生物炭配施氮磷钾与微肥对圆齿野鸦椿色原酮碳苷的影响

2023-08-16李金燃李俊伟张培兰邹双全

天津农业科学 2023年8期

李金燃　李俊伟　张培兰　邹双全

摘要：为探讨施肥对圆齿野鸦椿果皮高抗炎物质色原酮碳苷（5，7－二羟基-2-甲基-色原酮-8-c-β-d-葡萄糖苷和5，7-二羟基-2-甲基-色原酮-6-c-β-d-葡萄糖苷）含量的影响，采用L18（35）正交试验设计，选取4年生圆齿野鸦椿幼树，设置生物炭、氮、磷、钾元素肥与微肥施肥配比，并设空白对照组，共19个处理。经方差、相关性、线性回归和隶属函数等分析，结果表明：在本研究条件下，元素肥单施效果不明显，钾肥与微肥使isobiflorin（B1）和biflorin（B2）含量较大；配施時，B1、B2含量在T16处理时最大，分别为24.39、24.93 mg·g-1，与隶属函数分析结果一致；B1和B2含量相关性为0.999，显著度<0.001，一元线性回归方程为B2=-0.082+1.026×B1。综上，T16处理是色原酮高含量药用林培育的施肥方案，圆齿野鸦椿存在体内互相转换的可能。本研究为其科学培育与利用提供理论与技术支持。

关键词：圆齿野鸦椿；生物炭；微肥；色原酮碳苷

中图分类号：S727.34；S725.5 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.08.013

Effects of Biochar Combined with N， P， K and Micronutrient Fertilizer Application on the Content of Isobiflorin and Biflorinof Euscaphis konishii Hayata

LI Jinran1，2，3， LI Junwei1，2， ZHANG Peilan1，2， ZOU Shuangquan1，2

（1.College of Forestry，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China; 2.Fujian Colleges and Universities Engineering Research Institute of Conservation and Utilization of Natural Bioresources，Fuzhou，Fujian 350002，China; 3.Nanping City Yanping District Dongkeng Forest Station，Nanping， Fujian 353000，China）

Abstract： To investigate the effects of fertilization on the contents of high anti-inflammatory substance Chromogenic ketone glycosides （isobiflorin and biflorin） in the peel of Euscaphis konishii Hayata. In this experiment， L18（35） orthogonal experimental design was adopted. The four-year-old Euscaphis konishii Hayata trees were selected. The fertilization ratio of biochar， nitrogen（N）， phosphorus （P） and kalium（K） fertilizer and micronutrient fertilizer was set， and a blank control group was set， including a total of 19 treatments.According to the analysis results of variance， correlation， linear regression， and subordinate function， the single application of elemental fertilizer did not produce an obvious effect under the experimental conditions. K fertilizer and micronutrient fertilizer could increase the content of isobiflorin（B1） and biflorin（B2）. In combination application， the contents of B1 and B2 were the highest in the T16 treatment， reaching 24.39 mg·g-1 and 24.93 mg·g-1， respectively， which were consistent with the results of subordinate function analysis. The correlation of B1 and B2 content was 0.999; The significance was<0.001; The linear regression equation of unary was B2=-0.082+1.026×B1. T16 treatment was a fertilization scheme for the cultivation of chromone high-content medicinal forest. Inconclusion， it is a possibility of in vivo conversion of Euscaphis konishii Hayata. The research study provides theoretical and technical support for its scientific cultivation and utilization.

Key words： Euscaphis konishii Hayata; biochar; micronutrients fertilizer;isobiflorin and biflorin

圆齿野鸦椿（Euscaphis konishii Hayata）是省沽油科野鸦椿属植物，其树形婆娑优美，果实红艳绚丽，是我国特有的珍稀药用观赏树种[1]。其果皮中富含色原酮碳苷类成分isobiflorin（以下简称B1）和biflorin（以下简称B2），且含量远高于含有這2种成分的其他植物[2]。研究表明，圆齿野鸦椿有很强的抗炎特性[3-6]，15 mg·kg-1B2产生的药效与100 mg·kg-1的布洛芬[3]相当。因此，如何提高圆齿野鸦椿色原酮碳苷含量，为野鸦椿中药饮片或生物制药提供更好的原料，成为一个亟需解决的问题。

科学施肥有利于圆齿野鸦椿生长和体内生物成分的积累。黄铭星等[7]发现，施用人工菌剂后，圆齿野鸦椿生长和生理指标各方面有极大提高。近年来，生物炭在调节植物生长发育、提高苗木生理指标上展现出一定优势[8]。张瑞花等[9]发现，施用不同水平生物炭的樱桃和番茄，其生理、生长指标均显著高于空白对照。已有研究多数是关于1～2年生的圆齿野鸦椿幼苗氮、磷、钾配比施肥后的生长情况[10]，4年生幼树的生物炭、氮磷钾、微量元素配方施肥对生理指标的影响报道较少，尤其罕有高抗炎物质B1、B2方面的报道。本研究通过生物炭、氮磷钾、微量元素配方施肥处理，探讨其对果皮色原酮碳苷含量的影响，希望通过施肥处理综合评价，研发高效配施方案，为圆齿野鸦椿药用高品质奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

位于三明市沙县区夏茂镇红豆苗业专业合作社的苗圃（117°41′11″E， 26°34′39″N），海拔180～221 m，年平均气温15.6～19.6℃，年平均降1 510～1 840 mm。施肥前样地土壤基本理化性质：pH值5.09，碱解氮38.62 mg·kg-1，有效磷76.53 mg·kg-1，速效钾14.28 mg·kg-1，全磷0.75 mg·kg-1，全钾0.09 mg·kg-1。

1.2 试验材料

生物炭为木炭（直径100目<1 mm以下，pH值8～9），含全氮为0.94%，全磷为0.58%，全钾为3.05%。尿素含氮为46.6%，磷肥为含P2O5 14%的过磷酸钙，钾肥采用K2O含量为60%的氯化钾[11]，微量元素肥为巴斯夫多元微肥望秋（含铁≥3.00%，硼≥1.00%、锌≥5.00%、钼≥0.10%、铜≥1.00%、锰≥1.00%）。

1.3 试验设计

试验对象为4年生的圆齿野鸦椿实生苗，样地共0.33 hm2，其中圆齿野鸦椿长势良好，大小基本一致，株间距为2 m×2 m。根据参考文献[12]及本实验室单株圆齿野鸦椿氮磷钾施肥量，设置生物炭、氮素、磷素、钾素、微肥用量各3水平，采用L18（35）正交试验设计，并设1个完全空白处理CK，共计19个处理。每个处理6次重复，共114棵树，根据各处理对每木进行标签，具体施肥用量见表1。

在树冠两侧滴水线挖深30～40 cm的环状沟，于2019年3月将各用量生物炭一次性施入，与土混合均匀后覆土填平，此后不再施加生物炭。3月进行第1次施化肥，7月进行第2次施肥。在树木生长期间适量灌水，以满足树木生长生活所需。

1.4 色原酮碳苷含量测定

圆齿野鸦椿果实成熟时，在最佳采收期进行取样，分别选取每个处理的3株采收全树果实带回实验室，分出果皮和种子，将果皮放入烘箱中105 ℃杀青30 min，最后用80 ℃烘干至恒质量，色原酮碳苷含量采用超声波提取法测定[13]。

1.5 数据分析与处理

试验数据用WPS Office Excel进行统计归纳，用SPSS 28.0.1.1（14）进行数据统计与分析，用邓肯多重比较法和皮尔逊相关分析。

2 结果与分析

2.1 元素单施对色原酮碳苷含量的影响

B1含量于钾肥和微肥单施时较大，钾肥使B1含量先增加再减少；B1含量随微肥的增加而增加，在33.0 g·株-1与稀释3 000倍时B1含量分别达到11.81、11.76 mg·g-1，是CK的1.45倍、1.44倍。随着施肥量的逐渐升高，磷肥使B1含量逐步增加，生物炭和氮肥使B1含量先升高再减少后升高（图1-A）。

单施钾肥33.0 g·株-1和微肥稀释3 000倍，B2含量分别为12.04、12.01 mg·g-1，与B1含量变化趋势相同，说明钾肥和微肥可以更有效地促进B2的积累。随着生物炭和氮肥施肥量逐渐增加，B2含量呈先升高后降低再升高的趋势，三者之间具有协同作用；磷肥施肥量逐渐增加，B2含量呈现升高趋势，二者之间具有协同作用（图1-B）。

2.2 配方施肥对色原酮碳苷含量的影响

配施比例对圆齿野鸦椿果皮的B1和B2含量影响较大，所有施肥处理均高于CK，其中T16处理B1、B2含量最高，分别达到24.39、24.93 mg·g-1，是CK的2.99倍、3.04倍。T16处理为圆齿野鸦椿最佳施肥处理，其氮肥用量减少，生物炭、磷肥、微肥的含量增加。各元素配施用量与单施用量一样，生物炭的施入提升了氮磷钾微肥的肥效，减少了各元素肥的施用量。配施各处理B1、B2含量见图2。

2.3 回归分析

B1和B2含量之间呈极显著的正相关，相关性达99.9%；R2为0.998，德宾沃森指数为1.653，说明该一元线性回归模型对这次试验数据的拟合集成度较高，B1和B2含量之间的线性关系可以用该模型表示。由表2可知，回归系数数值为1.026，显著性<0.001，表示B1和B2含量有极其显著关系。由此可得，B1、B2之间的一元线性方程为B2=-0.082+1.026×B1，说明在圆齿野鸦椿植物体内B1、B2之间可能存在互为转化的可能。

2.4 隶属函数法

用隶属函数法对2种色原酮碳苷含量分别进行加权平均计算，再取2组隶属值的平均值。隶属平均值越大，说明这种配施处理对圆齿野鸦椿果皮中色原酮碳苷含量的影响越大。

隶属函数公式如下：

U（Xi）=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）

式中，U（Xi）为第i项色原酮碳苷含量隶属函数值；Xi为第i项色原酮碳苷的测定值；Xmin、Xmax分别为所有参试样本第i项色原酮碳苷含量的最小值和最大值。

如果具备负相关关系，则需进行反隶属函数计算，公式如下：

U（Xi）= 1-（Xi- Xmin）/（Xmax-Xmin）

式中，U（Xi）为第i项色原酮碳苷含量隶属函数值。

由表3可知，圆齿野鸦椿色原酮碳苷含量隶属各处理平均隶属函数值均大于未进行施肥处理的CK，最高的处理是T16，其隶属平均值为0.584。这说明T16处理对色原酮碳苷含量的影响最大，施肥模式是C3N1P3K2W3。

3 讨论与结论

科学施肥能够给林木提供营养，促进林木生长和化学成分的积累[14-15]，且栽培管理方式对药用植物的内含物及其药用效果具有一定的影响[16-17]。在本研究中，元素肥单施时，钾肥与磷肥使B1、B2含量的积累最大；配施时，18个处理圆齿野鸦椿果皮的B1、B2含量均高于对照组。生物炭配施后，氮肥、钾肥的施肥量降低，B1、B2含量在T8、T11、T16处理下均达到显著性差异，其含量在T16处理时达到最大值24.39、24.93 mg·g-1，说明生物炭配施氮、磷、钾肥，以及微量元素肥有利于其果皮色原酮碳苷的积累。

色原酮碳苷具有很好的抗炎镇痛、清热解毒等药用价值[18-19]，圆齿野鸦椿果皮内色原酮碳苷含量高达现有植物6.3倍，开发潜力大[20]。生物炭配施处理能有效提高果皮色原酮碳苷的含量，18个配施处理和空白对照隶属函数平均值显示，其隶属平均值在T16时最大，为0.584。本研究为生产提供了一种提高药用成分的肥料优选配施方案，即生物炭120.0 g·株-1，氮肥43.5 g·株-1，磷肥89.3 g·株-1，钾肥33.0 g·株-1，微量元素肥稀释3 000倍。生产可以据此扩大试验，并开发出试产期圆齿野鸦椿果树专用肥料。

本研究中，18个处理及对照的B2含量较B1高，B1和B2含量的相关性数值为0.999，显著度<0.001，呈极显著正相关；B1和B2可能存在相互转化的生物学内在关系，B1可能是圆齿野鸦椿抗性或生理需要的一种贮备，在必要时可以转化为B2提供抗性生理响应，该发现为深化B1、B2的生物学含义研究提供一个新的思路。

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