地黄氮磷钾积累特性及碳氮比变化规律

杨丹丹，郭猛，张红瑞，黄勇，李贺敏，周艳，高致明

(河南农业大学 农学院，河南 郑州 450046)

地黄(RehmanniaglutinosaL.)为玄参科植物，其新鲜或干燥块根入药，始载于《神农本草经》，是常用大宗中药材[1]，主产区为河南温县、武陟等地，具有悠久的栽培历史。目前，有关地黄栽培的研究主要集中在地黄栽培起源、品种选育、连作障碍等方面[2-4]。地黄喜肥，生育期内对氮、磷、钾等营养元素需求量较大，有关地黄氮、磷、钾积累特性方面的报道较少。施肥可提高作物的产量和品质[5-6]，增施氮、磷、钾肥还可提高药用植物的有效成分含量[7]，不同植物对氮、磷、钾的吸收和积累特性不同[8-9]。研究地黄氮、磷、钾吸收特性对地黄规范化生产具有重要意义。因此，本课题选取当前怀地黄主产区当家品种，研究其不同器官氮、磷、钾吸收规律，积累特性和碳氮比变化，以期为地黄合理施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2019年在河南农业大学试验地进行，试验地前茬空闲，土壤为砂质壤土，肥力中等，未种植过地黄。供试地黄为怀地黄主产区当家品种金九。

1.2 处理设计

试验地采用起垄种植，垄高15 cm，垄距20 cm，垄上单行种植，株距25 cm，小区大小为3 m×3 m，重复3次。地黄于2019年4月16日种植，按常规大田管理。分别于2019年7月11日、8月6日、8月31日、9月25日和10月20日取样，每次取样随机挖取10株，用蒸馏水洗净泥土和植株表面杂质，将叶、根分开，根切成0.5 cm左右的方丁，于105 ℃杀青30 min后，55 ℃烘干后备用。

1.3 测定指标

测定叶、根干重，计算根冠比。测定碳、氮、磷、钾含量。将样品磨碎并过4号药典筛，精确称取样品粉末1.00 g，采用H2SO4-H2O2消煮法消煮样品，制得消煮液，采用流动分析仪测定氮含量，采用火焰分光光度计测定钾含量[10]，采用钼锑抗比色法测定磷含量[11]，参考付尧[12]的方法(干烧法)测定碳含量。计算碳、氮、磷、钾积累量。

2 结果与分析

2.1 干物质积累动态

由图1可知，整个生育期内，地黄的全株干重、根干重和叶干重均呈逐渐增加趋势，均在10月20日达到最大值，分别为137.87、112.74和25.13 g·株-1，根干重占81.77%，叶干重占18.23%。全株干重在生育前期和后期出现2个快速生长高峰，8月31日至9月25日增加缓慢，仅增加18.03 g·株-1。9月25日至10月20日为根干重的快速增长期，10月20日较9月25日增加72.15%。叶干重在生育前期增加较快，后期增加趋缓，7月11日至8月6日为叶干重的快速增长期，8月6日较7月11日增加9.99 g·株-1，增加比例为212.10%，9月25日至10月20日，叶干重变化不大，仅增加0.05 g·株-1。

图1 地黄干物质积累的动态

2.2 根冠比变化

由图2可知，根冠比随着生育期的延长呈逐渐上升趋势，7月11日时根冠比最小，为0.74，在10月20日时达到最大值，为4.49，显著高于其余生育时期。8月31日至9月25日根冠比增长最慢，仅增加了0.09，9月25日较8月31日增加了3.71%，2个时期的根冠比差异不显著。9月25日至10月20日根冠比快速增加，根冠比增加了1.87，较9月25日增加71.76%，2个时期地黄根冠比差异达显著水平。

柱间无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。

2.3 不同部位养分含量变化

由地黄叶养分含量变化(图3)可知，氮、钾含量呈上升、下降、上升、下降规律的变化。在8月6日氮、钾含量最高，分别为5.48%和5.93%。8月31日、9月25日和10月20日地黄叶钾含量逐渐降低。8月31日氮含量最低，为4.67%。叶磷含量在7月11日最高，为0.53%，8月31日含量最低，为0.23%。

图3 地黄养分含量的变化

由地黄根养分含量变化(图3)可知，根氮含量在整个生育期内呈逐渐下降趋势，7月11日氮含量最高，为1.49%，10月20日最低，仅为1.10%。钾和磷的含量均呈下降、上升、下降的趋势，均在7月11日含量最高，分别为1.97%和0.34%，钾含量在10月20日最低，为0.94%，磷含量在8月6日最低。

2.4 不同部位养分积累量变化

由图4可知，地黄叶氮、磷、钾积累量均呈先上升、后下降的趋势，在9月25日积累量达最大，分别为1.28、0.12和1.17 g·株-1，最终积累量为氮>钾>磷。整个生育期内，氮、钾在7月11日至8月6日积累最快，8月6日积累量较7月11日分别增加0.49和0.53 g·株-1，增幅分别为153.13%和155.88%。磷在8月31日至9月25日积累最快，增加0.07 g·株-1，增幅为140.00%。

图4 地黄养分积累量的变化

图4显示，地黄根氮、磷、钾积累量随着生育期的延迟呈逐渐增加的趋势，在10月20日积累量达最大值，分别为1.24、0.28和1.06 g·株-1。磷、钾在8月31日至9月25日积累较快，在此期间分别增加0.12和0.25 g·株-1，增幅为 120.00%和43.86%。氮在9月25日至10月20日积累较快，在此期间积累量增加0.35 g·株-1，增幅为39.33%。

2.5 不同部位碳含量和C/N变化

由图5可知，地黄叶碳含量呈先降低、后升高的变化规律，8月5日碳含量最低，10月20日碳含量最高，为43.01%，显著高于其余各时期。地黄根碳含量在整个生育期内的变化规律与叶相反，呈先升高、后下降趋势，在8月5日相对含量最高，为43.44%，显著高于其余各时期。地黄根碳含量在10月20日最低，为39.55%，与其余各时期差异显著。根部碳含量除10月20日外，其余各个时期均高于叶部。

同一指标不同数据间没有相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由图5可知，地黄叶C/N在10月20日最大，为0.91，分别比7月11日、8月5日和9月25日高13.75%、26.39%和15.19%，均表现差异显著，与8月31日的C/N差异不显著。根C/N整体呈现出逐渐增加的趋势，7月11日最小，为27.70，9月25日至10月20日增加最快，10月20日达最大，为36.03，显著高于其他时期。

3 小结与讨论

干物质是植物光合作用产物的最终形态，其积累、分配与经济效益密切相关[13]。地黄块根既为储藏器官，也为收获部位，其干物质积累量直接决定经济效益。李明杰等[4]研究表明，随着植物生育期的延迟，植株的单株干重呈逐渐增加趋势，本试验也得出相同结论。地黄叶片为进行光合作用的器官，在生育前期，地黄植株主要进行叶的形态建成，以增强光合作用能力，故前期叶部干物质积累较快，在叶形态建成完成后，植株光合作用合成的干物质更多地积累在储存器官，在生育后期，地黄根干重增加较快，根冠比增大，和文献[14]研究结果一致。

氮、磷、钾是植物生长发育过程中所必需的三大营养元素，不同植物对氮、磷、钾的吸收特性不同[15-16]，且各器官中氮、磷、钾的含量随生育期的变化而变化。本试验中，随生育期的延迟，地黄叶和根氮、磷、钾含量整体呈增长趋势，叶氮、磷、钾积累量呈先上升、后下降的趋势，根氮、磷、钾积累量呈上升趋势。李宁[17]的研究表明，随着生育期的推迟，王不留行叶氮含量呈先升高、后降低的趋势，而叶和根的磷、钾含量都是呈先上升、后下降的趋势，与本研究结果相同。本试验中，在生育前期，地黄叶氮、磷、钾积累较多，可能主要用于叶的形态建成，生育后期叶的氮、磷、钾积累量均下降，叶干重几乎不再增长，根的氮、磷、钾积累量增加，表明在地黄生育后期，叶中氮、磷、钾往根部转移。

植物体内各器官的含碳量水平高低受植物种类、生长期和生长环境条件等多种因素的共同影响[18]。碳氮代谢是植物生长发育过程中的重要代谢过程之一，而碳氮比则反映了植株碳氮代谢能力的相对强弱，对调节植株生长发育有着极其重要的作用，其协调程度关系到植物体内干物质的积累和产量的高低[19]。本研究表明，地黄植株体内的含碳量在不同生育期差异较大，随着生育期的延续，地黄叶碳含量呈先降低、后升高的趋势，根碳含量变化规律与叶片相反，除10月20日外其余各个时期均高于叶片，呈现先升高、后降低的趋势，产生这种差异的原因主要与不同生育期的地黄器官的功能性差异有关，与以往研究结果一致[20]。

综上，栽培中地黄对氮、钾的需求量较大，对磷的需求量相对较小，尤其是7月11日至8月5日地黄叶快速生长阶段、9月25日至10月20日地黄块根快速膨大阶段，需要吸收大量的氮和钾，在此阶段应注意追施氮、钾肥。