供氮水平对天门冬生长的影响范文

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《中国土壤与肥料杂志》2016年第一期

摘要:

采用砂培方法研究了不同供氮水平(0、2、4、8、12、16、20mmol/L)对天门冬农学性状、叶绿素含量和有效成分等生理特性的影响。结果表明，天门冬茎长增长量与供氮水平呈正相关，块根鲜重增长量和叶片叶绿素含量均随供氮水平的增加呈先增加后下降趋势，在供氮水平16mmol/L时达到最大;游离氨基酸和可溶性糖含量与块根增重量、叶绿素含量的变化规律基本一致，即供氮水平在12～16mmol/L时含量最高，而皂苷含量在低氮水平时相对较高。总之，氮素营养对天门冬生长和品质影响显著，以食用为主时宜高氮(12～16mmol/L)栽培，以药用为主时则可适当低氮(2～8mmol/L)栽培。

关键词:

氮素水平;天门冬;生理特性;品质

天门冬［AsparagusCochinchinensis(Lour．)Merr］为百合科天门冬属植物，药食兼用，以干燥块根入药或入膳，其主要有效成分为氨基酸、多糖、皂苷等，有治疗肺结核、支气管炎、白喉、百日咳、糖尿病和大便燥结等作用［1］，极具开发价值。天门冬生于阴湿的山野林边、山坡草丛或丘陵地带灌木丛中。近年来，由于山区频繁修路、经济林种植等人类活动，严重破坏了天门冬的生长环境。同时，市场用药量的增加导致其价格不断攀升，天门冬遭到了掠夺式采挖，其野生资源逐渐枯竭，天门冬已成为国家重点保护的野生药材物种［2］。目前野生资源已不能满足市场的需求，进行人工栽培是保护及合理开发利用天门冬种质资源最有效的途径［3］。但人工栽培品种由于栽培技术落后、管理粗放，出现了种质退化、品质下降和产量减少等问题，严重阻碍了天门冬的可持续开发利用。因此进行天门冬栽培技术的研究，提高天门冬产量和质量是缓解天门冬资源紧缺，推进天门冬可持续开发和利用的必要和重要手段，而且对天门冬野生种质资源的保护具有重要意义。氮素是植物需求量最大的矿质营养元素，对植物生命活动以及作物产量和品质有着极其重要的作用，合理施用氮肥是实现作物高产、稳产的重要保证［4］。研究不同供氮水平下植物的生理和农学特性对于植物栽培生产中氮肥合理施用有重要意义。有关不同氮素水平对油菜［5］、小麦［6］、菠菜［7］等农作物产量与品质的研究较多，但对药用植物生理特性、产量与品质的研究比较少。本文以药用植物天门冬为材料，通过盆栽试验研究不同供氮水平对其农学性状、叶绿素含量和有效成分等生理特性的影响，以期为天门冬优质高产的科学氮肥施用提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料与设计2014年5月初将长势均一的天门冬植株剪去地上部分后栽入上口径21cm、下口径14cm、高19cm的花盆中，基质为沙土，每盆3kg。选取35盆移进温室内，并随机分成7组，每组5盆，分别用不同氮素水平的营养液进行浇灌。7个供氮水平分别为0、2、4、8、12、16和20mmol/L，其中N由NH4NO3提供，营养液中磷、钾和微量元素采用阿农营养液配方，pH值为6.0。营养液每隔3d浇灌1次，每次200mL。试验2个月，于最后一次浇营养液2d后采样进行各相关生理指标的测定，每个指标设3个重复。

1.2测定项目与方法农学性状的测定包括茎长和块根鲜重，对比材料处理前后的茎长及块根鲜重，计算茎长增长量和块根鲜重增长量。随机选取长势基本一致的、健壮的叶片，参照Arnon的方法［8］，用95%乙醇提取叶绿素，用美国贝克曼DU－800紫外可见分光光度计测定其含量;分别采用香草醛－冰醋酸－高氯酸紫外显色法、茚三酮比色法、蒽酮比色法测定天门冬块根中皂苷含量、氨基酸含量、可溶性糖含量［9］。

1.3数据统计与分析所测定结果取平均值和标准误差，利用SPSS及Excel统计软件进行分析与绘图。

2结果与分析

2.1农学性状比较天门冬茎长增长量随氮素水平的增加逐渐增加，两者呈正相关关系(图1)。供氮水平为20mmol/L时茎长增长量最大，达到17.30cm。块根鲜重增长量变化趋势与茎长增长量相似(图2)，供氮水平为16mmol/L时块根鲜重增长量达到最大值2.78g，但随供氮水平的继续增加，块根鲜重增长量有所降低。0、2、4mmol/L氮处理下的天门冬块根鲜重增长量表现为负值，因为3个处理下的天门冬块根均出现了不同程度的空心现象，尤以低氮处理严重。

2.2光合色素含量变化叶绿素是光合作用的物质基础，而氮素是叶绿素的组成成分，因此供氮水平常直接影响叶绿素含量。从表1可知，随着氮素水平的增加，叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素总量呈先增加后降低的趋势，在供氮水平为16mmol/L时达到最大值，继续增加氮素浓度，叶绿素含量反而有所降低。

2.3有效成分含量变化天门冬块根游离氨基酸含量随供氮水平的增加而逐步增加(图3)，在16mmol/L时达到最高值3.3%，之后随供氮水平的增加有所降低。天门冬块根可溶性糖含量随氮素营养浓度的增加而逐步增加(图4)，在12mmol/L时达到最大值13.1%，继续增加氮素浓度可溶性糖含量出现下降。皂苷含量的变化较为复杂(图5)，开始时随氮素水平的增加而增加，在氮素水平4mmol/L时达到最高值6.5%。之后随供氮水平的增加呈不断降低的趋势，而当氮素浓度增至20mmol/L时，皂苷含量又有所增加。

3讨论与结论

3.1不同供氮水平对天门冬生长的影响氮素供应水平直接影响植物的生长发育［10－11］。卢丽兰等［12］发现，高氮有利于广藿香生长和对氮素的吸收，并显著提高广藿香单株重量。本研究中，天门冬茎长增长量随供氮水平的提高而增加，而块根鲜重增长量和植株叶绿素含量均表现为先增加后下降，即供氮水平为16mmol/L时达到最大值。供氮水平过低时，地上部分生长不良，光合色素含量低，降低了光合产物合成及向块根的运输，从而影响块根的发育和物质的积累，表现为植株弱小和块根较小。相反，供氮水平过高，地上部分茎叶生长过旺，大量同化产物被地上部分消耗，向地下转运量就减少，同样影响块根的发育和物质的积累，表现为植物徒长。试验结果说明，充足的氮素供应是天门冬正常生长和获得高产的原因，但高量氮素可能容易造成植株徒长，增产幅度和经济效益下降甚至减产。

3.2不同供氮水平对天门冬有效成分含量的影响天门冬含有19种氨基酸及多种多糖，具有极高的营养价值，这些氨基酸和多糖与天门冬品质形成有密切关系。而氮素作为植物需求量最大的矿质元素，其供应水平直接影响氨基酸、多糖等代谢产物的合成［13－14］。本研究中，天门冬游离氨基酸含量、可溶性糖含量均在供氮水平12～16mmol/L时含量最高。因为在这一供氮水平下，植株生长旺盛，光合色素含量高，光合产物多。过高氮素水平下，植株生长较快，大量的可溶性糖可能转化为了碳架，导致其含量降低［7］。因此，适宜的供氮水平能促进天门冬氨基酸与多糖的合成和积累，有利于其营养品质的提高。皂苷是天门冬的主要药用成分，属于次生代谢产物。次生代谢产物的合成和积累是植物长期适应外界环境条件的结果，当生长环境发生变化时，植物体内的次生代谢过程可能受到促进或抑制，从而影响药材中有效成分含量［15］。本研究中，天门冬块根内皂苷含量在低氮水平(4mmol/L)下较高，之后随着氮素水平的增加反而有所下降，即适当低氮处理有利于其药用成分皂苷含量的提高。以往的研究也证明，有些养分过多会对药用植物次生代谢产物的成分产生负面影响［16－17］，如Park等［18］发现，人参根中皂苷含量随施氮量的增加而降低。

综上所述，在天门冬人工栽培过程中，合理控制氮素水平是提高其产量和品质的有效途径。天门冬若以食用为主时宜高氮(12～16mmol/L)栽培，以药用为主时则可适当低氮栽培。当然，影响天门冬产量和品质的因素很多、很复杂，单一氮素的研究还不能很好地说明其生理过程，且植物从土壤中吸收的氮素包括硝态氮和铵态氮等不同形态，不同氮素形态及其配比对天门冬生理特性的影响还有待进一步研究。

作者：梁娟 胡海丽 杨伟 单位：怀化学院生命科学系 民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室