彭玉婷，李莹莹，边小禹，韩蕊莲，常朝阳

(1西北农林科技大学 生命科学学院，陕西 杨凌712100；2浙江理工大学 建筑工程学院，浙江 杭州310018；3中国科学院 水利部 水土保持研究所，陕西 杨凌712100)

黄芪为豆科植物蒙古黄芪(Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao)或膜荚黄芪(Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.)的干燥根，是我国常用的大宗中药材之一，具有补气升阳、利水消肿、抗氧化、抗炎、抗菌和免疫调节等广泛药理作用[1-7]。因其具有药食同源价值，市场对黄芪需求量不断增加，人们对黄芪产量及品质的要求也随之提高，野生黄芪已无法满足市场所需，因此人工栽培成为需求导向。施肥是人工栽培中极为重要的一个环节，有报道指出，不同施肥配比和施肥量会影响玉米产量和品质，其中施用氮肥显著提高了玉米产量[8-9]；申浩等[10]研究指出，氮磷配施对川半夏生长发育、种茎增重率和增殖率有显著促进效应，且氮肥对川半夏有效成分含量影响显著，磷肥次之；李子双等[11]研究发现，辣椒综合品质受氮磷肥的影响顺序为磷肥>氮肥，对产量的影响顺序为氮肥>磷肥，但达到一定量之后，随着肥料增加，辣椒产量逐渐减少；氮磷钾配施可提高黄芪根系活力，增强抗逆性[12];对黄芪根产量的增产作用大小依次为氮肥>钾肥>磷肥，高产优质的N、P2O5、K2O质量比为1∶(0.92～0.95)∶(1.16～1.62)[13]；Paek等[14]指出，施氮量增加至1.236 kg/hm2时，黄芪根系灰分含量增大，但醇溶性浸出物含量降低，施氮量增加至1.730 kg/hm2时，灰分继续增加，浸出物无显著变化。但由于自然环境条件不同，且各地设施条件、生产形式及经济状况差异，因此不同区域植物种植会有不同表现。目前，有关陕北地区黄芪生长及品质对施肥的响应报道较少。因此本研究于陕西省延安市布设田间试验，探索黄芪在不同施肥处理下生长、产量及品质的变化，以期为黄芪在陕北地区的种植提供合理、高效、优质的施肥方案，同时为其栽培及品质评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于陕西省延安市安塞县南沟村，属陕北黄土高原丘陵沟壑区，中温带大陆性半干旱季风气候。最高海拔1 731.1 m,最低海拔1 012 m,四季长短不等，干湿分明。年平均气温8.8 ℃，年平均降雨量505.3 mm，无霜期157 d。供试地土质为沙壤土，土壤肥力状况为：全氮12.7 mg/kg、碱解氮8.3 mg/kg、速效磷6.5 mg/kg、速效钾109.8 mg/kg。田间施肥量依据供试区土壤养分含量，结合黄芪特点和当地作物施肥量而定，共设10个处理，各3次重复，小区面积为4 m×8 m=32 m2，完全随机区组排列。具体试验编码及施肥量见表1。2016年4月13日播种，4月23日出苗，5月20日定苗，其余管理措施相同。供试肥料为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O516%)及有机肥，均在播前一次施入。

表1 黄芪施肥方案Table 1 Fertilizer application scheme of Astragalus membranaceus

注：试验编号列中0,1,2和3分别表示施用N肥量为0,120,150和180 kg/hm2,施用P肥量为0,450,600和750 kg/hm2。

Note:0,1,2 and 3 represent amounts of nitrogen fertilizer are 0,120,150 and 180 kg/hm2,and the amounts of phosphorus fertilizer are 0,450,600 and 750 kg/hm2.

1.2 试剂与材料

Waters 1525二元高效液相色谱仪、Waters 2996二极管阵列检测器、Empower 2色谱分析软件，美国Waters公司；RE-52AA旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；KQ-250B型超声清洗机，昆山市超声仪器有限公司；XMTD-8222型恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司；D101型大孔吸附树脂，安徽三星树脂科技有限公司。色谱级乙腈购自Fisher Scientific (Fair-lawn,NJ,USA)，水为超纯水(自制)，其余试剂均为分析纯。

供试黄芪(Astragalusmembranaceus)采收后，洗净、阴干、粉碎，过0.250 mm筛备用。黄芪甲苷对照品购自北京中科仪友化工技术研究院，批号0462-160127。

1.3 测定项目与方法

(1)生长指标。于出苗后75，93，121，142，172 d进行5次对角线取样，每次每小区9株，用直尺分别测定株高、冠幅、根长，用游标卡尺测量茎直径、根直径,用分析天平分别测定地上部分及根系鲜质量，105 ℃杀青10 min，70 ℃烘干至恒质量，称干质量。

(2)品质指标。黄芪根粉碎过筛后，采用中华人民共和国药典[15](2015 年版四部)方法测定水分、总灰分、水溶性浸出物和醇溶性浸出物含量。

(3)黄芪甲苷含量。采用中华人民共和国药典[1](2015 年版一部)中的方法测定黄芪甲苷含量。色谱条件：X-Bridge C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)，以乙腈-水(体积比32∶68)为流动相；流速1.0 mL/min；柱温30 ℃；检测波长205 nm；进样量10 μL。方法学考察结果显示，该条件的精密度、重现性、稳定性良好。以峰面积为纵坐标(Y)，对照品注入量为横坐标(X)，绘制标准曲线，得回归方程为：Y=245 202X+10 189，r=0.999 7，线性关系良好，可用来计算样品中的黄芪甲苷含量。

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0、Origin 8.1软件和Excel 2007，分别对数据进行分析、作图及统计。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对黄芪生长的影响

如图1所示，黄芪茎直径、株高和冠幅随生长时间的延长均呈先增大后减小的趋势，且在142 d时最大；根长和根直径呈持续增长趋势。其中，茎直径、株高和根长于75～121 d缓慢增长，121～142 d增幅最大；冠幅和根直径在75～172 d内增幅无显著差别。对同一氮肥或磷肥处理，计算不同时段的平均值，结果发现，当施氮量为120 kg/hm2时，施磷量对茎直径的影响表现为:450 kg/hm2>750 kg/hm2>600 kg/hm2，对株高、冠幅和根直径的影响表现为：750 kg/hm2>600 kg/hm2>450 kg/hm2，对根长的影响表现为：750 kg/hm2>450 kg/hm2>600 kg/hm2。施氮量为150 kg/hm2时，施磷量对茎直径的影响表现为：450 kg/hm2>600 kg/hm2>750 kg/hm2，对株高和根长的影响表现为：750 kg/hm2>450 kg/hm2>600 kg/hm2，对冠幅和根直径的影响表现为：750 kg/hm2>600 kg/hm2>450 kg/hm2。施氮量为180 kg/hm2时，施磷量对茎直径和株高的影响表现为：450 kg/hm2>600 kg/hm2>750 kg/hm2，对根直径和根长的影响表现为：450 kg/hm2>750 kg/hm2>600 kg/hm2，对冠幅的影响表现为：600 kg/hm2>750 kg/hm2>450 kg/hm2。施磷量为450 kg/hm2时，施氮量对茎直径、冠幅、根长和根直径的影响表现为：150 kg/hm2>180 kg/hm2>120 kg/hm2，对株高的影响表现为：180 kg/hm2>150 kg/hm2>120 kg/hm2。施磷量为600 kg/hm2时，施氮量对茎直径、根长和株高的影响表现为：180 kg/hm2>150 kg/hm2>120 kg/hm2，对冠幅的影响表现为：150 kg/hm2>180 kg/hm2>120 kg/hm2，对根直径的影响表现为：150 kg/hm2>120 kg/hm2>180 kg/hm2。施磷量为750 kg/hm2时，施氮量对茎直径的影响表现为：180 kg/hm2>150 kg/hm2>120 kg/hm2，对株高和根长的影响表现为：120 kg/hm2>150 kg/hm2>180 kg/hm2，对冠幅和根直径的影响表现为：150 kg/hm2>120 kg/hm2>180 kg/hm2。

各处理组中，株高、冠幅、根长和根直径均在N1P3和N2P3处理下达最大值，其均值分别比对照N0P0增加85.7%和90.3%、111.1%和109.4%、88.9%和69.4%、55.7%和63.3%。茎直径在N1P1、N2P1和N3P1处理下较大，其均值分别比对照N0P0提高33.70%，42.6%和41.1%。

图1 不同施肥量下黄芪各时期植株生长的变化Fig.1 Changes of plant growth in different fertilization treatments of Astragalus membranaceus

2.2 不同施肥处理下黄芪干物质的积累特征

表2 不同施肥处理下黄芪干物质的积累特征Table 2 Features of dry matter accumulation of Astragalus membranaceus under different fertilization treatments

2.3 不同施肥处理对黄芪品质的影响

不同施肥处理对黄芪水分、灰分、水溶性浸出物、醇溶性浸出物和黄芪甲苷含量的影响见表3。

表3 不同施肥处理对黄芪品质的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on quality of Astragalus membranaceus %

注：同列数据后标不同小写字母表示各处理间差异达5%显著水平。

Note:Different lowercase letters indicate significant difference between treatments at the 5% level.

表3表明，除N1P1和N3P3处理外，各施肥处理黄芪水分含量均显著低于对照N0P0，施氮量为120和150 kg/hm2时，施磷量对黄芪水分含量的影响表现为：450 kg/hm2>600 kg/hm2>750 kg/hm2；施氮量为180 kg/hm2时，施磷量对黄芪水分含量的影响表现为：750 kg/hm2>450 kg/hm2>600 kg/hm2；水分含量对氮肥响应不明显。氮磷配施中，N1P3处理下水分含量最低，比N0P0处理降低了11.92%；各施肥处理灰分含量均略高于对照，且随施肥量的增加略有降低。各施肥处理黄芪水溶性浸出物、醇溶性浸出物和黄芪甲苷含量在施氮量为120～150 kg/hm2时，总体随施磷量的增大而升高；施氮量高于150 kg/hm2时，随施磷量的升高而降低。除N3P3处理外，黄芪水溶性浸出物含量均显著高于对照N0P0，尤以N2P3处理最高，比对照N0P0提高了4.82%；醇溶性浸出物含量也以N2P3处理最高，比最低的对照N0P0提高了14.39%，差异达显著水平；除N1P2处理外，各处理黄芪甲苷含量均显著高于对照N0P0，其中也以N2P3处理最高，比N0P0高出48.48%，可见氮磷肥配施可明显提高黄芪品质。

3 讨 论

药用植物需从土壤及肥料中吸收营养元素，以满足自身生长发育及次生代谢物形成的需要。研究表明，平衡合理施肥是促进黄芪生长、增加产量及提高品质的重要栽培手段[16-17]。本研究表明，合理配施肥料可明显促进黄芪植株生长、干物质和有效成分的积累。在10个处理中，N1P3和N2P3处理下黄芪株高、冠幅、根长和根直径较优，施氮量在120～150 kg/hm2水平时对植株生长效果最好，而更高氮素水平(180 kg/hm2)下黄芪长势较弱，究其原因可能是黄土高原地区夏季阳光强烈，气候干旱，出于对自身保护的需要，植株茎叶生长不会达到水分充足时的最大幅度，以减小蒸腾造成的水分损失，故对于茎叶生长的氮素需求稍低。在陕西延安地区,120～150 kg/hm2水平氮素足以满足黄芪地上部分的生长；施氮过量反而导致茎叶徒长，加快叶片老化，阻碍根系吸收[18]。与氮素需求相反，本试验中黄芪对磷的需求较高，即施磷量在750 kg/hm2水平下植株长势较好。由于缺磷会限制植物光合器官建成和光合性能，降低物质生产并减缓个体发育[19-20]，且供试地土壤磷素含量较低(速效磷6.5 mg/kg)，故750 kg/hm2施磷水平较600和450 kg/hm2充足，可促进光合产物由地上部分向根系的运输，利于根系生长，最终提高黄芪的干物质积累量。

Logistic方程已被广泛运用于研究玉米[9]、柴胡[21]、车前[22]、掌叶大黄[23]等植物的生长动态过程，以反映其生长、物质生产及许多生理生化变化全过程。本研究显示，黄芪于整个生长期内，干物质积累呈现“S”型动态曲线变化，与Logistic方程吻合。黄芪生长75～93 d期间，植株个体较小，光合速率低，有机物合成缓慢，此时较高磷素可促进侧根形成，以便吸取地下养分供植株生长所需；至生长121～142 d，植株快速生长，环境温度升高，光照强度增大，光合速率提高，120～150 kg/hm2水平氮素足以提供植株叶片光合所需，有机物大量合成，并向根中运输储存。此时的干物质积累处于“S”型的上升期。至生长后期(172 d)，地上部分趋于凋零，有机物渐移至茎及根中，根干物质积累进一步增大，此后随时间延长，逐步趋于恒定，并保持一定的生命力，以便顺利越冬。本研究表明，与对照相比，氮、磷配施对黄芪干物质积累有明显影响。各施肥处理干物质累积总量比对照增加 18.18%～70.06%，平均增加44.12%。干物质是作物光合作用产物的最高形式，其积累量与产量有密切关系[24]。生产实践中可根据黄芪干物质积累的动态规律，结合生长发育进程，合理配施肥料，保证营养元素正常供应，避免因前期营养缺乏，影响干物质积累而减产，为黄芪高产的形成打下基础。

本研究发现，氮、磷及其配施使黄芪水溶性浸出物、醇溶性浸出物及黄芪甲苷含量明显增加，不论在产量还是有效成分含量上，N1P3和N2P3处理均优于其他施肥处理，主要是因为本试区土壤磷素肥力水平较低，较高的磷素(750 kg/hm2)可促进黄芪光合产物向根际运输，促使根系水溶性浸出物、醇溶性浸出物及黄芪甲苷含量增加，韩建萍等[25]、Wang[26]亦有相似报道。综上所述，在陕西延安地区栽培黄芪时，应注重调整氮、磷比例来增强黄芪根系活力，促进植株生长，以促进黄芪干物质及品质的提升。