全 文 :书植物资源与环境学报,2016,25(1) :62 - 70
Journal of Plant Resources and Environment
不同氮素形态和配比对菘蓝根的生长及
含氮成分含量和总量的影响
吕婷婷,施晟璐,唐晓清①,赵雪玲,王康才
(南京农业大学园艺学院,江苏 南京 210095)
摘要:以来源于安徽亳州、甘肃张掖、安徽阜阳、山西运城和陕西商洛的 5 个种源菘蓝(Isatis indigotica Fort.)为实验
材料,采用田间试验法对不施氮素(对照) ,仅施用 NO3
- - N(T1)或 NH4
+ - N(T2) ,混合施用氮素〔n(NH4
+ -
N)∶ n(NO3
- - N)= 75∶ 25(T3)、n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 50∶ 50(T4)和 n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 25∶ 75
(T5)〕以及仅施用 CO(NH2)2(T6)条件下各种源菘蓝的单株根鲜质量和干质量,根折干率,根中游离总氨基酸、可
溶性蛋白质和总氮含量,以及单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总量的差异进行了比较分析。结果表
明:在同一施氮条件下不同种源间菘蓝根的各项指标均有一定差异;而与各自的对照相比,不同施氮条件下同一种
源菘蓝根的各项指标也有一定差异。总体来看,安徽亳州和山西运城种源菘蓝根的生长指标均在 T6 组中较高,甘
肃张掖种源根的生长指标则在 T2 组中相对较高,安徽阜阳种源根的生长指标在 T5 组中最高,陕西商洛种源根的
生长指标在 T4 组中较高。各施氮条件下安徽亳州种源菘蓝的单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总量
均低于其对照,并在 T6 组中相对较高;甘肃张掖和陕西商洛种源根的上述 3 项指标分别在 T2 和 T3 组中最高,而
安徽阜阳和山西运城种源根的上述 3 项指标则分别在 T5 和 T1 组中较高。研究结果显示:不同氮素形态和配比对
菘蓝根生长和根中含氮成分积累的影响效应存在种源间的差异,并且对同一种源根生长和根中含氮成分积累有益
的氮素形态和配比也不同。因此,为了获得高产优质的板蓝根药材,建议在菘蓝的栽培过程中针对不同种源采取
适宜的施氮措施,并兼顾生长量和有效成分含量。
关键词:氮素形态;氮素配比;菘蓝;种源;根生长;含氮成分
中图分类号:Q945. 79;S567. 2;R282. 2 文献标志码:A 文章编号:1674 - 7895(2016)01 - 0062 - 09
DOI:10. 3969 / j. issn. 1674 - 7895. 2016. 01. 08
Effect of nitrogen with different forms and ratios on growth,and content and total amount of
nitrogen component in root of Isatis indigotica LYU Tingting,SHI Shenglu,TANG Xiaoqing①,
ZHAO Xueling,WANG Kangcai (College of Horticulture,Nanjing Agricultural University,Nanjing
210095,China) ,J. Plant Resour. & Environ.,2016,25(1) :62 - 70
Abstract:Taking five provenances of Isatis indigotica Fort. from Bozhou of Anhui,Zhangye of Gansu,
Fuyang of Anhui,Yuncheng of Shanxi and Shangluo of Shaanxi as experiment materials,differences in
fresh and dry weights of root per plant,root drying rate,contents of free total amino acids,soluble
protein and total nitrogen in root,and total amounts of free total amino acids,soluble protein and total
nitrogen in root per plant of different provenances of I. indigotica under conditions of without applying
nitrogen (CK) ,only applying NO3
- - N (T1)or NH4
+ - N (T2) ,mixed applying nitrogen〔n(NH4
+ -
N)∶ n(NO3
- - N)= 75∶ 25 (T3) ,n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 50∶ 50 (T4)and n(NH4
+ - N)∶ n
(NO3
- - N)= 25∶ 75 (T5)〕,and only applying CO(NH2)2(T6)were compared and analyzed by field
experiment method. The results show that under same nitrogen applying condition,there is a certain
difference in various indexes in root of I. indigotica from different provenances. While,compared with
their own control,there is also a certain difference in various indexes in root of I. indigotica from the same
收稿日期:2015 - 04 - 27
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31171486) ;国家大学生创新创业训练计划(201310307026)
作者简介:吕婷婷(1990—) ,女,江西吉安人,硕士研究生,主要从事药用植物栽培与中药质量控制方面的研究。
①通信作者 E-mail:xqtang@ njau. edu. cn
provenance under different nitrogen applying conditions. In general,root growth indexes of I. indigotica
from Bozhou of Anhui and Yuncheng of Shanxi provenances are all higher in T6 group,those from
Zhangye of Gansu provenance are relatively higher in T2 group,those from Fuyang of Anhui provenance
are the highest in T5 group,and those from Shangluo of Shaanxi provenance are higher in T4 group.
Under different nitrogen applying conditions,total amounts of free total amino acids,soluble protein and
total nitrogen in root per plant of I. indigotica from Bozhou of Anhui provenance are all lower than those
of its control,and the three indexes are relatively higher in T6 group. The above three indexes in root
from Zhangye of Gansu and Shangluo of Shaanxi provenances are the highest in T2 and T3 groups,
respectively,while those from Fuyang of Anhui and Yuncheng of Shanxi provenances are higher in T5 and T1
groups,respectively. It is suggested that there is difference among provenances in effect of nitrogen with
different forms and ratios on root growth and root nitrogen component accumulation of I. indigotica,and
nitrogen form and ratio beneficial to growth and nitrogen component accumulation of root from the same
provenance are also different. Therefore,in order to obtain high yield and good quality indigowoad root
medicinal materials,it is suggested to take appropriate nitrogen applying measure for different provenances
during cultivation process,and take into account growth amount and effective component content.
Key words:nitrogen form;nitrogen ratio;Isatis indigotica Fort.;provenance;root growth;nitrogen
component
氮素是作物生长发育过程中必需的大量元素之
一,能够参与植物体内多种有机物(如氨基酸、小分
子多肽、酶类及生物碱等)的合成,对作物产量和品
质具有关键作用,并且,氮素还是植物体内蛋白质、
核酸、磷脂和某些生长激素的重要组成元素[1]。硝
态氮(NO3
- - N)和铵态氮(NH4
+ - N)是植物根系
能够吸收的 2 种主要无机氮素形态[2]。研究结果表
明,配施一定比例的 NO3
- - N 和 NH4
+ - N 能够显
著促进植物生长,明显提高作物的生物量和产
量[3 - 4]。在石灰性黄壤中种植的枳砧脐橙‘纽荷尔’
(Citus sinensis‘Newhall’ )幼树根系更易吸收
NO3
- - N,混合施用 n(NO3
- - N)∶ n(NH4
+ - N)=
75∶ 25 能够明显促进脐橙幼树的生长发育[5];不同
氮素形态和配比对半夏〔Pinellia ternata (Thunb.)
Breit.〕 的 氮 代 谢 指 标、 产 量
和主要化学成分等均有显著影响,其中,混合施用
n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 75∶ 25 利于其块茎、珠
芽及合计产量的提升,而混合施用 n(NH4
+ - N)∶ n
(NO3
- -N)=50∶ 50则利于总有机酸的积累[6]。此外,
生产中常用的氮肥尿素〔CO(NH2)2〕也是氮素的一种
重要有机形态,是农业生产中常用的化肥之一。
十字花科(Cruciferae)菘蓝属(Isatis Linn.)植物
菘蓝(I. indigotica Fort.)的干燥根为重要的中药材板
蓝根[7],其中所含的蛋白质是一类具有生物活性的
非免疫蛋白,此蛋白质含量可作为板蓝根药材质量
评价的指标之一[8]。相关实验结果显示:施用不同
组合的 NH4
+ - N和 NO3
- - N及 CO(NH2)2以及采
用不同的氮肥施用方式均能够对菘蓝植株的生长、
叶片的光合效率以及生理代谢、矿质元素吸收和活
性成分积累等产生影响[9 - 12]。但目前仅了解大田生
产过程中这 3 种形态氮素对菘蓝叶片叶绿素和光合
效率的影响[13]。
为了更加深入地了解 NH4
+ - N和 NO3
- - N以
及 CO(NH2)2这 3 种氮素形态对板蓝根药材产量和
品质的影响,采用大田实验法,以来源于 5 个主要产
地的菘蓝种源为研究对象,通过仅施用 NH4
+ - N、
NO3
- - N或 CO(NH2)2以及混施不同配比 NH4
+ -
N和 NO3
- - N,研究不同氮素形态和混施比例对菘
蓝的单株根鲜质量和干质量、根折干率、游离总氨基
酸含量、可溶性蛋白质含量和总氮含量的影响,并综
合分析不同形态氮素对菘蓝根生长及根中含氮成分
总量的影响,旨在为菘蓝栽培生产过程中合理有效
施用氮肥提供基础研究数据。
1 材料和方法
1. 1 材料
供试的菘蓝角果(生产中称种子)来源于安徽亳
州、甘肃张掖、安徽阜阳、山西运城和陕西商洛 5 个
菘蓝主要产地,由南京农业大学中药材研究所王康
才教授鉴定。实验地设在南京农业大学江浦农场园
艺试验站,土壤为壤土,0 ~ 30 cm土层土壤的有机质
含量为 0. 907 g·kg -1、全氮含量为 1. 5 g·kg -1、碱
解氮含量为 136 mg·kg -1、有效磷含量为 19. 5 mg·
36第 1 期 吕婷婷,等:不同氮素形态和配比对菘蓝根的生长及含氮成分含量和总量的影响
kg -1、速效钾含量为 0. 16 mg·kg -1,pH 6. 35。使用
的试剂均为分析纯。
1. 2 方法
1. 2. 1 实验设计及处理方法 于 2013 年 5 月 21
日,采用随机区组法对来源于不同种源的菘蓝角果
进行条播,行距 25 cm、株距 7 cm;每个小区面积为
3. 75 m2(1. 5 m × 2. 5 m) ;小区间距 40 cm、沟深 30
cm,小区四周设 1 m保护行。
共设置 7 个施氮处理组,包括 NH4
+ - N、NO3
-
- N和 CO(NH2)2单独施用以及 NH4
+ - N 和 NO3
-
- N混合施用 2 种方式。其中,对照组(CK)不施氮
肥,T1 组仅施用 NO3
- - N(由 KNO3提供) ,T2 组仅
施用 NH4
+ - N〔由(NH4)2SO4提供〕,T3 组混合施用
氮素〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 75∶ 25〕,T4
组 混 合 施 用 氮 素〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)
= 50∶ 50〕,T5 组混合施用氮素〔n(NH4
+ - N)∶ n
(NO3
- - N)= 25∶ 75〕,T6 组仅施用 CO(NH2)2。各
处理组的磷肥和钾肥用量相同(磷肥和钾肥均由
KH2PO4提供)且施氮量一致(氮肥用量为 675 kg·
hm -2[14];每个种源每处理各 3 个小区,每个小区视
为 1 个重复,共 105 个小区;采用常规田间管理,正
常施用磷肥和钾肥,并分别于 2013 年 7 月下旬和 9
月下旬施入氮肥,每次施氮量均为 0. 253 kg。施肥
时,在行间挖浅沟浇入各处理组对应的处理液后覆
土,所有处理液中均加入硝化抑制剂双氰胺(DCD) ,
其用量为处理液中氮含量的 0. 4%。
1. 2. 2 生长指标的测定方法 于 2013 年 12 月 8 日
取样进行根系生长指标测定。每个小区随机选取 10
株样株,根系均挖至土壤表层下约 30 cm 处,且保证
根系完整。分别去除各植株的芦头和茎叶,将根系
清洗干净并吸干表面水分,使用电子天平称量单株
根鲜质量;然后于 105 ℃杀青 15 min,并置于 60 ℃
条件下烘干至恒质量,准确称量单株根干质量;并按
照公式“折干率 =(单株根干质量 /单株根鲜质量)
× 100%”计算根系的折干率。
1. 2. 3 含氮成分的测定和计算方法 将各种源 10
株样株的干燥根混合后粉碎,并过 60 目筛,备用。
采用茚三酮比色法[15]测定游离总氨基酸含量;采用
Bradford法[16]测定可溶性蛋白质含量;采用凯氏定
氮法[17],使用 KjeltecTM 8400 FOSS 全自动凯氏定氮
仪〔福斯赛诺分析仪器(苏州)有限公司〕测定总氮
含量。每个指标均重复测定 3 次。根据游离总氨基
酸含量、可溶性蛋白质含量和总氮含量以及单株根
干质量分别计算单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋
白质和总氮的总量,计算公式分别为:单株根中游离
总氨基酸总量 =根中游离总氨基酸含量 ×单株根干
质量;单株根中可溶性蛋白质总量 =根中蛋白质含
量 ×单株根干质量;单株根中总氮总量 =根中总氮
含量 ×单株根干质量。
1. 3 数据统计和分析
采用 EXCEL 2007 和 SPSS 17. 0 统计分析软件
对相关实验数据进行处理和分析,并采用 Duncan’s
新复极差法对各处理组间的数据进行多重比较。
2 结果和分析
2. 1 不同氮素形态及配比对菘蓝根质量的影响
施用不同形态及配比的氮素后菘蓝根质量的比
较结果见表 1。由表 1 可见:T1 组(仅施用 NO3
- -
N)中甘肃张掖、安徽阜阳和山西运城种源的单株根鲜
质量和干质量均略高于各自的对照,但总体上均与对照
无显著差异(P >0. 05);T2组(仅施用 NH4
+ - N)中甘
肃张掖和安徽阜阳种源,T3组〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
-
-N) = 75∶ 25〕中安徽阜阳和陕西商洛种源,T4
组〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)=50∶ 50〕中甘肃张掖、
安徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源,T5组〔n(NH4
+ -
N)∶ n(NO3
- -N)=25∶ 75〕中安徽阜阳种源以及 T6组
〔仅施用 CO(NH2)2 -N〕中甘肃张掖、安徽阜阳、山西运
城和陕西商洛种源的单株根鲜质量和干质量也均高
于各自的对照,且大多与对照无显著差异;此外,T5
组中甘肃张掖种源的单株根鲜质量和 T6 组中安徽
亳州种源的单株根干质量也略高于各自的对照。
由表 1 还可见:各处理条件下安徽亳州种源的
单株根鲜质量和干质量基本上均低于其对照,而安
徽阜阳种源的单株根鲜质量和干质量则均高于其对
照;在多数处理条件下,甘肃张掖种源的单株根鲜质
量和干质量也高于其对照。各处理条件下,安徽亳
州种源的单株根鲜质量最高值较对照下降 1. 57%,
其单株根干质量最高值较对照升高 7. 82%;而甘肃
张掖、安徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源的单株根鲜
质量最高值分别较各自对照升高 73. 22%、85. 83%、56.
02%和 44. 96%,单株根干质量最高值分别较各自对照
升高 77. 64%、96. 48%、54. 81%和 45. 04%。
从各处理组中的菘蓝根折干率(表1)来看,在多
46 植 物 资 源 与 环 境 学 报 第 25 卷
表 1 不同氮素形态及配比对不同种源菘蓝单株根质量的影响(珚X ± SD)1)
Table 1 Effect of nitrogen with different forms and ratios on root weight per plant of Isatis indigotica Fort. from different provenances(珔X
±SD)1)
处理组2)
Treatment
group2)
各种源的单株根鲜质量 / g Root fresh weight per plant of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 17. 15 ± 5. 04a 15. 16 ± 4. 83bc 9. 81 ± 1. 85b 10. 64 ± 5. 42bc 20. 24 ± 5. 10b
T1 12. 77 ± 3. 17ab 15. 96 ± 7. 16bc 12. 55 ± 6. 84ab 13. 66 ± 3. 20ab 15. 40 ± 6. 15bc
T2 11. 37 ± 3. 75bc 26. 26 ± 7. 49a 15. 62 ± 1. 95ab 8. 15 ± 0. 92c 9. 72 ± 2. 19c
T3 11. 78 ± 3. 85abc 13. 10 ± 7. 04c 13. 95 ± 2. 80ab 8. 86 ± 1. 22bc 28. 46 ± 7. 24a
T4 10. 58 ± 1. 30bc 16. 96 ± 9. 30abc 14. 07 ± 5. 99ab 16. 44 ± 3. 21a 29. 34 ± 11. 30a
T5 7. 23 ± 1. 56c 16. 32 ± 5. 54bc 18. 23 ± 4. 57a 9. 26 ± 2. 68bc 18. 70 ± 3. 15b
T6 16. 88 ± 6. 03a 23. 71 ± 7. 37ab 11. 20 ± 1. 42b 16. 60 ± 5. 38a 12. 46 ± 3. 27bc
处理组2)
Treatment
group2)
各种源的单株根干质量 / g Root dry weight per plant of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 3. 58 ± 0. 98ab 3. 22 ± 1. 17ab 1. 99 ± 0. 52b 2. 39 ± 1. 59abc 5. 04 ± 1. 44ab
T1 2. 30 ± 0. 59c 3. 96 ± 2. 15ab 2. 65 ± 1. 44ab 3. 31 ± 0. 93ab 3. 74 ± 1. 83bc
T2 2. 44 ± 0. 76bc 5. 72 ± 1. 97a 2. 82 ± 0. 66ab 1. 65 ± 0. 23c 2. 13 ± 0. 84c
T3 2. 37 ± 0. 87bc 3. 03 ± 2. 20ab 2. 95 ± 0. 85ab 1. 88 ± 0. 27bc 7. 31 ± 2. 32a
T4 2. 20 ± 0. 30c 4. 14 ± 2. 63ab 2. 85 ± 0. 94ab 3. 48 ± 0. 93a 7. 21 ± 3. 46a
T5 1. 65 ± 0. 41c 2. 74 ± 0. 93b 3. 91 ± 1. 80a 2. 36 ± 1. 01abc 4. 61 ± 0. 70bc
T6 3. 86 ± 1. 70a 5. 20 ± 1. 60ab 2. 42 ± 0. 39ab 3. 70 ± 1. 51a 3. 04 ± 1. 17bc
处理组2)
Treatment
group2)
各种源的根折干率 /% Root drying rate of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 0. 21 ± 0. 02ab 0. 21 ± 0. 03ab 0. 20 ± 0. 02a 0. 21 ± 0. 04a 0. 25 ± 0. 03a
T1 0. 18 ± 0. 01b 0. 24 ± 0. 04a 0. 21 ± 0. 02a 0. 24 ± 0. 04a 0. 24 ± 0. 03a
T2 0. 22 ± 0. 02a 0. 21 ± 0. 02ab 0. 18 ± 0. 03a 0. 20 ± 0. 02a 0. 21 ± 0. 04a
T3 0. 20 ± 0. 04ab 0. 22 ± 0. 05ab 0. 21 ± 0. 02a 0. 21 ± 0. 01a 0. 26 ± 0. 05a
T4 0. 21 ± 0. 02ab 0. 23 ± 0. 04a 0. 21 ± 0. 02a 0. 21 ± 0. 02a 0. 24 ± 0. 03a
T5 0. 23 ± 0. 03a 0. 17 ± 0. 01b 0. 21 ± 0. 05a 0. 27 ± 0. 15a 0. 25 ± 0. 02a
T6 0. 22 ± 0. 02a 0. 22 ± 0. 04a 0. 21 ± 0. 01a 0. 22 ± 0. 03a 0. 24 ± 0. 04a
1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P < 0. 05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P < 0. 05).
2)CK:对照(不施氮素)The control (without applying nitrogen);T1:仅施用 NO3 - -N Only applying NO3 - -N;T2:仅施用 NH4 + - N Only applying
NH4 + -N;T3:混合施用氮素〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=75∶ 25〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=75∶ 25〕;T4:混合施
用氮素〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=50∶ 50〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=50∶ 50〕;T5:混合施用氮素〔n(NH4 + -
N)∶ n(NO3 - -N)=25∶ 75〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=25∶ 75〕;T6:仅施用 CO(NH2)2 Only applying CO(NH2)2 .
数处理条件下,甘肃张掖和安徽阜阳种源的根折干
率基本上均高于各自的对照,陕西商洛种源的根折
干率则基本上均低于其对照;T5 和 T6 组中,安徽亳
州和山西运城种源的根折干率均高于各自的对照。
但总体来看同一种源各处理组间菘蓝的根折干率无
显著差异。
2. 2 不同氮素形态及配比对菘蓝根中含氮成分含
量的影响
施用不同形态及配比的氮素后菘蓝根中游离总
氨基酸、可溶性蛋白质和总氮含量见表 2。结果表
明:同一处理条件下,不同种源间菘蓝根中的游离总
氨基酸、可溶性蛋白质和总氮含量均有差异;而同一
种源菘蓝根中的游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总
氮含量在不同处理条件下也有差异。
2. 2. 1 对根中游离总氨基酸含量的影响 由表 2
可以看出:T1 组(仅施用 NO3
- - N)中甘肃张掖、安
徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源菘蓝根中游离总
氨基酸含量均高于各自的对照;T2 组(仅施用 NH4
+
- N)中安徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源,T3 组
〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 75∶ 25〕中甘肃张掖、
山西运城和陕西商洛种源,T4 组〔n(NH4
+ - N)∶ n
56第 1 期 吕婷婷,等:不同氮素形态和配比对菘蓝根的生长及含氮成分含量和总量的影响
(NO3
- - N)= 50∶ 50〕中安徽亳州、安徽阜阳、山西
运城和陕西商洛种源,T5 组〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
-
- N)= 25∶ 75〕中安徽亳州、安徽阜阳和山西运城种源
根中的游离总氨基酸含量也均高于或显著(P < 0. 05)
高于各自的对照;而 T6 组〔仅施用 CO(NH2)2〕中 5 个
种源的游离总氨基酸含量均显著低于各自的对照。
由表 2还可以看出:安徽亳州种源菘蓝根中的游离
总氨基酸含量仅在 T4和 T5组中高于其对照,甘肃张掖
种源根中的游离总氨基酸含量仅在 T1和 T3组中高于
其对照,安徽阜阳种源根中的游离总氨基酸含量在 T1、
T2、T4和 T5组中均高于其对照,山西运城种源根中的
游离总氨基酸含量在 T1、T2、T3、T4和 T5组中均高于其
对照,陕西商洛种源根中的游离总氨基酸含量则在 T1、
T2、T3和 T4组中均高于其对照。安徽亳州、甘肃张掖、
安徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源根中游离总氨基酸
含量最高值分别较各自对照升高 3. 46%、6. 91%、20.
19%、45. 82%和 11. 90%。
2. 2. 2 对根中可溶性蛋白质含量的影响 由表 2 可
见:不同处理条件下,大多数种源根中可溶性蛋白质含
量低于各自的对照,仅 T1组中安徽阜阳和陕西商洛种
源,T2组中甘肃张掖种源,T3组中安徽亳州、安徽阜阳
和陕西商洛种源,T4 和 T5 组中甘肃张掖和安
徽阜阳种源,T6组中安徽阜阳种源根中的可溶性蛋
表 2 不同氮素形态及配比对不同种源菘蓝根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮含量的影响(珚X ± SD)1)
Table 2 Effect of nitrogen with different forms and ratios on contents of free total amino acids,soluble protein and total nitrogen in root of
Isatis indigotica Fort. from different provenances (珚X ± SD)1)
处理组2)
Treatment
group2)
各种源根中游离总氨基酸含量 /mg·g - 1 Content of free total amino acids in root of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 6. 64 ± 0. 17ab 5. 64 ± 0. 12b 6. 24 ± 0. 11c 3. 71 ± 0. 09d 4. 62 ± 0. 01c
T1 6. 12 ± 0. 08c 6. 03 ± 0. 08a 7. 40 ± 0. 10a 4. 06 ± 0. 10c 4. 65 ± 0. 04c
T2 6. 55 ± 0. 16b 5. 58 ± 0. 01b 7. 08 ± 0. 05b 4. 76 ± 0. 10b 5. 17 ± 0. 06a
T3 5. 82 ± 0. 14d 5. 74 ± 0. 07b 5. 67 ± 0. 15d 5. 41 ± 0. 09a 4. 86 ± 0. 04b
T4 6. 87 ± 0. 11a 5. 13 ± 0. 10c 6. 89 ± 0. 05b 3. 85 ± 0. 11cd 4. 82 ± 0. 04b
T5 6. 66 ± 0. 07ab 4. 39 ± 0. 09d 7. 50 ± 0. 11a 4. 00 ± 0. 11c 3. 95 ± 0. 11c
T6 4. 90 ± 0. 13e 4. 05 ± 0. 03e 4. 13 ± 0. 17e 2. 82 ± 0. 12e 3. 77 ± 0. 02d
处理组2)
Treatment
group2)
各种源根中可溶性蛋白质含量 /mg·g - 1 Content of soluble protein in root of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 8. 35 ± 0. 05d 3. 92 ± 0. 18d 3. 11 ± 0. 15d 5. 10 ± 0. 08a 3. 80 ± 0. 13bc
T1 3. 71 ± 0. 06g 3. 45 ± 0. 08e 3. 95 ± 0. 05b 4. 10 ± 0. 08c 4. 44 ± 0. 12a
T2 6. 34 ± 0. 11d 9. 05 ± 0. 13a 2. 78 ± 0. 14e 3. 85 ± 0. 11d 3. 59 ± 0. 21c
T3 8. 61 ± 0. 10a 3. 91 ± 0. 06d 6. 17 ± 0. 15a 4. 52 ± 0. 04b 3. 93 ± 0. 04b
T4 7. 41 ± 0. 06c 4. 89 ± 0. 14b 3. 53 ± 0. 12c 3. 58 ± 0. 08e 3. 79 ± 0. 10bc
T5 4. 97 ± 0. 04e 4. 18 ± 0. 10c 3. 48 ± 0. 18c 4. 03 ± 0. 15c 3. 66 ± 0. 02c
T6 4. 78 ± 0. 01f 3. 46 ± 0. 14e 3. 13 ± 0. 18d 5. 07 ± 0. 07a 3. 66 ± 0. 08c
处理组2)
Treatment
group2)
各种源根中总氮含量 /mg·g - 1 Content of total nitrogen in root of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 27. 63 ± 0. 99ab 23. 94 ± 0. 85bc 25. 23 ± 0. 98d 24. 44 ± 1. 06cd 21. 03 ± 0. 96e
T1 25. 95 ± 1. 21c 24. 75 ± 1. 72ab 32. 43 ± 1. 65a 26. 93 ± 1. 54ab 25. 26 ± 1. 36bc
T2 26. 24 ± 1. 86bc 25. 43 ± 1. 22a 30. 70 ± 0. 72b 27. 90 ± 2. 47a 27. 53 ± 1. 12a
T3 25. 03 ± 2. 11c 25. 96 ± 1. 26a 30. 95 ± 1. 11b 26. 11 ± 1. 12b 25. 59 ± 1. 15b
T4 28. 55 ± 1. 27a 24. 34 ± 1. 24ab 28. 49 ± 2. 07c 24. 86 ± 1. 34cd 24. 84 ± 1. 12cd
T5 28. 40 ± 2. 51a 21. 80 ± 2. 23c 28. 89 ± 1. 94c 23. 13 ± 2. 27d 23. 24 ± 1. 32d
T6 22. 31 ± 1. 33d 20. 28 ± 1. 81cd 24. 17 ± 2. 43d 19. 57 ± 1. 24e 20. 12 ± 2. 69e
1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P <0. 05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P <0. 05).
2)CK:对照(不施氮素)The control (without applying nitrogen);T1:仅施用 NO3 - -N Only applying NO3 - -N;T2:仅施用 NH4 + - N Only applying
NH4 + -N;T3:混合施用氮素〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=75∶ 25〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - - N)=75∶ 25〕;T4:混合施
用氮素〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=50∶ 50〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=50∶ 50〕;T5:混合施用氮素〔n(NH4 + -
N)∶ n(NO3 - -N)=25∶ 75〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=25∶ 75〕;T6:仅施用 CO(NH2)2 Only applying CO(NH2)2 .
66 植 物 资 源 与 环 境 学 报 第 25 卷
白质含量均高于各自的对照。
由表 2 还可见:安徽亳州种源根中的可溶性蛋
白质含量仅在 T3 组中显著高于其对照,甘肃张掖种
源根中的可溶性蛋白质含量在 T2、T4 和 T5 组中均
显著高于其对照,安徽阜阳种源根中的可溶性蛋白
质含量在 T1、T3、T4、T5 和 T6 组中均高于或显著高
于其对照,山西运城种源根中的可溶性蛋白质含量在供
试的 6个处理组中均低于其对照,陕西商洛种源根中的
可溶性蛋白质含量在 T1和 T3组中均高于其对照。安
徽亳州、甘肃张掖、安徽阜阳和陕西商洛种源根中的
可溶性蛋白质含量最高值分别较各自对照升高
3. 11%、130. 87%、98. 39%和 16. 84%,而山西运城
种源根中的可溶性蛋白质含量最高值则较其对照降
低 0. 59%。
2. 2. 3 对根中总氮含量的影响 由表 2 可见:T1、
T2 和 T3 组中甘肃张掖、安徽阜阳、山西运城和陕西
商洛种源根中的总氮含量均显著高于各自的对照,T4
组各种源根中的总氮含量均高于或显著高于各自的对
照,T5组中安徽亳州、安徽阜阳和陕西商洛种源根中的
总氮含量也均高于各自的对照,T6 组中各种源根中的
总氮含量则大多显著低于各自的对照。
由表 2 还可见:安徽亳州种源根中的总氮含量
仅在 T4 和 T5 组中高于其对照,甘肃张掖和山西运
城种源根中的总氮含量在 T1、T2、T3 和 T4 组中均高
于各自的对照,而安徽阜阳和陕西商洛种源根中的总氮
含量则在 T1、T2、T3、T4和 T5组中均高于各自的对照。
安徽亳州、甘肃张掖、安徽阜阳、山西运城和陕西商洛
种源根中的总氮含量最高值分别较各自对照升高
3. 33%、8. 44%、28. 54%、14. 16%和 30. 91%。
2. 3 不同氮素形态及配比对菘蓝单株根中含氮成
分总量的影响
施用不同形态及配比氮素后菘蓝单株根中游离
总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮的总量见表 3。结果
表明:同一处理条件下,不同种源间菘蓝单株根中游
离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总量均有差异;而
同一种源菘蓝单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白
质和总氮总量在不同处理条件下也有差异。
2. 3. 1 对单株根中游离总氨基酸总量的影响 由
表3可以看出:T1组(仅施用 NO3
- -N)中甘肃张掖、安
徽阜阳和山西运城种源,T2组(仅施用NH4
+ -N)中甘肃
张掖和安徽阜阳种源,T3组〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- -
N)= 75∶ 25〕中安徽阜阳、山西运城和陕西商洛种
源,T4组〔n(NH4
+ -N)∶ n(NO3
- -N)=50∶ 50〕中甘肃张
掖、安徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源,T5组
〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)=25∶ 75〕中安徽阜阳和
山西运城种源,T6 组中甘肃张掖和山西运城种源菘
蓝的单株根中游离总氨基酸总量均高于各自的对
照。
由表 3 还可以看出:安徽亳州种源的单株根中
游离总氨基酸总量在各处理组中均低于其对照,甘
肃张掖种源的单株根中游离总氨基酸总量在 T1、
T2、T4 和 T6 组中均高于其对照,安徽阜阳种源的单
株根中游离总氨基酸总量在 T1、T2、T3、T4 和 T5 组
中均高于其对照,山西运城种源的单株根中游离总氨
基酸总量在 T1、T3、T4、T5和 T6组中均高于其对照,陕
西商洛种源的单株根中游离总氨基酸总量在 T3 和 T4
组中均高于其对照。甘肃张掖、安徽阜阳、山西运城和
陕西商洛种源的单株根中游离总氨基酸总量最高值分
别较各自对照升高 75. 73%、135. 99%、51. 81%
和 52. 88%,而安徽亳州种源的单株根中游离总氨基
酸总量最高值则较其对照降低 20. 52%。
2. 3. 2 对单株根中可溶性蛋白质总量的影响 由
表 3 可见:T1 组中甘肃张掖、安徽阜阳和山西运城种
源,T2 组中甘肃张掖和安徽阜阳种源,T3 组中安徽
阜阳和陕西商洛种源,T4 组中甘肃张掖、安徽阜阳、
山西运城和陕西商洛种源,T5 组中安徽阜阳种源以
及 T6 组中甘肃张掖、安徽阜阳和山西运城种源的单
株根中可溶性蛋白质总量均高于各自的对照。
由表 3 还可见:安徽亳州种源的单株根中可溶
性蛋白质总量在各处理组中均低于其对照,甘肃张
掖种源的单株根中可溶性蛋白质总量在 T1、T2、T4
和 T6 组中均高于其对照,安徽阜阳种源的单株根中
可溶性蛋白质总量在 6个处理组中均高于其对照,山西
运城种源的单株根中可溶性蛋白质总量在 T1、T4和 T6
组中均高于其对照,陕西商洛种源的单株根中可溶性蛋
白质总量在 T3和 T4组中均高于其对照。甘肃张掖、安
徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源的单株根中可溶性蛋
白质总量最高值分别较各自对照升高 310. 31%、194.
50%、54.02%和50.00%,而安徽亳州种源的单株根中可
溶性蛋白质总量最高值则较其对照降低 31. 66%。
2. 3. 3 对单株根中总氮总量的影响 由表 3 可以
看出:T1 和 T6 组中甘肃张掖、安徽阜阳和山西运城
种源的单株根中总氮总量均高于其各自的对照;T2 和
T3组中甘肃张掖和安徽阜阳种源的单株根中总氮总
76第 1 期 吕婷婷,等:不同氮素形态和配比对菘蓝根的生长及含氮成分含量和总量的影响
表 3 不同氮素形态及配比对不同种源菘蓝单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总量的影响1)
Table 3 Effect of nitrogen with different forms and ratios on total amounts of free total amino acids,soluble protein and total nitrogen in root
per plant of Isatis indigotica Fort. from different provenances1)
处理组1)
Treatment
group1)
各种源单株根中游离总氨基酸总量 /mg Total amount of free total amino acids in root per plant of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 23. 78 18. 17 12. 42 8. 86 23. 26
T1 14. 08 23. 88 19. 54 13. 45 17. 40
T2 15. 99 31. 93 19. 97 7. 85 11. 01
T3 13. 80 17. 40 16. 72 10. 17 35. 56
T4 15. 12 21. 23 19. 62 13. 40 34. 77
T5 10. 99 12. 04 29. 31 9. 44 21. 25
T6 18. 90 21. 03 10. 00 10. 45 11. 46
处理组1)
Treatment
group1)
各种源单株根中可溶性蛋白质总量 /mg Total amount of soluble protein in root per plant of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 29. 88 12. 61 6. 18 12. 18 19. 16
T1 8. 54 13. 68 10. 43 13. 58 16. 62
T2 15. 47 51. 74 7. 84 6. 35 7. 65
T3 20. 42 11. 84 18. 20 8. 50 28. 74
T4 16. 30 20. 25 10. 06 12. 46 27. 30
T5 8. 21 11. 45 13. 62 9. 52 16. 88
T6 18. 45 18. 00 7. 58 18. 76 11. 13
处理组1)
Treatment
group1)
各种源单株根中总氮总量 /mg Total amount of total nitrogen in root per plant of different provenances
安徽亳州
Bozhou of Anhui
甘肃张掖
Zhangye of Gansu
安徽阜阳
Fuyang of Anhui
山西运城
Yuncheng of Shanxi
陕西商洛
Shangluo of Shaanxi
CK 98. 93 77. 09 50. 20 58. 40 106. 01
T1 59. 68 97. 99 85. 63 89. 13 94. 48
T2 64. 03 145. 47 86. 56 46. 03 58. 64
T3 59. 33 78. 66 91. 30 49. 08 187. 06
T4 62. 80 100. 76 81. 21 86. 52 179. 07
T5 46. 87 59. 74 112. 96 54. 58 107. 14
T6 86. 10 105. 45 58. 48 72. 40 61. 15
1)CK:对照(不施氮素)The control(without applying nitrogen);T1:仅施用NO3 - -N Only applying NO3 - -N;T2:仅施用NH4 + -N Only applying NH4 +
-N;T3:混合施用氮素〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=75∶ 25〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=75∶ 25〕;T4:混合施用氮素〔n
(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=50∶ 50〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=50∶ 50〕;T5:混合施用氮素〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 -
-N)=25∶ 75〕Mixed applying nitrogen〔n(NH4 + -N)∶ n(NO3 - -N)=25∶ 75〕;T6:仅施用 CO(NH2)2 Only applying CO(NH2)2 .
量也高于各自的对照;T4 组中甘肃张掖、安徽阜阳、
山西运城和陕西商洛种源的单株根中总氮总量均高
于各自的对照;T5 组中安徽阜阳和陕西商洛种源的
单株根中总氮总量也均高于各自的对照。
由表 3 还可以看出:安徽亳州种源的单株根中
总氮总量在供试的 6 个处理组中均低于其对照,甘
肃张掖种源的单株根中总氮总量在 T1、T2、T3、T4 和
T6 组中均高于其对照,安徽阜阳种源的单株根中总
氮总量在供试的 6 个处理组中均高于其对照,山西
运城种源的单株根中总氮总量在 T1、T4 和 T6 组中
均高于其对照,陕西商洛种源的单株根中总氮总量
则在 T3、T4 和 T5 组中均高于其对照。甘肃张掖、安
徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源的单株根中总氮
总量最高值分别较各自对照升高 88. 70%、125.
02%、52. 62%和 76. 46%,而安徽亳州种源的单株
根中总氮总量则较其对照降低 12. 97%。
3 讨论和结论
虽然植物能够吸收和利用的氮素形态以 NO3
-
- N 为主[18],但若在生长过程中仅单纯供应 NO3
-
- N往往会导致蔬菜可食部分的硝酸盐含量偏高,
对人体健康构成潜在威胁[19],因此,施用适当配比
86 植 物 资 源 与 环 境 学 报 第 25 卷
的 NH4
+ - N和 NO3
- - N混合肥对作物生长和人类
健康更为有利。Libert等[20]认为,适当增施 NH4
+ -
N不仅能够提高作物的产量,还能够显著降低菠菜
(Spinacia oleracea Linn.)体内的硝酸盐和草酸含量。
本研究中,分别单独施用 NH4
+ - N 或 NO3
- - N 均
能够提高甘肃张掖和安徽阜阳种源菘蓝的单株根鲜
质 量 和 干 质 量, 并 且 安
徽阜阳种源的单株根鲜质量和干质量在混合施
用 NH4
+ - N和 NO3
- - N的 T5处理组〔n(NH4
+ -
N)∶ n(NO3
- - N) = 25∶ 75〕中最高,说明在 NH4
+
- N和 NO3
- - N混合施用时高比例的 NO3
- - N 对
安徽阜阳种源菘蓝的单株根质量的积累具有明显的
促进作用,与李霞等[21] 对黄 檗 (Phellodendron
amurense Rupr.)的相关研究结果一致。陕西商洛种
源菘蓝的单株根鲜质量和干质量以及根折干率在多
数处理组中均低于其对照,推测这可能与不同种源
存在遗传差异,导致其生理代谢存在差异有关。这
一结论与唐晓清等[22]的相关研究结果相似。仅施
用 CO(NH2)2能够明显提高安徽亳州、甘肃张掖、安
徽阜阳和山西运城种源的单株根干质量和根折干
率,说明在菘蓝栽培生产中适时追施 CO(NH2)2有
利于提高其根的产量。
通常,环境中的无机氮被植物吸收后首先被同
化为氨基酸,经过一系列生理代谢过程,最终被用于
氮源同化和“源—库”转运[23],并直接或间接影响植
物的生长和发育。氨基酸是合成蛋白质的前体物
质,其含量可直接影响植物体内的蛋白质水平[24],
且具有减轻生物体内重金属离子毒害、抗氧化及钝
化病原菌毒素等作用[25]。总氮含量可作为鉴定板
蓝根药材品质的指标之一,能够在一定程度上反映
板蓝根中氨基酸和生物碱的含量,同时也能反映菘
蓝体内的氮代谢水平[26]。因此,外源氮素的供应量
与植物体内的氨基酸、蛋白质等含氮成分及总氮水
平之间具有十分密切的关系。本研究中,单独施用
NH4
+ - N 和 NO3
- - N 或混合施用不同配比〔n
(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 75∶ 25 和 n(NH4
+ -
N)∶ n(NO3
- - N)= 50∶ 50〕均能够提高甘肃张掖、安
徽阜阳、山西运城和陕西商洛种源菘蓝根中的总氮
含量;仅施用 NO3
- - N 或者混合施用不同配比
NH4
+ - N和 NO3
- - N〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)
= 50∶ 50和 n(NH4
+ -N)∶ n(NO3
- -N)=25∶ 75〕后,安
徽阜阳种源根中的游离总氨基酸含量、可溶性蛋白质含
量和总氮含量均高于对照;仅施用 NO3
- - N或者混合
施用 NH4
+ -N和 NO3
- - N〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- -
N)=75∶ 25〕后,陕西商洛种源根中的游离总氨基酸含
量、可溶性蛋白质含量和总氮含量也高于对照;在
6种施氮条件下山西运城种源根中的可溶性蛋白质
含量均低于对照;而仅施用 CO(NH2)2后 5 个种源菘
蓝根中的游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮含量
基本上也均低于各自的对照。说明仅施用 NO3
- -
N或混合施用不同配比 NH4
+ - N 和 NO3
- - N〔n
(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 50∶ 50 和 n(NH4
+ -
N)∶ n(NO3
- - N)=25∶ 75〕均有利于安徽阜阳种源
根中含氮成分的积累;而仅施用 NO3
- - N或者混合
施用不同配比 NH4
+ - N和 NO3
- - N〔n(NH4
+ - N)
∶ n(NO3
- - N)= 75∶ 25〕则有利于陕西商洛种源根
中含氮成分含量的提高;但酰胺态氮则对 5 个种源
根中含氮成分的积累无促进作用。
肖云华等[14]的研究结果表明:药用植物的生长
量与有效成分含量的积累过程大多不一致,且两者
之间常互为消长。例如,胁迫环境通常可导致药用
植物体内次生代谢产物含量提高,而良好的生存条
件对药用植物的生长和产量提高却较为有利[27]。
因此,在药用植物的栽培生产中,应该综合考虑药材
的产量和质量,以实现药材产量和有效成分含量的最优
化。但在本研究中,供试6种施氮条件下,安徽阜阳种源
菘蓝的单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总
量均高于其对照,而其单株根鲜质量和干质量也均
高于其对照;仅施用 NH4
+ -N、NO3
- -N和 CO(NH2)2
或者混合施用 NH4
+ - N 和 NO3
- - N〔n(NH4
+ -
N)∶ n(NO3
- - N)= 50∶ 50〕后,甘肃张掖种源的单
株根中上述 3 种含氮成分总量均较对照有所提高,
以仅施用 NH4
+ - N的效应最大,而其单株根鲜质量
和干质量也均高于对照;在混合施用不同配比 NH4
+
- N和 NO3
- - N〔n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N) = 75
∶ 25 和 n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 50∶ 50〕条件
下, 陕 西 商 洛 种 源 的 单 株 根
中3种含氮成分总量均高于其对照,并以混合施用
n(NH4
+ - N)∶ n(NO3
- - N)= 75∶ 25 的促进效果最
佳,而这 2 个处理组中其单株根鲜质量和干质量也
显著高于对照和其他处理组。说明对不同种源菘蓝
根生长有利的施氮条件对其根中含氮成分(氨基酸和
蛋白质)的合成也有利,一方面这些含氮成分与植株的
生长息息相关,另一方面施氮也直接影响植株体内含氮
成分的合成及代谢。因此,施氮处理对菘蓝根生长量和
含氮成分含量的影响效应与通常植物生长量和其体内
次生代谢产物水平的关系有所不同。
综上所述,不同种源菘蓝适宜的施氮条件有一
96第 1 期 吕婷婷,等:不同氮素形态和配比对菘蓝根的生长及含氮成分含量和总量的影响
定差异,而不同的含氮成分对应的施肥条件也有所
不同,因此,在菘蓝的栽培生产过程中,应根据不同
种源和药材需求而采取各自适宜的氮肥施用措施,
以便更好地控制菘蓝植株的生长和发育,并获取高
产、优质的板蓝根药材。
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(责任编辑:佟金凤)
07 植 物 资 源 与 环 境 学 报 第 25 卷