全 文 ：锰元素对冬季迟缓期的艾纳香幼苗生物量
和有效成分含量的影响
王 丹， 庞玉新， 陈振夏， 谢小丽， 陈晓鹭， 于福来， 张影波， 王 凯
（中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业部华南作物基因资源与种质创制重点开放实验室/
海南省艾纳香工程技术研究中心， 海南 儋州 571737）
摘 要：以一年生艾纳香种子苗为试验材料，在冬季艾纳香生长迟缓期 3 次施用锰元素，研究锰元素对冬季生
长迟缓期的艾纳香生物量和有效成分含量的影响。 结果表明：在冬季艾纳香生长迟缓期，施用锰元素可以显著促进
艾纳香的生长和生物量的积累，显著提高总黄酮和 l-龙脑的绝对含量。 锰元素极显著提高了冬季生长迟缓期艾纳香
的株高、地径、叶长和叶宽等生长指标，进而导致艾纳香叶、茎和根生物量的增加，其中以 4 g/L Mn 处理的艾纳香叶
生物量最高，极显著高于其他 3个处理；锰元素对艾纳香不同部位中总黄酮相对含量和叶片 l-龙脑相对含量提高无
促进作用或影响不显著，但是极显著增加了其绝对含量的积累，其中 4 g/L Mn 处理下叶总黄酮绝对含量最高，其次
是 1、10 g/L Mn 处理，分别是对照的 7.62、5.5、4.08倍；4 g/L Mn 处理下叶片 l-龙脑绝对含量显著高于其他处理。
关键词：锰； 艾纳香； 迟缓期； l-龙脑； 总黄酮； 生物量
中图分类号：S567.23+9 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2014）21-0026-05
Effects of manganese on biomass and effective
constituents contents in Blumea balsamifera
in slow growth period of winter
WANG Dan， PANG Yu-xin， CHEN Zhen-xia， XIE Xiao-li，
CHEN Xiao-lu， YU Fu-lai， ZHANG Ying-bo， WANG Kai
（Tropical Crops Genetic Resources Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences/ Key Laboratory
of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement in Southern China/Hainan Provincial Engineering
Research Center for Blumea balsamifera， Danzhou 571737， China）
Abstract： To investigate the effects of manganese (Mn) on biomass and effective constituents contents in Blumea
balsamifera (L.) DC. in slow growth period of winter, the one-year-old B. balsamifera was applied with MnSO4·H2O in
slow growth period of winter three times. The results showed that Mn significantly enhanced the growth indexes of the
plant, especially the plant height, ground diameter, leaf length and leaf width. As a result, Mn extremely significantly
increased the biomasses of leaves, stems and roots, respectively. The leaf biomass under 4 g/L Mn treatment was the
highest, extremely significantly higher than that of other treatments. However, Mn could not enhance or affect
indistinctively the relative contents of total flavones and l-borneol, but increased significantly the absolute contents of total
flavones and l-borneol. The absolute content of total flavones under 4 g/L Mn treatment was the highest, followed 1 g/L 1
and 10 g/L Mn treatments, they were 7.62, 5.5 and 4.08 times compared with CK, respectively. The absolute contents of l-
borneol under 4 g/L Mn treatment was signifcantly higher than that of other treatments.
Key words： manganese； Blumea balsamifera； slow growth period； l-borneol； total flavones； biomass
艾纳香（Blumea balsamifera L. DC.）为菊科植物， 广泛分布于我国的海南、贵州、云南等省区 [1- 2]，其新鲜
或干燥的地上部分具有祛风除湿、温中止泻、活血解毒
等功效。 艾纳香中主要含有挥发油和黄酮类化合物，其
主要功效成分为 l-龙脑（l-borneol）[3-6]。 艾纳香不仅是
传统中药和特色民族药，还是精制艾片（天然冰片）、艾
粉和艾纳香油的原料[7-8]，这些物质被广泛应用于医药、
化妆品、食品等多个领域。 目前对艾纳香的研究多集中
收稿日期：2014-07-19
基金项目：海南省中药现代化项目（2011ZY001）；农业部非
营利机构启动项目（pzs-201405）
作者简介：王丹（1982-），女，博士，副研究员，E-mail：wang_
dan1414@163.com
通讯作者 ：庞玉新 （1975-），男 ，蒙古族 ，博士 ，副研究员 ，
E-mail：blumeachina@126.com
广东农业科学 2014 年第 21期26
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2014.21.022
在化学成分和药理活性方面， 有关艾纳香种植施肥方
面的研究较少。何元农等[9-10]研究发现，艾纳香施用 3种
农家肥（圈肥、油枯和柴灰）、3 种一元化肥（尿素、过磷
酸钙和氯化钾）以及复合肥肥效显著，经济产量和生物
产量明显提高，且有效成分含量不减；同时，还发现氮
肥可以提高艾纳香药材的产量和有效成分的含量，但
是氮素用量过多，会导致产量和有效成分含量下降。 但
是， 有关微量元素对艾纳香生物量以及有效成分积累
的影响尚未见研究报道。 锰是植物生长所必须的微量
元素，不仅可以促进植物的生长发育，而且能影响植物
化学成分的形成和积累， 进而影响药材中有效成分的
积累和药效[11]。为此，在前期研究基础上，选择在海南冬
季艾纳香生长的迟缓期研究不同浓度的锰元素对艾纳
香生长指标、 生物量以及有效成分相对含量和绝对含
量影响的肥效，以期在证明肥效的同时，充分证明锰元
素对艾纳香生长的促进作用， 为后续艾纳香的施肥系
统研究奠定了基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试艾纳香为 1 年生种子苗， 由中国热带农业科
学院热带作物品种资源研究所庞玉新副研究员鉴定。
2013 年 3 月播种育苗，5 月选择生长情况一致的种子
苗移栽到中国热带农业科学院热带作物品种资源研究
所冰片加工厂区内大田，株行距 1 m×1 m。
主要仪器：7890A 气相色谱仪、FID 氢火焰离子化
检测器、G4513A 16 位自动进样器（美国安捷伦科技公
司），CPA225D电子分析天平 （北京赛多利斯天平有限
公司），KQ-500DB 型超声仪 （昆山市超声仪器有限公
司），2012-PCS 紫外分光光度计（尤尼柯（上海）仪器有
限公司）。
主要试剂：左旋龙脑对照品（阿法埃莎化学有限公
司，批号 10147015，纯度>98%），芦丁标准品（中国药品
生物制品检定所，批号 100080-200707，纯度 92.5%）；
水杨酸甲酯（天津光复精细化工研究所)，乙酸乙酯、甲
醇、氢氧化钠（西陇化工股份有限公司），亚硝酸钠（国
药集团化学试剂有限公司），一水合硫酸锰、九水合硝
酸铝（广州化学试剂厂），均为国产分析纯。
1.2 试验方法
试验于 2014 年 1 月 27 日开始， 以一水合硫酸锰
（MnSO4·H2O）提供锰元素，设 1、4、10 g/L 3 个浓度，每
隔 10 d 叶面喷施 1 次，共施肥 3 次；另设空白对照，不
进行任何处理。 3月 7日进行取样。
1.3 生长指标测定
将艾纳香的植株按照根、茎、叶进行分别取样，用
直尺和卷尺分别测量株高、地径、叶长和叶宽，阴干后
用天平测量生物量。
1.4 总黄酮含量测定
参照黄永林等[12]的方法并加以改进，采用紫外分光
光度法测定。
1.4.1 对照品溶液的配制 精密量取芦丁对照品约 10
mg，置 50 mL 容量瓶中，加适量甲醇，置水浴上微热溶
解，放冷，加甲醇至刻度，摇匀，即得浓度为 0.2276 g/L
的对照品溶液。
1.4.2 供试品溶液的制备 分别精密称取艾纳香叶、
茎和根粉末（过 0.85 mm筛）1.0000 g 至具塞锥形瓶中，
加甲醇溶液 50 mL，称定重量，冷浸 30 min 后，在超声
频率为 80 Hz 的超声清洗器中超声提取 30 min，放冷，
再称定重量，用甲醇补足减失的重量，摇匀后过滤，取
滤液作为供试品。
1.4.3 总黄酮含量计算 艾纳香不同部位总黄酮相对
含量是指 100 个单位质量的艾纳香不同部位中所含总
黄酮的单位质量数，为质量百分数（%）。 总黄酮的绝对
含量为单株艾纳香总黄酮产量， 指单株艾纳香不同部
位中所含总黄酮的质量。
总黄酮绝对含量（g）=不同部位总黄酮相对含量
对应部位药材生物量
×100
1.5 左旋龙脑含量测定
参照夏稷等 [13]的方法并加以改进，采用 GC 色谱法
进行测定。
1.5.1 色谱条件 HP-5 石英毛细管色谱柱（0.32 mm×
30 m，0.25 μm）；以 80℃为起始温度，保持 2 min，然后
以 5℃/min 升温至 100℃，再以 20℃/min 升温至 200℃；
进样口温度为 220℃；FID 检测器温度为 240℃；进样量
0.6 μL，分流比为 9∶1。
1.5.2 供试品的制备 精密称定艾纳香叶片粉末（过
0.85 mm 筛）约 2.0000 g，置于 50 mL 具塞三角瓶中，
加入乙酸乙酯 25 mL，称定重量，在 40 kHz 的超声条
件下提取 30 min，放冷，用乙酸乙酯补足减失的重量，
摇匀 ，静置，经 0.22 μm 微孔滤膜过滤 ，取续滤液即
得。
1.5.3 l-龙脑绝对含量计算 l-龙脑的绝对含量为单
株艾纳香总黄酮产量， 指单株艾纳香不同部位中所含
总黄酮的质量。
l-龙脑绝对含量(g)=不同部位 l-龙脑相对含量
对应部位药材生物量
×100
1.6 数据分析
采用 Excel 进行数据录入及图表的绘制 ， 采用
27
C M Y K
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.8
1.0
0.5
0
总
黄
酮
绝
对
含
量
（ g
）
10g/L Mn1g/L Mn 4g/L Mn CK
叶 茎 根
部位
图 3 锰元素对艾纳香不同部位总黄酮绝对含量的影响
b
b b b b
a
a
a
c
c
d ab
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0总
黄
酮
相
对
含
量
（ %
）
叶 茎 根
部位
图 2 锰元素对艾纳香不同部位总黄酮相对含量的影响
10g/L Mn1g/L Mn 4g/L Mn CK
a
b
b
b b b
a
a aab
bcc
300
250
200
150
100
50
0
生
物
量
（ g
）
叶 茎 根
部位
图中小写英文字母不同者表示差异显著，图 2、图 3 同
图 1 锰元素对艾纳香不同部位生物量的影响
10g/L Mn1g/LMn 4g/LMn CK
a
b
b
b
a a
a ab
c c c
表 1 锰元素对艾纳香生长指标的影响
Mn 浓度
（g/L）
1
4
10
0（CK）
株高（cm）
18.18±0.74c
19.40±0.78bc
27.12±3.87a
22.57±1.33b
地径（mm）
6.15±0.181bc
7.57±0.19a
7.19±0.76ab
5.35±1.07c
叶长（cm）
12.11±1.31a
14.72±2.16a
13.59±0.55a
7.73±2.46b
叶宽（cm）
3.52±0.49b
5.02±0.46a
4.14±0.19ab
2.02±0.89c
注： 表中同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著，
表 2 同。
SPSS 16.0 软件进行统计与 One-way ANOVA 方差分
析，并用 Duncan检验法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 锰元素对艾纳香生长指标的影响
从表 1 可以看出，10 g/L 锰处理下艾纳香株高最
高，显著高于对照和其他浓度处理；4、10 g/L 锰处理下
艾纳香植株的地径和叶宽显著高于其他处理；1、4、10
g/L 锰处理下艾纳香植株的叶长显著高于对照，分别高
56.66%、90.43%、75.81%。方差分析结果表明，不同浓度
的锰元素处理下，艾纳香株高、地径、叶长和叶宽在各
处理间差异极显著。
2.2 锰元素对艾纳香生物量的影响
由图 1 可知，4 g/L Mn 处理的艾纳香叶生物量最
高， 极显著高于 1、10 g/L Mn 处理和对照 ， 分别高
98.53%、59.57%和 868.60%；1、10 g/L Mn 处理下的叶
生物量极显著高于对照。 4、10 g/L Mn处理下艾纳香茎
和根生物量极显著高于 1 g/L Mn 处理和对照 ，1 g/L
Mn 处理下的茎和根生物量亦极显著高于对照，分别是
其 2.01 倍和 2.98 倍。 方差分析结果表明，不同浓度的
锰处理下，艾纳香叶、茎和根的生物量在各处理间差异
极显著。
2.3 锰元素对艾纳香总黄酮含量的影响
2.3.1 锰元素对艾纳香不同部位总黄酮相对含量的影响
由图 2 可知，1 g/L Mn 处理和对照的艾纳香叶总黄酮
相对含量较高，分别为 2.50%和 2.23%，分别比 4、10 g/
L Mn 处理高 39.67%、67.79%和 24.58%、49.66%； 对照
的茎总黄酮相对含量最高， 显著高于其他 3 个处理；4
g/L Mn 处理的根总黄酮相对含量显著高于其他处理和
对照。 方差分析结果表明，不同浓度的锰元素处理下，
各处理间艾纳香叶、 茎和根中总黄酮相对含量差异极
显著。
2.3.2 锰元素对艾纳香不同部位总黄酮绝对含量的影
响 由图 3 可知，4 g/L Mn 处理下艾纳香叶总黄酮绝
对含量最高、为 3.81 g，其次是 1 g/L Mn 处理、为 2.75
g，再次是 10 g/L Mn 处理、为 2.04 g，分别是对照（0.50
g）的 7.62、5.50、4.08 倍；4 g/L Mn 处理下茎和根总黄酮
绝对含量最高，显著高于其他处理和对照，1、10 g/L Mn
处理下的根总黄酮绝对含量亦显著高于对照， 分别是
其 3.57 倍和 3.14 倍。 方差分析结果表明，不同浓度的
锰处理下， 艾纳香叶和根总黄酮绝对含量在各处理间
差异极显著，茎总黄酮绝对含量差异显著。
2.4 锰元素对艾纳香叶片 l-龙脑含量的影响
l-龙脑对照品和艾纳香供试品 GC色谱图见图 4。
从表 2 可以看出，1 g/L Mn 处理下艾纳香叶 l-龙
脑相对含量最高， 显著高于其他处理和对照；4 g/L Mn
处理下叶 l-龙脑绝对含量显著高于其他处理， 分别为
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表 2 锰元素对艾纳香叶片中 l-龙脑含量的影响
Mn 浓度
（g/L）
1
4
10
0（CK）
相对含量（%）
0.17±0.01a
0.13±0.03b
0.13±0.01b
0.16±0.01ab
绝对含量（g）
0.19±0.03b
0.27±0.03a
0.18±0.04b
0.04±0.007c
l-龙脑含量
A
B
1
2
1
2
2 4 6 8 10 12
时间（min）
A：l-龙脑对照品；B：艾纳香叶片供试品
图 4 艾纳香 l-龙脑 GC 色谱图
1、10 g/L Mn 处理和对照的 1.42、1.50 和 6.75 倍，且 1、
10 g/L Mn 处理下的 l-龙脑绝对含量亦显著高于对照，
分别是其 4.75倍和 4.5倍。 方差分析结果表明，不同浓
度的锰处理下， 艾纳香叶 l-龙脑相对含量在各处理间
差异显著，l-龙脑绝对含量在各处理间差异极显著。
3 结论与讨论
3.1 锰元素可以促进冬季迟缓期艾纳香生长， 显著提
高艾纳香各部位生物量
锰是植物必需的微量元素之一， 它的供给水平直
接影响植物的生长发育， 在植物体新陈代谢活动中具
有十分重要的作用。 锰的功能主要体现在对植物的光
合放氧、 维持细胞器的正常结构以及活性酶活性等方
面，锰可以促进植物的光合作用，主要是因为锰是维持
植物叶绿体结构所必需的元素之一[14-15]。 本研究选择在
艾纳香生长的迟缓期施肥，结果发现，未进行任何处理
（CK）的艾纳香幼苗生长迟缓，大部分的植株停止生长，
叶长和叶宽没有增加，甚至叶片已脱落，而施用微量元
素锰的艾纳香植物生长旺盛，尤其是 4、10 g/L Mn 处理
对艾纳香株高、地径、叶长和叶宽的促进作用最显著，
生长指标的显著提高， 导致艾纳香不同部位生物量的
显著增加。 与对照相比， 不同锰处理均极显著提高了
叶、 茎和根的生物量， 其中 4、10 g/L Mn 处理最显著。
Wang 等 [16] 研究发现施锰可显著提高药用植物甘草
（Glycyrrhiza uralensis Fish.） 的叶绿素含量和生物量以
及药材产量，郁连红等[17]研究证实施锰可提高多花黄精
药材的产量。 说明在海南冬季、艾纳香生长的迟缓期，
施锰肥有利于促进艾纳香植物生长，提高药材产量。
3.2 适量的锰元素对冬季迟缓期艾纳香中总黄酮相对
含量提高有一定促进作用， 且极显著提高总黄酮绝对
含量
何元农等[18]研究发现 1~2 月是艾纳香生长迟缓期，
3月为恢复生长期。 本研究结果表明，锰元素对冬季迟
缓期艾纳香叶和茎中总黄酮相对含量的提高无促进作
用，4 g/L Mn 处理下的艾纳香根总黄酮相对含量最高，
显著高于其他处理。 植物次生代谢过程是一个持续而
动态的过程， 黄酮类化合物是植物的次生代谢产物，
10~11 月是海南产艾纳香总黄酮相对含量积累最高的
时期，而 1~2 月总黄酮相对含量较低，积累缓慢，受外
界环境影响较少。 这可能是由于冬季艾纳香生长迟缓
期时，锰元素对总黄酮的相对含量积累影响较小，即对
植物次生代谢过程及其产物影响较小， 而对植物初生
代谢影响较大， 进而导致总黄酮绝对含量即单株艾纳
香叶片中总黄酮的积累量显著增加。 本研究结果还表
明，在冬季艾纳香生长迟缓期，锰元素对艾纳香中总黄
酮相对含量的积累较叶和茎影响明显。
3.3 适量的锰元素对冬季迟缓期艾纳香叶 l-龙脑相
对含量提高有一定促进作用， 且极显著提高 l-龙脑绝
对含量
本研究结果表明， 在海南冬季艾纳香生长迟缓期
施用适当浓度的锰元素可在一定程度上提高艾纳香叶
l-龙脑相对含量， 而对叶 l-龙脑绝对含量的提高促进
作用显著，即增加了单株艾纳香叶中 l-龙脑积累量。这
说明锰在艾纳香生长迟缓期对艾纳香叶初生代谢的积
累影响较大，对次生代谢影响较小；同时，也说明锰促
进艾纳香叶生物量积累的速率要快于 l-龙脑的积累速
率。 本研究结果为后续研究艾纳香生长旺盛期施加锰
元素提供了科学的数据支持和理论指导， 最终确定艾
纳香不同生长期对锰元素的施肥规律， 指导实际生产
中施锰的适宜时期、施用量及最适合采收期，也为研究
其他微量元素对艾纳香生长和有效成分积累奠定了坚
实基础。
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（责任编辑 邹移光）
（上接第 25页）
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