氮磷钾配比对丹参生长状况及其土壤养分含量的影响*

滕萌萌，冯建明，白明玉，李天祥

（天津中医药大学，天津 301617）

丹参为唇形科植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge．的干燥根和根茎，具有活血祛瘀、通经止痛作用[1]。丹参迄今为止已经有2000多年的临床应用历史[2]。其主要成分有酚酸类和二萜类，在治疗心脑血管疾病方面发挥了重要作用[3]。如今，中国丹参主产区主要有四川、陕西、山东等地，栽培面积达到400万公顷，年产量16 000吨[4]。有研究[5]报道显示：丹参为天津地区地产品种之一。

丹参田间种植管理措施中存在肥料滥用和盲目施用的问题[6]。王渭玲等[7-8]研究发现，陕西洛阳地区丹参单施氮肥会造成丹参酮和丹参素的降低，但氮磷肥合理配施可提高丹参产量和品质。翟彩霞等[9]和陈晓玉等[10]研究氮磷钾配施对河北、山东地区丹参产量和质量的影响，得出适用于实验地的氮磷钾肥料用量。夏贵惠[11]通过盆栽实验发现低浓度氮有利于丹参地下干物质积累，氮肥抑制活性成分积累，磷肥促进活性成分积累。前人研究结论主要集中在氮磷钾配施对丹参产量和质量的影响，而结合土壤养分含量综合分析的研究鲜有报道。因此研究采用“3414”实验设计，分析不同施肥处理对丹参生长、植株养分吸收、有效成分及土壤理化性质的影响，为丹参规范化施肥提供科学依据。

1 实验地与材料

1.1 实验地概况 实验于天津市静海区天津中医药大学种质资源圃进行。当地年降水量约为520～600 mm，种植期间光照培育1 450～1 700 h，年均气温 11～20 ℃，无霜期 200～250 d。土壤 pH 值为 8．55，铵态氮 20．80 mg/kg、有效磷 6．37 mg/kg、速效钾118．83 mg/kg。

1.2 材料 材料经天津中医药大学李天祥教授鉴定为唇形科鼠尾草属植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge．。本实验所用种苗为天津中医药大学种质资源圃引种1年生丹参。选取长势一致、健壮的丹参种苗，采取断根处理，只留下约6 cm的根茎进行移栽。按照壤土∶沙土=9∶1拌匀后分别装入树脂花盆（上口径18.5 cm，高19.0 cm，下口径10.5 cm）中。实验用肥选取尿素[CO（NH2）2]、过磷酸钙[Ca（H2PO4）2·H2O]、硫酸钾（K2SO4），分析纯，天津市康科德科技有限公司。

2 方法

2.1 实验设计 采用“3414”实验设计进行露天盆栽实验，即 3个因素（N、P、K）和 4个施肥水平（0水平为不施肥，2水平为常规的施肥量，1水平=2水平×0.5，3 水平=2 水平×1.5），共 14 个处理，每个处理6盆，共84盆。参考丹参需肥特性[11]，不同处理施肥量见表1。丹参种苗移栽后浇透水，种苗出苗1周后首次施肥，根据生长期每次每盆按照相应的配比浓度进行施肥，共1 L。2020年5月份移栽种苗，于2020年11月进行采样。

表1 氮磷钾不同施肥配比及浓度Tab.1 Different fertilization ratios and concentrations of nitrogen，phosphorus and potassium

2.2 植株形态指标的测定 每个处理取6株，测量其根长、根粗。根长为根部最末端至芦头处的长度，根粗为主根最粗部分直径。将所取丹参鲜样品地上部分和地下部分分开，带回实验室于105℃杀青15 min，65 ℃烘箱中干燥，称干质量[12]。

2.3 土壤理化性质测定 采集不同配方施肥处理下的丹参根际土壤，去除表面动植物残体，干燥、粉碎、过筛后，用于测定土壤理化性质。水解氮、速效磷、速效钾测定原理分别为靛酚蓝比色法、碳酸氢钠浸提法、酸溶法，土壤pH采用酸度计测定。

2.4 养分含量测定 分别精确称取0.500 0 g丹参地上和地下各部分干样，加入浓硫酸和有机肥加速剂消解，定容后用NT-GF肥料养分测定仪测定植株样品中的全氮、全磷、全钾含量。

2.5 化学成分含量测定 丹参采收后，粉碎，过3号药筛用于化学成分测定。采用紫外分光光度法（UV-VIS）测定总丹参酮和总丹酚酸含量；高效液相色谱法（HPLC-UV）测定药典指标性成分丹参酮类（隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA）和丹酚酸B的含量[13]。

2.6 统计学方法 采用SPSS 26.0软件进行统计分析，数据以均数±标准差（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用Ducann法，P<0.05表示差异有统计学意义。

3 结果与分析

3.1 氮磷钾配施对丹参生长状况的影响

3.1.1 氮磷钾配施对丹参植株形态的影响 由表2可知，与空白组比较，丹参根长和根粗均有明显增加，各施肥处理组之间丹参根部直径和根长存在差异，有统计学意义（P＜0.05）。其中N2P2K3处理对丹参根直径影响最大，直径达11.62 mm，与对照组相比增加78.76%；N2P3K2对丹参根长度影响最大，根长为39.08 cm，与对照组相比增加了62.15%。

表2 氮磷钾配方施肥对丹参生长的影响Tab.2 Effects of N，P and K fertilizer on the growth of salvia miltiorrhiza

在 P2K2水平下，4个 N单因素的处理即N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2和 N3P2K2施肥水平下丹参根部直径分别为 8.30、10.62、9.87、10.96 mm，其变化趋势为 N0＜N2＜N1＜N3，可见施入氮肥能够有效增大丹参根直径；在N2K2水平下，4个P单因素N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2和 N2P3K2水平下丹参根部直径为8.96、11.32、9.87、9.98 mm，其变化趋势为 P0＜P2＜P3＜P1，表明施用磷肥可以有助于丹参直径增大，但施入量过多反而会抑制丹参直径；在N2P2水平下，4个K单因素 N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2和 N2P2K3下丹参根部直径分别为 9.32、10.17、9.87、11.62 mm，其变化趋势为 K0＜K2＜K1＜K3，表明施用钾肥可以促进丹参直径的增大。

4个N单因素处理下丹参根长分别为36.92、28.92、31.58、32.65 cm，其变化趋势为 N1＜N2＜N3＜N0，表明一定范围内施用氮肥能够促进丹参根长，但是过量不利于丹参伸长；4个P单因素处理下丹参根长分别为 29.83、31.67、31.58、39.08 cm，其变化趋势为 P0＜P2＜P1＜P3，表明丹参根长与磷肥施入量呈正相关关系；4个K单因素下丹参长度分别为32.08、23.00、31.58、28.3 cm，其变化趋势为 K1＜K3＜K2＜K0，表明钾肥不利于丹参根部的伸长。

3.1.2 氮磷钾配施对丹参地上和地下干物质的影响 与N0P0K0相比，各施肥处理组丹参地上和地下部分干物质累计均有明显提高，各施肥配比间存在统计学差异（P＜0.05）。植物根冠比值（R/T）是指植物地下部分与地上部分的干质量比，其大小反映了植物地下部分与地上部分之间的相关性[11]。丹参作为根茎类药材，R/T值越大越有利于丹参产量的增加。氮磷钾配方施肥R/T值，其中N3P2K2处理值最大；但结合丹参干物质累积情况而言，综合考虑N2P1K2施肥配比更有利于丹参产量的增加。见表2。

3.2 氮磷钾配施对土壤理化性质的影响

3.2.1 氮磷钾配施对土壤pH的影响 不同处理下土壤pH均有统计学差异（P＜0.05）。与空白组相比，除N1P2K1其余施肥配比pH均高于空白组，表明氮磷钾配方施肥能够提高土壤pH。缺乏N、P、K时，各处理下土壤pH从高到底分别为N2P0K2＞N0P2K2＞N2P2K0＞N0P0K0，说明磷肥对于pH的影响最为明显，施入磷肥可提高土壤pH，增加土壤的碱性。见图1A。

图1 氮磷钾配施对土壤理化性质的影响Fig.1 Effects of different fertilization treatments on soil physiochemical properties

3.2.2 氮磷钾配施对土壤养分的影响 氮磷钾配方施肥下土壤中铵态氮、速效磷、速效钾含量差异具有统计学意义（P＜0.05），其中，在 P2K2水平下，4 个N 单因素的处理即 N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2和 N3P2K2水平下土壤中NH4+-N含量分别为21.33、22.17、32.70、32.43 mg/kg，见图1B，其变化趋势为 N0＜N1＜N3＜N2，可见土壤中NH4+-N含量随着施氮肥量增大整体上呈上升趋势，表明施入氮肥能够有效提高土壤中NH4+-N含量。在N2K2水平下，4个P单因素N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2和 N2P3K2水平下土壤中速效磷含量分别为 7.20、7.97、8.37、8.43 mg/kg，见图1C，其变化趋势为 P0＜P1＜P2＜P3，表明速效磷含量与磷肥施入量呈正相关关系。在N2P2水平下，4个K单因素 N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2和 N2P2K3下土壤中速效钾含量分别为 123.90、127.60、139.10、125.33 mg/kg，见图1D，其变化趋势为 K0＜K3＜K1＜K2，表明施用钾肥可以提高土壤中钾肥含量。

3.3 氮磷钾配施对丹参养分吸收及分配影响

3.3.1 氮磷钾配施对丹参植株中全氮含量的影响 不同施肥处理下丹参地上和地下部分养分含量差异具有统计学意义（P＜0.05），见表3。其中不施肥处理和 4个 N单因素变化的处理即 N0P0K0、N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2处理的地上部分全氮含量分别为 1.50%、2.37%、2.40%、3.37%、2.80%，氮肥施入量不同的处理其地上部分全氮含量的变化趋势大致为 N0＜N1＜N3＜N2。其中不施肥处理和 4个 N 单因素变化的处理即N0P0K0、N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2处理的地下部分全氮含量分别为1.37%、2.27%、1.83%、2.20%、2.00%，氮肥施入量不同的处理其地下部分全氮含量的变化趋势大致为N0＜N1＜N3＜N2。表明施入氮肥能够有效提高丹参地上部分和地下部分全氮含量，但施入量过多反而会降低其全氮含量。

表3 氮磷钾配施对丹参养分积累的影响Tab.3 Effects of combined application of N，P and K on the accumulation of nutrients of salvia miltiorrhiza mg/g

3.3.2 氮磷钾配施对丹参植株中全磷含量的影响 其中不施肥处理和4个P单因素变化的处理即N0P0K0、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2处理的地上部分全磷含量分别为1.57%、2.40%、2.57%、2.87%、5.60%，磷肥施入量不同的处理其地上部分全磷含量的变化趋势大致为 P0＜P1＜P2＜P3。其中不施肥处理和 4个 P单因素变化的处理即 N0P0K0、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2处理的地下部分全磷含量分别为 2.47%、2.37%、2.93%、2.67%、2.67%，磷肥施入量不同的处理其地下部分全磷含量的变化趋势大致为 P0＜P2≈P3＜P1。表明磷肥的施入可显著提高丹参地上部分全磷含量，而磷肥过量施入会降低丹参地下部分全磷含量。见表3。

3.3.3 氮磷钾配施对丹参植株中全钾含量的影响 其中不施肥处理和4个K单因素变化的处理即 N0P0K0、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2、N2P2K3处理的地上部分全钾含量分别为 0．13%、1．17%、1．27%、1．40%、1．03%，钾肥施入量不同的处理其地上部分全钾含量的变化趋势大致为 K0＜K3＜K1＜K2。其中不施肥处理 4个 K单因素变化的处理即 N0P0K0、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2、N2P2K3处理的地下部分全钾含量分别为 0．50%、1．57%、1．10%、0．87%、1．27%，钾肥施入量不同的处理其地下部分全钾含量的变化趋势大致为 K0＜K2＜K1＜K3。表明施入钾肥可显著提高丹参植株全钾含量。见表3。

3.4 氮磷钾配施对丹参指标性成分含量影响

3.4.1 配方施肥对丹参酮类含量影响 除N3P2K2组外，其余各组丹参酮类含量与空白组相比均有提升，其中 N0P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N1P1K2和 N2P1K1效果差异具有统计学意义（P＜0．05），其中 N2P2K0丹参酮类含量最高，为6．26 mg/g。N0P0K0处理与其中4个N 单因素的处理下即 N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2和 N3P2K2水平下丹参酮类含量为分别为 3．07、5．93、4．75、4．20和2．97 mg/g，4个不同施氮水平下丹参酮类含量变化趋势为 N3＜N2＜N1＜N0，丹参酮类含量随着施氮水平提高降低，说明施用过量氮肥反而会降低丹参酮类含量；N0P0K0处理和4个P单因素水平的处理N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2和 N2P3K2下丹参酮类含量分别为3．07、3．87、3．33、4．20、5．33 mg/g，磷肥不同施入水平处理下丹参酮类含量的变化趋势为 P0＜P1＜P3＜P2，在P0～P2范围内，磷肥施入量与丹参酮类含量成正比，但是施入过多磷肥则会降低丹参酮类含量；N0P0K0处理和4个K单因素水平的处理N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2和 N2P2K3下丹参酮类含量分别为 3．07、6．26、4.39、4.20、3.88 mg/g，钾肥不同施入水平下丹参酮类含量变化趋势为 K3＜K1＜K2＜K0，说明施入过量钾肥会降低丹参酮类含量。见表4。

表4 氮磷钾配施对丹参化学成分含量影响Tab.4 Effects of combined application of N，P and K on chemical composition content of salvia miltiorrhiza mg/g

3.4.2 配方施肥对丹酚酸B含量影响 与N0P0K0处理相比，N2P0K2、N2P1K2和N2P2K2施肥配比下丹酚酸B含量提高，差异具有统计学意义（P＜0.05），其余各组均无统计学差异，其中N2P1K2处理含量最高，为51.45 mg/g。N0P0K0处理与其中4个N单因素的处理下即 N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2和 N3P2K2丹酚酸 B 含量为分别为 34.41、40.60、42.86、50.35 和 30.87 mg/g，4个不同施氮水平下丹酚酸B含量变化趋势为N3＜N0＜N1＜N2，说明丹酚酸 B 含量在 N0-N2范围内随着施氮量增加而提高，但是过量施用氮肥反而会降低丹酚酸B含量。N0P0K0处理和4个P单因素水平的处理 N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2和 N2P3K2下丹酚酸 B 含量分别为 34.41、43.25、51.45、50.35、41.89 mg/g，磷肥不同施入水平处理下丹酚酸B含量的变化趋势为 P3＜P0＜P2＜P1，说明施入一定量的磷肥能够提高丹酚酸B含量，但是施入过量磷肥反而会降低丹酚酸B的含量。N0P0K0处理和4个K单因素水平的处理N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2和 N2P2K3下丹酚酸 B 含量分别为 34.41、38.67、38.52、50.35、40.28 mg/g，钾肥不同施入水平下丹酚酸B含量变化趋势为K1＜K0＜K3＜K2，钾肥施入量与丹酚酸B含量之间无明显规律。见表4。

4 讨论

氮磷钾合理配比及用量不仅能够提高丹参的产量，而且可以改善其质量，与前人研究结果基本一致[11，14]。研究中发现中量氮、磷、钾配施更利于丹参产量的提高和品质改善。缺素处理（N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0）和不施肥处理（N0P0K0）与其他施肥处理的丹参地下干质量有显著性差异，表明氮磷钾配方施肥对丹参干物质积累量有显著性影响。土壤养分是植物生长发育的基础，已有研究发现，施入氮磷钾肥能够有效提高对土壤中速效养分含量[15]。周杨等[16]研究结果表明测土配方施肥能有效提高土壤中铵态氮、有效磷、速效钾含量。本实验发现适宜的氮磷钾配施能够提高土壤中速效养分含量。同时发现，合理施入氮磷钾肥能够提高丹参地上和地下部分的分布含量，施用氮磷肥能够提高丹参地下部分全钾含量。研究发现，经不同氮磷钾配方施肥处理的丹参有效成分含量均有显著性升高，氮、磷肥可促进丹参酮类含量的积累，这一结果与施田田等[14]的结果一致。同是发现，氮、磷、钾肥对丹酚酸类成分均具有促进作用，说明氮、磷肥对丹参酮类和丹酚酸类积累有重要作用。