氮磷钾配施对直播当归物质积累与药材质量的影响

龚成文，米永伟，邵武平，谢志军

（1.甘肃省农业科学院 中药材研究所/甘肃省中药材种质改良与质量控制工程实验室，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省农业科学院 畜草与绿色农业研究所，甘肃 兰州 730070）

中药材当归为伞形科植物当归［Angelica sinensis(Oliv.)Diels］的干燥根，具有补血活血、调经止痛、润肠通便等功效，是传统和现代医药中常用中药材[1]。甘肃省当归年种植面积约3.33万hm2，其中，岷县、漳县、宕昌等地区作为当归的道地产区，已有上千年的栽培历史。

当归种植生产中，一般采用在高海拔林区边缘和草山缓坡开荒育苗、次年春季移栽的传统方式，但受自然环境条件和种苗繁育技术限制，当归种苗质量和产量难以保证，同时产区植被遭受破坏，易造成水土流失，致使生态环境恶化。此外，传统移栽当归早期抽薹率一般在30%左右，高者可达50%以上，致使药材质量和种植效益下降。采用种子直播种植可完全规避当归早期抽薹问题，同时还能降低种植成本，且药材形状和指标性成分均可达到药典标准[2-4]。氮、磷、钾作为作物生长发育不可缺少的营养元素，对作物生长发育以及产量和品质形成具有显著影响。研究表明，合理的氮磷钾配方和施肥量可有效提高移栽当归阿魏酸质量分数，同时对氮、磷的利用率有显著促进作用[5]。氮磷钾合理配施有利于瓦布贝母增质量率的提高和总生物碱的积累，也可以促进党参根系生长及党参炔苷、紫丁香苷、苍术内酯的积累[6-7]。目前，关于直播当归的研究主要集中于播种时间、适宜海拔、种植密度及化学成分等方面[8-10]，而对其配方施肥的研究尚未见报道。鉴于此，通过测定不同氮磷钾配施下直播当归的根部形态特征、药材产量及指标性成分阿魏酸和挥发油等含量，研究氮磷钾配施对直播当归药材产量与质量的影响，旨在确定适宜直播当归生长和主要成分积累的施肥方案，为直播当归规范化栽植提供技术和理论支持。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验地位于甘肃省宕昌县哈达铺镇召藏村，海拔2 155 m，年均降雨量580 mm 左右，年平均气温11 ℃，无霜期160 d。试验地块0～20 cm 土壤耕层pH 值为7.6，土壤有机质含量41.0 g/kg，全氮含量2.58 g/kg，全磷含量0.82 g/kg，全钾含量23.40 g/kg，有效磷含量19.58 mg/kg，速效钾含量131.00 mg/kg，碱解氮含量205.00 mg/kg。前茬作物为油菜。

1.2 试验材料

试验种植材料采用当归双悬果，采集于当归道地产区甘肃省岷县闾井镇，自然干燥后机械去翅备用。肥料为尿素（含N 46%）、磷酸二铵（含N 18%，含P2O512%）、硫酸钾（含K2O51%）。

1.3 试验设计

试验采用三因素三水平正交法，设置氮、磷、钾3 个因素和3 个不同水 平，具体为N(75、150、225 kg/hm2)、P2O5(37.5、75.0、112.5 kg/hm2)、K2O(37.5、75.0、112.5 kg/hm2)，以不施肥为对照（CK），共设10 个处理，3 次重复，小区面积3 m×5 m＝15 m2，走道50 cm，完全随机区组排列，具体试验编码及施肥量见表1。2019年4月10日采用覆黑膜垄上穴播种植，垄面宽65 cm，垄沟宽35 cm，按株距20 cm、行距20 cm 穴播，每穴播种去翅当归种子6～8 粒。结合整地各小区按不同施肥处理一次性施入试验设置施肥量，生长过程中不再追肥，其余田间管理措施相同。

表1 不同处理施肥配比Tab.1 Amount of different fertilizer treatments

1.4 采样与指标测定

当归种子直播种植，当年秋季地上部枯黄后，按小区进行采收，采挖完毕后每个小区随机抽取完整药材50株，抖净泥土，去除残留茎叶，分别测定根长、主根长、芦头茎粗、分支数、根鲜质量和地上部鲜质量等指标。最后将测定后的当归鲜根置于阴凉通风处，待含水量降低至15%后按《中国药典》2015 版进行药材质量测定。灰分、酸不溶性灰分含量测定参照灰分测定法（通则2302），浸出物含量测定参照浸出物测定法（通则2201），挥发油含量测定参照挥发油测定法（通则2204乙法），阿魏酸含量测定参照高效液相色谱法（通则0512）。

1.5 数据分析

采用SPSS 11.5 软件对试验各指标的差异显著性进行分析，并按Duncan’s法进行多重比较检验。

2 结果与分析

2.1 不同氮磷钾配施处理下直播当归植株生物量

由表2 可知，不同氮磷钾施肥配比对直播当归药材地上部和根鲜质量均有不同影响。当归地上部生物量除N1P1K1处理与CK 无显著差异外，其余处理均显著高于CK（P＜0.05），且随施氮量增加，当归植株地上部生物量呈增加趋势，其中N3P3K3处理地上部生物量最大，较CK 增加了55.73%。除N1P1K1、N3P1K2处理与CK 无显著差异外，其余各处理根鲜质量均显著高于对照（P＜0.05），且在等氮条件下随施磷量增加，根鲜质量均呈增加趋势，其中，N1P3K2处理当归根生物量达到最大，较对照增加47.42%，其次为N2P3K1，较对照增加42.97%，但两者间差异不显著。

表2 氮磷钾配施对直播当归植株生物量的影响Tab.2 Effects of nitrogen，phosphorus and potassium formula fertilizer on plant matter accumulation of direct sowing Angelica sinensis

2.2 不同氮磷钾配施处理下直播当归根形态

由表3 可知，不同施肥配方处理对直播当归根主根长、根长和芦头茎粗的影响差异不显著（P＞0.05），对分支数影响显著（P＜0.05）。不同处理当归药材主根长5.3～7.0 cm，根长22.3～24.5 cm，芦头茎粗19.22～22.75 mm，分支数7.1～11.9 个。N1P3K2、N2P2K2、N2P3K1、N3P2K1、N3P3K3处理分支数较对CK 分别显著增加56.58%、25.00%、34.21%、19.74%、25.00%（P＜0.05），其中N1P3K2处理分支数最多，达11.9个，其次为N2P3K1。

表3 氮磷钾配施对直播当归根形态的影响Tab.3 Effects of nitrogen，phosphorus and potassium formula fertilizer on root morphology of direct sowing Angelica sinensis

2.3 不同氮磷钾配施处理下直播当归药材质量

由表4 可知，不同施肥量处理和对照栽植的直播当归药材各项指标均达到《中国药典》2015版（一部）标准要求，且除总灰分和酸不溶性灰分含量外，不同施肥处理对当归药材浸出物、挥发油和阿魏酸含量均有显著影响。浸出物含量均高出药典标准40%以 上，除N1P1K1、N1P2K3、N3P1K2和N3P2K1处理外，其余处理均较CK 显著增加（P＜0.05），其中，N2P3K1处理药材浸出物含量最高（66.31%），较药典标准提高了47.36%，较CK 增加了5.22%；挥发油含量均高出药典标准124%以上，其中N3P2K1处理挥发油含量最高（1.137%），较药典标准提高了184.25%，较CK 显著增加了26.76%（P＜0.05），其余处理均与CK 差异不显著；阿魏酸含量均高出药典标准44%以上，N2P2K2、N2P3K1、N3P2K1、N3P3K3处理均较CK 显著增加（P＜0.05），其中N2P3K1处理药材阿魏酸含量最高（0.108%），较药典标准提高了116.00%，较CK增加了50.00%。

表4 氮磷钾配施对直播当归药材质量的影响Tab.4 Effects of nitrogen，phosphorus and potassium formula fertilizer on herbal medicine quality of direct sowing Angelica sinensis %

2.4 直播当归形态与质量性状指标的极差（R值）分析

直播当归不同测定指标的极差R值比较见表5，结果显示，影响直播当归地上部鲜质量的因素依次为N＞P＞K，影响根鲜质量和分支数的因素依次为P＞K＞N，影响芦头茎粗的因素依次为K＞P＞N，影响药材挥发油和阿魏酸含量的因素依次为P＞N＞K，影响浸出物含量的因素依次为N＞P＞K。

表5 直播当归形态与质量性状指标的极差（R值）分析Tab.5 Range analysis of the morphological and qualitative characters of direct sowing Angelica sinensis

3 结论与讨论

施肥是改善土壤营养、维持土壤持续生产力和稳定增产的有效措施，合理施肥能有效促进药用植物有效成分的累积和药材产量的提高，但过量施用不仅会导致土壤环境污染，还会增加生产成本，而且产量和品质反而会降低。研究表明，适宜的氮磷钾配方施肥能促进旋覆花生物量的积累和抗逆能力的提高，同时还有利于浸出物、总黄酮和旋覆花内酯的积累[11]。氮磷钾合理配施也可以促进黄芪的生长和干物质的积累，提高黄芪毛蕊异黄酮苷和总黄酮等活性成分含量[12]。施氮量过大则致使黄芩药材减产和黄芩苷含量减低、红景天药材中4种酚类成分含量同时下降[13-14]。本研究结果表明，适宜的氮磷钾配比和施肥量不仅可以促进直播当归生长，增加药材产量，还能有效促进醇溶性浸出物、阿魏酸和挥发油的积累。

从生长发育和生物量方面来看，高氮肥能显著促进直播当归地上部生物量增加，但对根生物量积累具有抑制作用，这与王炎等[15]对甜荞和崔亮等[16]对马铃薯的研究结果一致；高磷能明显改善直播当归根生物量积累，且在中钾低氮水平下药材鲜产量达到最大,这与李莹莹等[7]对党参施肥的研究结果一致。说明高氮能促进直播当归地上部生长，抑制根部的生长，低磷条件难以满足直播当归根部生长需求，最终致使药材根生物量积累减少。

从药材根形态方面来看，直播当归药材地下部生物量积累以分支数为主要影响因素，且磷对分支数的影响最大，其次为钾，氮影响最小。此结果与胡佳栋等[17]和彭玉婷等[12]的研究结果一致。其原因可能是磷促进了植物细胞分裂和生长，施钾利于光合产物由地上部分向根系的运输，提高根冠比，同时改善氮养分的作用，从而增加了根产量。

分析药材质量来看，直播当归药材各项指标均达到《中国药典》2015版（一部）标准要求，合理的氮磷钾肥施用量能促进当归药材指标性成分的积累。氮磷钾对药材挥发油和阿魏酸累积的影响表现为P＞N＞K。说明磷肥对当归品质至关重要，其原因可能是磷作为磷酸、磷蛋白、磷脂和磷酸糖等生物物质的主要参与者，对次生代谢产物的储存和转运起关键作用。这与赵锴等[18]研究氮磷钾配施对洋葱产量和品质的影响时发现，磷肥施用量对洋葱品质的影响最大，氮肥施用量次之，钾肥施用量最小的结果一致。

综合药材生物量、根形态和质量性状指标分析，直播当归最佳氮磷钾配方施肥水平为N2P3K1，即N、P2O5、K2O施用量分别为150、112.5、37.5 kg/hm2。