全 文 :西北农业学报 2013,22(5):131-135
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica
氮肥对菘蓝生长及氮素吸收的影响
收稿日期:2012-07-27 修回日期:2012-10-27
基金项目:河北省科技计划项目(11270907D)。
第一作者:温春秀,女,研究员,主要从事药用植物栽培、育种研究。E-mail:wenchunxiu@126.com
通信作者:张彦才,男,研究员,主要从事植物营养与施肥技术研究。E-mail:ZYC_1956@yahoo.com.cn
温春秀1,翟彩霞2,刘灵娣1,王丽英2,
田 伟1,陈丽莉2,李若楠2,张彦才2
(1.河北省农林科学院 经济作物研究所,石家庄 050051;2.河北省农林科学院 农业资源环境研究所,石家庄 050051)
摘 要 研究不同氮素用量对不同生长期菘蓝叶、根产量及其氮素吸收量和土壤硝态氮的影响,为氮素的合
理施用提供依据。采用田间小区试验方法,调查菘蓝(Isatis indigotica Fort.)不同生长期根(板蓝根)和叶
(大青叶)干质量,并测定叶、根氮素含量和收获期土壤硝态氮。结果表明:施氮量在0~375kg/hm2,大青叶
产量随着氮肥用量的增加而增加;当施氮量为150kg/hm2 时,板蓝根产量、根冠比、植株氮素吸收量及产值达
到最高值,超过150kg/hm2 时开始下降。同时,随着施氮量的增加,60~100cm的土壤硝态氮含量相应增加,
从而对环境污染的风险明显增大。综合大青叶、板蓝根产量及其氮素吸收量、根冠比、0~100cm土壤硝态氮
的结果可知,氮的合理用量为150kg/hm2。
关键词 氮肥;菘蓝;产量;氮素吸收量;土壤硝态氮
中图分类号 Q945.12 文献标志码 A 文章编号 1004-1389(2013)05-0131-05
Effects of N Fertilization on Growth and N Content of Isatis indigotica
WEN Chunxiu1,ZHAI Caixia2,LIU Lingdi 1,WANG Liying2,
TIAN Wei 1,CHEN Lili 2,LI Ruonan2 and ZHANG Yancai 2
(1.Institute of Cash Crops,Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050051,China;2.Institute of
Agricultural Resources and Environment,Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050051,China)
Abstract The objective is to study the effect of different amount N fertilizer on the yields of folium
and root,nutrient content and soil nitrate in different growth of Isatis indigotica.The field plot ex-
periment was conducted to determine the yields of folium and root,nutrient content and soil nitrate in
different growth stages of Isatis indigotica.Result showed that the folium yields of Isatis indigotica
increased with the increase of N application at the range of 0-375kg/hm2.When the amount N ex-
ceeded 150kg/hm2,the root yields,root/shoot ratio,plant nitrogen absorption and output value de-
creased.Meanwhile,the increasing amount of N application caused nitrate increase in 60-100cm
soil,and the risk of environment contamination increased too.Thus,the appropriate amount of N ap-
plication was 150kg/hm2.
Key words N fertilizer;Isatis indigotica Fort.;Nitrogen absorption;Soil nitrate
菘蓝(Isatis indigotica Fort.)是十字花科
(Cruciferae)菘蓝属1a或2a生药用植物,其根
和叶分别是常用中药板蓝根和大青叶的主要来
源,具有清热解毒,凉血利咽的作用。中药以其疗
效显著,副作用少,无残留,无耐药性等优点,在医
药界引起高度重视,为满足逐年增加的市场需求,
被广泛种植。施用氮、磷、钾化学肥料作为一种广
泛使用的增产措施,但因各种药用植物的生物学
特性以及人们对药用部位需求不同,其施肥管理
有很大差别;不合理施肥不仅影响药材品质和产
量,而且容易造成肥料利用率下降、肥害、环境污
染等问题。其中氮素既是植物最重要的结构物
质,又是植物生理代谢中最活跃部分———酶的主
要成分,合理施用氮素能促进菘蓝叶、根系协调生
长,并提高药材的产量和品质;施用不当则影响菘
蓝根冠比,进而危害药用植物的正常生长和发
育[1-3]。因此,可通过合理施用氮素调控菘蓝根冠
比,使其生长达到最佳。
近年来,针对菘蓝的研究[4-6]多围绕在施肥与
板蓝根产量的关系方面,而有关氮素对菘蓝根、叶
协调生长及其氮素养分吸收的影响研究较少。本
试验以菘蓝根和叶同时采收为目的,研究不同用
量的氮素对不同生长期菘蓝叶、根产量及其氮素
吸收量和土壤硝态氮的影响,以期为氮素的合理
施用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
供 试 材 料:普 通 菘 蓝 (Isatis indigotica
Fort.);供试肥料:发酵鸡粪,尿素[w(N)=
46.0%],过磷酸钙[w(P2O5)=12.0%]和硫酸钾
[w(K2O)=51.0%]。
1.2 试验设计
试验在河北省农林科学院大河试验基地进
行,供试土壤类型属于粘壤质石灰性褐土,试验地
0~20cm基础土样硝态氮、速效磷、速效钾分别
为5.74mg/kg、17.63mg/kg、70.80mg/kg。采
用单因素随机区组设计,共设6个处理,分别为
N0(不 施 氮 肥)、N75 (75kg/hm2)、N150 (150
kg/hm2)、N225(225kg/hm2)、N300(300kg/hm2)、
N375(375kg/hm2),以上各处理P2O5、K2O用量
均为180、180kg/hm2。小区面积为(4m×7m)
28m2,行株距为25cm×10cm。菘蓝于2011-
05-14播种,于2011-11-14收获。
1.3 施肥方法
试验在基施发酵鸡粪7.5t/hm2 的基础上进
行,各处理磷肥(180kg/hm2)及50%的氮肥、
50%的钾肥(90kg/hm2)作基肥施入,其余50%
的氮肥、50%的钾肥(90kg/hm2)在菘蓝生长90
d后追施。
1.4 测试项目及方法
在菘蓝生长60d(7月14日)、90d(8月14
日)、120d(9月14日)、150d(10月14日)、180d
(11月14日),每小区随机取样1m2;105℃杀青
1h后50℃烘干至恒量后,测定大青叶和板蓝根
干质量,然后以采样面折算公顷地上、地下干物质
积累量;所有样品烘干粉碎后,用浓 H2SO4-H2O2
消煮,以凯氏定氮法测定大青叶和板蓝根的氮素
含量。收获期各小区以20cm为间隔取0~100
cm土层,并采用分光光度计比色法测定土壤硝态
氮含量。
1.5 数据处理
采用DPSv 2.00软件及EXCEL分析处理数
据。植株氮素累积吸收量=植株氮素含量×植株
干质量
2 结果与分析
2.1 氮肥对大青叶、板蓝根产量的影响
在菘蓝生长60~180d时,大青叶、板蓝根产
量随着菘蓝生长时间的延长呈增加趋势(表1)。
各施氮肥处理大青叶产量显著高于不施氮处理;
在N用量0~375kg/hm2 时,大青叶产量随着氮
肥用量的增加而提高,其中N300、N375处理显著高
于N75、N150处理,而N225、N300、N375处理间差异未
达到显著水平。在收获期,N300处理大青叶产量
分别比 N0、N75、N150处理产量提高 25.06%、
15.61%、14.77%;N300处理大青叶产量分别比
N0、N75、N150处理产量提高27.86%、18.76%、
17.95%。
适宜的施氮量能提高板蓝根的产量(表1),
在N用量为0~150kg/hm2 时,板蓝根产量随着
氮肥用量的增加而增加,并且N150处理板蓝根产
量显著高于 N225、N300、N375处理;在收获期,N150
处理板蓝根产量分别较 N225、N300、N375处理提高
10.38%、20.39%、14.40%。
2.2 氮肥对菘蓝根冠比的影响
表2表明:在菘蓝生长60~180d时,随着菘
蓝生长时间的延长,菘蓝根系干物质积累量相对
叶干物质积累量增加较快,因而根冠比呈下降趋
势。当N用量为0~150kg/hm2 时,菘蓝根冠比
随着氮肥用量的增加而提高,当 N用量超过150
kg/hm2 时菘蓝的根冠比反而下降;在收获期,
N150处理根冠比分别较 N75、N225、N300、N375处理
提高5.17%、17.31%、41.86%、38.64%。由此可
知,适量的氮素可以提高菘蓝的根冠比,过量施用
氮素反而易造成茎叶徒长,根系获得的光合产物
减少,根冠比下降。
·231· 西 北 农 业 学 报 22卷
表1 不同生长期菘蓝叶、根产量
Table 1 The yields of folium and root in different growth time of Isatis indigotica kg/hm2
样 品
Sample
处 理
Treatment
不同生长期 Growth time
60d 90d 120d 150d 180d
叶Leaf N0 3 334.7b 3 509.6c 3 684.5c 7 233.9bc 7 570.8c
N75 3 681.2b 4 285.4abc 4 649.7b 8 220.6abc 8 526.2b
N150 4 615.4ab 4 675.7ab 4 869.2b 8 574.2abc 8 611.1b
N225 4 623.8ab 4 764.5a 4 929.9ab 8 734.4ab 9 182.9ab
N300 4 536.8ab 4 676.7ab 5 088.3ab 8 906.7a 10 103.1a
N375 4 765.4a 4 813.5a 5 364.2a 8 947.8a 10 494.8a
根Root N0 2 604.0c 3 634.5b 3 714.0 4 224.0b 4 678.5b
N75 3 114.0ab 3 801.0a 3 850.5 4 129.5b 4 974.0ab
N150 3 571.5a 3 810.0a 4 200.0a 4 681.5a 5 278.5a
N225 3 559.5a 3 765.0ab 3 715.5 4 107.0b 4 782.0b
N300 3 460.5ab 3 640.5ab 3 667.5 3 882.0c 4 384.5c
N375 3 438.0ab 3 745.5ab 3 778.5 3 885.0c 4 614.0b
注:同列不同小写字母表示达到0.05显著水平。
Note:Different lowercase letters in same column indicated 0.05significant level.
表2 不同生长期菘蓝根冠比
Table 2 The root/shoot ratio in different growth
time of Isatis indigotica
处理
Treatment
不同生长期 Growth time
60d 90d 120d 150d 180d
N0 0.78 1.04 0.60 0.58 0.62
N75 0.85 0.89 0.78 0.50 0.58
N150 0.77 0.81 0.90 0.55 0.61
N225 0.77 0.79 0.76 0.47 0.52
N300 0.76 0.78 0.72 0.44 0.43
N375 0.72 0.78 0.70 0.43 0.44
2.3 氮肥对大青叶、板蓝根经济效益的影响
由表3可知,增施氮肥能够提高菘蓝产值,随
着氮肥施用量的增加,肥料投入也相应增加,而单
位肥料增加的产值却下降,各氮肥处理较不施氮
处理N0 产值分别增加4 753元、7 401元、4 858
元、3 979元、6 794元。在 N 用量为0~150
kg/hm2时,产值随着氮肥用量的增加而提高,当
N用量超过150kg/hm2 时,其产值反而下降。
因此,综合以上结果可知,如果以大青叶与板蓝根
同时 采 收 为 目 的 时,N 的 最 佳 用 量 为 150
kg/hm2。
2.4 氮肥对菘蓝氮素累积吸收量的影响
由表4可知,增施氮肥能明显提高菘蓝素吸
收量,在菘蓝生长60~180d时,菘蓝对氮素的吸
收量随着菘蓝生长时间的延长呈增加趋势。在N
用量为0~150kg/hm2 时,菘蓝根氮素累积吸收
量随着氮肥用量的增加而增加,N 用量为150
kg/hm2 时,菘蓝根氮素累积吸收量达到最高值
205.1kg/hm2,之后,随着氮肥施用量的增加,菘
蓝根氮素累积吸收量反而下降。在收获期,N150
处理根冠比分别较 N0、N75、N225、N300、N375处理
提 高 55.50%、32.24%、33.36%、28.75%、
26.60%。
在菘蓝不同生长阶段不同用量氮肥对其叶氮
素累积吸收量的影响表现不同,但均以 N150、
N225、N300处理的菘蓝叶氮素累积吸收量较高,而
当N用量为150kg/hm2 时,菘蓝各个生长时期
的根冠比最为适宜,即此施氮量最有利于菘蓝根、
叶协调生长。
2.5 氮肥对土壤硝态氮含量的影响
分析施用氮肥对收获期0~100cm土壤硝态
氮含量的影响(表5)可知,随着氮肥施用量的增
加,0~100cm土壤硝态氮含量也相应提高。菘
蓝的根系主要分布在0~50cm的土层,从而连
续施用氮肥导致土壤硝态氮累积残留量会随着氮
肥用量增加而增加,进而对环境的潜在威胁也相
应增加。因此,在本试验条件下,N 用量为150
kg/hm2时,最有利于根、叶协调生长,同时也能够
在一定程度上降低硝态氮对环境的污染。
·331·5期 温春秀等:氮肥对菘蓝生长及氮素吸收的影响
表3 大青叶、板蓝根经济效益
Table 3 The economic benefits of Isatis indigotica
处 理
Treatment
大青叶产量/
(kg/hm2)
Yield of leaf
收获期板蓝
根产量/
(kg/hm2)
Yield of root
肥料投入/
(元/hm2)
Fertilizer input
产 值/(元/hm2)
Output value
单位肥料增加
的产值/(元/hm2)
Output gain per
unit fertilizer
N0 7 570.8 4 678.5 2 610 56 355 -
N75 8 526.2 4 974.0 2 957 61 108 815
N150 8 611.1 5 278.5 3 303 63 756 425
N225 9 182.9 4 782.0 3 650 61 213 272
N300 10 103.1 4 384.5 3 996 60 334 201
N375 10 494.8 4 614.0 4 343 63 149 168
注:肥料价格N 4.62元/kg、P2O56.90元/kg、K2O 7.60元/kg;大青叶平均价格2.5元/kg,板蓝根平均价格8.0元/kg。
Note:The price of N,P2O5and K2O fertiliaer were 4.62,6.90and 7.60yuan/kg,respectively.The price of leaf and root were 2.5and
8.0yuan/kg respectively.
表4 不同生长期大青叶、板蓝根氮素累积吸收量
Table 4 N content of folium and root in different Isatis indigotica growth time kg/hm2
处 理
Treatment
60d
大青叶
Leaf
板蓝根
Root
90d
大青叶
Leaf
板蓝根
Root
120d
大青叶
Leaf
板蓝根
Root
150d
大青叶
Leaf
板蓝根
Root
180d
大青叶
Leaf
板蓝根
Root
N0 112.8 76.1 166.5 113.3 228.8 113.6 284.7 142.8 302.3 131.9
N75 119.1 97.1 173.6 129.6 194.4 127.2 304.5 144.6 402.9 155.1
N150 147.2 114.0 206.0 135.3 179.3 140.3 311.9 171.3 419.9 205.1
N225 168.5 119.6 197.9 137.7 194.7 127.5 391.2 138.5 348.0 153.8
N300 162.8 104.1 182.1 132.3 197.3 137.3 356.3 122.6 342.5 159.3
N375 112.8 104.3 166.5 131.7 223.2 125.9 335.9 134.4 231.2 162.0
表5 收获期0~100cm硝态氮含量
Table 5 Nitrate content in 0-100cm of soil profiles on harvest mg/kg
处 理
Treatment
土 层 Soil depth
0~20cm 20~40cm 40~60cm 60~80cm 80~100cm
N0 2.85 2.86 1.40 2.32 2.19
N75 5.97 2.44 1.61 2.08 2.00
N150 7.07 2.83 3.49 4.38 5.85
N225 7.01 3.06 4.18 5.27 6.06
N300 7.27 3.11 6.73 6.40 8.96
N375 7.09 6.91 9.42 11.64 15.58
3 结 论
菘蓝作为根、叶同收的中药材,对氮素的需求
量有别于丹参[7]、黄芩[8]、黄芪[9]等根类药材或是
以金银花[10]、红花[11]等花类药材。一般来讲,以
块根、根茎类入药的药用植物,磷、钾肥需求量较
高;以全花、叶入药的药用植物,氮、磷需求量较
高;以果实和种子入药的药用植物[12-13],磷、钾肥
需求量较大。在本试验条件下,大青叶产量在氮
肥施用量为375kg/hm2 时达到最高值,而板蓝
根产量、根冠比、植株氮素吸收量及产值在施氮量
为150kg/hm2 时达到最高值,超过150kg/hm2
时开始下降;本研究发现,适量的氮肥增加菘蓝根
冠比、板蓝根产量,这与武新红等[14]的研究结果
略有不同;从环境保护的角度来看,当 N用量达
到150kg/hm2 时,随着施氮量的增加,60~
100cm的土壤硝态氮含量相应增加,从而对环境
污染的风险明显增大。
菘蓝氮肥用量的确定应该遵循以下原则:满
足菘蓝生长对氮素的需求量;根、叶协调生长;降
·431· 西 北 农 业 学 报 22卷
低环境污染风险。植物根系与地上部一方面对营
养物质需求相互依赖、相互制约;另一方面由于具
有不同的生长环境和生理功能,因而对环境因子
反应有着不同的表现[15]。适量的氮素有利于菘
蓝地上地下部分协调生长,从而提高菘蓝地上地
下部分的产量和品质,以达到根、叶同时采收的目
的;同时对环境污染的风险也相应降低。在本试
验土 壤 肥 力 条 件 下,N 的 推 荐 用 量 为 150
kg/hm2。
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·531·5期 温春秀等:氮肥对菘蓝生长及氮素吸收的影响