腐植酸型营养剂对潞党参产量与品质的影响

程泽京，张慧仙，黄高鉴，郭军玲，张 强，杨治平

（1.山西农业大学 土壤环境与养分资源山西省重点实验室，山西 太原 030031；2.陵川县职业中学，山西 陵川 048300）

潞党参为《中国药典》2020 版中所列的桔梗科多年生草本植物党参（Codonopsis piloula（Franch.）Nannf.）的干燥根[1]，其含有聚炔类、皂苷类和多糖类等多种成分[2]，具有健脾益肺、益气养血等功效[3]，是山西古潞州（今长治市、晋城市）的道地药材[4]。由于党参野生资源的锐减，市场需求增大，药农开始通过喷施植物生长调节剂来提高产量以保证产品供应。然而，植物生长调节剂在提高作物产量的同时也使其有效成分骤降，孙成新等[5]通过对党参喷施生长调节剂研究发现，党参产量比清水对照提高了36.37%，炔苷含量显著降低了18.53%；焦旭升等[6]研究发现，植物生长调节剂能显著提高党参产量，但会打乱植株的库源平衡，导致库器官根部迅速转入源器官同化物，党参根部有效成分含量和浸出物含量降低。同时植物生长调节剂会残留在植物体和土壤中，降低党参药用价值，且长期施用不利于人体健康及中药材的绿色发展。因此，增加产量的同时如何维持药用植物有效成分的积累显得尤为重要。

腐植酸作为土壤有机质的主要成分之一，能够促进植物根的生长、细胞的发育、养分的累积、还原糖的合成以及提高酶活性等[7]。有研究表明，腐植酸喷施于作物后，能够在作物不同生育阶段产生相应的刺激作用[8]，促进作物生长发育及次生代谢产物的积累，在提升作物产量和改善品质方面的效果显著[9-10]。赵海燕等[11]研究发现，喷施腐植酸可以明显提高小麦产量，促进其可溶性蛋白质和可溶性糖的合成。高纪超等[12]通过对油菜施用腐植酸发现，油菜鲜质量比不施腐植酸提高了9.03%，且使得油菜硝酸盐含量降低了30.9%。郭岩等[13]研究表明，蒙古黄芪喷施腐植酸营养剂后，产量较对照提高了8.6%，其质量标志物毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量增加1.6%，同时促进了黄芪根系的伸长，增加了根表面积和根体积。目前，腐植酸广泛应用于农作物提高产量、改善品质，而施用于中药材的研究相对较少，以潞党参为研究对象的更是鲜有报道。

本研究通过对比不同类型腐植酸型营养剂对潞党参产量和有效成分的影响，并采用隶属函数法进行综合评价，探讨腐植酸型营养剂对潞党参的促生作用，明确生产中适宜施用腐植酸型营养剂类型，以期为潞党参生产中腐植酸型营养剂的应用提供理论依据，减轻植物生长调节剂带来的不良影响，达到中药材生产优质高产的目标。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于党参道地产区晋城市陵川县石家坡村中药材种植基地（113°45′12.02″E、35°79′55.82″N），平均海拔约1200 m，年降水量600～700 mm，年平均气温7.9 ℃左右，年日照时数2630 h。试验区土壤为褐土，土壤pH值为8.02，有机质含量为25.86 g/kg，全氮含量为1.82 g/kg，有效磷含量为11.57 mg/kg，速效钾含量为193.62 mg/kg。

1.2 试验材料

潞党参种苗选自山西省陵川县石家坡村永军中药材种植基地，经山西农业大学经济作物研究所田洪岭副研究员鉴定，为潞党参种苗。移栽时，挑选大小一致、无有害生物寄生、无病虫害、无损伤且顶芽个数≥1 的种苗用于栽培试验。

1.3 试验设计

潞党参种苗移栽试验于2021年3月31 日进行，采用单因素随机区组设计，小区面积60 m2（10 m×6 m）。试验共设5 个处理，分别为：CK.农户习惯，喷施0.10%植物生长调节剂矮壮素；T0.喷施清水；T1.喷施0.05%腐植酸制剂Ⅰ（具体成分为腐植酸）300 L/hm2；T2.喷施0.05%腐植酸制剂Ⅱ（具体成分为腐植酸+氨基酸）300 L/hm2；T3.喷施0.05%腐植酸制剂Ⅰ+促根营养制剂（具体成分为腐植酸+营养元素）300 L/hm2。其中，以上3 种腐植酸型营养剂均为山西农业大学资源环境学院作物营养施肥与新型绿色肥料研发课题组自制。3 次重复，共有15 个小区。在潞党参初花期，3 种腐植酸型营养剂进行第1 次喷施并标示，每隔15 d 喷施1 次，共4 次；植物生长调节剂按当地农户习惯喷施2 次（潞党参初花期进行第1 次喷施，间隔15 d 喷施第2 次），其他田间管理均保持一致。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 农艺性状、产量的测定 潞党参于2021年10月13 日进行收获采样，各小区随机选取1 m×1 m 样方进行采样，测定其根长、根粗。清洗后将其在105 ℃烘箱杀青30 min，然后放于75 ℃烘干至恒质量，测定单株质量和单位面积总质量。

1.4.2 养分含量、品质的测定 取出烘干试样进行粉碎，样品过筛，分别用凯氏定氮仪法、钒钼黄比色法及火焰光度法[14]测定氮、磷、钾的含量。

多糖含量参考胡佳栋等[15]的方法测定。供试品溶液的配制方法：称取潞党参粉末（过0.18 mm筛）0.3 g，加入蒸馏水10 mL，80 ℃水浴提取4 h，浸提2 次，加入乙醇，4000 r/min 离心10 min，于40 ℃烘干，即为党参多糖样品。

党参炔苷含量的测定参考成铭等[16]建立的方法。采用C18 柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）色谱柱，以乙腈-水（体积比28∶72）为流动相，在267 nm 波长下进行检测。样品溶液的制备：在4位天平上称取潞党参粉末（过0.18 mm 筛）0.1 g，加入25 mL75%甲醇，超声处理45 min，超声结束后用75%甲醇补足质量，然后再离心15 min，取上清液通过0.22 μm微孔滤膜，潞党参样品HPLC 色谱分析如图1所示。

图1 潞党参样品HPLC 色谱分析Fig.1 HPLC chromatogram of Codonopsis pilosula

1.5 综合评价

利用模糊数学隶属函数法计算各项指标的隶属函数值[17]，并将所选指标隶属函数值求和取平均值，进行综合排名。

式中，C（Xi）为隶属函数值；Xi则表示潞党参根部的测定参数，其中，i=1，2，3，…，n；Xmax、Xmin则分别表示第i根测定参数的最大值和最小值。假设某一参数对根部的作用是负相关,则用反隶属函数进行转化,即方程（2），然后再对各个隶属参数的值进行排序,以作出综合评价。

1.6 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2018、SPSS 23.0 进行统计分析，采用单因素方差分析（ANOVA）和Duncan检验法比较测定指标的差异（P＜0.05），采用Origin 2020 进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同腐植酸型营养剂对潞党参根部生长性状及产量的影响

党参的根长、根粗及单株质量能够反映其生长状况，并影响产量大小。由表1 可知，喷施不同腐植酸型营养剂后，潞党参根长从大到小依次为T3＞CK＞T2＞T1＞T0，T3 处理的根长最大，为29.26 cm，较T0、T1 处理分别显著增加7.73% 和6.83%（P＜0.05），与其余各处理间差异不显著。不同处理的潞党参根粗呈现CK＞T3＞T2＞T1＞T0 的变化趋势，T1、T2 和T3 处理分别较T0 处理增加7.35%、8.49%和9.97%，各处理间无显著差异。潞党参单株质量从大到小依次是CK＞T3＞T2＞T1＞T0，T0 处理的单株质量最低，为2.09 g，分别较CK、T1、T2 和T3 处理显著降低18.67%、11.44%、12.18%和16.40%（P＜0.05）。潞党参产量由高到低排序为CK＞T3＞T2＞T1＞T0，CK 产量最高，为1275.50 kg/hm2，其次为T3 处理，产量为1250.35 kg/hm2，与CK 间差异不显著，但均显著高于T0、T1 处理（P＜0.05），T0 处理的产量最低，为1044.25 kg/hm2，显著低于其他处理（P＜0.05），T0处理分别较CK、T1、T2、T3 处理降低18.13%、9.18%、13.03%和16.48%。说明喷施腐植酸型营养剂有利于提高潞党参根长、根粗、单株质量及产量，且T3 型腐植酸营养剂提升效果显著。

表1 不同腐植酸型营养剂对潞党参根部生长性状及产量的影响Tab.1 Effects of different humic acid conditioners on root growth traits and yield of Codonopsis pilosula

2.2 不同腐植酸型营养剂对潞党参根部养分累积量的影响

不同腐植酸型营养剂对潞党参根部养分累积量的影响如表2 所示。

表2 不同腐植酸型营养剂对潞党参根部养分累积量的影响Tab.2 Effects of different humic acid conditioners on nutrient accumulation in roots of Codonopsis pilosulamg/株

氮、磷、钾是作物生长发育的三大营养元素，也是作物生长的三大养分资源。由表2 可知，相较于T0 处理，喷施腐植酸型营养剂后各处理氮、磷、钾养分积累量有所提升。单株氮素累积量从大到小排序为T3＞CK＞T1＞T2＞T0，T3 处理的氮素累积量最高，为39.57 mg/株，各处理间均无显著差异；单株磷素累积量从大到小排序为T3＞T1＞T2＞CK＞T0，其中，T3 处理的磷素累积量最大，为13.37 mg/株，较T0 处理显著增加32.34%（P＜0.05），其余各处理间差异不显著；单株钾素累积量从大到小排序为T3＞T2＞T1＞CK＞T0，T3 处理的钾素累积量最大，为38.70 mg/株，T0 处理的钾素累积量最低，分别较CK、T1、T2、T3 处理显著降低了18.13%、9.18%、13.03% 和16.48%（P＜0.05）。说明喷施腐植酸型营养剂有利于提高潞党参根部氮、磷、钾养分累积量，且T3 型腐植酸营养剂养分累积效果最佳。

2.3 不同腐植酸型营养剂对潞党参根部有效成分含量的影响

由图2 可知，喷施不同腐植酸型营养剂后各处理浸出物、水分、灰分含量均无显著变化。潞党参多糖含量从大到小依次为T3＞T2＞T1＞T0＞CK，其中，T3 处理多糖含量最高，达到23.86%，与T1、T2 处理间差异不显著，较CK、T0 处理分别显著增加49.97%和25.25%（P＜0.05），且CK 较T0处理显著降低16.48%（P＜0.05）。潞党参炔苷含量从大到小依次为T3＞T2＞T1＞T0＞CK，其中，T3 处理的炔苷含量最高，为0.34 mg/g，与T1、T2处理间差异不显著，较CK、T0 处理分别显著增加78.95%和30.77%（P＜0.05），其中，T0 处理较CK显著提高36.84%（P＜0.05）。说明喷施腐植酸型营养剂能够显著增加潞党参根部有效成分的积累，改善其收获期品质。

2.4 潞党参隶属函数分析

对潞党参根部农艺性状、养分累积量及有效成分等11 个指标进行模糊隶属函数分析并排名，结果如表3 所示，CK、T0、T1、T2、T3 处理隶属函数均值分别为0.34、0.26、0.56、0.65 和0.89，综合排名按从大到小依次为T3＞T2＞T1＞CK＞T0，其中综合评分≥0.50 的处理为T1、T2、T3 处理，T3 处理排名第1，平均隶属函数值得分是0.89。由此可知，喷施腐植酸型营养剂的处理隶属函数值均大于CK，说明腐植酸型营养剂对潞党参生长过程中养分的吸收、产量的增加及品质的提升均有积极影响。综合评价得出，T3 处理为潞党参生产的最佳处理。

表3 潞党参的生长指标和品质的隶属函数分析Tab.3 Membership function analysis of growth indexes and quality of Codonopsis pilosula

3 结论与讨论

腐植酸型营养剂作为一种新型营养剂，与植物生长调节剂相比，绿色环保，不仅能够提高作物根长、根粗、单株质量等生长性状指标，还能够在一定程度上加强作物根部氮、磷、钾养分的累积，提升作物品质。本研究表明，腐植酸型营养剂较喷施清水处理能够显著增加潞党参的产量，这与柳洪鹃等[18]在腐植酸处理的收获期甘薯块根上的产量结果相类似。其原因可能是腐植酸在根系生长过程中的作用类似生长素，能够导致细胞质膜通透性改变，促进植物根系的生长[19]，且腐植酸中的有机生物激素能增强植株根系的活性，改善根系的吸收能力，从而促进细胞生长素的生成，促进根部蛋白质的合成和细胞的生长，提高产量[20-21]。本研究还表明，腐植酸制剂Ⅰ+促根营养制剂处理与农户习惯喷施矮壮素产量无显著差异，这可能是因为腐植酸制剂Ⅰ+促根营养制剂处理的促根营养剂含有柠檬酸成分，促进了潞党参产量的增加，这与翟优雅[22]通过在烤烟上施用外源柠檬酸可以显著提高烤烟产量的结果相似。

多糖和炔苷是衡量潞党参品质优良的主要指标[23]。本研究结果表明，喷施腐植酸型营养剂处理的多糖含量均显著高于农户习惯和喷施清水处理。这可能是因为施用腐植酸能够提高对植物根部糖类的供应量，降低根部蔗糖分解速率，从而有利于根中糖类的积累[24]；再者，腐植酸还能与土壤中微量元素螯合，提升其从根部向其他部位运转的总量，调节微量元素与常量元素的比例及平衡状况，提高酶的活性，从而加强多糖的运转及合成[25]。炔苷作为次生代谢产物，是构成中药材党参质量的物质基础[26]。本研究结果表明，喷施腐植酸型营养剂能显著提高潞党参炔苷含量，究其原因可能是腐植酸会造成党参植株碳水化合物的合成超过自身生长的需要，引起非结构碳水化合物过剩，从而促进了以碳代谢为基础的多糖和炔苷的合成[27]，这与胡佳栋[28]对党参次生代谢产物合成途径的研究结果相似。目前，有关腐植酸提升中药材代谢产物的机制研究较少，下一步将对其进行深入探讨。

综上所述，合理喷施腐植酸型营养剂对潞党参的产量和品质的提升有积极作用，参考隶属函数分析对潞党参各项指标进行综合评价表明，腐植酸制剂Ⅰ+促根营养制剂处理为陵川地区潞党参种植最佳处理，能够达到与植物调节剂产量相当的情况下，提升潞党参多糖和炔苷含量，达到高产优质的效果。