肥对金银花咖啡酸含量的影响

氮、钾追肥对金银花花蕾中咖啡酸含量的影响见图4。

图4 氮、钾追肥对金银花二、三、四茬花花蕾咖啡酸含量的影响Figure 4 Effects of nitrogen and potassium fertilizer topdressing on caffeic acid content in buds of honeysuckle

由图4可知，与对照(N0K0处理)相比，各追肥处理组金银花二茬花花蕾咖啡酸含量均高于对照(N0K0处理)，其中以N2K1追肥处理花蕾中咖啡酸含量最高为0.35 mg/g，比对照(N0K0处理)高73.86%；以N0K0追肥处理二茬花花蕾中咖啡酸含量最低为0.20 mg/g。方差分析结果表明，N2K1追肥处理花蕾中咖啡酸含量与其余各追肥处理间均存在极显著差异(P<0.001)；各追肥处理与对照(N0K0处理)之间均存在显著性差异(P<0.05)，表明追肥对金银花二茬花花蕾咖啡酸含量影响显著。

金银花三茬花花蕾咖啡酸含量与对照(N0K0处理)相比，N1K0、N1K1、N1K2追肥处理花蕾中咖啡酸含量低于对照(N0K0处理)，其余追肥处理组均高于对照(N0K0处理)。各追肥处理中以N2K1追肥处理花蕾中咖啡酸含量最高为0.30 mg/g，比对照增加34.56%；以N1K0追肥处理三茬花花蕾中咖啡酸含量最低为0.20 mg/g，比对照(N0K0处理)降低10.24%。方差分析结果表明，除N1K2追肥处理外，其余追肥处理花蕾中咖啡酸含量与对照(N0K0处理)之间均存在极显著差异(P<0.001)；其中除N0K1追肥处理外，N2K1追肥处理花蕾中咖啡酸含量与其余追肥处理之间均存在及显著性差异(P<0.001)。

金银花四茬花花蕾咖啡酸含量与对照(N0K0处理)相比，各追肥处理组均低于对照(N0K0处理)。各追肥处理中以N1K0追肥处理花蕾中咖啡酸含量最高为0.11 mg/g，比对照降低17.18%；以N0K1追肥处理四茬花花蕾中咖啡酸含量最低为0.079 mg/g，比对照(N0K0处理)降低39.85%，比N1K2追肥处理降低27.37%。方差分析结果表明，各追肥处理组金银花四茬花花蕾中咖啡酸含量与对照(N0K0处理)之间存在极显著差异(P<0.001)，表明氮、钾追肥对金银花四茬花花蕾中咖啡酸含量降低作用明显。

金银花二、三、四茬花花蕾咖啡酸平均含量与对照(N0K0处理)相比，除N1K0、N1K1追肥处理外，各追肥处理组均高于对照(N0K0处理)。各追肥处理中以N2K1追肥处理二、三、四茬花花蕾中咖啡酸平均含量最高为0.25 mg/g，显著高于对照(P<0.05)，比对照增加34.21%；以N1K1追肥处理二、三、四茬花花蕾中咖啡酸总量最低为0.18 mg/g，比对照(N0K0处理)降低4.83%，但与对照之间差异不显著(P>0.05)。当氮肥固定在N1水平增施钾肥或将钾肥固定在K1水平增施氮肥，金银花二、三、四茬花花蕾咖啡酸平均含量均呈现先降低后升高的趋势。

2.4 氮、钾追肥对金银花木樨草苷含量的影响

氮、钾追肥对金银花花蕾中木樨草苷含量的影响见图5。

图5 氮、钾追肥对金银花二、三、四茬花花蕾木犀草苷含量的影响Figure 5 The effect of nitrogen and potassium fertilizer topdressing on luteolin content of honeysuckle flower buds of the second, third and last crop

由图5可知，与对照(N0K0处理)相比，除N0K1、N2K1追肥处理外，各追肥处理组金银花二茬花花蕾木犀草苷含量均低于对照(N0K0处理)，其中以N0K1追肥处理花蕾中木犀草苷含量最高为0.13 mg/g，比对照(N0K0处理)高4.71%；以N2K2追肥处理二茬花花蕾中木犀草苷含量最低为0.10 mg/g，比对照(N0K0处理)降低18.99%。方差分析结果表明，金银花二茬花各追肥处理间花蕾中木犀草苷含量均无显著性差异(P>0.05)，表明追肥对金银花二茬花花蕾中木犀草苷含量影响不大。

金银花三茬花花蕾木犀草苷含量与对照(N0K0处理)相比，除N2K1处理外，其余各追肥处理组均低于对照。各追肥处理中以N2K1追肥处理花蕾中木犀草苷含量最高为0.20 mg/g，比对照增加39.32%；以N1K1追肥处理三茬花花蕾中木犀草苷含量最低为0.12 mg/g，比对照(N0K0处理)降低18.37%。方差分析结果表明，金银花N2K1追肥处理花蕾中木犀草苷含量与其它追肥处理以及对照(N0K0处理)间均存在极显著差异(P<0.01)，表明N2K1追肥处理花蕾中木犀草苷含量增加效果显著。

金银花四茬花花蕾木犀草苷含量与对照(N0K0处理)相比，除N1K0、N1K1追肥处理组花蕾中木犀草苷含量高于对照外，其余各追肥处理组均低于对照。各追肥处理中以N1K0追肥处理花蕾中木犀草苷含量最高为0.13 mg/g，显著高于对照(P<0.05)，比对照高20.50%；以N0K1追肥处理四茬花花蕾中木犀草苷含量最低为0.08 mg/g，显著低于对照(P<0.05)，比对照(N0K0处理)降低21.85%。

金银花二、三、四茬花花蕾木犀草苷平均含量与对照(N0K0处理)相比，除N1K0、N2K1追肥处理外，各追肥处理组均低于对照(N0K0处理)。各追肥处理中以N2K1追肥处理花蕾中木犀草苷平均含量最高为0.14 mg/g，比对照增加13.32%，显著高于对照(P<0.05)；将氮肥用量固定在N1水平增施钾肥，即N1K0、N1K1、N1K2追肥处理，金银花二、三、四茬花花蕾中木犀草苷含量排序为N1K0>N1K1>N1K2；将钾肥固定在K1水平增施氮肥，即N0K1、N1K1、N2K1追肥处理，金银花二、三、四茬花花蕾中木犀草苷含量排序为N2K1>N1K1>N0K1。

2.5 主成分分析

金银花二、三、四茬花总产量，平均绿原酸、咖啡酸、木犀草苷含量主成分分析结果见表4，不同处理主成分值、隶属函数值、综合评价及排序见表5。

表4 主成分的特征值与方差贡献率Table 4 Eigenvalues and rate variance contributions of principal components

表5 不同处理主成分值，隶属函数值，综合评价及排序Table 5 Different processing principal component value，membership function value，comprehensive evaluation and ranking

由表4可知，主成分1的特征值为6.331，贡献率为70.344%，主成分2的特征值为1.746，贡献率为19.398%，前2个主成分累积贡献率达89.743%，表明2个主成分可解释差异产生的89.743%。

由表5可知，各处理综合得分由大到小排序为N2K1、N0K0、N1K0、N1K2、N1K1、N0K1、N2K2。

3 讨论

金银花作为花类药材，在研究追肥对其影响时不仅要考虑到产量，还应保证其药用成分含量不被降低。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]。追肥不仅可以补充土壤中的养分，促进金银花的生长发育，提高产量，同时还会对土壤环境产生较大的影响，当土壤环境条件发生改变时，植物的次生代谢过程就会受到促进或抑制[11]。绿原酸作为金银花的主要有效成分，属于植物的次生代谢产物，其生物合成与积累是金银花植株长期适应外界环境条件的结果[12]。曾慧杰等人研究发现，施氮可以有效的提高金银花的产量[13]，王俊儒等人研究结果显示氮肥对金银花中绿原酸含量有明显的负影响，钾肥影响不大[14]。

在本试验中，当施用尿素32 g/株时，金银花二、三、四茬花总产量最高，花蕾中平均绿原酸含量与对照(N0K0)相比下降17.16%，木犀草苷含量上升0.13%，咖啡酸含量下降2.06%；当追施尿素63 g/株、硫酸钾25 g/株时，金银花二、三、四茬花花蕾中绿原酸、咖啡酸、木犀草苷平均含量在各追肥处理中最高，绿原酸含量与对照相比上升2.04%，但与对照间无显著性差异，木犀草苷含量上升13.32%，咖啡酸含量增加34.21%，总产量增加10.28%。

经主成分分析以及当地施肥情况进行综合考量，当每茬花施用尿素63 g/株、硫酸钾25 g/株时，既能保证金银花的药用成分含量处于较高水平，又能使金银花的总产量不至于最低，在此追肥条件下，金银花二茬花产量为32.30 g/株，比对照增产19.32%，与一茬花产量之间的差距缩小8.86%；花蕾中绿原酸含量比一茬花增加15.66%；咖啡酸含量比一茬花增加82.32%；木犀草苷含量与一茬花之间的差距缩小1.36%。

金银花三茬花产量为31.40 g/株，比对照增产4.53%，与一茬花产量之间的差距缩小2.31%；花蕾中绿原酸含量比一茬花增加22.06%；咖啡酸含量比一茬花增加55.87%；木犀草苷含量比一茬花增加41.14%。

金银花四茬花产量为43.87 g/株，比对照增产25.63%，与一茬花产量之间的差距缩小20.65%；但花蕾中药用成分含量与一茬花相比差距有所增大。