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锌对滇重楼生长、养分含量和总皂甙含量的影响



全 文 :文章编号:1001 - 4829(2012)02 - 0665 - 05
收稿日期:2011 - 05 - 12
基金项目:云南白药集团博士后工作站博士后研究经费资助;国
家自然科学基金项目(30873374)
作者简介:何忠俊(1962 -) ,男,陕西城固人,博士后,教授,主
要从事土壤与植物营养、同位素示踪和药用植物栽培方面的研
究,Email:hezhongjun@ hotmail. com。
锌对滇重楼生长、养分含量和总皂甙含量的影响
何忠俊1,2,曾 波3,梁社往4
(1. 云南农业大学资源与环境学院,云南 昆明 650201;2. 中国科学院昆明植物研究所云南白药集团博士后工作站,云南 昆明
650118;3. 岳阳市农业局,湖南 岳阳 414000;4. 云南农业大学农学与生物技术学院,云南 昆明 650201)
摘 要:在遮荫 70 %塑料大棚条件下,采用盆栽试验,设 0、0. 5、1. 0、2. 0 mg /kg 4 个施锌水平,研究不同水平锌对滇重楼生长、养
分含量和根茎总皂甙含量的影响。结果表明,与不施锌相比,施锌显著提高了滇重楼株高、总生物量,但对根茎增加不显著。随施
锌水平增加,各部位氮含量呈先增加后降低的趋势;施锌对地上茎中磷含量有协同效应,而对叶、新根茎和老根茎中磷含量有拮抗
效应;施锌对叶和新根茎中钾含量有协同效应,而对茎中钾含量有拮抗效应;施锌显著提高了叶、地上茎、新根茎中锌的含量,而老
根茎锌含量无明显的规律。随施锌水平增加,新、老根茎总皂甙含量呈下降趋势,其机理有待进一步研究。
关键词:滇重楼;锌;生长状况;养分含量;总皂甙含量
中图分类号:S143. 7 + 2;R282. 2;S567. 5 文献标识码:A
Effects of Different Zn Levels on Growth,Nutrient Content and Total
Saponin Contents of Pairs polyphylla var. yunnanensis
HE Zhong-jun1,2,ZENG Bo3,LIANG She-wang4
(1. College of Resource and Environmental Science,Yunnan Agricultural University,Yunnan Kunming 650201,China;2. Post-doctoral
Fellowship Station of Yunnan Baiyao Group Co. Ltd,Kunming botany Institute of Chinese Academy of Science,Yunnan Kunming 650118,
China;3. Agricultural Bureau of Yueyang City,Hunan Yueyang 414000,China;4. College of Agronomy and Bio-technology,Yunnan Ag-
ricultural University,Yunnan Kunming 650201,China)
Abstract:A pot experiment was carried out to study the effects of application of Zn on growth,biomass,nutrient content in different parts
and total saponin content in rhizome of Paris polyphylla var. yunnanenis under shade net with 70 % shading rate. There were four levels of Zn
application,namely 0,0. 5,1. 0,2. 0 mg /kg. The results showed that plant height,increased percentage of biomass are increased signifi-
cantly,but increased percentage of rhizome was not significant with the application of Zn. There were a tendency of first increase and then
decrease of N content in different parts with the increasing levels of Zn. There was synergism effect in stem,but there were antagonism effect
in leaf,new and old rhizome between Zn application and P content. There were synergism effect in leaf and new rhizome,but there was an-
tagonism effect in stem between Zn application and K content. Zn content in leaf,stem,and new rhizome were increased remarkably with in-
creasing Zn levels,but was not obvious rule in old rhizome. There were decreasing tendency of saponin content in rhizome with the increasing
levels of Zn,the mechanisms of which remained to be studied further.
Key words:Paris polyphylla var. yunnanenis;Zn;Growth status;Nutrient content;Total saponins content
滇重楼(Pairs polyphylla var. yunnanensis)隶属
于延龄草科重楼属(Paris L.)植物,主要分布于中
国西南部的云南、四川和贵州一带,主产于云南,生
长于海拔 14O0 ~ 3100 m 的常绿阔叶林、云南松林、
竹林、灌木林下及阴湿山谷中 [1 ~ 2]。滇重楼根状茎
具有清热解毒、消肿散瘀、凉肝定惊等功效,主治蛇
虫咬伤、跌打损伤等症;此外,还有抗癌、止血、祛痰、
抑菌、抗早孕等作用[3 ~ 4],是云南白药、热毒清、宫血
宁、季德胜蛇药片等著名中成药的主要原料[4 ~ 5]。
滇重楼繁殖率低,其药用部位根状茎的自然生长速
度缓慢,从种子发芽到生长成药用商品,一般需 10
年以上时间。近年来,大量的采挖使野生滇重楼资
源日益减少并濒临枯竭,已严重威胁到以其为原料
的医药工业的可持续发展[5 ~ 6]。因此,滇重楼人工
驯化栽培和产业化生产势在必行。近几年滇重楼的
566
2012 年 25 卷 2 期
Vol. 25 No. 2
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
DOI:10.16213/j.cnki.scjas.2012.02.052
人工引种栽培中仍存在药用部位生长十分缓慢,种
苗繁育困难,人工栽培技术不成熟等问题[7 ~ 8]。
锌是动植物生长发育必需的微量元素,植物体
内正常锌含量为 20 ~ 100 mg /kg,不同作物差异很
大。全国各地农作物缺锌面积较大,锌肥施用较为
普遍[9 ~ 10]。锌对高等植物叶绿体结构有明显的影
响[11],是植物体内多种酶的组分,对光合作用、呼吸
作用、氮素同化、蛋白质和核酸的合成起重要作
用[12 ~ 13]。锌参与生长素的合成,对顶端分生组织分
化、茎叶和根尖生长、生殖器官形成和植物抗性有显
著的影响[9 ~ 10]。施锌可提高丹参、党参、当归等有
效成分含量和药用部位产量[14 ~ 15]。韩建萍[14]等研
究了微量元素对丹参生长发育及有效成分的影响,
发现施用锰、铁、硼和锌的处理丹参素含量均较对照
有所增加;施用铁、锰、锌和铜等微肥有利于丹参酮
ⅡA的累积;而硼肥不利于丹参酮ⅡA的累积,施用
硼、锰和锌肥丹参产量显著高于对照。徐继振[15]等
发现党参施用Mo、Zn、Mn、Fe微肥,比对照增产 5 %
~17. 5 %,其中 Mo 对产量影响较大,Zn 有明显提
高内在质量的作用。当归施用 Zn、B、Mo 均有一定
的增产效果,挥发油、多糖和阿魏酸的含量明显提
高[16]。由于滇重楼人工栽培驯化时间短,施肥方面
仅有氮、磷、钾、有机肥施用的经验性总结[7 ~ 8],尚无
锌素营养的研究报道。
本文旨在盆栽条件下,研究不同施锌水平对滇
重楼生物量、根茎生长、养分吸收和总皂甙含量的影
响,以期为滇重楼合理施肥提供技术支撑。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
盆栽试验于 2005 年 12 月至 2006 年 10 月在云
南白药集团中药材优质种源基地温室大棚进行,遮
荫率为 70 %[7 ~ 8]。选用植物形态特征一致,根茎大
小重量基本一致的中等大小滇重楼(单个根茎鲜重
50 ± 10 g)。供试土壤为基地林下腐殖土(0 ~ 20
cm)与砂壤土(20 ~ 40 cm)筛出大石块后按 1∶ 1 比
例混合。供试土壤基本理化性状和养分状况:pH 5.
80,有机质 50. 38 g /kg,全 N 3. 20 g /kg,全 P 4. 00 g /
kg,全 K 21. 06 g /kg,碱解 N 42. 59 mg /kg,速效 P 6.
38 mg /kg,速效钾 209. 21 mg /kg,有效 Zn 1. 32 mg /
kg。供试土壤氮、磷缺乏,钾丰富,有效 Zn处于较低
水平[13]。
1. 2 试验设计
试验设 0、0. 5、1. 0、2. 0 mg /kg 4 个锌水平,重
复 4 次。试验用 21 cm ×23 cm 聚乙烯塑料桶,每桶
装风干土 5 kg、定植 1 株滇重楼。各处理均施 N、
P2O5、K2O 各 150 mg /kg 为肥底,以 CO(NH2)2、
NaH2PO4·2H2O、K2SO4 为肥源,于 2005 年 11 月 26
日移栽时施入。锌肥以 ZnSO4·7 H2O(分析纯)为肥
源,配成水溶液于 2006年 3月 4日随水一次浇入。整
个生育期维持土壤水分在田间持水量的 60 %左右,并
观察记载各处理生长状况、物候期、管理情况。
1. 3 样品采集与分析
2006 年 10 月 6 日(滇重楼倒苗前)采收全部植
株,植株分为地上部分(茎叶)和地下部分(新根茎、
老根茎、须根) ,并测定各部分生物量(干重和鲜
重)。新根茎为从靠顶芽的第一茎痕处切取的带顶
芽切段,老根茎为剩余部分。由于本实验仅进行了
1 年,各处理须根数量和重量很小或无须根产生,文
中未作报道。
土壤基本理化性状采用常规方法进行[17]。土
壤 pH用土∶水 = 1∶ 5 浸提,pH 计测定;有机质采用
重铬酸钾容量法;土壤碱解氮用扩散法;土壤速效磷
用 0. 5 mol /L NaHCO3 浸提-钼锑抗比色法;土壤速
效钾采用 NH4OAC浸提-火焰光度法;土壤全氮采用
半微量凯氏定氮法;土壤全磷采用 NaOH熔融,钼锑
抗比色法;土壤全钾采用 NaOH 熔融-火焰光度法;
土壤速效 Zn采用 0. 1 mol /L 浸提,原子吸收分光光
度法[18]。
植株全氮采用水杨酸-锌粉还原法消煮,开氏定
氮法[18];植株全磷采用 H2SO4-H2O2 消煮,钒钼黄比
色法[18];植株全钾采用 H2SO4-H2O2 消煮,火焰光度
计法[17];植株全 Zn采用干灰化、原子吸收分光光度
法[18]。
药用成分分析按照中华药典中的方法[19]。称
取粉碎后过 3 号筛的滇重楼根茎粉 1 g,加乙醇定容
为 10 mL,超声波提取 30 min,过滤后取上清液测
定。采用美国 Aglient 1100 液相色谱,在流动相水 /
乙腈 = 65 /35,柱温 30 ℃,检测波长 203 nm 的条件
下测定。
为比较肥料的增产效果,采用根茎(生物量)增
重百分数,以消除个体大小差异带来的绝对增加量
不一致的问题。
根茎(总生物量)增重率(%)=[采收时根茎
鲜重(总生物量鲜重)-原根茎鲜重]/原根茎鲜重
× 100
全部试验数据采用 EXCEL、SPSS 软件进行处
理。
2 结果与分析
2. 1 不同锌水平对滇重楼生长及产量的影响
表 1 表明,滇重楼株高随施锌水平的增加而增
666 西 南 农 业 学 报 25 卷
表 1 不同锌水平下滇重楼的生长及生物量
Table 1 Growth status and biomass in different parts of Paris polyphilla var. yunnanensis under different Zn levels
锌水平
(mg /kg)
Zn levels
株高
(cm)
Height
根茎鲜重
(g)
Fresh weight
of rhizome
地上鲜重
(g)
Fresh weight
of shoot
生物量增加
(%)
Biomass
increased
根茎增加
(%)
Rhizome
increased
0 33. 80b 56. 05a 13. 67c 37. 36cC 10. 43a
0. 5 35. 33b 76. 03a 20. 55b 53. 43bAB 14. 50a
1. 0 42. 27b 63. 08a 19. 92b 62. 38aA 11. 88a
2. 0 55. 00a 69. 74a 27. 49a 49. 74bB 7. 68a
注:各列中数字后不同小写字母表示在 0. 05 水平差异显著;不同大写字母表示在 0. 01 水平差异显著。
Note:Values in each column followed by different small letters mean significantly difference at P < 0. 05,followed by different capital letters mean
significantly difference at P < 0. 01.
加,2. 0 mg /kg Zn 处理株高显著高于其它处理,说
明施锌有利于地上部的生长。随施锌水平增加,滇
重楼生物量增加率呈先增加后降低的趋势,各施锌
处理均极显著高于对照,分别比对照提高了 16. 07、
25. 02、11. 38 个百分点,以 0. 5 和 1. 0 mg /kg处理显
著高于 0 和 2. 0 mg /kg 处理。随施锌水平增加,根
茎增重率呈先增加后降低的趋势,以 0. 5 mg /kg 处
理最高,但各处理间差异不显著(可能与供试材料
个体变异较大有关)。
2. 2 不同锌水平对滇重楼各部位养分含量的影响
图 1 显示,随施锌水平增加,滇重楼各部位氮含
量呈先增加后降低的趋势。滇重楼各部位氮含量均
以施锌 0. 5 mg /kg 最高,而当施锌水平进一步提高
时,滇重楼各部位氮含量均出现不同程度的下降。
叶和新根茎中氮含量以施锌 1. 0 mg /kg 最低,与该
处理下生物量和根茎增加量较大而引起锌稀释效应
有关;茎中氮含量以施锌 2. 0 mg /kg最低,老根茎中
以施 Zn 1. 0 和 2. 0 mg /kg 处理氮含量最低。方差
分析表明,除叶和地上茎外,新、老根茎各处理间氮
含量差异不显著。
图 2 表明,除地上茎外,滇重楼其余各部位施
锌处理磷含量均低于对照(Zn 0 mg /kg) ,有随施锌
水平增加而逐渐降低的趋势。叶和新根茎的磷含量
图 1 不同锌水平下滇重楼各部位氮含量
Fig. 1 Nitrogen content in different parts of Paris polyphilla var. yun-
nanensis under different Zn levels
最低点都出现在锌 1. 0 mg /kg 处理,比对照分别降
低了 89. 9 %、116. 2 %,与对照差异极显著。可能
与锌 1. 0 mg /kg处理生物量和根茎增加量较大而引
起的稀释效应有关;老根茎磷含量最低点出现在锌
2. 0 mg /kg处理,比对照降低了 224. 3 %,达 1 %极
显著水平。各施锌处理地上茎磷含量均显著高于对
照,比对照分别提高了 125. 6 %、81. 6 %、101. 5 %,
但各施锌处理间地上茎磷含量差异不显著。施锌提
高了地上茎磷浓度,但却降低了叶和新老根茎中磷
浓度,表明施锌对地上茎中磷含量有协同效应,而对
7662 期 何忠俊等:锌对滇重楼生长、养分含量和总皂甙含量的影响
图 4 不同锌水平下滇重楼不同部位锌含量
Fig. 4 Zinc content in different parts of Paris polyphilla var. yunnanen-
sis under different Zn levels
叶、新根茎和老根茎中磷含量有拮抗效应。
由图 3 可知,与对照相比,各施锌处理叶和新
根茎中钾含量显著提高,而茎钾含量显著降低,但各
施锌处理间钾含量差异不显著。老根茎各处理间钾
含量差异不显著。说明锌对当年新生器官或组织钾
含量影响较为显著。施锌对叶和新根茎中钾含量有
协同效应,而对茎中钾含量有拮抗效应。
从图 4 可看出,叶和地上茎的锌含量随施锌水
平的增加而显著增加;新根茎锌含量在施锌 0 ~ 1. 0
mg /kg内随施锌水平的增加而显著增加,而施锌水
平为 2. 0 mg /kg 时,锌含量显著低于 1. 0 mg /kg 处
理,但仍高于对照;随施锌水平的增加,老根茎锌含
量无明显的规律,可能与供试材料个体差异有关。
2. 3 不同锌水平对滇重楼根茎皂甙含量的影响
从图 5 可看出,随施锌水平增加,新根茎中总皂
甙含量呈先增加后降低的趋势,以 0. 5 mg /kg 处理
最高,但与对照差异不显著。随施锌水平的增加,老
根茎总皂甙含量呈下降趋势,且各施锌处理均显著
低于对照。总体看来,施锌有降低滇重楼根茎总皂
图 5 不同锌水平下滇重楼根茎总皂甙含量
Fig. 5 Total saponin content in new and old rhizome of Paris polyphilla
var. yunnanensis under different Zn levels
甙含量的趋势,其机理有待进一步研究。
3 讨 论
现有的关于锌素营养对中药材产量和品质的研
究均认为施锌能提高丹参、党参、当归等药用部位产
量和有效成分含量[14 ~ 16]。但本研究结果表明,施锌
提高了滇重楼总生物量,显著提高了地上部生物量,
而对根茎增长量呈先增后降的趋势(但各处理间差
异不显著) ;随施锌水平增加,根茎总皂甙含量总体
呈下降趋势。可能与滇重楼特殊的生物学特性和次
生代谢途径有关[1,20],关于滇重楼锌素营养及其适
宜水平仍需作进一步研究。
前人研究表明,在植物营养范围内,施锌对玉
米、水稻 N、K元素的吸收存在极显著的协同作用,
而对 P 元素吸收存在拮抗作用,各部位锌浓度和吸
收量随施锌水平增加而增加,地下部远高于地上
部[21 ~ 23]。本研究中,随施锌水平增加,各部位氮含
量呈先增加后降低的趋势。施锌对地上茎中磷含量
有协同效应,而对叶、新根茎和老根茎中磷含量有拮
抗效应;施锌对叶和新根茎中钾含量有协同效应,而
对茎中钾含量有拮抗效应;随施锌水平增加,叶和地
上茎锌含量显著增加,新根茎锌含量呈先增后降的
趋势,老根茎锌含量无明显的规律。说明锌对滇重
楼各部位养分吸收和分配规律不同于大田作物。对
多年生滇重楼而言,老根茎有明显的滞后效应,各种
养分含量随施锌水平变幅较小。
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