卢丽兰， 杨新全， 杨 勇， 黄立标， 王旭东

(1 西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100;2 中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所海南分所，海南万宁 571533)

在药用植物的栽培中，不但要求产量高，更应重视其品质[4-9]。氮是广藿香生长与发育必需的大量营养元素，对广藿香产量和品质的形成有十分重要的作用。因此合理施用氮肥是提高广藿香产量和质量的关键[10]。已有的研究结果表明，施肥水平(肥料为复合肥)对广藿香生长、 挥发油含量、 鲜重以及干物质积累有很大的影响，施肥量较高时可显著提高广藿香的生长量与挥发油含量[11]。但关于氮肥用量对广藿香活性成分及其植株生长指标影响的研究报道较少。为此，本文采用盆栽试验，研究了氮肥用量对广藿香生长及活性成分累积以及矿质元素含量的影响，以期为在广藿香的规范化栽培中合理施氮提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验设置

1.2 测定项目与方法

收获后，测定株高、 茎粗、 叶面积指数、 分蘖数、 单株鲜重、 阴干重，以及养分含量、 油分含量及化学组成。

1.2.2 广藿香化学成分的测定 GC-MS色谱条件： Angilent HP-5石英毛细管柱(30 mm×0.32 mm×0.25μm)。升温程序： 初始温度为60℃，以每分钟10℃的速率升温至130℃，然后以每分钟1℃的速率升温至140℃，保持5 min，以每分钟2℃的速率升温至155℃，以每分钟40℃的速率升温至280℃保持5 min。进样口温度为230℃，检测器温度为300℃; 分流比为5 ∶1。恒流模式，流速为1.0 mL/min。氢气流速为40.0 mL/min，空气为450 mL/min，尾吹气为30 mL/min，取1 μL样品进样。

供试品的制备： 将水蒸气蒸馏提取出的广藿香油称取0.05 g，置于5 mL的容量瓶中，加入正己烷至刻度，摇匀，即得供试品溶液。

1.3 数据处理

挥发油产量=整株干重×挥发油含量。广藿香化学成分的定量描述的数据采用面积归一化法。试验数据利用Excel 2003和SPSS13.0进行整理和统计分析，采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 广藿香氮营养对氮水平的反应

2.2 氮水平对广藿香生长与产量的影响

施肥水平不同，广藿香植株所表现出来的经济性状各有差异。从表1可以看出，植株的株高、 茎粗、 叶面积指数等均随着氮水平的增加而增加。N4与N5处理的生长性状差异不是很明显。N1、 N2、 N3与N4、 N5处理间的生长性状差异较为显著。

图1 不同供氮水平下广藿香氮营养含量Fig.1 The patchouli nitrogen nutritional content under different N application levels

2.3 氮水平对广藿香干物质积累及挥发油含量的影响

高氮水平有利于提高植株体内干物质以及挥发油的积累。广藿香植株鲜物质及干物质随着氮水平的增加而增加(图2)。N5处理的鲜物质与干物质比N1、 N2、 N3处理均显著提高，其鲜物质分别提高了90%、 60%与27%，干物质分别提高了89%、 60%与26%。从表2可以看出，广藿香茎、 叶及植株的含油率以N4处理最高，显著高于N1和N2处理，N4比N1处理分别提高了0.042、 1.337和0.037个百分点，含油率和鲜干物质在N5与N4处理间差异不显著。总体来说，高氮水平可以显著提高广藿香的单株重量及挥发油的总含量。

图2 不同供氮水平下广藿香的单株产量Fig.2 A single plant yield of Patchouli under different N levels

表1 不同供氮水平下广藿香的生长性状

2.4 广藿香品质对氮水平的反应

2.4.1 广藿香醇和广藿香酮含量 广藿香醇和广藿香酮是广藿香的两种主要有效成分，茎提取的挥发油中广藿香醇和广藿香酮的含量分别约为10%和40%。叶提取的挥发油中广藿香醇和广藿香酮的含量分别约为30%和12%。它们具有非常重要的药理和临床作用。从图3可知，广藿香茎和叶提取的挥发油中广藿香酮和广藿香醇含量随着供氮水平的增加而下降。广藿香醇与广藿香酮含量N1与N2及 N4与N5处理之间差异不明显。

2.4.2 挥发油组成分 表3和表4显示，随着施氮量的增加，广藿香茎和叶挥发油中所测的12种有效成分含量均有下降的趋势。在广藿香茎挥发油中，N1和N2处理的12种成分含量均显著高于N4与N5的(P<0.05)。广藿香茎挥发油的成分中，β-广藿香烯、 α-愈创木烯、 苦橙油醇、 β-愈创木烯、 反式-丁香烯、 广藿香醇、 广藿香酮含量以N1处理最高。刺蕊草烯、 α-广藿香烯、 δ-愈创木烯、 β-榄香烯、 异石竹烯含量N2处理最高。在广藿香叶挥发油所测定的成分中，除了α-广藿香烯外， N1和N2处理的其他成分含量均显著高于N4与N5处理的(P<0.05)。广藿香叶挥发油的成分中，β-广藿香烯、 α-愈创木烯、 δ-愈创木烯、 β-荜澄茄烯、 异石竹烯、 β-愈创木烯、 反式-丁香烯、 广藿香醇、 广藿香酮含量以N1处理最高。刺蕊草烯、 α-广藿香烯、 β-榄香烯含量N2处理最高。广藿香茎和叶挥发油所测定的12中有效成分在N1与N2处理及N4与N5处理之间无显著差异。

表2 不同供氮水平广藿香茎和叶的挥发油含量

表3 广藿香茎挥发油的有效成分含量(%)

表4 广藿香叶挥发油的有效成分含量(%)

图3 不同供氮水平下广藿香茎和叶提取挥发油中广藿香醇和广藿香酮含量Fig.3 The contents of patchouli alcohol and pogostone of stems and leaves under different N application levels

3 讨论

在不同供氮水平下栽培的海南广藿香的试验结果表明，高氮水平可以很大程度地提高单株重量，高氮水平有利于广藿香生长和对氮养分的吸收，体内的全氮含量明显高于其他处理(见图1)。尤其在生长前期，高氮能促进植株的分蘖抽枝，为后期的生长打下良好的基础，从而促进了植株的生长发育，也提高植株广藿香的挥发油的总含量。该结果与潘超美等人所研究的施肥水平对广藿香生长及挥发油积累的影响的结果一致[11]。

氮对广藿香有效成分含量的影响表现为负面效应，随施氮量的增加，其有效成分质量分数逐渐减小。以往关于广藿香施肥的研究，未涉及到对广藿香药效成分含量的影响，但是根据罗集鹏等[13]对广藿香道地质量的研究， 广州“石牌藿香” 的品质最优，高要“枝香” 的品质稍逊，均供药用; 而“海南藿香”类虽然含油率较高，但品质差，一般不供药用，仅用作提取藿香油。这说明广藿香品质与当地土质关系非常密切。以往的研究也曾证明过有些养分过多或充足会对药用植物次生代谢产物的成分产生负面影响。由于药材的种类繁多，每一种药材的不同品种之间又有一定的差异，这些因素使得氮、 磷、 钾对药材有效成分的影响各异[14-21]。前人也证实，随着供氮水平的增加，药用植物有效成分含量降低[22-24]。

氮素对广藿香生长发育的影响是多方面的，氮素供应充足时，生理活性加强，营养生长旺盛，可促进广藿香芽萌发和新梢伸长，使发芽多，着叶数多，生长快，分枝数增多，叶生长茂盛，从而提高了广藿香植株的挥发油含量。同时氮素还是广藿香中很多化学成分中含氮化合物的重要组成成分，这些物质不仅是构成广藿香体的基础，而且还是其新陈代谢的重要产物。氮素营养对广藿香原初代谢和次级代谢之间的关系有显著影响。广藿香中主要一些药效化学成分如广藿香醇、 广藿香酮、 β-广藿香烯、 α-愈创木烯、 苦橙油醇、 β-愈创木烯、 反式-丁香烯、 刺蕊草烯、 α-广藿香烯、 δ-愈创木烯、 β-榄香烯、 异石竹烯含量随氮水平的提高而减少，显然这是由于广藿香氮营养状况得到改善的结果。但单株广藿香总的药效成分含量的分析结果显示，这种降低是由于生长加快而造成的稀释效应，如果考虑到生长效应，在氮水平增加时，广藿香所测定的药效成份总量及各种成分仍然增加，只是用于这些物质合成的代谢物没有同比例增加，因此，导致挥发油中这些药效成分含量减少。

综上所述，在广藿香的生产过程中，增施氮素是提高广藿香产量的途径之一，但是本研究表明，随着施氮水平的提高广藿香有效成分含量降低。广藿香挥发油的主要用途为药用和香料，如果挥发油药效成分太低，不宜作为药用，但也可能作为香料。因此，在广藿香栽培生产中，适宜的氮素施用量才能在保证广藿香产量的同时兼顾营养品质和药效品质，进而提高广藿香的经济效益。

另外，广藿香产量和品质的影响因素很复杂，单一氮素的研究还不能很好地说明其生理过程，其机理还有待进一步研究。

4 结论

1)海南广藿香在供试的 5 个氮水平下植株产量、 全氮含量、 挥发油含量及挥发油成分差异较大。

2)随着供氮水平的提高，植株产量、 挥发油含量也增加，但是广藿香有效成分中广藿香醇和广藿香酮在低供氮水平时含量较高，而高氮水平时含量降低，其他有效成分也有相类似的趋势。说明在氮素供应水平较高时，可促进藿香植株的生长和挥发油含量的增加，但是对广藿香挥发油中有效成分含量的影响则有负面影响。

参考文献:

[1] 罗集鹏, 冯毅凡, 郭晓玲. 石牌藿香的挥发油成分分析[J]. 中草药, 2001, 32 (4): 299-302.

Luo J P, Feng Y F, Guo X L. Analysis of volatile oil ofPogostemoncablin[J]. Chinese Tradition Herbs Drugs, 2001, 32(4): 299-302.

[2] 杜一民, 陈汝筑, 胡本荣. 广藿香的化学成分及其药理作用研究进展[J]. 中药新药与临床药理, 1998, 9(4): 238-241.

Du Y M, Chen N Z, Hu B R. The patchouli chemical constituents and pharmacological research[J]. Chinese Drug Resource and Clinic Pharmacology, 1998, 9(4): 238-241.

[3] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典(2000年版, 一部)[M]. 北京: 化学工业出版社, 2000. 632-633.

State Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of the People's Republic of China (2000, 1st)[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2000. 632-633.

[4] 冯承浩, 姚辉, 吴鸿, 赵晟, 等. 广藿香药用部位成熟结构及有效成分分布研究[J]. 中草药, 2003, 34(2): 174-176.

Feng C H, Yao H, Wu H, Zhao Setal. Studies on mature structures and distribution of active constituent ofPogostemoncablin[J]. Chinese Tradition Herbs Drugs, 2003, 34(2): 174-176.

[5] Jeme W A. Botanical histoehemistry[M]. San Francisco: Freeman, 1962. 264-265.

[6] 胡适宜, 徐丽云. 显示环氧树脂厚切片中多糖、 蛋白质和脂类细胞的化学方法[J]. 植物学报, 1990, 32(11)： 841-846.

Hu S Y, Xu L Y. A cytochemical technique for demonstration of lipids, polysaccharides and protein bodies in thick resin sections[J]. Acta Botanica Sinica, 1990, 32(11): 841-846.

[7] Foster A S.Leaf differentiation in angiosperms[J]. Botanica Resource, 1936, (2): 249-372.

[8] 李正理, 张新英. 植物解剖学[M]. 北京: 高等教育出版社, 1987. 236.

Li Z L, Zhang X Y. Plant anatomy[M]. Beijing: Higher Education Press, 1987. 236.

[9] Witztum A, Zamski G. Methods for observations on resin droplets in resin duct cells Pinus halepensis Mill[J]. Isreal Journal of Botany, 1969, 18: 55-59.

[10] 曾波, 何忠俊, 毛昆明, 樊启龙. 药用植物施肥研究进展[J]. 云南农业大学学报, 2007, 22(4): 587-592.

Zeng B, He Z J, Mao K M, Fan Q L. Current progress of fertilization in Chinese herbs[J]. Journal of Yunnan Agriculture University, 2007, 22(4)： 587-592.

[11] 潘超美, 李薇, 徐鸿华, 刘乡乡，等. 施肥水平对广藿香生长及挥发油积累的影响[J]. 中药材, 2003, 26(8): 542-544.

Pan C M, Li W, Xu H H, Liu X Xetal. Effect of fertilization levels on patchouli growth and accumulation of volatile oil[J]. Chinese Herbs, 2003, 26(8)： 542-544.

[12] Hoagland D R, Arnon D I. The water-culture method for growing plants without soil[J]. California Agriculture Expiriment Station Circular, 1950, 347 (2): 32.

[13] 罗集鹏, 冯毅凡, 何冰, 郭晓玲, 等. 广藿香的道地性的研究[J]. 中药材, 2005, 28(12): 1121-1125.

Luo J P, Feng Y F, He B, Guo X Letal. Study on genuineness ofPogostemoncablin[J]. Chinese Herbs, 2005, 28(12): 1121-1125.

[14] Aina E P, Hugues B, David E S, Benjamin Setal. Relationships between growth, growth response to nutrient supply and ion content using a recombinant inbred line population in Arabidopsis[J]. Plant Physiology, 2010, 154: 1361-1371.

[15] Grove J H, Sumner M E. Yield and leaf composition of sunflower in relation to N, P, K, and lime treatments[J]. Fertilizer Research, 1982, 3: 367-378.

[16] Li J J, Sun H, Gao Z M, Wu Y H. Effects of fertilizer application on structure development and active constituent accumulation in roots ofSalviamiltiorrhiza[J]. Journal of Henan Agriculture University, 2007, 41: 405-408.

[17] Ram D, Ram M, Singh R. Optimization of water and nitrogen application to menthol mint (MenthaarvensisL.) through sugarcane trash mulch in a sandy loam soil of semi-arid subtropical climate[J]. Bioresource Technology, 2006, 97: 886-893.

[18] Rajeswara R B R. Biomass and essential oil yields of rainfed palmarosa [Cymbopogonmartinii(Roxb.) Wats. var. motia Burk.] supplied with different levels of organic manure and fertilizer nitrogen in semi-arid tropical climate[J]. Industry Crop and Products, 2001, 14: 171-178.

[19] Rosa T M, Julkunen T R, Lehto1T, Aphalo P J. Secondary metabolites and nutrient concentrations in silver birch seedlings under five levels of daily UV-B exposure and two relative nutrient addition rates[J]. New Phytology, 2001, 150: 121-131.

[20] Wang W L, Liang Z S, Sun Q, Han J Petal. Study on N, P fertilization model ofSalviamiltiorrhizain different soil fertility[J]. Acta Botanica Boreali-Occid Sinica, 2003, 23: 1406-1410.

[21] Zhu Z B, Liang Z S, Han R L, Dong J E. Growth and saikosaponin production of the medicinal herbBupleurumchinenseDC. under different levels of nitrogen and phosphorus[J]. Industry Crop and Products, 2009, 29: 96-101.

[22] 韩建萍, 梁宗锁, 孙群, 卫新荣，等. 丹参根系氮、 磷营养吸收及丹参酮累积规律研究[J]. 中国中药杂志, 2004, 29(3): 207-211.

Han J P, Liang Z S, Sun Q, Wei X Retal. Study on the characteristic of assimilating nitrogenous phosphorous fertilizer and the accumulation disciplinarian of total tanshinons of Salvia miltiorrhiza[J]. Journal of Chinese Materia Medica, 2004, 29(3): 207-211.

[23] 王文杰, 张京都, 赵长琦. 环境条件对伊贝母生物碱含量的影响[J]. 中药材, 1989, 12(2): 3-5.

Wang W J, Zhang J D, Zhao Z Q. Effect of environmental conditions on irbesartan mother alkaloids[J]. Chinese Herbs, 1989, 12(2): 3-5.

[24] 胡尚钦, 黄璐琳, 张超, 杨晓, 等. 施肥和采收加工对川产金银花绿原酸含量的影响[J]. 现代中药研究与实践, 2003, 17(6): 26-28.

Hu S Q, Hu L L, Zhang C, Yang Xetal. Chlorogenic acid content in honeysuckle flower influenced by fertilization and processing after picking[J]. Research and Practice of modern Chinese Medicine, 2003, 17(6): 26-28.