氮、磷、钾肥施用量对白花前胡产量和品质的影响

郭 瑀，徐 广，罗 敏，谭秋生，罗 舜，邓才富

（重庆市药物种植研究所，重庆市道地药材规范化生产工程技术研究中心，重庆 400485）

前胡是我国传统中药材，具有宣散风热、降气祛痰的功效［1］，也是多种中成药的重要原料，在中药材市场中占据重要地位，年需求巨大，而年供给量不足［2-3］。目前，前胡主要由人工栽培提供，但质量跟踪发现，多地栽培前胡质量几乎都不能达到2020 年版《中国药典》 “同时满足白花前胡甲素不得少于0.90%，白花前胡乙素不得少于0.24%” 的要求［4-5］，且栽培前胡与野生前胡品质差距较大，质量提升工作迫在眉睫［6-7］。栽培前胡质量不达标，将直接影响中医临床用药安全，也造成了很多中医医生“症对方准药不灵” 的困惑，必将严重制约我国中医药产业的健康发展［8］。

相关研究表明，大量营养元素氮、磷、钾参与了根茎类中药材甘草的根系发育［9］； 黄芪的有效成分黄芪甲苷含量与根部氮、钾的积累量呈正相关关系［10］。植物体内的氮、磷、钾主要由土壤提供，然而，随着规模化种植的发展，土壤养分含量往往不能满足中药材生长需求［11］。因此，可采用合理施肥的方式提高根茎类中药材产量和品质［12］。合理施肥既能促进朝鲜白头翁、印度人参、黄芪等根茎类中药材生长发育、提高产量，又能提高药材品质［13-15］。目前，仍缺少氮、磷、钾对白花前胡品质的影响及其影响效应大小的相关研究。因此，本实验以白花前胡PeucedanumpraeruptorumDunn 为材料，采用大田实验的方式，研究氮、磷、钾肥分别施用后对前胡生物量、前胡甲素、前胡乙素、浸出物、植株养分含量及土壤养分含量的影响，分析施肥处理后前胡的品质特征，总结氮、磷、钾影响前胡品质形成的因素，为前胡的高效生产和中药材生产质量管理规范的完善提供的参考依据。

1 材料与方法

1.1 药材 白花前胡购自药材市场，经重庆市药物种植研究所邓才富研究员鉴定为伞形科植物白花前胡Peucedanum praeruptorumDunn。白花前胡甲素、白花前胡乙素对照品（批号1117111-201904、111904-201804，中国食品药品检定研究院）。AL104 电子天平 （瑞士Mettler-Toledo 公司）；DHG 电热恒温鼓风干燥箱（上海龙跃仪器设备有限公司）；Acquity UPLC H-Class 超高效液相色谱仪（美国Waters 公司）； UV-2450 紫外分光光度计（日本岛津公司）； FP6410火焰光度计（上海精密科学仪器有限公司）。甲醇为色谱纯（重庆川东化工有限公司）； 其他试剂均为分析纯； 水为自制超纯水。

1.2 试区 研究区位于重庆市南川区石墙镇（107°12′ E，29°7′ N），海拔937.8 m。属亚热带湿润气候区，年平均气温16.24 ℃，降雨量1 233 mm。供试土壤为紫色土，土壤基本情况为pH 5.15，有机质含量19.08 g/kg，全氮含量1.00 g/kg，碱解氮含量75.79 mg/kg，有效磷含量28.37 mg/kg，速效钾含量114.50 mg/kg。

1.3 设计 采用大田实验，随机区组设计，分别设置不施肥对照组、3 种施氮、3 种施磷、3 种施钾处理组，具体见表1，各重复3 次，共30 个小区，小区面积为2.5 m×4 m。3 月播种，株行距0.5 m×0.5 m。氮肥为尿素（含46%N），磷肥为过磷酸钙（含12%P2O5），钾肥为硫酸钾（含52%K2O）。肥料于8 月初、9 月初分2 次施入，穴施，施用比例1 ∶1。其余管理和病虫害防治同常规。

表1 氮、磷、钾肥施用量（kg/hm2）

1.4 样品采集与测定 于12 月底每个小区随机抽取10 株整株，带回实验室快速清洗干净，分为地上部和根部。地上部于105 ℃杀青1 h 后75 ℃烘干至恒重，根部45 ℃烘干至恒重，分别粉碎、过筛后备用； 土样分根际土和非根际土采集，粘附于根系的土壤为根际土，根2 cm 外土壤为非根际土，经自然风干、粉碎、过筛后备用。

根据2020 年版《中国药典》 “前胡” 项下要求，对前胡白花前胡甲素、白花前胡乙素、浸出物进行含量测定［16］。采用H2SO4-H2O2方法消煮植物样品，植株氮含量采用靛酚蓝比色法测定，植株磷含量采用钒钼黄比色法测定，植株钾含量采用火焰光度法测定，土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定，土壤有效磷含量采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，土壤速效钾含量采用NH4OAc 浸提-火焰光度法测定［17］。

1.5 数据分析 通过SPSS 26.0 软件进行处理，LSD 法进行多重比较，采用Excel 2016、Origin 9.1 软件制图表。

2 结果

2.1 氮、磷、钾肥施用量对前胡生物量的影响 由表2 可知，氮、磷、钾肥对前胡生物量的影响存在差异，根部生物量在各施肥处理下表现为磷＞钾＞氮，地上部为磷、钾＞氮。随着施肥量的增加，前胡根部和地上部生物量在施氮处理下均有所下降，施磷处理下于P2 达到最大后降低，施钾处理下为根部先增加后趋于平稳，而地上部先增加后降低。与对照组相比，根部在N2、P1、P2、P3、K3 处理下生物量分别增加了11.19%、34.62%、56.10%、27.35%、12.41%，以施磷的促进效果最佳； 除P2、K2 处理外，地上部在其余施肥处理下均显著低于对照组。前胡根部生物量均明显高于地上部，各处理根冠比均大于1。施肥显著提高了根冠比，在N2、P1、P2、P3、K3 处理下，根冠比高达2 以上。

表2 不同施肥处理下前胡生物量比较（±s）

表2 不同施肥处理下前胡生物量比较（±s）

注： 不同字母表示各施肥处理之间差异显著，不同上标字母表示同一施肥种类不同梯度之间差异显著。

处理根部/（g·株-1）地上部/（g·株-1）根冠比CK27.79±1.33d22.25±0.68a1.25±0.02e N128.49±1.68cdab15.56±0.73ba1.83±0.03db N230.90±1.81ca13.98±0.05bb2.21±0.12ba N326.99±1.71db13.88±0.12bb1.94±0.11cdb P137.41±1.24bb15.46±1.92bb2.44±0.21aa P243.38±2.80aa21.45±2.06aa2.03±0.07cb P335.39±2.15bb15.05±0.87bb2.35±0.01aba K126.73±2.44db13.59±0.41bb1.97±0.14cda K230.29±1.34cda21.48±1.96aa1.41±0.07eb K331.24±0.62ca14.63±0.96bb2.14±0.11bca

2.2 氮、磷、钾肥施用量对前胡指标成分的影响 由图1可知，氮、磷、钾肥对3 种指标成分的影响存在差异，前胡甲素为氮＞磷＞钾，前胡乙素为磷＞钾＞氮，施肥种类对浸出物的影响差异不大。随着施氮量的增加，前胡甲素含量下降，前胡乙素含量增加，浸出物含量在N2 处理后达到峰值； 随着施磷量的增加，前胡甲素、浸出物含量增加，前胡乙素含量下降； 随着施钾量的增加，前胡甲素、乙素含量均在K2 处理后达到峰值，浸出物含量逐渐增加。与对照组相比，前胡甲素含量在N1、N2、P3 处理后分别增加了24.40%、3.22%、3.75%； 前胡乙素含量在施氮、施磷、施钾处理下分别提高了33.86% ～59.03%、30.34% ～189.39%、71.52% ～131.58%，以磷、钾的提升效果更优。浸出物仅在N2、P2、K3 处理后未发生显著变化，其余施肥处理含量均显著降低。各处理前胡甲素、浸出物含量分别符合2020 年版《中国药典》 “不低于0.9%” 和“不低于20%” 的规定。前胡乙素含量在P1、K2 处理后达标，分别为2020 年版《中国药典》 “不低于0.24%” 规定的1.33 和1.06 倍。

图1 各施肥处理后前胡指标成分含量

2.3 氮、磷、钾肥施用量对前胡氮、磷、钾含量的影响 由图2 可知，氮、磷、钾肥处理后，前胡根部氮含量表现为磷、氮＞钾，地上部磷含量表现为钾＞磷、氮，其余部位养分含量差异不明显。随着施氮量增加，根部氮、钾含量增加，地上部钾含量降低； 随着施磷量增加，地上部磷含量增加，根部氮、磷含量及地上部钾含量降低，地上部氮含量在P2 处理后达到峰值； 随着施钾量增加，根部磷、钾含量及地上部磷含量增加，根部氮含量降低，地上部氮、钾含量在K2 处理后达到峰值。施肥主要表现为提高根部养分含量，降低地上部养分含量。与对照组相比，根部氮含量在N1、N2、N3、P1、P2 处理下增加了3.85% ～13.04%；根部磷含量除N3、K1 处理外，均显著高于对照组； 根部钾含量除N1 处理外，均显著增加，增幅为15.38% ～24.60%。地上部除N3、K1 处理的磷含量和N1 处理的钾含量外，均较对照组显著降低，其中磷含量和钾含量仅分别为对照组的68.35～82.63%和3.69 ～20.49%。各施肥处理下，根部养分含量均明显低于地上部。

图2 各施肥处理后前胡根部（A）、地上部（B） 养分含量

2.4 氮、磷、钾肥施用量对前胡土壤养分含量的影响 由图3 可知，根际碱解氮含量依次为氮＞磷＞钾，有效磷含量依次为磷＞钾＞氮，速效钾含量依次为钾＞磷＞氮。随着施氮量增加，各处理后根际碱解氮含量逐渐增加，根际有效磷、速效钾含量均先降低后增加； 随着施磷、施钾量增加，各处理后根际碱解氮含量逐渐降低，根际有效磷含量逐渐增加，而根际速效钾含量在施磷处理下逐渐增加，在施钾处理下先增加后降低。与不施肥相比，施肥显著提高了除K3处理外的根际碱解氮含量，并提高了施磷、施钾处理的根际有效磷和速效钾含量，但显著降低了施氮处理的根际有效磷和速效钾含量。另外，根际碱解氮含量除CK、P3、K3处理外，均明显高于非根际，速效磷含量仅在P2、P3、K2、K3 处理后明显高于非根际，而速效钾含量在各处理下均明显高于非根际。

图3 各施肥处理后前胡土壤养分含量

2.5 施肥量、前胡养分含量、土壤养分含量与生物量、前胡甲素和前胡乙素含量的相关性分析 由表3 可知，氮、磷、钾肥施用量与根部生物量正相关，与地上部生物量负相关。氮、钾肥施用量与前胡甲素含量负相关，与前胡乙素、浸出物含量正相关，其中氮肥施用量与前胡乙素含量达到显著正相关，磷肥施用量与指标成分含量的相关性与氮、磷相反。根部养分含量与根部生物量、前胡乙素、浸出物含量均为正相关，其中根部磷含量与前胡乙素含量达到显著正相关。根部氮含量与地上部生物量、前胡甲素含量正相关，而根部磷、钾含量与之负相关。地上部养分含量与根部生物量、前胡乙素含量均负相关。除地上部磷含量与前胡甲素含量及地上部钾含量与浸出物含量呈负相关外，地上部养分含量与地上部生物量、前胡甲素、浸出物含量呈正相关，其中地上部氮含量与地上部生物量显著正相关。根际养分含量与根部生物量和前胡乙素含量呈正相关，其中根际有效磷含量与根部生物量为显著正相关。根际碱解氮含量与地上部生物量为负相关，而根际有效磷、速效钾含量与之正相关； 根际碱解氮含量与前胡甲素、浸出物含量为正相关，而根际有效磷、速效钾含量与之负相关，且根际速效钾含量与前胡甲素含量呈显著负相关。

表3 施肥量、养分含量与生物量、前胡甲素和前胡乙素含量之间的相关性

3 讨论

氮、磷、钾肥是中药材高产量的必需条件。施肥能提高根系活力，促使根系吸收更多养分［18］，进而增强光合作用，促进光合产物向下运输［19］，增加桔梗、党参等根类中药材根干重［20-21］。本研究中，适宜施肥 （N2、P、K2、K3） 让更多养分积累在根部，可防止地上部徒长，促进根部生长，且施磷的促进作用更优。磷可通过影响植物激素合成和代谢相关的关键酶基因表达，调控激素水平，促进根系生长发育，增加根干重［22-24］。

氮、磷、钾肥对中药材品质的影响存在差异。施氮可增加膜荚黄芪多糖、黄芪甲苷含量，但会降低丹参的丹参酮IIA［9，12］。增加磷、钾供应可增加甘草和重楼的指标成分含量［25-26］。本实验发现，施氮对前胡指标成分提升作用较低，但适宜施钾（K2） 增加了前胡甲素和前胡乙素。结合相关性分析可知，指标成分含量增加与根部养分积累相关，这与穿心莲的研究结果一致［27］。然而，根部养分相对地上部过高不利于根类中药材指标成分合成［11］，并可导致前胡早薹，影响药材品质［28-29］。K2 处理在保证根部养分的同时，缓解了地上部养分下降，有利于前胡品质形成。目前，前胡乙素过低是前胡品质较低的主要原因。栽培前胡的前胡乙素含量仅为野生型的66.67%［7］。本实验发现，前胡乙素在对照组中为0.11%，P1 处理后增加至0.32%，且前胡甲素、浸出物含量均符合相关标准要求。因此，适宜施用磷、钾肥可提高前胡乙素含量，保障前胡甲素、浸出物含量，有利于提升前胡品质。

同时，施用适宜的磷、钾肥提高了前胡根际土壤有效养分含量，有利于土壤养分的利用。这与李文倩［30］等发现施肥可改善黄芪土壤营养条件、提升中药材产量和品质的结果一致。另外，药农往往采用苗期施氮提苗、中期追施复合肥的方式种植前胡，氮肥用量极大。施氮过多不仅不利于前胡品质的形成，还会恶化土壤理化性质、破坏生态环境［31］。合理施用磷、钾肥可降低氮肥投入，达到减施增效的生态效益，实现中药材无公害种植。下一步可结合本研究结果，开展氮、磷、钾配合施肥提升前胡品质的相关实验，开发最优配比，实现前胡高效栽培。

4 结论

当施磷、施钾量分别为24、83.2 kg/hm2时，前胡能有效地利用土壤养分和分配植株体内的大量营养元素，促进药用部位的生长，并能在保障前胡甲素、浸出物含量的同时，促进前胡乙素的积累，有利于前胡产量和品质的提升。这一结果可为栽培前胡田间施肥管理的改进提供基础理论依据和技术指导，并为其他中药材生产质量管理规范的完善提供参考。