生物有机肥对潞党参品质的影响△

张颖娟，王亚榕，张鑫，王晓林，郭琼琼，曹守波，赵国锋，高建平*

1.山西中医药大学 附属医院 药剂科，山西 太原 030012；2.山西医科大学 药学院，山西 太原 030001；3.陵川县六泉乡政府，山西 晋城 048300

党参为桔梗科植物党参Codonopsis pilosula（Franch.）Nannf.、素花党参C.pilosulaNannf.var.modesta（Nannf.）L.T.Shen 或川党参C.tangshenOliv.的干燥根[1]。潞党参基原为党参，具有补中益气、健脾益肺的功效，主要含有多糖、苷、甾醇、生物碱、挥发油及三萜类成分，其中党参多糖和党参炔苷是党参中主要活性成分[2-4]。

潞党参主要分布在山西省陵川、平顺、壶关、长子、潞城等地。在潞党参种植过程中，往往通过对潞党参喷施药农壮根灵来提高产量，导致其品质下降。有研究表明，党参在施用壮根灵后，虽产量有所提升，但指标性成分党参多糖、党参炔苷的质量分数均显著降低[5-7]。因此，在提高党参产量的同时保证其品质不受影响或品质、产量同时提升成为目前研究的热点问题。

生物有机肥是将有机肥、化肥和微生物肥料相结合，通过增加土壤有机质含量和调控土壤中微生物的生命活动改善土壤生态条件、增加作物抗性、提高农产品品质[8]。鉴于生物有机肥具有增产和保护生态平衡的优势，本研究开展潞党参施用生物有机肥试验，对不同施肥处理下潞党参品质进行考察并结合统计学方法进行分析，旨在明确不同施肥条件对潞党参产量及指标性成分含量的影响、确定相对合理的施肥方式及施肥量，为高产、高品质潞党参规范化栽培提供参考。

1 材料

1.1 样品

潞党参种苗为1 年生种苗，购自山西振东道地药材有限公司，经山西医科大学高建平教授鉴定为党参Codonopsis pilosula（Franch.）Nannf.。

1.2 仪器

1200 型高效液相色谱仪（美国Agilent 公司）；752 型紫外-可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；HH-S 型恒温水浴锅（国华电器有限公司）；DGF30-IA 型电热鼓风干燥箱（南京实验仪器厂）；BS-124S 型电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；KDM 型控温电热套（山东邺城花鲁仪器公司）。

1.3 试药

生物有机肥为“新科沃丰”生物有机肥（山西新科沃丰生物科技有限公司）；无水葡萄糖对照品（纯度≥98%，批号：BWB50153，北京北方伟业计量技术研究院）；党参炔苷对照品（纯度≥98%，批号：MUST-1301-2901，成都曼思特生物有限公司）；乙腈（色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；甲醇（色谱纯，天津市大茂化学试剂厂）；苯酚（分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司）；浓硫酸（分析纯，北京化工厂）；75%乙醇（新乡市三伟消毒制剂有限公司）；水为娃哈哈纯净水。

2 方法

2.1 试验区概况

选择潞党参道地产区长治市陵川县和平顺县进行施肥试验。陵川古郊试验区海拔1504 m，霜期160 d，年平均降水量为650 mm，年平均气温约为7.9 ℃。平顺试验区海拔1545 m，年平均气温4～9 ℃，平均无霜期150 d，年平均降水量约为600 mm。

2.2 施肥试验

于春季潞党参移栽前采用撒施和沟施2 种方式进行“新科沃丰”生物有机肥施用试验。沟施试验在潞党参种苗移栽沟道内施肥，沟深15 cm。各处理田间除草、病虫害及水分管理措施等一致。

撒施试验小区面积为0.067 hm2，每个处理设3 个重复。2015 年，不同处理组生物肥施用量分别为0（SCK）、600（SⅠ）、900（SⅡ）、1200（SⅢ）、1800（SⅣ）kg·hm-2。2016年，不同处理组生物肥施用量分别为0（N-SCK）、600（N-SⅠ）、1200（N-SⅡ）、1500（N-SⅢ）kg·hm-2。沟施试验小区田间设计采用随机设计。

沟施试验小区面积为0.067 hm2，每个处理设3 个重复。2015 年，不同处理组生物肥施用量分别为0（TCK）、150（TⅠ）、300（TⅡ）、600（TⅢ）kg·hm-2。2016年，不同处理组生物肥施用量分别为0（N-TCK）、150（N-TⅠ）、200（N-TⅡ）、300（N-TⅢ）kg·hm-2。沟施试验小区田间设计采用随机设计。

2.3 样品采集及处理

分别于2015、2016年10月中下旬采集，每个小区随机选择3 个样点，每样点随机取样30 株，混合取样，洗净泥土，用钢卷尺测定根长，游标卡尺测定芦下1 cm 直径，用天平测定单根鲜质量，低温（＜60 ℃）干燥至恒重后测其单根干质量并根据种植密度计算出产量。

2.4 多糖含量测定

党参药材经低温干燥至恒重后，粉碎，过四号筛。采用苯酚-硫酸法[9]，精密吸取供试品溶液0.1 mL，加蒸馏水至2.0 mL，加入5%苯酚1.0 mL，摇匀，迅速精密加入浓硫酸5 mL，摇匀，置沸水浴中加热15 min 后冷却至室温，490 nm 测吸光度并计算党参多糖含量。

2.5 党参炔苷含量测定

取药材粉末（过四号筛）0.5 g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入甲醇25 mL，称定质量，超声处理30 min，放冷，再称定质量，甲醇补足减失质量，摇匀，静置20 min，取上清液，滤过，取滤液，注入液相色谱仪。按参考文献［10］色谱条件测定并记录峰面积，计算党参炔苷含量。

2.6 醇溶性浸出物的含量测定

药材粉末过二号筛，按《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）2015 年版四部醇溶性浸出物测定法（通则2201）项下热浸法[11]202测定，溶剂为45%乙醇。

2.7 总灰分测定

药材粉末过二号筛，按《中国药典》2015 年版四部附录灰分测定法（通则2302）[11]204测定。

2.8 折干率

采用公式（1）计算折干率。

2.9 数据处理

采用SPSS 20.0 软件进行数据处理，采用GraphPad Prism软件进行绘图。

3 结果与分析

3.1 撒施对潞党参根系形态特征、品质及产量的影响

3.1.1 撒施对潞党参根系形态及产量的影响 如表1 所示，处理SⅠ、SⅡ、SⅣ的根长与SCK 差异无统计学意义，而处理SⅢ显著低于SCK；各处理组的直径均显著高于SCK，其中SⅠ直径最高，但与SⅡ、SⅢ相比，差异无统计学意义；处理SⅠ的鲜质量、干质量均显著高于SCK，处理SⅢ的鲜质量、干质量与SCK 相比，差异无统计学意义，显著低于SⅠ。处理SⅠ、SⅣ的产量显著高于SCK，而SⅡ、SⅢ与SCK 差异无统计学意义。综上所述，2015 年撒施600 kg·hm-2生物有机肥可显著促进陵川潞党参根系直径、鲜质量、干质量及产量的增长。

表1 2015年撒施生物有机肥对陵川潞党参根系形态的影响（, n=30）

表1 2015年撒施生物有机肥对陵川潞党参根系形态的影响（, n=30）

注：同列不同小写字母表示P＜0.05，表3～4、6同。

由表2 可知，陵川各处理间党参根长差异无统计学意义；而平顺处理N-SⅠ、N-SⅡ的根长显著高于N-SCK，两者之间差异无统计学意义，处理N-SⅢ的根长与N-SCK 差异无统计学意义。陵川处理N-SⅠ根直径显著高于其他各处理组；而平顺地区处理N-SⅡ直径最高，显著高于各处理组和N-SCK。陵川处理N-SⅠ的党参鲜质量、干质量均为最高，显著高于其他各组，与2015 年结果一致；平顺N-SⅠ、N-SⅡ的根鲜质量显著高于N-SCK，两者之间差异无统计学意义，而干质量与N-SCK 相比，差异无统计学意义，N-SⅢ鲜质量与N-SCK 差异无统计学意义，干质量显著低于NSCK。陵川处理N-SⅠ产量最高，与N-SCK 相比产量提高9.09%，但两者差异无统计学意义；平顺在施肥后产量显著提高，其中处理N-SⅢ小区产量最高，产量提高85.71%，N-SⅠ、N-SⅡ次之，三者之间差异无统计学意义。

表2 2016年撒施对陵川和平顺潞党参根系形态的影响（, n=30）

表2 2016年撒施对陵川和平顺潞党参根系形态的影响（, n=30）

注：陵川与平顺比较，不同小写字母表示P＜0.05；表5同。

综合2015、2016 年数据，撒施生物有机肥600 kg·hm-2时，陵川地区潞党参根系鲜质量、干质量均最高，差异有统计学意义；平顺地区潞党参撒施生物肥600、1200 kg·hm-2时，党参根长、鲜质量、干质量显著增加，但是两者之间差异无统计学意义。

3.1.2 撒施对潞党参品质的影响 《中国药典》2020 年版规定党参炔苷和党参多糖是党参的指标成分，党参总灰分≤5.0%，且党参药材醇溶性浸出物量≥55.0%[1]。如表3 所示，各处理组党参多糖质量分数显著高于SCK，且随施肥量增加，有升高的趋势。其中，处理SⅢ党参多糖质量分数最高，显著高于其他各处理。不同撒施处理间党参炔苷质量分数差异无统计学意义。各处理浸出物质量分数均符合《中国药典》2020 年版规定，其中，SⅢ浸出物质量分数显著高于其他处理，处理SⅠ与SCK 差异无统计学意义。2015 年陵川潞党参总灰分也符合《中国药典》2020 年版要求，处理SⅠ与SⅢ相比，差异无统计学意义，但显著高于SCK。折干率随施肥量的增加而显著降低，其中处理SⅠ与SCK 差异无统计学意义。

表3 2015年撒施对陵川潞党参品质的影响（, n=30）%

表3 2015年撒施对陵川潞党参品质的影响（, n=30）%

综上所述，生物有机肥撒施量为1200 kg·hm-2时，党参多糖质量分数及浸出物质量分数最高，与其他组比较差异显著。撒施量为600 kg·hm-2时，折干率显著高于其他各组。

2016 年数据显示（图1），陵川在施肥处理后，各处理党参多糖质量分数显著高于N-SCK。其中，处理N-SⅡ党参多糖质量分数最高，与N-SⅢ差异无统计学意义，两者均显著高于N-SⅠ，但处理N-SⅢ与N-SⅠ相比，差异无统计学意义，与2015年数据一致。平顺各处理间党参多糖质量分数差异无统计学意义。陵川各处理间党参炔苷质量分数差异无统计学意义；而平顺在施肥后党参炔苷质量分数显著升高，其中处理N-SⅡ的党参炔苷质量分数最高，显著高于其他各组。平顺撒施生物肥后，各处理总灰分质量分数均超过《中国药典》2020 年版规定标准，但各处理组与N-SCK 差异无统计学意义，N-SⅠ浸出物质量分数显著低于N-SCK。陵川处理组N-SⅢ浸出物质量分数与N-SCK 相比，差异无统计学意义，其他各处理组显著低于N-SCK。此外，不同施肥量对折干率无显著影响。

图1 2016年撒施对陵川、平顺潞党参品质的影响（, n=10）

由上可知，陵川撒施600 kg·hm-2生物有机肥时，党参干质量显著高于其他处理组，但是党参多糖质量分数显著低于1200 kg·hm-2生物有机肥处理组，综合经济效益，可确定陵川潞党参生物有机肥的最适量为600 kg·hm-2。而平顺撒施1200 kg·hm-2生物有机肥时党参炔苷质量分数显著升高，但总灰分质量分数超标。

3.2 条施对潞党参根系形态特征、品质及产量的影响

3.2.1 条施对潞党参根系形态特征及产量的影响 由表4 可知，施用生物有机生物肥后，各处理的根长显著低于TCK；处理T Ⅰ的党参直径显著高于TCK，与TⅢ差异无统计学意义；处理TⅠ、TⅢ的党参鲜质量、干质量与TCK 差异无统计学意义，而处理TⅡ显著低于TCK；处理TⅢ党参产量显著高于TCK。

表4 2015年条施对陵川潞党参根系形态及产量的影响（, n=30）

表4 2015年条施对陵川潞党参根系形态及产量的影响（, n=30）

如表5 所示，陵川与平顺对照组潞党参根系长度、直径、鲜质量、干质量、产量均显著高于处理组，或与处理组差异无统计学意义。

表5 2016年条施对陵川、平顺潞党参根系形态及产量的影响（, n=30）

表5 2016年条施对陵川、平顺潞党参根系形态及产量的影响（, n=30）

3.2.2 条施对潞党参品质的影响 如表6 所示，施肥后各处理组多糖质量分数显著高于TCK，其中TⅠ、TⅢ党参多糖质量分数最高，两者差异无统计学意义。处理TⅡ党参炔苷质量分数显著高于TCK，其他处理组TⅠ、TⅢ显著低于TCK。各处理组总灰分质量分数均符合《中国药典》2020 年版要求，其中TⅡ最高，其他处理组TⅠ、TⅢ均显著低于TCK。处理TⅡ浸出物质量分数不符合《中国药典》2020 年版规定标准，处理TⅠ浸出物质量分数最高，显著高于其他各组。处理TⅡ的折干率显著低于TCK，处理TⅠ、TⅢ与TCK 差异无统计学意义。

表6 2015年条施对陵川潞党参品质的影响（, n=30）%

表6 2015年条施对陵川潞党参品质的影响（, n=30）%

综上所述，施用150、600 kg·hm-2剂量的生物有机肥可提高党参多糖质量分数，两者之间差异无统计学意义。TⅠ浸出物质量分数显著高于TⅢ，但是党参炔苷质量分数显著降低。施用300 kg·hm-2剂量的生物有机肥时，党参炔苷质量分数显著高于其他各组，但是浸出物质量分数显著降低，低于《中国药典》2020年版标准。

2016 年数据显示（图2），陵川条施生物有机肥后党参多糖质量分数显著增高，其中处理N-TⅠ、NTⅡ的多糖质量分数显著高于其他各组，两者之间差异无统计学意义。平顺各处理间党参多糖质量分数与对照组相比差异无统计学意义。由图2 可知，平顺与陵川各处理下炔苷质量分数差异无统计学意义，且平顺的炔苷质量分数均显著高于陵川。陵川地区党参的总灰分和浸出物质量分数符合《中国药典》2020 年版规定，且施肥对总灰分、浸出物、折干率均无显著影响。平顺地区党参的浸出物质量分数符合《中国药典》2020 年版规定，且施肥对浸出物、折干率均无显著影响，但总灰分均不符合《中国药典》2020年版的规定。

图2 2016年条施对陵川、平顺潞党参品质的影响（, n=10）

综上所述，在陵川条施150、200 kg·hm-2生物有机肥料可促进多糖质量分数增加，两者之间差异无统计学意义，但党参炔苷质量分数、根系长度、直径、鲜质量、干质量与对照组相比，差异无统计学意义。在平顺条施150 kg·hm-2剂量虽可增产，但可能使灰分增加而不符合《中国药典》2020 年版规定。因此，在陵川条施150 kg·hm-2生物有机肥最适宜。

3.3 条施和撒施对潞党参根系形态特征及品质影响的比较

陵川撒施600 kg·hm-2或条施150 kg·hm-2生物有机肥对于潞党参根系形态和品质都有显著的影响，因此，对条施和撒施方式进行比较以确定最佳的施肥方式。2016 年数据显示（图3），撒施生物有机肥的潞党参根直径、干质量、每平方米产量均显著高于条施。因此，陵川最佳的施肥方式为撒施，最适生物有机肥施肥量为600 kg·hm-2。

图3 2016年条施与撒施对潞党参品质的影响（, n=10）

4 讨论

采用合理的施肥方式及施肥量对保证潞党参高品质、高产量具有重要作用。生物有机肥综合了有机肥、化肥和微生物肥料，可显著增加土壤的养分[8,12-13]，提高根际土壤微生物的多样性[14]，更利于植物的生长。本研究在陵川与平顺采用撒施和沟施2 种施肥方式施用生物有机肥，研究结果表明，陵川在采用撒施方式施用生物有机肥后，潞党参直径、鲜质量、干质量及党参多糖质量分数均显著增加并高于条施处理。此外，其醇溶性浸出物和总灰分质量分数也符合《中国药典》2020 年版的要求。平顺地区在施用生物有机肥后，党参炔苷质量分数提高。有研究表明，生物有机肥可使人参、滁菊、青天葵显著增产[15-17]，这与平顺潞党参施用生物有机肥后产量显著增长的结果相一致。

总灰分是衡量中药材质量的重要指标。本研究发现，施肥后平顺与陵川潞党参的总灰分较对照组均有不同程度的升高，而平顺潞党参施肥后总灰分超标。分析其原因大概有2 个方面：一方面，施用生物有机肥可能使总灰分增加。有研究表明，药材总灰分可能与土壤中无机盐含量有关[18]。潞党参的总灰分除了本身灰化后的无机盐成分，还有其表面附着的无挥发性的无机盐类[19]。这大多来自其生长附着的土壤。施肥后，生物有机肥中所含有的化学元素使土壤中无机盐含量增加，从而导致药材总灰分增加。据报道，崔亚荣[20]对红枣施用有机肥后灰分提高。另一方面，总灰分增加可能与潞党参道地产区采后加工处理时未水洗，直接捆绑揉搓的方式有关。潞党参因未经水洗，使药材表面附着土壤，总灰分增高。由于本研究设置样点有限、批次较少，不足以得出肯定的结论，在后续的试验中，将选取不同地区作为试验地、增加试验样点和样品批次进一步验证。

施肥方式是影响肥料利用率的重要因素之一，不同的施肥方式对陵川与平顺潞党参的品质均有较大影响，潞党参根直径、干质量、产量、党参炔苷含量均显著增加。平顺撒施生物有机肥可显著提高潞党参党参炔苷含量、促进其生长，而条施对其有效成分含量并无显著改善，这与陵川撒施优于条施的结果一致。施肥方式不同导致养分供应位置存在差异，影响作物根系生长和养分吸收。有研究表明，白及撒施蚯蚓粪能够显著提高多糖含量，条施则增高鲜质量、折干率，降低总灰分[21]。这与本研究撒施生物有机肥提高党参有效成分含量的结果相一致。究其原因，潞党参药用部位为根，撒施可使肥料均匀分布于土壤中，从而提高根系吸收养分速率，进而促进有效成分的积累。