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钾素对白花丹参和紫花丹参产量、品质及养分吸收的影响



全 文 :西北农业学报 2016,25(7):1050-1055
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica  doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2016.07.014
网络出版日期:2016-06-30
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160630.1634.028.html
钾素对白花丹参和紫花丹参产量、品质及养分吸收的影响
收稿日期:2015-03-18  修回日期:2015-06-26
基金项目:山东省科技发展计划(2013GSF11904);山东省农业良种工程重大课题(2010LZ001-3)。
第一作者:张 锋,女,副研究员,从事药用植物育种与栽培生理研究。E-mail:zhangfeng0723@126.com
通信作者:单成钢,男,研究员,主要从事药用植物育种与栽培研究及科技推广工作。E-mail:shanchenggang@126.com
张 锋,韩金龙,倪大鹏,单成钢
(山东省农业科学院 原子能农业应用研究所,济南 250100)
摘 要 为研究钾肥对2种丹参的施用效果,设置5个不同施钾处理,对白花丹参和紫花丹参进行人工栽培
试验,测定其产量、有效成分、养分吸收及利用情况。结果表明:钾肥与2种丹参产量之间关系密切,适当施用
钾肥可促其生长,有利于养分往库的运转。然而,随施钾量和产量的增加,钾素的利用率明显下降,根中有效
成分也降低,但干物质产量和有效成分产量均比对照处理提高。白花丹参钾肥生理利用率较高,而紫花丹参
钾肥的农学利用率高于白花丹参。同样栽培条件下,种植紫花丹参可获得较高产量,白花丹参可获得较高丹
参酮ⅡA和丹酚酸B产出。可见,钾肥对2种丹参影响规律相同,白花丹参最适施钾量为253.6kg/hm2,紫
花丹参为280.3kg/hm2。
关键词 白花丹参;紫花丹参;钾肥;产量;品质
中图分类号 S567.23   文献标志码 A     文章编号 1004-1389(2016)07-1050-06
  丹参为唇形科鼠尾草属多年生草本植物的干
燥根[1],是中国重要的传统大宗中药材,常年需求
量在5万t以上。根据开花颜色丹参有紫花和白
花2类[2-3],常用丹参为紫色或紫红色花冠的紫花
丹参 (Salvia miltiorrhiza Bunge),白花丹参
(Salvia miltiorrhiza Bge.f.alba)为其变型种,花
冠为白色或淡黄色,除具有丹参的生物活性和用
途外,对治疗高血压、高血脂、血栓性脉管炎具有
独特疗效,野生资源十分稀少,属珍稀濒危药用植
物[4-7]。
钾素为植物生长发育不可缺少的大量营养元
素,是60多种酶的辅助因子,在植物体内的功能
主要是激活酶,促进植物体内碳水化合物的运输
和转化[8-10],在有效成分的合成以及碳、氮代谢过
程中起着重要调节作用[11]。药用植物有机成分
中的大多数有效成分为次生代谢产物,钾素不仅
与产量密切相关,还影响着丹参根中的有效成分,
对提高产量和改善品质具有重要意义。
丹参栽培理论研究起步晚,现有报道鲜有钾
肥影响丹参的研究,尤其是白花丹参生产的相关
报道。本试验以白花丹参和紫花丹参2个栽培种
为对象,采用不同施钾量进行人工栽培试验,研究
其对产量、品质和养分吸收利用的影响,确定丹参
适宜的钾肥施用量,并探讨不同钾肥施用量对2
种丹参生长的影响,为紫花丹参可持续发展,以及
白花丹参这一珍稀资源的保护、开发及利用提供
理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2012年8月至2013年12月在济南
章丘市龙山镇进行,材料紫花丹参来自山东蒙阴,
白花丹参来自莱芜,采用种子繁殖,2012年8月
育苗,2013年4月移栽至大田,种植密度为11
万株/hm2,基施尿素400kg/hm2,过磷酸钙350
kg/hm2。
1.2 试验设计
试验设5个施钾(K2O)量,分别为0(CK)、
100kg/hm2(K1)、200kg/hm2(K2)、300kg/hm2
(K3)、400kg/hm2(K4),小区面积(2×6)m2,随
机排列,重复3次。
1.3 测定内容与方法
在2013-11-05收获丹参根,每个处理收获面
积为(2×2)m2。收获后洗净泥土,晒干称量测
产。对收获晒干后的丹参每处理选取有代表性的
10株,测量根长、根直径。
采用 HPLC法测定丹参酮ⅡA和丹酚酸B,
利用日立 L-2000色谱仪,色谱柱为 Diamon-
silC18(4.6mm×250mm,5μm),柱温25℃。丹
参酮ⅡA的测定以甲醇-水(体积比75∶25)为
流动相,检测波长为270nm;丹酚酸B以甲醇-
乙腈-甲酸-水(体积比30∶10∶1∶59)为流动
相,检测波长为286nm,流速为0.8mL/min。采
用外标法,丹参酮ⅡA和丹酚酸B对照品来自山
东省标准品工程技术研究中心。试验方法参照
《中国药典》2005版(一部)丹参中丹参酮ⅡA和
丹酚酸B测定方法[1]进行。
1.4 数据处理
钾肥偏生产力(PEPK)=施钾处理产量/
施钾量
钾肥农学利用率(AEK)=(施钾处理产量-
对照产量)/施钾量
钾肥生理利用率(PEK)=(施钾处理产量-
对照产量)/(施钾区钾积累量-空白钾积累量)
钾肥表观利用率(REK)=(施钾处理钾积累
量-空白钾积累量)/施钾量×100%
采用 Microsoft Excel 2007和SPSS统计软
件[12]进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 钾肥用量对白花丹参和紫花丹参产量及产
量性状的影响
表1显示,钾肥对丹参生长有较大的促进作
用。施钾处理丹参根直径、根长、单株根干质量及
产量与CK处理相比都有较大幅度的提高,达到
显著水平。2种丹参之间比较可以看出白花丹参
根直径较紫花丹参小,而根长较紫花丹参大,白花
丹参单株根干质量和产量与紫花丹参比偏低。这
些指标在一定范围内均随施钾量增加呈逐渐增加
趋势,随着施钾量增加又降低,白花丹参在300
kg/hm2施钾处理下根直径和根长最大,在200
kg/hm2施钾处理下单株根干质量和产量最大,而
紫花丹参各指标在300kg/hm2 施钾处理下时均
达最高值。
进一步分析表明,白花丹参产量(y1)和紫花
丹参产量(y2)与施钾量(x)之间呈极显著的一元
二次抛物线关系,回归方程为y1=-0.026x2+
13.189x + 4 107.3,R2 = 0.984 7;y2 =
-0.021 2x2+11.886x+4 188.7,R2=0.986 9,
说明丹参产量与施钾量之间存在密切相关性,由
此可得,白花丹参施钾量为253.6kg/hm2 时理
论产量为最高,可达5 779.9kg/hm2,紫花丹参
施钾量为 280.3kg/hm2 时理论产量可高达
5 854.7kg/hm2。
2.2 施钾量对白花丹参和紫花丹参植株氮、磷、
钾质量分数的影响
各处理丹参植株氮、磷、钾3种元素质量分数
间比较可得(表2),氮>钾>磷。不同部位之间
氮素、磷素的地上部低于地下部,而钾素地上部较
高,可见,氮素、磷素根系吸收相对较多,向上运输
少。植株氮质量分数紫花丹参地上部高,白花丹
参地下部高,地上部磷、钾白花丹参高于紫花丹
参,地下部则相反,表明紫花丹参运输磷、钾素能
力较强,白花丹参运输氮素能力较强,钾肥的增施
有利于氮素和磷素由茎叶向块根的积累运输。
表1 不同钾肥处理白花丹参和紫花丹参产量及产量性状
Table 1 Effect of different potassium fertilizer treatments on yield traits of Salvia miltiorrhiza
Bge.f.alba(White flower)and Salvia miltiorrhiza Bunge(purple flower)
处 理
Treatment
根直径/cm
Root diameter
白花 White 紫花Purple
根长/cm
Root length
白花 White 紫花Purple
单株根干质量/g
Root dry mass per plant
白花 White 紫花Purple
产量/(kg/hm2)
Yield
白花 White 紫花Purple
CK  0.37d 0.38d 21.51b 20.34a 37.50d 38.01d 4 125d 4 181d
K1  0.40bc  0.41c 22.19ab  21.04b 46.50c 47.43c 5 115c 5 217c
K2  0.42ab  0.42bc  22.46a 21.25ab  52.27a 51.00b 5 750a 5 610b
K3  0.43a 0.45a 22.80a 21.93a 51.90ab  54.00a 5 709ab  5 940a
K4  0.41b 0.43b 22.32a 21.45a 47.40c 50.22b 5 214c 5 524b
注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05),下同。
Note:Different letters in the same column mean significant difference(P<0.05),the same hereinafter.
·1501·7期 张 锋等:钾素对白花丹参和紫花丹参产量、品质及养分吸收的影响
表2 不同钾肥处理白花丹参和紫花丹参植株氮、磷、钾的质量分数
Table 2 N,P,K mass fraction of Salvia miltiorrhiza Bge.f.alba(white flower)and
Salvia miltiorrhiza Bunge(purple flower)in different potassium fertilizer treatments  mg/g
处 理
Treatment
氮 Nitrogen
白花 White 紫花Purple
磷Phosphorus
白花 White 紫花Purple
钾Potassium
白花 White 紫花Purple
地上部 CK  10.28a 12.41a 2.83a 2.03a 6.42d 5.63d
Overground K1  9.80ab  11.69b 2.76a 1.98a 9.88c 8.47c
K2  9.31b 11.21bc  2.55b 1.78b 11.24b 10.33b
K3  8.84bc  10.89c 2.41b 1.64b 11.97a 10.75b
K4  8.71c 10.12cd  2.03c 1.55bc  12.34a 11.16a
地下部 CK  19.64cd  19.45c 3.86c 4.37b 5.28c 5.31d
Underground K1  21.03c 20.86bc  4.05b 4.64a 8.66b 9.85c
K2  22.52b 21.26b 4.15ab  4.67a 8.86b 9.95c
K3  23.48a 21.32b 4.23a 4.69a 9.06ab  10.21b
K4  24.87a 22.37a 4.28a 4.79a 9.21a 11.3a
2.3 施钾量对白花丹参和紫花丹参有效成分的
影响
白花丹参丹参酮ⅡA和丹酚酸B明显高于
紫花丹参(图1)。不同处理间丹参酮ⅡA随施钾
水平的提高而降低,丹酚酸B随施钾量增加先降
低后增加,以K3最低。
通过丹参酮ⅡA和丹酚酸B和块根产量而
计算出的丹参酮ⅡA和丹酚酸B的产量如图1
所示,白花丹参丹参酮ⅡA和丹酚酸B的产量均
高于紫花丹参。2种丹参的丹酚酸B产量变化均
呈单峰曲线,以K3为最高,CK处理最低。
2.4 钾肥处理对白花丹参和紫花丹参钾肥利用
率的影响
由表3可知,随着施钾量的增加,白花丹参和
紫花丹参对钾肥的偏生产力、农学利用率和表观
利用率明显降低,钾肥的生理利用率以中量(白花
丹参K2,紫花丹参K3)处理为最高。从2种丹参
对钾肥利用情况看,白花丹参对钾素的生理利用
率较高,而紫花丹参对钾肥的表观利用率高。表
明白花丹参吸收单位肥料中的钾肥能获得较高的
产量增加量,而紫花丹参吸收单位肥料中的钾肥
能获得较高的钾素积累量的增加量。
图1 不同钾肥处理下2种丹参有效成分(丹参酮ⅡA和丹酚酸B)及产量
Fig.1 Mass fraction and yield of effective ingredients(tanshinoneⅡA and
salvianolic acid B)in different potassium fertilizer treatments
3 讨 论
药用植物同农作物一样都需要大量的矿质元
素,不同的是要考虑对有效成分的影响,其施用原
则是有效成分必须稳定。本试验增施钾肥降
低丹参的有效成分,其原因可能是钾素有利于同
·2501· 西 北 农 业 学 报 25卷
表3 不同钾肥处理白花丹参和紫花丹参的钾素利用效率
Table 3 Potassium use efficiency of Salvia miltiorrhiza Bge.f.alba(white flower)and
Salvia miltiorrhiza Bunge(purple flower)in different potassium fertilizer treatments
处 理
Treatment
偏生产力/(kg/kg)
Partial fertilizer
productivity
农学利用率/(kg/kg)
Agronomic
efficiency
生理利用率/(kg/kg)
Physiological
efficiency
表观利用率/%
Apparent
use efficiency
白花 White  K1  51.15  9.90  42.84  24.10
K2  28.75  8.13  58.80  13.81
K3  19.03  5.28  51.18  10.31
K4  13.04  2.72  40.39  6.74
平均值 Mean  27.99  6.51  48.30  13.74
紫花Purple  K1  52.17  10.36  36.37  28.48
K2  28.05  7.15  44.12  16.19
K3  19.80  5.86  48.34  12.13
K4  13.81  3.36  36.28  9.25
平均值 Mean  28.46  6.68  41.28  16.52
化物向根部运输,使得根部碳水化合物比例增加,
而合成有效成分的次生代谢并未同步增强,导致
丹参根中有效成分降低。但总体来看,2种丹参
中丹参酮ⅡA 和丹酚酸 B 的产量,均在 300
kg/hm2处理下达到最高。增施钾肥对植株养分
表现为,促进植株对氮和磷的吸收和积累,显著降
低植株地上部氮、磷,促进地上部养分向库的运转
和分配,从而提高根系产量。过量施用钾肥只能
增加作物体内的钾,地上部和地下部钾素均显著
提高,没有表现出对产量的显著贡献,其偏生产
力、农学利用率和表观利用率均明显下降。因此,
应适当控制钾肥施用量,既可获得高产又能降低
施肥成本,还可适当改善丹参的药用品质,提高钾
肥利用效率。
《中药材生产质量管理规范》(Good Agricul-
tural Practice简称GAP)中规定“应根据不同种
类药用植物的营养特点及土壤供肥能力,确定肥
料施用种类、时间和数量”。作为丹参新药源及重
要的育种材料,白花丹参这一山东道地药材具有
很高的研究、种植和开发价值[12-14]。与紫花丹参
相比,白花丹参根长较大,根直径较小,产量稍低,
但白花丹参丹参酮ⅡA和丹酚酸B明显高于紫
花丹参,具有较高的品质[15-17]。本研究表明,施钾
量与2种丹参产量间存在极显著一元二次抛物线
关系,为获得最大产量,白花丹参最佳施钾量应为
253.6kg/hm2,紫花丹参最佳施钾量为280.3
kg/hm2,而且施钾量为300kg/hm2 时,丹参根直
径、根长随施钾量的增加而增加,采用最佳施钾量
还可收获较长和较大直径的丹参药材。
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Effects of Potassium Fertilizer on Yield,Quality and
Nutrient Uptake of Salvia miltiorrhiza Bge.f.
alba and Salvia miltiorrhiza Bunge
ZHANG Feng,HAN Jinlong,NI Dapeng and SHAN Chenggang
(Institute for Application of Atomic Energy,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100,China)
Abstract To study the effects of potassium fertilization wil provide a scientific basis for cultivation of
Salvia miltiorrhiza Bunge.Five levels of potassium fertilizer were treated with the materials of Salvia
miltiorrhiza Bge.f.alba(White flower)and Salvia miltiorrhiza Bunge(Purple flower).Nutrient up-
take,yield and quality were determined.The results showed that yield of Salvia miltiorrhiza Bunge
had a close relationship with potassium fertilization.Suitable potassium fertilizer could promote plant
·4501· 西 北 农 业 学 报 25卷
growth and increase the transport rate of nutrients to root.However,with the application of the potas-
sium fertilizer,the utilization rate of potassium and the active component in root were declined.But the
output of dry matter and active component were increased.Salvia miltiorrhiza Bge.f.alba had higher
physiological utilization rate of potassium,but the Salvia miltiorrhiza Bunge had higher agronomic
utilization rate of potassium.Under the same conditions,higher yields were obtained when planting
Salvia miltiorrhiza Bunge.Nevertheless,planting Salvia miltiorrhiza Bge.f.alba gained more out-
puts of active ingredients.The most proper application amount of potassium fertilizer is 253.6kg/hm2
for the Salvia miltiorrhiza Bge.f.alba,and 280.3kg/hm2 for Salvia miltiorrhiza Bunge.
Key words Salvia miltiorrhiza Bge.f.alba;Salvia miltiorrhiza Bunge;Potassium fertilizer;Yield;
Quality
Received 2015-03-18    Returned 2015-06-26
Foundation item Science and Technology Development of Shandong(No.2013GSF11904);The Shan-
dong Major Issue of Agricultural Wel Breeds Engineering Foundation(No.2010LZ001-3).
First author ZHANG Feng,female,associate researcher.Research area:medicinal plant breeding and
cultivation physiology research.E-mail:zhangfeng0723@126.com
Corresponding author SHAN Chenggang,male,researcher.Research area:medicinal plant breeding
and cultivation research and technology promotion.E-mail:shanchenggang@126.com
(责任编辑:成 敏 Responsible editor:CHENG Min
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西北农林科技大学“长江学者”特聘教授招聘启事
  西北农林科技大学诚邀海内外优秀学者通过我校申报教育部“长江学者”特聘教授。
一、招聘学科
作物学、园艺学、植物保护、生物学、化学工程与技术、畜牧学、兽医学、草学、农业资源与环境、环境科学与工程、林业
工程、林学、生态学、风景园林学、农业工程、水利工程、计算机科学与技术、食品科学与工程、农林经济管理、社会学。
二、招聘条件
1.自然科学类、工程技术类人选年龄不超过45周岁,人文社会科学类人选年龄不超过55周岁。
2.具有博士学位,在教学科研一线工作;海外应聘者一般应担任高水平大学副教授及以上职位或其他相应职位,国
内应聘者应担任教授或其他相应职位。
3.胜任核心课程讲授任务;学术造诣高深,在科学研究方面取得国内外同行公认的重要成就;具有创新性、战略性思
维,具有带领本学科赶超或保持国际先进水平的能力。
4.聘期内全职来校工作。
三、相关待遇
1.聘为二级教授,博士生导师。
2.提供科研配套经费,自然科学类500万元,人文社科类150万元,满足工作需要的实验室、办公条件。
3.聘期内享受学校相应岗位规定的工资福利待遇及“长江学者”岗位津贴每年30万元;外籍受聘者实行年薪制,年
薪不低于60万元(税前)。
4.提供300m2 住房1套。
5.提供安家费30万元。
6.妥善安排配偶工作。
四、应聘方式
意向申请者请将个人简历(主要包括个人基本信息、学习经历、工作经历及发表的论文、专利及获奖等主要学术成
果)发送至rencaike@nwsuaf.edu.cn,审核通过后,申报期内学校将统一组织申报。
五、其他说明
凡我校推荐的“长江学者”候选人,若最终未能入选,可纳入我校高端人才计划予以引进。
六、联系方式
联系人:陈小燕 刘健枫   电 话:029-87082855  传 真:029-87082855
E-mail:rencaike@nwsuaf.edu.cn
通信地址:陕西杨凌邰城路3号西北农林科技大学高层次人才工作办公室2号信箱  邮编:712100
·5501·7期 张 锋等:钾素对白花丹参和紫花丹参产量、品质及养分吸收的影响