不同钾肥品种及配施对三七产量和品质的影响
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2. 云南民族大学 化学与生物技术学院，云南 昆明 650500；
3. 华中农业大学 资源与环境学院，湖北 武汉 430080；
4.云南省农业科学院 质量标准与检测技术研究所，云南 昆明650223；
5. 昆明理工大学 生命科学与技术学院，云南 昆明 650050）
[摘要] 该文采用盆栽土培试验，研究了施用氯化钾和硫酸钾及配施对三七生长、产量和品质的影响。结果表明，同对照相比，氯化钾和硫酸钾及两者配施均能显著提高三七生物量和产量，且氯化钾对三七增产效果略优于硫酸钾。2种钾肥及配施均也显著促进三七植株对K的吸收和三七地下部对N，P的吸收，并显著提高三七皂苷含量与累积量；其中，三七皂苷R1，人参皂苷Rg1，Rb1，Rd和总皂苷含量分别增加了54.54%～72.72%，11.15%～37.55%，2.26%～29.68%，10.34%～51.72%，13.85%～25.52%，且氯化钾和硫酸钾1∶1配施时，三七各种皂苷成分含量最高。2种钾肥相比，氯化钾对皂苷成分含量的提升作用优于硫酸钾。三七对氯不敏感，氯化钾和硫酸钾对三七的生长发育及品质的形成作用等效。三七生产中推荐选用氯化钾做钾源，以提高三七产量和品质，降低钾肥投入成本。
[关键词] 三七；氯化钾；硫酸钾；产量；养分吸收；皂苷
三七Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen是具有重要药用价值和经济价值的名贵中药材。研究发现，三七属喜钾植物，其体内氮、磷、钾比通常在1∶0.5∶1.5～2[1]，施用钾肥能显著促进三七植株生长和提高三七药材产量[2-3]。生产中三七氮、磷、钾肥的推荐施肥比例为1∶0.75～1∶2～3.13，钾肥每667 m2推荐用量为30～45 kg K2O[3-5]。商品钾肥主要为氯化钾和硫酸钾2种，其中氯化钾因生产容易，含钾量高，且价格便宜，是钾肥的主导品种。长久以来，广大“七农”认为三七属“忌氯”植物[6]，生产中不敢施用氯化钾，故而选用价格更高的硫酸钾，这无疑大幅增加了三七的施肥成本，降低了利润空间。但三七是否为“忌氯”植物从未有过科学研究试验，而且钾肥对三七药材皂苷类成分影响也未见报道。为了验证三七是否为“忌氯”植物，明确钾肥对三七皂苷成分合成与积累的影响，本研究探索了氯化钾和硫酸钾2种不同钾肥品种及配施对三七植株生长和药材产、质量的影响，以期为三七合理施用钾肥提供指导。
1 材料
试验于2010年1月至2011年10月在文山三七研究院砚山试验场进行。供试三七种苗（一年生子条）由文山三七研究院提供。供试土壤为未种植过三七的新土，土壤类型为红壤，基本理化性状为：pH 5.44、有机质18.2 g・kg-1、全氮0.87 g・kg-1、全磷0.378 g・kg-1、全钾10.94 g・kg-1、碱解氮49.59 mg・kg-1、速效磷3.00 mg・kg-1、速效钾 52.90 mg・kg-1。供试肥料为硝酸铵（N 34%，NO3--NH4+ 1∶1），钙镁磷肥（P2O5 14%），硫酸钾（K2SO4，K2O 50%），氯化钾（KCl，K2O 60%），2 000倍阿侬微量元素营养液（含铜、锌、铁、锰、硼、钼等微量元素）。
对照品三七皂苷R1，人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd均购于中国食品药品检定研究院（批号分别为110745-200617，110703-201027，110704-201122，111818-201001）。
2 方法
2.1 试验设计
采用盆栽土培试验，每盆装土18 kg。试验设置6个处理，分别为空白对照（CK，不施钾肥）和施用KCl-K2SO4为100∶0，75∶25，50∶50，25∶75，0∶100。各处理按N-P2O5-K2O 0.30∶0.15∶0.3（g・kg-1土）来施肥，其中CK处理不施钾肥。氮肥用硝酸铵，基施0.06 g・kg-1，余下于定植当年的5，8，10月及翌年1，4，7月分6次施入，其中定植当年5，8，10月按每次0.03 g・kg-1土来兑水施入，翌年1，4，7月N按每次0.05 g・kg-1土来兑水施入；磷肥用钙镁磷肥，直接基施；钾肥采用KCl和K2SO4，按试验设计比例基施；另每盆基施9 mL阿侬微量元素营养液以补充土壤微量营养元素。每处理4次重复，每盆定植三七苗8株，定植时间为2010年1月8日，按照常规进行管理。2011年10月4日进行三七采收。
2.2 测定项目及分析
2.2.1 农艺性状及产量调查 2011年10月4日对每盆三年生三七存活数进行统计，并全部采收、洗净，测量三七株高、叶片大小、须根长、剪口大小、块根大小等农艺性状，风干后分别称量三七单株地上及地下部分干重（生物量），粉碎，备用。将每盆三七的株数乘以单株生物量就为每盆三七的产量。
2.2.2 氮磷钾含量的测定 三七样品氮磷钾测定采用鲍士旦[7]主编的《土壤农化分析》中的方法，样品用H2SO4-H2O2消煮，全氮测定用凯氏定氮法，全磷测定用钼锑抗比色法，全钾测定用火焰光度法。
2.2.3 皂苷含量的测定 供试品溶液制备：准确称取三七样品0.3 g于50 mL具塞三角瓶中，加甲醇25 mL，称重，放置过夜，超声提取30 min，冷却，用甲醇补足失重，摇匀，滤过，取续滤液，即得。
皂苷的测定[8]：取供试品溶液，0.45 μm有机滤膜后，用HPLC测定。色谱条件为Agilent 1120高效液相色谱仪，色谱柱为Shim-pack PREP-ODS（H） Kit（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相：乙腈（A）-水（B）二元梯度洗脱，0～12 min，18% A；12～35 min，18%～38% A；35～45 min，38% A；检测波长为203 nm；进样量20 μL，流速1 mL・min-1，柱温为室温，色谱图见图1。
2.2.4 数据处理及分析 采用EXCEL进行数据处理，SPSS 18.0进行单因素方差分析（ANOVA）。
3 结果与分析
3.1 对三七植株生长和产量的影响
同CK处理相比，施用氯化钾和硫酸钾及两者配施均能显著促进三七植株生长，植株株高增加了5.91%～25.00%、叶柄长增加了8.83%～24.46%、叶片长增加了12.00%～18.84%、叶片宽增加了11.00%～21.74%、剪口长增加了35.68%～64.58%、块根长增加了16.06%～39.27%、块根粗增加了7.07%～18.87%，其中增幅最高的为剪口长，其次为块根长，剪口粗增幅无显著变化。2种钾肥在促进三七植株生长中无显著差异，说明氯化钾和硫酸钾在三七植株生长中能发挥等效作用。将2种钾肥配合施用，有提高三七植株株高、块根大小的趋势，但差异不显著，见表1。上述结果进一步验证了前人施用钾肥可促进三七植株生长的试验结果[2-3]。
施用钾肥也能显著提高三七不同部位生物量。同CK相比，单施氯化钾对三七茎叶、剪口和块根+须根3个部位的增产率分别为55.32%，91.30%，44.41%，单施硫酸钾对三七上述部位的增产率则分别为49.29%，56.21%，38.82%，均达到显著水平。单施氯化钾对三七不同部位生物量增产率优于单施硫酸钾。三七不同部位间相比，施用钾肥增产效果最大的是剪口，其次是茎叶，块根+须根最低；特别是单施氯化钾和氯化钾与硫酸钾配施对剪口的增产效果为优。同CK相比，施用氯化钾和硫酸钾及两者配施也均显著提高了三七产量，且不同钾肥品种配施间无显著差异。但由于市场上氯化钾较硫酸钾的价格便宜1/3以上，因而换算成每盆三七的钾肥投入成本和每千克三七产出（剪口和根）的钾肥投入成本，单施氯化钾的最低，分别仅为单施硫酸钾处理的近1/2的成本投入。上述研究表明，不同钾肥品种对三七生物量和产量无显著影响，但因氯化钾价格便宜，施用氯化钾可大幅降低三七生产上钾肥投入成本，见表2，3。
3.2 对三七植株养分吸收的影响
施用氯化钾和硫酸钾及两者配施能够显著促进三七植株对K素的吸收，其地上部K含量比CK处理提高了3.87～4.45倍，地下部分K含量比CK处理提高了0.95～1.09倍；同氯化钾相比，施用硫酸钾有促进三七K素吸收，提高三七地上、地下部K含量的趋势，但无显著差异。同CK相比，施用氯化钾和硫酸钾及两者配施有促进三七植株地下部N，P养分吸收，而降低地上部N，P养分吸收的趋势；说明施用钾肥可促进三七植株N，P养分向药用部位（根部）转移；不同钾肥品种及其配施对三七植株不同部位N，P吸收无显著差异，说明施用氯化钾和硫酸钾对三七植株N，P养分吸收有等效作用。三七植株不同部位间相比，N素营养是地上部大幅高于地下部，P素营养地上、地下部差异不大；而K素营养，施钾处理是地上部大幅高于地下部（地上部是地下部的近1倍），不施钾（CK）处理则是地下部大幅高于地上部，说明在缺K的环境下三七植株会优先将K营养累积到药用部位（根部），从而促进植株根部生长和成分累积。三七植株N，P，K营养间相比，是K>N>P，进一步验证了前人[1]三七对K素营养需求最高的结果，见表4。
3.3 对三七药材皂苷成分的影响
皂苷是三七药材主要药理活性成分和质量指标，施用钾肥也显著增加了三七药用部位皂苷含量，见图2。同CK相比，施用氯化钾和硫酸钾及两者配施均显著增了三七中三七皂苷R1和人参皂苷Rg1，Rb1，Rd以及总皂苷含量，增幅分别为54.54%～72.72%，11.15%～37.55%，2.26%～29.68%，10.34%～51.72%，13.85%～25.52%。等施钾量条件下，氯化钾和硫酸钾配施时三七药材各单体皂苷和总皂苷含量最高，其中KCl/K2SO4为75∶25时R1和Rd含量最高，其次为单施氯化钾处理，单施硫酸钾时最低；而Rg1，Rb1和总皂苷含量是随着硫酸钾比例的增加呈先增加后降低的趋势，分别在KCl/K2SO4为50∶50，25∶75，50∶50时达到最大值，Rg1和总皂苷含量是单施氯化钾处理略高于单施硫酸钾处理，Rb1含量则是单施氯化钾处理略低于单施硫酸钾处理。上述结果表明，施用氯化钾不仅不会降低三七药用成分（皂苷）的含量，而且优于硫酸钾处理各单体皂苷和总皂苷含量（除人参皂苷Rb1）；而且当KCl比例在KCl/K2SO4中不低于50%时，对各种单体皂苷和总皂苷含量提高效果最佳。
同CK相比，施用钾肥也显著促进三七药材中各皂苷累积量。施钾量相同情况下，三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1、总皂苷累积量随K2SO4所占比例增加呈先增加后降低的趋势，且均在KCl/K2SO4为50∶50时最高；而KCl-K2SO4为75∶25时人参皂苷Rd累积量最高；单施氯化钾和硫酸钾时各单体皂苷和总皂苷累积量均显著低于配施。2种钾肥品种间相比，无显著差异，见表5。
4 讨论与结论
有些植物对氯离子非常敏感，当吸收量达到一定程度，会明显地影响产量和品质，通常称这些植物为“忌氯植物”。氯化钾因含有较高的氯离子，常会导致忌氯植物氯中毒，影响植物生长和品质，而不推荐在一些高经济价值植物上使用[6]。本文研究发现，在等钾量条件下，施用氯化钾和施用硫酸钾对三七植株生长、产量和品质具有等效作用，甚至施用氯化钾的产量和品质要略优于硫酸钾，说明三七植株对氯离子并不敏感。因此，三七生产上可以直接施用氯化钾，不必施用价格和成本更高的硫酸钾。
本研究首次证实，施用钾肥（氯化钾和硫酸钾）可以促进三七药材各种单体皂苷和总皂苷的合成，从而显著提高其含量和累积量。这同王静等[9]发现钾肥可提高桔梗总皂苷含量的结果是一致的。三七皂苷成分属于达玛烷型萜类化合物，以碳（C），氢（H），氧（O）3种元素为主，主要通过甲羟戊酸（MVA）途径经过一系列酶促反应进行合成[10]。因此，植物体内碳水化合物含量与皂苷含量有重要的联系。施用钾肥促进三七各种单体皂苷及总皂苷合成与累积，可能同钾肥促进三七植物光合作用，提高相关酶活性和促进同化产物合成与运输等有关[6]。但具体作用机制有待进一步研究。
本研究发现，将氯化钾和硫酸钾配合施用时，可以显著提高三七药材各种单体皂苷和总皂苷的含量和累积量，这同Nurzynski在莴苣、菠菜上研究发现氯化钾和硫酸钾配施可显著改善品质的研究结果是一致的[11]。其原因可能是除钾肥中的钾素营养能显著促进三七皂苷成分合成与积累外，氯化钾中氯营养和硫酸钾中硫营养同样也促进皂苷成分的合成与积累。但氯、硫营养对三七皂苷成分合成的促进作用也有待于下一步深入研究和证实。
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Different proportion of potassium chloride and potassium
sulphate application on cultivation of Panax notoginseng
ZHENG Dong-mei2，OU Xiao-hong3，MI Yan-hua4，JING Hang1，YANG Ye5，LIU Da-hui1*
（1.Institute of Medicinal Plants，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kunming 650205，China；
2. School of Chemistry and Biotechnology，Yunnan University of Nationalities，Kunming 650500，China；
3. College of Resource and Environment，Huazhong Agriculture University，Wuhan 430080，China；
4. Agri-Food Quality Standard and Testing Technology Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kunming 650223，China；
5. Faculty of Life Science and Technology，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650050，China）
[Abstract] In order to make sure whether Panax notoginseng is sensitive to chloridion and guide fertilization in planting of P. notoginseng，the effects of the different proportion of potassium chloride （KCl） and potassium sulfate （K2SO4） on the yield，quality of P. notoginseng were studied. The results showed that K fertilizer significantly improved the growth of P. notoginseng and increased the biomass per plant or per pot and the content of N，P，K and the content of saponin. In cases of conditions such as potassium，and the effects of K2SO4 on increasing the petiole length，leaf size，rhizome length，root length，and content and accumulation of Ginsenoside Rg1 were better than those of KCl. While compared with K2SO4，KCl was more conducive to augmenting height，root width，the biomass of shoot，rhizome，root and the content of Ginsenoside Rb1 and Rd. There was not remarkable difference in agronomic characters，biomass and the content of N，P，K among KCl，K2SO4 and the combination of KCl and K2SO4. However，the content of saponin of the treatment with combination of KCl and K2SO4 was significant higher than that of single KCl or K2SO4 treatments. K fertilizer significantly increased yield and the content of saponins. And P. notoginseng was not sensitive to chloridion. KCl increased the yield and the content of saponins of P. notoginseng as well as K2SO4，and the combination treatment was superior to single treatment. It is recommended that the KCl should be adopted in production，to reduce the cost of potash fertilizer.
[Key words] Panax notoginseng；KCl；K2SO4；yield；nutrient absorption；Panax notoginseng saponin （PNS）
doi：10.4268/cjcmm20140406