氮磷钾肥对苦参产质量影响的研究.docx

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氮磷钾肥对苦参产质量影响的研究

摘要

本文的试验于2007年在兰州大得利生物制药有限公司酒泉中药材基地进行，选用河南种子，分别通过大田试验研究不同施钾量以及不同氮磷配施对苦参植株鲜重和干重、根鲜重和干重、茎叶鲜重和干重等生物量，对株高、根直径、根体积等生物性状以及根产量构成因素的效应和二者的互作效应，提出最佳的钾肥以及氮磷配施方案。

试验主要结果如下：

1.钾对苦参移栽苗和一年生苗株高、单株鲜重和干重、单根鲜重和干重、单株茎叶干重均有显著增加效应。

施钾量60kg/hm2对一年生直播苗生物量增加效应较大。

证实施钾显著增加生物产量。

缺钾显著降低叶干重、茎干重和根干重[58]。

2.钾素营养对一年生幼苗根木部直径和皮部厚度均有较大增加效应，而且对皮部厚度增加效应大于对木部直径的增加效应，施钾引起根直径增加是木部直径和皮部厚度共同增加的结果。

木部直径占根直径比例随施钾量增加呈降低趋势，皮部宽度占根直径比例随施钾量增加呈升高趋势。

钾素营养影响干物质向根中的分配比例，根干重/总干重随施钾量增加呈降低趋势，使根干鲜比也随施钾量增加而降低。

3.钾对一年生苗小叶叶面积、小叶鲜重、小叶干重、苦参总碱含量、单株苦参总碱产量有显著增加效应。

施钾量达90kg/hm2时苦参总碱含量和单株苦参总碱产量最高。

施钾对生物碱含量的效应受植物遗传种类差异和土壤条件的影响。

4.根直径、木部直径、根体积随施氮量、施磷量增加而增加。

盐碱地施氮量112.5kg/hm2和施磷量达22.5kg/hm2配合时根直径最大。

氮磷配施对单株小叶数、小叶叶面积、单株叶面积、小叶鲜重、小叶干重均有显著增加效应。

低施氮量18.75kg/hm2和低施磷量22.5kg/hm2配合施用时单株小叶数、小叶叶面积、单株叶面积、小叶鲜重和干重最大。

5.氮磷配施对苦参总碱含量、单株苦参总碱产量均有显著效应。

氮磷对苦参总碱含量和单株苦参总碱产量互作效应显著。

氮磷对单株苦参总碱产量的增加效应是由于增加苦参总碱含量和单株根干重的原因。

综合考虑，112.5kg/hm2和施磷量22.5kg/hm2配合时单株根产量和苦参总碱含量均最高。

关键词：

苦参，氮肥磷肥钾肥生物碱

Effectofnitrogen,phosphorus,andpotassiumonyieldandquality

ofSophoraflavescens

ChenRong（Utilizationandresourcesofmedicinalplants）

DirectedbyProfessorFangZi-sen

Abstract

Inthispaper,theeffectofnitrogen,phosphorus,andpotassiumonyieldandquality

ofSophoraflavescenswerestudied.Therearetwotestsinthisstudy.OneistheEffectofpotassiumapplicationonbiomass,characteristicsofroot,constitutionofrootyield,leafcharacterinfieldexperimentandconcentrationandyieldoftotalalkaloids.AnotheroneistheEffectofnitrogen,phosphorusapplicationonbiomass,characteristicsofroot,constitutionofrootyield,leafcharacterinfieldexperimentandconcentrationandyieldoftotalalkaloids

Thesemainresultscanbegainedfromthisstudy:

1.PotassiumcanincreaseHeight,Plantfreshweight,Plantdryweight,Rootfreshweight,Rootdryweight,Aerialfreshweight,andAerialdryweight.ThehighesteffectonbiomassisPotassiumrateof60kg/hm2.Potassiumapplicationcanincreasebiomassyield.DeficiencypotassiumcanlowestAerialdryweightandRootdrybiomass.

2.PotassiumcanincreaseXylemdiameterandrootbarkdepth.PotassiumapplicationhasmoreeffectofrootbarkdepththanXylemdiamete.Potassiumapplicationcanincreased,PercentageofxylemdiametercandecreasedandPercentageofrootbarkdepthcanincreased.PotassiumapplicationhasinfluenceinMainrootdryweightandLateralrootdryweight.

3.PotassiumcanincreaseLeafletarea,Leafletfreshweight,Leafletdryweigh,alkaloidsconcentrationandalkaloidsyield.ThehighestlkaloidsconcentrationandalkaloidsyieldisPotassiumapplicationof90kg/hm2.Potassiumapplicationofalkaloidcontentsdeterminedbydifferentspeciesofplantgeneticsandsoilcondition.

4.IncreasednitrogenapplicationandphosphorusapplicationcanenhanceRootdiameter,XylemdiameterandRootvolume.ThebiggestRootdiameterisnitrogenrate112.5kg/hm2combinedwithphosphorusrate22.5kg/hm2.NitrogencombinedwithphosphoruscansignificantlyincreaseLeafletnumber,Leafletarea,Plantarea,LeafletfreshweightandLeafletdryweight.ThebiggestLeafletnumber,Leafletarea,Plantarea,LeafletfreshweightandLeafletdryweightisnitrogenapplication18.75kg/hm2combinedwithphosphorusapplication22.5kg/hm2.

5.NitrogenapplicationcombinedwithphosphorusapplicationsignificantinfluencealkaloidsconcentrationandTotalalkaloidsyield.OwingtoincreasealkaloidsconcentrationandRootdryweight,alkaloidsconcentrationcanincreased.Bycomprehensiveconsideration,ThehighestRootyieldandTotalalkaloidsyieldisNitrogenapplication112.5kg/hm2combinedwithphosphorusapplication22.5kg/hm2.

Keywords:

Sophoraflavescens,Nitrogen,phosphorus,potassium,alkaloid

目录

第一章引言4

1.研究背景和研究目的4

1．1苦参的研究进展及研究目的4

1.2氮磷钾对植物生长和品质的影响6

1.2.1氮素营养对植物生长和品质的影响6

1.2.2磷素营养对植物生长和品质的影响7

1.2.3钾素营养对植物生长和品质的影响8

1.3苦参碱和氧化苦参碱的研究8

1.3.1苦参中的生物碱8

1.3.2苦参生物碱在苦参植株中的分布和含量以及受产地的影响9

第二章材料和方法12

2.1研究内容12

2.1.1钾素营养对苦参生物量和生物碱含量的效应12

2.1.2氮磷配施对苦参生物量及生物性状的效应12

2.1.3氮磷配施对苦参生物碱含量的效应12

2.2研究方法12

2.2.1试验设计12

2.2.1.1氮磷配施试验12

2.2.1.2钾肥大田试验13

2.2.1.3取样及测定方法14

2.2.3数据分析与处理16

第三章结果与分析16

3.1氮磷配施试验16

3.1.1氮磷配施对苦参幼苗生物量和生物性状的效应16

3.1.2氮磷配施对苦参幼苗根部性状的效应19

3.1.3氮磷配施对苦参幼苗根产量构成因素的效应22

3.1.4氮磷配施对苦参幼苗叶部性状的效应23

3.1.5氮磷配施对苦参幼苗生物碱含量和生物碱产量的效应26

3.2钾肥大田试验结果分析27

3.2.1钾对苦参幼苗生物量的效应27

3.2.2钾对苦参幼苗生物性状的效应29

3.2.3钾对苦参幼苗根产量构成因素的效应30

3.2.4钾对苦参幼苗叶部性状的效应30

3.2.5钾对苦参幼苗生物碱含量和生物碱产量的效应31

第四章结论33

4.1钾对苦参幼苗生物量的效应33

4.2钾对苦参幼苗生物性状的效应33

4.3钾对苦参叶部性状及生物碱含量和生物碱产量的效应33

4.4氮磷配施对幼苗生物量和生物性状的效应34

4.5氮磷配施对苦参幼苗根部性状的效应34

4.6氮磷配施对苦参幼苗叶部性状的效应34

4.7氮磷配施对苦参幼苗生物碱含量和生物碱产量的效应34

参考文献35

第一章引言

1.研究背景和研究目的

1．1苦参的研究进展及研究目的

苦参[1]（Sophoraflavescens），又叫苦骨、苦槐、水槐、地槐、野槐、白茎、虎麻、岑茎、禄白、陵郎等,系豆科多年生多生草本植物或亚灌木，少数呈灌木状。

株高0.5～1.3m。

根圆柱形，侧根发达，表面灰棕色、棕黄色；栓皮薄，纵向皱裂脱落。

茎坚实，基部圆柱形，中上部有皱棱，幼茎疏被柔毛，成株无毛。

单数羽状复叶，互生，小叶11枚～21枚（一年生幼苗小叶片为3枚～15枚），披针形，先端渐尖，长3cm～6cm，宽1.2～2.3cm，叶背面疏被白色短柔毛，叶片中脉下面隆起。

总状花序，顶生或腋生；长15cm～25cm，花多数，排列疏松或稍密，花梗纤纫，长约0.7cm，苞片线形；花萼钟状，长约0.55cm，宽约0.6cm；疏披短柔毛；花冠蝶形，比花萼长1倍，白色、淡黄或豆黄白色；有槐花香味。

荚果长5cm～10cm，呈四棱形，缺粒种子间稍缢缩。

疏披短柔毛或近无毛。

成熟后背脊翅起开裂；种子1粒～9粒不等，长卵形，稍压扁，黄绿色、淡棕色或棕褐色，花期6月～7月，果期8月下旬至9月底。

郭吉刚,关扎根[2]在研究苦参生物学特性时发现苦参多生于湿润、肥沃、土层深厚的阴坡、半阴坡或丘陵；也生长于沙漠湿地，灌木草丛。

适应性强，对土壤要求不严，具有六喜六耐等特点：

喜沙耐黏苦参喜生于疏松透气的沙壤土或有机质含量高的壤土地。

黏土地也可正常生长，红泥夹沙地的苦参，品质优，成分含量高。

喜肥耐脊苦参产量和品质与肥力呈正相关。

如吉林梅河口市的裕民村土壤肥力高，苦参的产量与品质均很好。

其耐脊薄性也很强，有许多在矸石环境下生长的苦参，不仅生长正常而且苦参总碱含量可高达以上。

喜湿耐旱苦参多生长在土壤湿润的阴坡，半阴坡。

苦参耐旱性很强，生长在矸石山顶，也不会因暂时的干旱而枯死。

喜光耐阴苦参喜光，耐阴性也很强，在光照郁蔽的灌木杂草丛中也可正常生长。

但光照强弱对苦参碱含量高低影响较大，笔者对光照强、中、弱环境苦参进行了调查，苦参碱含量依次递减。

喜晾耐寒耐高温苦参耐寒性很强，可在高海拔高纬度地区生长，一般低温环境苦参总碱含量较高。

低海拔低纬度地区，植物生长量大，含量中上。

喜群耐虫苦参再生性极强，水平地下茎纵横交错，地上株群集中

郭增祥[3]在研究苦参的规范化栽培中发现一年生苦参根可生长40cm，直径1.4cm，单株根系鲜重40g，苦参总碱含量为1.32%，茎直径0.4cm，高45.5cm，可生长17片左右的复叶，地上部分鲜重29.5g。

秋末芦头生出3个～5个茎芽，翌年春茎芽横生形成水平地下茎并形成地上植株。

第二年秋末地下茎萌生若干茎芽。

第三年春横生形成地下茎网络，向上形成地上株群。

一年生植株不开花，第二年的可开花结实。

花为风虫媒花，可自花或异花授粉

曹美爱.苗抗立[4]研究出苦参根含多种生物碱:

d-苦参碱、d-氧化苦参碱、槐花醇、1-甲基金雀花碱及槐果碱,还含有黄酮类:

黄腐醇、异黄腐醇、3,4′,5-三羟-7-甲氧-8-异戊烯基黄酮、8-异戊烯基山柰酚等;茎、叶含木犀草素-7-葡萄糖甙。

对于苦参的开发利用，主要是在医药学方面的应用。

苦参的根可入药,味苦、寒,入肝、肾、大肠、小肠经。

清热,燥湿,杀虫。

能够治疗热毒血痢,肠风下血,黄疸,赤白带下，小儿肺炎,疳积,急性扁桃体炎,痔漏,脱肛,皮肤瘙痒,疥癞,阴疮湿痒,瘰疬,烫伤等病症。

经临床试验[5]证明:

苦参对细菌性痢疾的治愈率在85%以上;急性胃肠炎一般服药1~2天治愈,可使黄疸在平均12.6天后消退;治疗小儿肺炎有效率在92%以上,治愈率为34.9%;治疗急性扁桃体炎、牙周炎、外科感染和疖肿、肾盂肾炎、急性气管炎、急性淋巴结炎等,平均有效率在90%以上,治愈率在74%以上;治疗慢性气管炎有效率为82.3%;治疗各种人体寄生虫病有效率在71.5%~92%。

苦参在制药工业上主要被制成止痢药，消炎药杀虫药，肠件，疮漏药，痔漏出血药等[6]。

由于苦参具有杀虫和抑菌作用,因此,可以利用其杀虫作用,研制开发苦参生物杀虫农药;利用其抑菌作用,研制开发苦参生物杀菌农药。

目前对苦参碱的杀虫作用研究较多,并已开发出农药产品。

而对苦参的杀菌作用研究较少,还没有苦参杀菌农药问世,有待于进一步研究开发。

郑永权,姚建仁,邵向东,MuraleeNair.[7]对苦参苦杀虫成分研究的实验证明:

0.6%苦参碱·内酯水剂对蚜虫的毒力是氧化乐果的252.61倍（24小时,以下同）,对粘虫的毒力是甲基1605乳油的36.98倍,对菜青虫的毒力分别是氰戊菊酯、高渗氰戊菊酯的27.61倍和12.18倍,对棉铃虫的毒力是辛硫磷的41.53倍,对小菜蛾的毒力是敌杀死的6.55倍。

3.2%苦参碱氯氰菊酯（田卫士）乳油对粘虫共毒系数270.94,对棉蚜、菜蚜、苹果蚜、茶尺蠖等药效良好;该药剂稀释1000倍,防治蚜虫24小时效果100%。

0.36%苦参碱水剂对桃蚜、萝卜蚜的毒力是氧化乐果的231.4倍,对菜青虫的毒力是氰戊菊酯乳油的27.2倍,是一高效广谱杀虫剂

苦参还可用于饲料开发方面[8]。

因苦参茎叶中含木犀草素-7-葡萄糖甙,所以它是一种较好的叶草饲料,但苦参的茎后期木质化,影响适口性,因此应趁嫩时割取,整个生长期内可割2~3茬,切碎晾干即可。

也可经过膨化后,作为猪、鸡等的辅助性青饲料。

由于苦参的广泛应用，因此加大了对野生苦参的采挖力度，野生资源面临枯竭的危险。

因此，对苦参进行驯化栽培是解决其供需矛盾的主要途径、同时又是保护生态环境最有效的措施，人工栽培苦参将成为工业用苦参药源的重要来源。

目前对苦参的研究大多数集中在化学成分和生物碱分离提取以及药理作用等方面［9,10,11,12,13,14］，而对栽培技术方面研究甚少，施肥是栽培植物提高产量和品质的重要手段[15,16,17,18,19]，施用氮磷钾肥不仅改善体内养分状况，提高产量、改善品质，而且还影响植物的次生代谢产物－生物碱的合成和积累。

施氮、施磷、施钾对苦参生物量、生物性状以及生物碱含量和产量的效应方面还鲜见报道，理论上和生产上均迫切需要明确氮、磷、钾营养对苦参的产量和生物碱含量的影响。

所以开展苦参的肥料试验，对于苦参野生变家种及规范化种植技术研究具有重要的现实意义。

1.2氮磷钾对植物生长和品质的影响

1.2.1氮素营养对植物生长和品质的影响

施肥能促进植物根系和地上部生长，改善根际组成[20]，是栽培植物提高产量和品质的重要手段[15,16,17,18,19]。

植物在缺氮、磷、钾等营养时生长以及代谢减弱是普遍现象[21]。

大量试验研究证明，不论是大田农作物、蔬菜、花卉、香辛料、药用作物还是林木等，氮素营养对植物生物量、产量和品质均有显著正效应。

施用氮肥增加油菜（Brassicanapus）、小麦（Triticumaestivum）、大麦（Hordeumvulgare）产量和籽粒中氮素积累量[22]，在朱顶兰（Hippeastrum，spp.）研究中发现施用氮肥和钾肥有利于朱顶兰鳞茎的生长[23]。

施氮能增加胶皮枫香（LiquidambarstyracifluaL.）的株高、茎干直径和茎生物量，叶生物量，叶面积，叶中含氮量和氮总积累量[24]。

施氮对苦豆子（SophoraalopecuraidesL.）的主茎长度、单株茎数、根和茎叶干重有显著增加效应[25]。

由于多数生物碱是含氮化合物，氮素的利用可能对植物体内生物碱的生物合成和积累具有重要的意义。

用高含量的氮素来处理像烟草属（Nicotiana）的一些植物，羽扇豆属（Lupinus）和大麦属（Hordeum）的一些植物种有能使其生物碱含量增加2倍到10倍。

烟草属植物在增加氮素含量不等的条件下生长，在低氮素含量条件下，每个植株的生物碱含量迅速增加，但继续增加氮素含量时则生物碱的总含量却减少[26]。

通常植物对氮肥反应是随着氮肥含量增加，植株生长更为旺盛，而且在大多数情况下，生物碱合成的程度与植物生长成平行关系。

增加肥料促进生长，同时有增加生物碱形成的趋势。

苦豆子（Sophoraalopecuraides）根茎叶中苦参碱含量随施氮量增加[25]。

1.2.2磷素营养对植物生长和品质的影响

磷是许多植物栽培中经常用来调控生物量的大量营养元素[27]，许多植物对磷素营养呈正效应[28]，一般，施用磷肥对干物质的积累效应大于施用氮肥的效应[27]。

基肥施用磷肥能大幅度提高栽植后桉树（Eucalyptusgrandis）的生长[27]。

磷对瓜叶栝楼（Trichosanthescucumerina）果实数量、败育的花和果实产量均有显著效果[29]。

在柑桔（citruserythrosa）大量营养元素缺乏研究中发现，磷如果太低，则叶提前脱落，果实在收获前脱落，同时发现，缺磷抑制花芽分化和坐果，导致果实产量下降[30],在大豆（Glycinemax）研究中进一步证实缺磷可使大豆花荚脱落[31]，而影响大豆生殖生长。

豆薯（PachyrhizuserosusL.Urban）施用磷肥可以获得较高的茎生物量，增加茎中总氮含量和总磷含量，可增加豆荚和籽粒产量[32]。

瓜叶栝楼果实中必需氨基酸含量均随施磷量提高而增加，因此磷在氨基酸合成中具有重要的作用[41]。

施氮和磷显著增加单位面积牧草干物质产量和粗蛋白含量，改善牧草品质，牧区干物质产量能增加2～3倍[33,34]。

窄叶羽扇豆（LupinusangustifoliusL.）在缺磷的土壤中生长时，植物组织中含有低水平的磷，极大地降低茎生长和结荚，并且没有侧枝形成[35]，同时严重降低籽粒产量[36]。

氮磷对植物生长有互作效应，以桉树苗为实验材料的许多试验显示施氮对桉树苗生长的促进效应依靠磷的有效性，如果磷受到限制则施氮也使其生长减少[37]。

磷对生物碱含量的影响很少引人注意。

许多环境压力，包括土壤养分平衡都能刺激羽扇豆生物碱产生[38,39]。

有试验证明，随着磷肥的增加，羽扇豆中生物碱的含量百分率和总量都会升高［26］。

在白花羽扇豆（L.albus）种子中磷缺乏和低生物碱含量有关系［40］。

磷缺乏将会降低甜窄叶羽扇豆（L.angustifolius）种子中的总生物碱含量。

随着磷肥的施用的增加，当磷素供应水平很高时总生物碱含量达到一个平台表现饱和的反应，而对苦参的变种生物碱含量影响不大［41］。

1.2.3钾素营养对植物生长和品质的影响

钾是影响植物生长的主要矿质营养之一[42,43]，大量试验证明施钾显著增加生物产量[44]，钾对玉米产量和地上部生物量均有显著增加效应[45]，施钾增加棉铃重量和果枝数量[46,47],增加小麦产量和千粒重[48]，有利于朱顶兰鳞茎生长[23]，增加杨树（Populus）的株高[49]。

给番茄（LycopersiconesculentumMill.）施氮磷钾肥影响根系生长，增加初生根和须根数量和根长，增加根干重[50]。

许多研究证实缺钾则降低植物光合作用[51,52],降低叶面积、生物产量，结果降低棉花（GossypiumherbaceumL.）衣分产量[52,53],并降低产品质量[54]。

缺钾显著增加比叶重，降低叶干重、茎干重和根干重。

。

钾肥对生物碱含量的影响比较复杂，缺钾可能诱导羽扇豆中生物碱含量升高[55,56,57,39]，Scibor-Marchocka（1970）发现缺钾白花羽扇豆种子中喹诺里西啶类生物碱含量升高[58]，WallerandNowacki（1978）观察到缺钾羽扇豆中生物碱含量高于正常施肥的植株[39]，已经知道钾促进植物体内蛋白质生物合成，而对次生代谢则没有促进作用[59]，缺钾升高窄叶羽扇豆甜的变种种子（L.angustifolius.）中生物碱含量，降低种子产量，而对苦参的变种生物碱含量影响不大，而在另一试验中发现随施钾量的增加生物碱含量并没有降低[60,41]。

1.3苦参碱和氧化苦参碱的研究

1.3.1苦参中的生物碱

生物碱是最早从苦参中分离出来的研究较多的化学成分。

目前从苦参根、茎、叶及其花中共分离出26种生物碱（表2－1）[14,61]。

其中大多数为喹诺里西啶类生物碱，极少数为双哌啶类生物碱，喹诺里西啶类生物碱中多数为苦参碱型生物碱。

表2-1苦参中的生物碱

Table2-1AlkaloidsinSophoraflavescens

序号

number

生物碱名称

Nameal