謝 進,戴艷嬌,宋 榮,彭斯文,朱校奇
(1. 湖南省農(nóng)業(yè)科學院,湖南省農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)研究所,湖南 長沙 410125;2. 湖南省農(nóng)業(yè)科學院藥用植物研究中心,湖南 長沙 410125)
玉竹[Polygonatum odoratum(Mill.)Druce]為百合科多年生草本植物,其根莖可供藥用,具有養(yǎng)陰潤燥、生津止渴等功效[1-2]。藥理研究表明,玉竹中含有甾體皂苷、黃酮、多糖、生物堿、甾醇、揮發(fā)油等多種成分,其中皂苷、黃酮、多糖是主要有效成分[3-5]。近年來,隨著玉竹功效的深度開發(fā),其營養(yǎng)價值和藥用價值逐漸被人們認可,需求量與日俱增,產(chǎn)業(yè)前景廣闊。
微量元素對藥用植物的生長發(fā)育有調(diào)控作用,可以促進植物生理代謝并影響藥用植物中有效成分的含量。中藥有效成分可能是某種或某幾種有機成分或微量元素,也可能是他們之間形成的配合物[6-7],微量元素可以作為植物體內(nèi)某些有機合成反應(yīng)的催化劑,或參與植物有效成分的結(jié)構(gòu)功能而影響植物化學成分的形成和積累,從而最終影響藥材的藥理活性[8-10]。目前對玉竹的研究主要集中在種植方法、種植條件、田間管理等方面。趙海艷等[11]研究表明,施尿素20 g/m2、磷酸氫二銨20 g/m2、氯化鉀5~10 g/m2可促進玉竹的生長發(fā)育;還有研究表明,添加氯化鉀可提高玉竹的有效成分含量[2],但關(guān)于微量元素對玉竹生長及品質(zhì)影響的研究報道甚少。因此,筆者以湖南省主栽玉竹品種“豬屎尾”為試驗材料,在玉竹花期、果期噴施不同葉面微肥,研究不同葉面微肥對玉竹產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,以期篩選出最佳的葉面微肥及施肥量,為玉竹高效栽培提供依據(jù)。
選擇湖南省主栽玉竹品種“豬屎尾”為試驗材料,于2019—2020 年在湖南省農(nóng)業(yè)科學院藥用植物研究基地進行大田試驗。供試土壤質(zhì)地為黏土,前茬作物為水稻,試驗田土壤主要理化性質(zhì):pH 值5.9,全氮1.99 g/kg,全磷0.58 g/kg,全鉀15.93 g/kg,速效氮191 mg/kg,速效磷6.5 mg/kg,速效鉀209 mg/kg,有機質(zhì)32.8 g/kg。供試葉面微肥分別為ZnSO4·7H2O、H3BO3、(NH4)2Mo4O13、FeSO4·7H2O、MnSO4·H2O。
試驗采取單因素隨機區(qū)組設(shè)計,選擇生長健壯、粗細適宜、無病蟲害的一年生玉竹分枝塊莖為種莖,種植行距30 cm,株距10 cm,小區(qū)面積12 m×8 m。于花期(5—6 月)、果期(7—8 月)進行葉面噴施,每種葉面肥均噴2 次,設(shè)置鋅(Zn)、硼(B)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、錳(Mn)5 種肥料處理,每種微量元素肥料處理均設(shè)置3 個濃度梯度(以清水做試驗確定小區(qū)最佳噴施體積,再添加微量元素制備成低濃度5 kg/hm2、中濃度15 kg/hm2和高濃度25 kg/hm2),以噴清水為對照,每個處理3 次重復(fù),隨機排列。其他肥料運籌等田間管理按當?shù)卦耘喙芾泶胧┻M行。
果期噴施處理7 d 后,分別選取各處理長勢一致的植株,于晴天上午9:00—11:00 用LI-6400XT 便攜式光合系統(tǒng)測定植株頂部倒數(shù)第6~8 片成熟葉片的氣體交換參數(shù)(凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度Gs、胞間二氧化碳濃度Ci、蒸騰速率Tr)。
結(jié)果期,從各小區(qū)隨機挖取完整玉竹植株4 株,將植株分為地上部分和地下部分,小心清除泥土并洗凈,分別放入自動控溫烘箱,105℃下殺青30 min 后,置50℃恒溫烘干至恒重,稱量干物質(zhì)重;于枯苗期(8月中下旬)將玉竹全部采挖,測定塊莖植物生物量和有效成分含量。
(1)總皂苷含量測定。精密稱取樣品溶解于甲醇溶液(0.15 mL,2 mg/mL)。在80℃下去除甲醇溶劑后,向樣品殘渣中添加0.1 mL 香草醛乙酸溶液(5 mg/mL)和0.4 mL高氯酸。將反應(yīng)混合物在70℃下孵化15 min,然后立即冷卻并用1.25 mL 醋酸稀釋,反應(yīng)10 min,在540 nm 波長測量稀釋溶液相對于空白對照的吸光度,空白對照包含除樣品外的所有試劑。結(jié)果以每克提取物中齊墩果酸的毫克當量表示。
(2)總黃酮提取。將樣本烘干至恒重,粉碎,過40 目篩之后,稱取約0.1 g,加入1 mL 提取液進行超聲提??;超聲功率300 W,破碎5 s,間歇8 s,60℃提取30 min;再以12 000 r/min 的轉(zhuǎn)速25℃離心10 min,取上清,用提取液定容至1 mL,測定總黃酮含量。
(3)總多糖含量測定。精密稱定樣品粗粉l g,置圓底燒瓶中,加水100 mL,加熱回流1 h,用脫脂棉過濾,如上重復(fù)提取1 次,合并2 次濾液,濃縮至適量,轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中,加水至刻度,搖勻;精密量取2 mL,加乙醇10 mL,攪拌,離心,取沉淀加水溶解,置50 mL 容量瓶中,稀釋至刻度,搖勻;精密量取上述溶液2 mL,置具塞試管中,分別加4%苯酚溶液1 mL,混勻,迅速加入硫酸7.0 mL,搖勻,于40℃水浴中保溫30 min,取出,置于冰水浴中5 min,采用紫外-可見分光光度法測定樣品在490 nm處的吸光度,根據(jù)標準曲線上讀出供試品溶液中無水葡萄糖的重量(mg),計算得總多糖含量。
采用Microsoft Excel 2007 軟件對數(shù)據(jù)進行處理和繪圖,采用SPSS 20.0 統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗(LSD 法,P<0.05)。
由圖1 可知,從凈光合速率(Pn)的變化來看,葉面噴施5 kg/hm2的Zn 肥后玉竹葉片的Pn比對照降低了40.2%~45.1%(取多次重復(fù)試驗最低值至最高值區(qū)間進行比較),葉面噴施5 kg/hm2的Fe 肥后玉竹葉片的Pn比對照升高了10.3%~12.1%,其他微量元素肥處理差異不明顯;從葉片氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)變化來看,葉面噴施5~25 kg/hm2的Zn 肥、B 肥和Mo 肥以及5~15 kg/hm2的Fe 肥后,玉竹葉片的Gs、Tr與對照相比均有提高,噴施25 kg/hm2的Fe肥和15~25 kg/hm2的Mn 肥后玉竹葉片的Gs、Tr與對照相比均有所降低;從胞間二氧化碳濃度(Ci)來看,除了噴施5 kg/hm2的Mn 肥,玉竹葉片的Ci低于對照外,其他葉面肥處理的玉竹葉片Ci均高于對照。綜上所述,噴施一定濃度的Zn、B、Mo、Fe、Mn,玉竹葉片胞間二氧化碳濃度Ci有一定的提高,后續(xù)需結(jié)合葉片葉綠素含量等數(shù)據(jù)進行進一步分析。
圖1 各處理玉竹葉片的光合作用指標
由圖2 可知,葉面噴施5~25 kg/hm2的Zn 肥、B肥和Mo 肥后,玉竹新生塊莖重量與對照相比沒有顯著差異,葉面噴施5 和15 kg/hm2的Fe 肥后,新生塊莖的重量分別比對照增加了16.5%和41.5%;葉面噴施5 和15 kg/hm2的Mn 肥后,新生塊莖的重量分別比對照增加了16.0%和25.4%;而葉面噴施25 kg/hm2的Fe 肥和Mn 肥后,新生塊莖的重量分別比對照降低了39.2%和26.5%。 噴施葉面肥對玉竹總生物量的影響與對其塊莖重量的影響趨勢相似。
圖2 各處理玉竹的塊莖重量
由圖3 可知,葉面噴施5~25 kg/hm2的Zn 肥、B 肥、Mo 肥和Mn 肥后,玉竹新生塊莖的長度和直徑與對照相比沒有顯著差異,而葉面噴施5 kg/hm2的Fe 肥后,玉竹新生塊莖的直徑比對照增加了22.5%。由此可見,葉面噴施5 kg/hm2的Fe 肥能有效增加玉竹新生塊莖的重量和直徑,從而提高玉竹塊莖的產(chǎn)量。
圖3 各處理玉竹新生塊莖的表觀性狀
由圖4 可知,葉面噴施5 kg/hm2的Zn 肥、B 肥和Mo 肥后,玉竹塊莖總皂苷含量分別比對照提高了89.2%、80.7%和51.2%,總黃酮含量分別提高了80.4%、40.6%和59.7%;葉面噴施15~25 kg/hm2的Zn 肥、B 肥和Mo 肥后,玉竹塊莖總皂苷、總黃酮含量隨著濃度的升高而降低;而總多糖的含量測定結(jié)果顯示,葉面噴施5 和15 kg/hm2的Fe 肥后,玉竹塊莖總多糖含量分別比對照提高了34.2%和75.3%,其他葉面肥對提高玉竹總多糖沒有顯著效果。
圖4 各處理玉竹新生塊莖的有效成分含量
綜合來看,在玉竹花期和果期葉面噴施5 和15 kg/hm2的Fe 肥既可以有效提高玉竹產(chǎn)量又能增加玉竹塊莖總多糖含量。
Zn[12]、B[13]、Mo[14]、Fe[15]、Mn[16]作 為 植 物 生 長所必需的中微量元素,在植物生長發(fā)育過程中參與多項生理活動,是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。Fe作為葉綠素合成的必需元素,是作物體內(nèi)多種酶的重要組分和活化劑,參與植物體內(nèi)氧化還原和電子傳遞,直接或間接影響植物光合、呼吸作用以及物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)換,科學合理地補充鐵肥是緩解植物鐵元素不足造成的作物產(chǎn)量和品質(zhì)降低的重要途徑[17]。許多研究都表明,適量的鐵肥能提高植物的質(zhì)量和品質(zhì)。米璐璐[18]研究發(fā)現(xiàn),灌漿初期施用Fe 肥,小麥的產(chǎn)量及千粒重將顯著提高;張麗等[19]研究表明,葉面噴施1.43 kg/hm2的Fe 肥對釀酒葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)提升效果最佳;路強等[20]研究表明,適量的Fe 肥可顯著提高胡蘿卜肉質(zhì)根合格率、產(chǎn)量和葉綠素含量等;周春濤等[21]研究發(fā)現(xiàn),噴施Fe 肥可明顯提高馬鈴薯塊莖中淀粉、VC、蛋白質(zhì)、還原性糖以及脫落酸、玉米素的含量,同時提高馬鈴薯產(chǎn)量。除了Fe 元素外,還有Zn、B、Mo、Cu、Mn 和Se 等元素對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響顯著。
《中華人民共和國藥典》(2020 版)將總多糖的含量列為衡量玉竹品質(zhì)的重要指標,待測樣品按干燥品計算,玉竹多糖以葡萄糖計,不得少于6.0%。試驗結(jié)果表明,在玉竹的花期和果期葉面噴施低中濃度(5~15 kg/hm2)的Fe 肥,既可以有效提高玉竹產(chǎn)量又能增加玉竹塊莖總多糖含量。同時,試驗結(jié)果還表明,葉面噴施Zn 肥、B 肥和Mo 肥也能影響玉竹的有效成分含量。因此,后續(xù)試驗可以進行2 種或多種微肥配施的試驗,進一步提升玉竹的產(chǎn)量和品質(zhì)。