施肥对玄参生长及品质的影响

覃章辉，张乔会，张哲娴，万海英，殷红清，杨永康

（恩施土家族苗族自治州农业科学院，湖北恩施 445000）

玄参为玄参科玄参属植物玄参（Scrophularia ningpoensisHemsl.）的根茎经过特殊的方法炮制成的药材，是中国的传统中药材，含有多糖成分［1］、环烯醚萜类、苯丙素类［2］、黄酮类、生物碱［3］类等活性成分，具有抗氧化性［1］、抗炎活性［4］、抗肿瘤活性［5］、调节糖脂代谢［6］等生理活性作用。

农业生产中对产量的追求、化肥农药的大量使用和长期连作，导致土壤板结、土壤肥力下降、土壤微生物环境被破坏且连作障碍凸显［7，8］，中药材种植出现产量下降、病虫害严重、品质下降等问题。玄参作为湖北省恩施土家族苗族自治州的道地药材品种，在长期的连作种植、施用农药化肥背景下，病虫害发生严重，产量及品质明显降低。

为提升中药材种植水平，学者们研究了不同肥料种类对中药材种植的影响，发现有机肥、菌肥等可以改变土壤细菌群落及恢复土壤微生态平衡，并降低植物病害发生率［9］，可以增加土壤中的有机质［10］，缓解土壤酸化［11］或产生植物促生物质［12］，进而达到增产抗病的效果。玄参栽培过程中施肥研究较少，只有少量文献研究了不同元素、农家肥对玄参生长的影响［13-15］，鲜见研究菌肥、有机肥料对玄参的影响等。中国玄参用量每年不少于5 500～6 000 t［16］，是全国的100 种大宗药材之一，具有良好的开发利用前景［17］。本研究以玄参为材料，研究不同肥料处理对玄参生长相关指标的影响，以期为玄参的科学种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

微生物菌肥（北京蔬卉科技有限公司）；玄参子芽（自留种）；哈巴苷标准品（色谱纯，上海源叶生物科技有限公司）；乙腈、甲醇（色谱纯，国药集团化学试剂有限公司）；磷酸（分析纯，天津市天力化学试剂有限公司）。

1.2 仪器设备

赛默飞UltiMate 3000 型液相色谱仪［赛默飞世尔科技（中国）有限公司］；HM-YC 植株营养测定仪（山东恒美电子科技有限公司）；METTLER TOLEDO型电子天平［梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司］；友声电子称（20～30 kg，上海友声衡器有限公司）；KQ-500E 型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；MNT-150T 型数显游标卡尺［上海美耐特实业（集团）有限公司］；PGJ-40AS 型品冠精密分析型超纯水机（武汉品冠仪器设备有限公司）。

1.3 试验设计

在湖北省巴东县绿葱坡镇选择土壤肥沃、腐殖层深厚且排水良好的平地或缓坡地。底肥施复合肥（15-15-15）300 kg/hm2，整地起垄，起垄时按不同配方施用肥料。C1，不施用微生物菌肥+不追施氨基酸硼锌肥，以C1 为对照；C2，施用微生物菌肥；C3，追施氨基酸硼锌肥。于2020 年12 月中下旬选择标准统一的玄参子芽进行大田种植，出苗后按玄参种植标准进行管理和施肥。

1.4 玄参叶绿素及氮素测定方法

叶绿素及氮素的测定采用植株营养测定仪器，在各试验小区内按斜线取样法选取5 个样方，每个样方内选取5 株健康无病虫害且具有代表性的植株，选取中部叶片（从下往上数第15 片叶）用于测定并记录数据。

1.5 玄参叶数及株高测定

按“1.4”的方法选择玄参植株，采用卷尺测定株高，游标卡尺测定茎粗，并人工数出分枝数和节数。

1.6 玄参产量测定

在玄参成熟后，于11 月对各处理组进行采挖，选取5～10 株完整植株采挖后带回实验室，清洗后进行玄参鲜品药茎个数、长度、茎粗、重量的测定，以及子芽重量、个数、长度、茎粗的测定。

1.7 HPLC 法测定玄参中哈巴苷含量

哈巴苷含量测定参考《中华人民共和国药典（2020 版）》［18］和蒋丽娟等［19］的方法并略有改动，精密称取哈巴苷配分别制成浓度为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 μg/mL 对照溶液，采用Welch Ultimate XB-C18 色谱柱（250.0 mm×4.6 mm，5 μm），流动相为乙腈-0.03%磷酸水（33∶67），检测波长为210 nm，进样量为10 μL，进行测定并制作标准曲线。

将玄参干燥并粉碎过三号筛，精密称取玄参粉末0.5 g 加入具塞锥形瓶中，精确量取50 mL 50%甲醇溶液加入锥形瓶中并盖塞，称定重量后浸泡1 h，超声波处理45 min，放冷后用50%甲醇补充重量并摇匀，过滤后得到待测液。将待测液按上述条件进行液相检测。

1.8 数据分析

采用SPSS 21.0 统计软件进行数据分析，利用Orgin 9.1、Excel 2016 软件进行图像绘制。

2 结果与分析

2.1 不施肥处理玄参生长指标分析

如图1、图2 所示，不同施肥处理模式下，玄参植株的株高、节数、分枝数、茎粗生长指标存在明显差异。同一田块中不同施肥处理下，追施氨基酸硼锌肥处理的玄参株高分别较施用微生物菌肥和不施肥处理高2.68、4.46 cm，追施微生物菌肥较对照C1高1.78 cm。

图1 不同施肥处理玄参的株高及茎粗对比

图2 不同施肥处理玄参分枝数及节数对比

不同施肥处理对玄参节数、分枝数、茎粗的影响与对株高的影响基本一致，具体如图1、图2 所示，C3 较C1、C2 分枝数更多，茎干更粗壮，C3 较C2 在分枝数、茎粗方面分别多0.1 个、0.2 mm，C2 较C1 在节数、分枝数、茎粗方面分别多1.4 节、0.4 个、0.47 mm。

在叶片叶绿素、氮素含量方面，3 个处理也存在明显差异，差异变化趋势与生长指标变化趋势相近。如图3 所示，C3 叶片叶绿素及氮素含量显著高于C1、明显高于C2，叶片叶绿素含量较C1、C2 分别高1.41、3.24，叶片氮素含量较C1、C2 分别高1.11、2.57mg/g。C2较C1叶绿素高1.83，氮素含量高1.46mg/g。

图3 不同施肥处理玄参叶绿素及氮素含量对比

对比结果分析可得，微生物菌肥、氨基酸硼锌肥可以促进玄参叶片叶绿素及氮素含量的增加，促进玄参株高的增高并增加节数和分枝数，但氨基酸硼锌肥的促进作用更加明显。

2.2 不同施肥处理玄参病虫害情况分析

调查发现，不同施肥处理下玄参主要病害的发生率及病害的发生程度存在明显差异。如图4 所示，3 个处理中斑枯病发生率都较高，近70%的植株都有发生病害，但发生的程度不同，C1 斑枯病一级病害占比22%，二级病害占比71%，C2 一级病害占比37%，二级病害占比33%，C3 一级病害占比32%，二级病害占比55%，二级病害的占比从高到低依次为C1、C3、C2。3 个处理中轮纹病的发生率由大到小依次为C1、C3、C2，C2 较C3 低25 个百分点，C3 较C1 低27 个百分点。可见施用微生物菌肥、氨基酸硼锌肥可有效抑制玄参病害的发生，但2 种肥料抑制病害发生的效果不同，微生物菌肥的抑制效果更好。2 种肥料对病害的抑制作用可能是从玄参本身和其生长环境2个方面影响，一是促进玄参健康生长，提高作物抗病免疫能力，更好地抵抗病害的发生；二是改变玄参生长的土壤环境，拮抗病害病原的入侵。

图4 不同施肥处理玄参主要病害的发生率

2.3 玄参产量分析

2.3.1 玄参药茎产量及相关性状指标分析 由图5、图6 可以看出，3 个施肥处理下玄参药茎平均重量、药茎平均个数、药茎平均长度及药茎平均茎粗都存在差异。其中，C2 药茎平均个数、药茎平均重量和药茎平均长度都较C3、C1 好，C2 的药茎平均个数分别较C1、C3 高2.3、2.2 个，C2 的药茎平均重量分别较C1、C3 高11.03、19.29 g。即微生物菌肥处理后每株玄参药茎个数平均增加2～3 个。

图5 不同施肥处理玄参药茎平均个数及平均重量对比

2.3.2 玄参子芽产量及相关性状指标分析 由图7、图8 可以看出，3 个施肥处理玄参子芽平均重量、平均个数、平均长度及平均茎粗都存在差异，C2 子芽平均个数、平均重量、平均茎粗和长度都较C3、C1高，C2 的子芽平均个数分别较C1、C3 高2.5、2.4 个，C2 的子芽平均重量分别较C1、C3 高4.13、3.52 g。即微生物菌肥处理后每株子芽个数平均增加2～3个。

图7 不同施肥处理玄参子芽平均个数及平均重量对比

图8 不同施肥处理玄参子芽平均长度及平均茎粗对比

按张雪等［20］研究得到的玄参子芽质量分级标准（表1），不同肥料栽培模式下，玄参子芽质量差异明显，得到的分级结果如图9 所示，C2 一级子芽占比23.16%，二级占比33.68%，三级占比43.16%，一级子芽占比分别比C1、C3 高17.8、11.4 个百分点，二级子芽占比与C1、C3 处理基本持平，但C2 三级子芽占比分别比C1、C3 处理少13.98、11.25 个百分点，即C2的三级子芽较C1、C3 少，子芽的质量更高。

表1 玄参子芽质量分级标准

图9 不同施肥处理不同级数玄参子芽占比

2.4 不同施肥处理玄参哈巴苷成分分析

通过标准品进行液相检测分析，得到标准曲线如图10 所示，标准品液相色谱图见图11，得到R2为0.999 3。通过高效液相色谱分析对玄参药材中哈巴苷成分进行测定，C1、C2、C3 不同肥料处理后玄参药材中哈巴苷的含量差异显著，分别为1.495、3.678、3.140 mg/mL。C2、C3 中哈巴苷含量分别是C1 的2.46、2.10 倍，即施用氨基酸硼锌肥、微生物菌肥可以明显增加玄参药材中哈巴苷含量，其中微生物菌肥对促进玄参药材哈巴苷含量增加的作用较氨基酸硼锌肥更强。

图10 哈巴苷液相色谱检测标准曲线

图11 哈巴苷液相色谱检测结果

3 小结与讨论

氨基酸硼锌肥是一种含有氨基酸、微量元素的肥料，其施用有利于作物茎秆粗壮、叶片增厚、叶面积扩大、叶绿素增多，可提高植物活力和抗病性等［21］，汪瑞等［22］研究证实氨基酸肥料可促进小白菜增大叶面积、提高产量，与前述玄参施用氨基酸肥后叶绿素增加、植株生长突出等现象一致。微生物菌肥是含有数量庞大、种类为一种或多种有益微生物的肥料［23］，具有改善植物根际营养［24，25］、促进植物生长并增加产量和提高品质［26，27］、增加土壤肥力［28］、解决作物连作障碍［29］等直接和间接作用，2 种肥料的功能作用与该研究结果相符。微生物菌肥还具有改善土壤理化性质［30］、促进根芽生长和提高抗逆性［22］、提高植物抗氧化活性［31］、有效抑制土传病害发生［32，33］等作用，与调查得到的病虫害发生趋势一致。

通过试验研究得到，微生物菌肥、氨基酸硼锌肥对玄参植株、药茎、子芽生长都具有明显的影响，具体为微生物菌肥能在一定程度上促进玄参植株生长，可很好地促进玄参药茎及子芽的生长，氨基酸鹏锌肥可很好地促进玄参植株生长，但对玄参子芽和玄参药茎的生长促进作用不明显。微生物菌肥和氨基酸硼锌肥都能在一定程度上抑制玄参斑枯病、轮纹病的发生，但微生物菌肥的抑制效果更好。在土壤退化的背景下，微生物菌肥和氨基酸硼锌肥可部分替代化肥的使用以促进作物更好生长。微生物菌肥、氨基酸硼锌肥对玄参药材中有效成分哈巴苷含量具有明显的提升作用，微生物菌肥、氨基酸硼锌肥处理哈巴苷含量分别是对照的2.46、2.10 倍。综合植株生长、产量、抗病性等因素，可配施微生物菌肥、氨基酸硼锌肥和化肥，达到高产、高抗、高质的目的，生产出道地好药材。