秋季氮磷钾配方施肥对白花前胡产量和品质的影响△

周介仁，孙健，任江剑，邵清松，王志安

1.浙江农林大学 浙江省特色中药资源保护与创新利用重点实验室，浙江 杭州 311300；

2.浙江省中药研究所有限公司，浙江 杭州 310023

前胡为伞形科植物白花前胡Peucedanum praeruptorumDunn 的干燥根，味苦、辛，性微寒，归肺经，具有散风清热、降气化痰的功效[1]。白花前胡的传统栽培产区是以千岛湖为中心的浙江、安徽一带，贵州、重庆等地为近年发展的新产区[2]。作为“新浙八味”之一，白花前胡在浙江种植面积较大，以浙江淳安、丽水等前胡道地产区为主，共约1.3万亩（1亩≈666.67 m2）。“淳安白花前胡”为国家农产品地理标志登记产品[3]。目前，人工栽培白花前胡普遍存在合格率低的问题，2020 年全国中药材及中药饮片抽检中前胡的不合格率高达15.61%，以白花前胡乙素含量达不到《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）2020 年版标准为影响合格率的主要问题[4]。对中药材栽培而言，土壤肥力是影响其产量高低和品质优劣的关键因素[5]。《“十四五”全国农业绿色发展规划》中提出，要以化肥减量增效为重点，集成推广科学施肥技术，氮、磷、钾肥的合理配施能促进植物的生长发育，有效提高药材产量和品质，从而达到高产、高效、优质、低成本的目的[6-7]。目前，关于白花前胡肥料的研究较少，有学者开展了蚯蚓粪与尿素配施及施肥对比研究[8-9]，但并没有关于氮、磷、钾肥对白花前胡影响的系统研究。本研究通过探究氮、磷、钾配施追肥对白花前胡产量和品质的影响，为白花前胡栽培过程中肥料的合理配施提供参考。

1 材料

1.1 样品

白花前胡为浙江省淳安县枫树岭镇中药材试验基地的主要栽培品种，经浙江省中药研究所资源中心王志安教授鉴定为伞形科植物白花前胡Peucedanum praeruptorumDunn，于2020 年1 月5 日播种，9 月7 日进行后期施肥，分别于11 月15 日和12月20日采收，按照整株采挖方式收集样品，每个处理收集9株。

1.2 仪器

A-11型分析研磨机（德国ⅠKA 集团）；AB204-S型电子天平（瑞士Mettler Toledo 集团）；1100 型高效液相色谱仪（美国Agilent 公司）；KQ 500VDE 型超声清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；CS501/601 型博迅数显恒温水浴锅（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）。

1.3 试药

氮肥（尿素46%，江苏晋煤恒盛化工股份有限公司）；磷肥（过磷酸钙12%，海门市禾丰化学肥料有限公司）；钾肥（硫酸钾52%，国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司）；对照品白花前胡甲素（批号：111711-200602，纯度：100%）、白花前胡乙素（批号：111904-201203，纯度：98.8%）均购于中国食品药品检定研究院；对照品白花前胡丙素（批号：18050304，纯度≥98%，成都曼思特生物科技有限公司）；甲醇（分析纯，美国霍尼韦尔公司）；水为超纯水；其余试剂均为分析纯，购于上海凌峰化学试剂有限公司。

2 方法

2.1 试验区概况

试验区位于浙江省淳安县枫树岭镇，海拔384 m，年均气温17.8 ℃，年均日照量1951 h，年均降水量1430 mm，年均无霜期240 d。该地区土壤为壤质砂土，含有机质19.32 g·kg-1、铵态氮16.75 mg·kg-1、有效磷8.6 mg·kg-1、速效钾53.5 mg·kg-1，pH为6.3。

2.2 试验设计

参考邵镪钎等[10]报道方法结合白花前胡实际用肥情况[11-12]，在白露前后进行追肥，按照L9（34）设计正交试验：氮肥设置3 个水平，分别为0、75、150 kg·hm-2，用N0、N1、N2表示；磷肥设置3 个水平，分别为0、75、150 kg·hm-2，用P0、P1、P2表示；钾肥设置3个水平，分别为0、75、150 kg·hm-2，用K0、K1、K2表示。设计方案见表1。

表1 白花前胡不同施肥方案设计

试验共9 个处理，每个处理设计3 个小区，共27 个小区，每个小区1.7 m×7.0 m，株行距25 cm×25 cm，小区与小区之间设置0.5 m 的过道，周围设置1 m 保护行，各小区随机分布（图1）。采收前除施肥措施不同外，其余管理操作按照《前胡绿色生产技术规程》（DB 3301/T 1101—2019）[13]统一执行。

图1 白花前胡田间小区分布示意图

2.3 检测

2.3.1植物生理生长指标及产量测定 每个小区随机取9个单株测定表型和品质特征。株高（cm）：植株基部至叶片顶端间的高度；根长（cm）：芦头至根最长距离；根粗（cm）：芦头下1 cm 位置处根直径；地上部分干质量（g）：新鲜茎叶45 ℃烘干后的质量；地下部分干质量（g）：地下部分除净泥沙，50 ℃烘干至恒重后的质量。产量：依据种植密度，将各处理地下部分干质量折算出产量（kg·hm-2）。

2.3.2植物品质指标测定 浸出物测定：按照《中国药典》2020 年版（四部）[14]醇溶性浸出物测定法（通则2201）项下的冷浸法，用50%乙醇作溶剂测定。

白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素含量测定：按参考文献[15]方法测定。

2.4 数据处理

数据通过Excel 2019 和SPSS 23.0 进行整理分析，利用单因素方差分析（ANOVA）和最小显著差异法（LSD）进行多重比较检验差异显著性，利用双变量Pearson检验进行相关性分析，综合得分由主成分分析及隶属函数分析产生。按公式（1）计算隶属函数值，综合得分为各隶属值的平均值。

式中，U（xi）表示各指标的隶属函数值，xi表示某指标下其测得数值，xmin表示该指标下最小值，xmax表示该指标下最大值。

3 结果

3.1 氮、磷、钾配施对白花前胡表观性状的影响

氮、磷、钾配施对白花前胡地上部分的影响主要考察了株高和地上部分干质量2个指标。由图2～3可知，本研究中白花前胡的株高为30.11～38.67 cm；地上部分变异较大，干质量为6.67～18.00 g；11—12 月，施用氮肥的组别地上株高和地上部分干质量均有增加趋势，处理间差异无统计学意义。T7和T8的12 月地上部分干质量与空白组相比显著性升高，分别提高了86.74%、79.54%。

图2 氮、磷、钾配施对白花前胡株高的影响（,n=9）

图3 氮、磷、钾配施对白花前胡地上部分干质量的影响（,n=9）

氮、磷、钾配施对白花前胡根粗、根长、地下部分干质量3 个指标均有促进作用。由图4～6 可知，与11 月数据同组相比，T4 的12 月根粗增长最多，为139.56%，T9 的12 月根粗最大为2.67 cm，较空白组增加40.35%。与11 月同组相比，T4 根长增加最多，达到99.08%；白花前胡根长最高的为12 月份的处理T8 的24.11 cm，相较于空白组提高了19.89%；与11 月同组相比，T5 地下部分干质量增加最多，为237.44%；12 月地下部分干质量最高为T8的23.77 g，相较于空白组提高了75.35%。

图4 氮、磷、钾配施对白花前胡根粗的影响（,n=9）

3.2 氮、磷、钾配施对白花前胡品质的影响

3.2.1氮、磷、钾配施对白花前胡甲素的影响 由表2可知，所有处理下的白花前胡甲素均达到《中国药典》2020 年版标准，其中T3 质量分数最高为1.559%，相较于空白组显著提升12.95%。肥料对白花前胡甲素积累有正向作用，影响程度为钾肥＞磷肥＞氮肥（表3）。

3.2.2氮、磷、钾配施对白花前胡乙素的影响 由表2 可知，T2 和T6 的白花前胡乙素相较于空白组有显著提升，分别提升了48.21%、35.76%，所有处理中仅T2的白花前胡乙素达到《中国药典》2020年版标准，质量分数为0.252%。本实验条件下，氮肥和磷的施用与白花前胡乙素含量负相关，钾肥的施用与白花前胡乙素含量正相关，肥料对白花前胡乙素的影响程度为氮肥＞磷肥＞钾肥（表3）。

图5 氮、磷、钾配施对白花前胡根长的影响（,n=9）

图6 氮、磷、钾配施对白花前胡地下部分干质量的影响（,n=9）

3.2.3氮、磷、钾配施对白花前胡丙素的影响 由表2可知，T2的白花前胡丙素对比空白组显著提升，其含量为0.439%。氮磷钾肥的施用均有利于白花前胡丙素的积累，但是对白花前胡丙素的影响差异无统计学意义，肥料对白花前胡丙素的影响程度为钾肥＞氮肥＞磷肥（表3）。

3.2.4氮、磷、钾配施对白花前胡醇浸出物的影响 由表2 可知，所有处理下的醇浸出物均高于《中国药典》2020 年版标准，施肥处理较空白对照的醇浸出物质量分数提升了6.76%～16.27%。不同水平氮对前胡醇浸出物的影响差异有统计学意义（P＜0.05），不同水平磷、钾对前胡醇浸出物的影响差异无统计学意义，肥料对前胡醇浸出物的影响程度为氮肥＞磷肥＞钾肥（表3）。

表2 氮、磷、钾配施对白花前胡有效成分质量分数及产量的影响（,n=9）

表2 氮、磷、钾配施对白花前胡有效成分质量分数及产量的影响（,n=9）

注：同列不同小写字母表示P＜0.05。

表3 氮、磷、钾配施白花前胡有效成分及产量的正交方差分析

3.3 氮、磷、钾配施对白花前胡产量的影响

由表2 可知，施肥处理的产量变异较大，处理间差异无统计学意义，T8 相较于空白组显著提高了75.36%，达到3 803.47 kg·hm-2。肥料对前胡产量的影响程度为氮肥＞磷肥＞钾肥（表3）。

3.4 不同施肥处理下白花前胡品质的主成分分析

将不同施肥处理下白花前胡中白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素、醇浸出物的数据通过SPSS 23.0 软件进行主成分分析。由表4 可知，对于白花前胡乙素的影响，不同处理的得分排名为T2＞T3＞T1＞T8＞T9＞T5＞T6＞T7＞T4；对于4个评价指标的综合影响顺序为T2＞T3＞T1＞T6＞T8＞T7＞T5＞T4＞T9。

表4 不同施肥处理下白花前胡品质的主成分分析

3.5 不同施肥处理下白花前胡品质与产量的隶属函数分析

将不同施肥处理下白花前胡中白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素、产量进行隶属函数分析，综合得分为各隶属值的平均值，由表5 可知，白花前胡乙素得分排名为T2＞T3＞T1＞T8＞T9＞T5＞T6＞T7＞T4；产量得分排名为T8＞T7＞T4＞T9＞T3＞T5＞T1＞T2＞T6；对于4 个评价指标的综合影响顺序为T3＞T2＞T8＞T7＞T1＞T9＞T6＞T4＞T5，综合得分最高的为T3。

表5 不同施肥处理下白花前胡品质与产量的隶属函数分析

4 讨论

4.1 氮、磷、钾配施对白花前胡农艺性状和产量的影响

氮、磷、钾配施对于白花前胡的株高、地上部分干质量、根长、根粗、地下部分干质量产生了不同程度的影响，其中氮肥的施用对表型产生显著性影响。本研究中施氮处理下白花前胡地上部分干质量呈正增长，未施氮处理下则呈负增长，氮肥的施用能够促进白花前胡地上部分的生长，为其根系功能的正常运行提供保障[16]。白花前胡的根长、根粗、地下部分干质量在N2水平，即施用150 kg·hm-2氮肥的情况下，有显著提高，这与李莹莹等[17]关于不同氮磷配施对党参根部生长最有利的氮水平施用量一致。前胡的产量和株高、根粗呈显著正相关，其中，T8的增产效果最好，达到3 048.42 kg·hm-2，增幅为75.36%，根据不同水平氮磷钾的效应分析，发现施氮肥对前胡产量的影响最大，在N2水平时最佳，与梁琴等[18]在川芎肥料配施中得出的推荐施肥用量72.28～148.20 kg·hm-2相符。

4.2 氮、磷、钾配施对白花前胡品质的影响

本研究结果表明，白花前胡有效成分白花前胡甲素、白花前胡丙素均受钾元素影响最大，白花前胡乙素受氮元素影响最大，其中，各处理下白花前胡甲素含量均达到《中国药典》2020 年版标准，而白花前胡乙素仅T2达到标准，且在N0水平其含量最高。本研究白花前胡在秋季追肥过程中，氮肥追施不利于白花前胡乙素的积累。白花前胡乙素属于苯丙素类化合物，而施氮会导致合成该类化合物中的关键酶苯丙氨酸解氨酶和酪氨酸解氨酶活性降低[19]，引起相关代谢产物含量下降。关佳莉等[20]研究表明，降低氮肥用量，可以调控菘蓝部分次生代谢产物的水平。葛阳等[21]指出，对于非含氮次生物质，施氮后通常会造成中药材中酚类物质含量的显著降低，从而影响药材品质。

4.3 产量性状和品质性状的平衡

氮、磷、钾是植物生长发育所必需的大量元素，与蛋白合成、细胞分裂、光合作用等诸多生理功能密切相关[22]。过量施肥对于药材的品质会产生不利影响，黄芪、羌活和益母草等药材的研究中也表现出过量施肥对品质的不良影响，而适量、适时、适合类型肥料的施用，在有利于增产的情况下，对药材品质没有显著不利影响[23-24]。本研究中，以产量和品质为导向的最优处理为T3，即氮肥0 kg·hm-2、磷肥150 kg·hm-2、钾肥150 kg·hm-2，在提高产量的同时，指标成分相较于空白组均有显著提升。而T2 则表现出最优的品质特征，突出表现为白花前胡乙素的提高，达到0.252%。

本研究采用同一白花前胡种源，在相同的开放栽培环境下，研究了秋季追肥的氮、磷、钾配比对白花前胡产量和品质的影响，得到秋季追施氮肥不利于白花前胡品质形成，适度磷、钾、肥的施用有利于产量和品质提升的结论。然而，影响白花前胡产量和品质的因素还有很多，后续还需要精细的室内实验，深入探究营养元素的补充对于白花前胡产量和品质的影响。