有机肥料对栽培丹参的生长和丹参酮类物质累积的影响
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摘要
确保中药材含有稳定的化学成分是实现中药现代化的关键所在。药用植物丹参是目前国内使用量较多、栽培面积较大的中药材之一，因此栽培丹参的品质越来越受到关注。本文探讨了有机肥对丹参的生长及丹参根中三种丹参酮含量的影响，旨在为栽培丹参的合理施肥，有效改善栽培丹参的品质提供理论与生产依据。
本研究设置了不同肥料处理的砂培试验，分五个生长期采集丹参和基质样品，测定丹参根主要生物性状、丹参酮含量、养分含量及基质中速效养分、微量元素、酚酸类化合物含量，旨在研究丹参不同生长期不同有机肥料腐解产物对丹参生长和丹参酮类物质积累的影响。同时还对外源激素(LAA和GA_3)和腐殖酸对丹参生长和丹参酮类积累的影响进行了研究，在丹参根成熟期采样并测定其根主要生物性状和三种丹参酮含量，旨在充实有机肥腐解产物对丹参生长和品质影响的研究。主要结论如下：
1．砂培盆栽试验结果表明，有机肥处理对丹参生物量、营养元素、丹参酮含量的影响优于化肥处理。其中猪粪处理明显提高了丹参生物量及丹参根中钾、铜、锌含量和三种丹参酮的含量；菜籽饼处理中的丹参根中磷含量、牛粪处理丹参根中的氮含量也相对较高。
不同种类有机肥分解过程中基质中速效氮、速效磷、速效钾、速效铜、速效锌、酚酸类化合物的释放规律各异，因此对丹参生长和三种丹参酮含量产生不同影响：基质中速效氮与三种丹参酮含量呈正相关；基质中有效铜、有效锌含量与三种丹参酮含量呈正相关；而香豆酸、阿魏酸的增加，不利于丹参根干物质的增加和丹参酮的累积。
丹参生长过程中各因子的主成分分析与相关性分析表明：丹参生长过程中生物量和三种丹参酮含量分属于不同的主成分，丹参生长前期需要一定量的大量养分，而到后期，则对大量养分需求降低，起主要作用的为有效态微量元素。
2．外源激素试验表明，适宜浓度的赤霉素(GA_3)、吲哚乙酸(IAA)单施有利于增加丹参的生物量，提高丹参根中三种丹参酮的含量，适宜浓度的LAA、GA_3配施对丹参生物量和三种丹参酮含量的影响则表现出累加效应。在本实验条件下，GA_3中水平(150 mg·L~(-1))、高水平(300 mg·L~(-1))浓度单施处理和GA_3中水平与LAA中水平(2mg·L~(-1))配施处理均不利于三种丹参酮的积累，而两种激素的其余单施处理或配施处理的三种丹参酮总量均有不同程度的提高；尤以GA_3低水平(50 mg·L~(-1))配施IAA低水平(0.5 mg·L~(-1))处理对丹参生长的促进作用最明显，其次为GA_3低水平处理；IAA处理时，三种丹参酮总量随着其处理浓度的增加而增加。
3．外源腐殖酸试验表明，不同来源、不同浓度的腐殖酸对丹参生长及三种丹参酮的积累表现出不同的作用：随着腐殖酸浓度的增加，乌栅土提取的腐殖酸处理的丹参根中隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮Ⅱ_A总量及三种丹参酮总量降低，而马肝土提取的腐殖酸处理的隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮Ⅱ_A总量及三种丹参酮总量则增加。总体来说，在本实验条件下，乌栅土腐殖酸的中水平(80 mg·L~(-1))、低水平(40 mg·L~(-1))处理及所有的马肝土腐殖酸处理均表现出良好的促进作用，尤其是马肝土腐殖酸高水平处理(160 mg·L~(-1))和乌栅土腐殖酸低水平处理(40 mg·L~(-1))对丹参根中脂溶性成分累积的促进作用更为明显。其中马肝土腐殖酸中水平处理(80 mg·L~(-1))的隐丹参酮总量最高；而马肝土腐殖酸高水平处理(160 mg·L~(-1))最利于丹参酮Ⅰ和丹参酮Ⅱ_A的累积。
The key of realizing the Chinese medicine modernization was to ensure the traditional Chinese medicine had stable chemical composition. At present, because of Salvia miltiorrhiza's widely cultivation and large consumption, more and more attention has been paid to their effective constituents. The experiments were conducted to investigate the effects of organic fertilizers on their plant characters and contents of three kinds of Tanshinone of Salvia miltiorrhiza and to aim at improving their qualities as well.
Different fertilizing treatments on sand culture experiment were designed. And Salvia miltiorrhiza and media were sampled on the 80, 110, 140, 170, 200 day after the plants were transplanted. Biology characters, contents of three kinds of Tanshinone and nutrient of root of Salvia miltiorrhiza, contents of available N, available P, available K, available Cu, available Zn, and compounds of phenolic acid in media were determined. The experiment was aimed to study the effect of decomposed substance from manure on growth and accumulation of TanshinoneⅡ_A, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root during its growth period. At the same time, effects of extrinsic hormone and humic acid on growth and accumulation of TanshinoneⅡ_A, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root were studied. Roots of Salvia Miltiorrhiza which were sampled in November, were evaluated by biology characters and contents of three kinds of Tanshinone. This part of experiment was to enrich the study of effects of organic fertilizers on growth and accumulation of TanshinoneⅡ_A, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root The main conclusions are as follows:
1. Sand culture experiments showed that organic fertilizers had significant effects on biomass and contents of three kinds of Tanshinone of Salvia miltirrhiza. The effect of organic fertilizer was better than chemical fertilizer on biomass, contents of nutrient and Tashinone. Pig manure was better than moo-cow manure and rape cake on biomass and contents of K, Cu, Zn, TanshinoneⅡ_A, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone of Salvia Miltiorrhiza, while cow manure was better on contents of N, and rape cake was better on contents of P.
Because the rules of available N, available P, available K, available Cu, available Zn, and compounds of phenolic acid's releasing in media during the decomposing process of different maures were different, the effects of different maures on biomass and content of three kinds of Tanshinone in Salvia miltirrhiza's root were also various. Contents of available N, available Cu and available Zn in media and contents of Tanshinone in Salvia miltirrhiza's root had positive relativity at 0.05 level, while the increasing of contents ofρ-counmaric acid and ferulic acid in media went against to increasing of biomass and accumulation of Tanshiones in root of Salvia miltiorrhiza.
The results of relativity and principal factor analysis demonstrated that biomass and contents of three kinds of Tanshinone in Salvia miltirrhiza's root belong to different principal factors during its growth. And it need a lot of mineral elements during its growing prophase, while it comes to blooming period, the demand to nutrient was small, and microelements made great acting.
2. The extrinsic hormone experiment indicated that, treatments of IAA and GA_3 under proper concentrate could increase the biomass and contents of three kinds of Tanshinone in root of Salvia Miltiorrhiza. And effects of treatments of GA_3 matched with IAA under proper concentrate on biomass and contents of three kinds of Tanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root showed added action. In this experiment, treatments of GA_3 at concentration of 150 and 300 mg·L~(-1) and GA_3 at concentration of 150 mg·L~(-1) matched with IAA at concentration of 2 mg·L~(-1) made against accumulation of three kinds of Tanshinone. In contrast, other treatments increased the quantity of three kinds of Tanshinone, especially treatments of GA_3 at concentration of 50 mg·L~(-1) matched with IAA at 0.5 mg·L~(-1) who showed largest promoting action on the growth of Salvia Miltiorrhiza. This treatment significantly increased contents of three kinds of Tanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root. The effect of treatments of GA_3 at concentration of 50 mg·L~(-1) was in the next place. Along with the increasing of concentrate of IAA, the total quantity of three kinds of Tanshinone increased.
3. The extrinsic humic acid experiment showed that, different origins and concentration of humic acid had different effects on growth and accumulation of TanshinoneⅡA, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone of Salvia Miltiorrhiza. Along with increasing of concentration of humic acid, quantity of Cryptotanshinone, TanshinoneⅠ, TanshinoneⅡ_A and total quantity of three kinds of Tanshione of Salvia Miltiorrhiza in treatments of humic acid (extracted from Wu Zhatu) reduced, while Cryptotanshinone, TanshinoneⅠ, TanshinoneⅡ_A and total quantity of three kinds of Tanshione of Salvia Miltiorrhiza in treatments of humic acid (extracted from Ma Gantu) increased. Generally speaking, in this expeirment, treatments of humic acid (extracted from Wu Zhatu )at concentration of 40 mg·L~(-1) and 80 mg·L~(-1) and treatments of all humic acid (extracted from Ma Gantu) had better hastening action, especially treatments of humic acid (extracted from Ma Gantu) at concentration of 160 mg·L~(-1) and humic acid( extract from Wu Zhatu )at concentration of 40 mg·L~(-1), whose largely promoting action on accumulation of Tanshinone of Salvia Miltiorrhiza's root was more obvious than others. The contents of Cryptotanshinone was the most in treatment of humic acid (extracted from Ma Gantu )at concentrate of 80 mg·L~(-1). Meanwhile, treatments of humic acid (extracted from Ma Gantu) at concentration of 160 mg·L~(-1) were most beneficial to accumulation of TanshinoneⅠand TanshinoneⅡ_A.
本研究设置了不同肥料处理的砂培试验，分五个生长期采集丹参和基质样品，测定丹参根主要生物性状、丹参酮含量、养分含量及基质中速效养分、微量元素、酚酸类化合物含量，旨在研究丹参不同生长期不同有机肥料腐解产物对丹参生长和丹参酮类物质积累的影响。同时还对外源激素(LAA和GA_3)和腐殖酸对丹参生长和丹参酮类积累的影响进行了研究，在丹参根成熟期采样并测定其根主要生物性状和三种丹参酮含量，旨在充实有机肥腐解产物对丹参生长和品质影响的研究。主要结论如下：
1．砂培盆栽试验结果表明，有机肥处理对丹参生物量、营养元素、丹参酮含量的影响优于化肥处理。其中猪粪处理明显提高了丹参生物量及丹参根中钾、铜、锌含量和三种丹参酮的含量；菜籽饼处理中的丹参根中磷含量、牛粪处理丹参根中的氮含量也相对较高。
不同种类有机肥分解过程中基质中速效氮、速效磷、速效钾、速效铜、速效锌、酚酸类化合物的释放规律各异，因此对丹参生长和三种丹参酮含量产生不同影响：基质中速效氮与三种丹参酮含量呈正相关；基质中有效铜、有效锌含量与三种丹参酮含量呈正相关；而香豆酸、阿魏酸的增加，不利于丹参根干物质的增加和丹参酮的累积。
丹参生长过程中各因子的主成分分析与相关性分析表明：丹参生长过程中生物量和三种丹参酮含量分属于不同的主成分，丹参生长前期需要一定量的大量养分，而到后期，则对大量养分需求降低，起主要作用的为有效态微量元素。
2．外源激素试验表明，适宜浓度的赤霉素(GA_3)、吲哚乙酸(IAA)单施有利于增加丹参的生物量，提高丹参根中三种丹参酮的含量，适宜浓度的LAA、GA_3配施对丹参生物量和三种丹参酮含量的影响则表现出累加效应。在本实验条件下，GA_3中水平(150 mg·L~(-1))、高水平(300 mg·L~(-1))浓度单施处理和GA_3中水平与LAA中水平(2mg·L~(-1))配施处理均不利于三种丹参酮的积累，而两种激素的其余单施处理或配施处理的三种丹参酮总量均有不同程度的提高；尤以GA_3低水平(50 mg·L~(-1))配施IAA低水平(0.5 mg·L~(-1))处理对丹参生长的促进作用最明显，其次为GA_3低水平处理；IAA处理时，三种丹参酮总量随着其处理浓度的增加而增加。
3．外源腐殖酸试验表明，不同来源、不同浓度的腐殖酸对丹参生长及三种丹参酮的积累表现出不同的作用：随着腐殖酸浓度的增加，乌栅土提取的腐殖酸处理的丹参根中隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮Ⅱ_A总量及三种丹参酮总量降低，而马肝土提取的腐殖酸处理的隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮Ⅱ_A总量及三种丹参酮总量则增加。总体来说，在本实验条件下，乌栅土腐殖酸的中水平(80 mg·L~(-1))、低水平(40 mg·L~(-1))处理及所有的马肝土腐殖酸处理均表现出良好的促进作用，尤其是马肝土腐殖酸高水平处理(160 mg·L~(-1))和乌栅土腐殖酸低水平处理(40 mg·L~(-1))对丹参根中脂溶性成分累积的促进作用更为明显。其中马肝土腐殖酸中水平处理(80 mg·L~(-1))的隐丹参酮总量最高；而马肝土腐殖酸高水平处理(160 mg·L~(-1))最利于丹参酮Ⅰ和丹参酮Ⅱ_A的累积。
The key of realizing the Chinese medicine modernization was to ensure the traditional Chinese medicine had stable chemical composition. At present, because of Salvia miltiorrhiza's widely cultivation and large consumption, more and more attention has been paid to their effective constituents. The experiments were conducted to investigate the effects of organic fertilizers on their plant characters and contents of three kinds of Tanshinone of Salvia miltiorrhiza and to aim at improving their qualities as well.
Different fertilizing treatments on sand culture experiment were designed. And Salvia miltiorrhiza and media were sampled on the 80, 110, 140, 170, 200 day after the plants were transplanted. Biology characters, contents of three kinds of Tanshinone and nutrient of root of Salvia miltiorrhiza, contents of available N, available P, available K, available Cu, available Zn, and compounds of phenolic acid in media were determined. The experiment was aimed to study the effect of decomposed substance from manure on growth and accumulation of TanshinoneⅡ_A, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root during its growth period. At the same time, effects of extrinsic hormone and humic acid on growth and accumulation of TanshinoneⅡ_A, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root were studied. Roots of Salvia Miltiorrhiza which were sampled in November, were evaluated by biology characters and contents of three kinds of Tanshinone. This part of experiment was to enrich the study of effects of organic fertilizers on growth and accumulation of TanshinoneⅡ_A, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root The main conclusions are as follows:
1. Sand culture experiments showed that organic fertilizers had significant effects on biomass and contents of three kinds of Tanshinone of Salvia miltirrhiza. The effect of organic fertilizer was better than chemical fertilizer on biomass, contents of nutrient and Tashinone. Pig manure was better than moo-cow manure and rape cake on biomass and contents of K, Cu, Zn, TanshinoneⅡ_A, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone of Salvia Miltiorrhiza, while cow manure was better on contents of N, and rape cake was better on contents of P.
Because the rules of available N, available P, available K, available Cu, available Zn, and compounds of phenolic acid's releasing in media during the decomposing process of different maures were different, the effects of different maures on biomass and content of three kinds of Tanshinone in Salvia miltirrhiza's root were also various. Contents of available N, available Cu and available Zn in media and contents of Tanshinone in Salvia miltirrhiza's root had positive relativity at 0.05 level, while the increasing of contents ofρ-counmaric acid and ferulic acid in media went against to increasing of biomass and accumulation of Tanshiones in root of Salvia miltiorrhiza.
The results of relativity and principal factor analysis demonstrated that biomass and contents of three kinds of Tanshinone in Salvia miltirrhiza's root belong to different principal factors during its growth. And it need a lot of mineral elements during its growing prophase, while it comes to blooming period, the demand to nutrient was small, and microelements made great acting.
2. The extrinsic hormone experiment indicated that, treatments of IAA and GA_3 under proper concentrate could increase the biomass and contents of three kinds of Tanshinone in root of Salvia Miltiorrhiza. And effects of treatments of GA_3 matched with IAA under proper concentrate on biomass and contents of three kinds of Tanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root showed added action. In this experiment, treatments of GA_3 at concentration of 150 and 300 mg·L~(-1) and GA_3 at concentration of 150 mg·L~(-1) matched with IAA at concentration of 2 mg·L~(-1) made against accumulation of three kinds of Tanshinone. In contrast, other treatments increased the quantity of three kinds of Tanshinone, especially treatments of GA_3 at concentration of 50 mg·L~(-1) matched with IAA at 0.5 mg·L~(-1) who showed largest promoting action on the growth of Salvia Miltiorrhiza. This treatment significantly increased contents of three kinds of Tanshinone in Salvia Miltiorrhiza's root. The effect of treatments of GA_3 at concentration of 50 mg·L~(-1) was in the next place. Along with the increasing of concentrate of IAA, the total quantity of three kinds of Tanshinone increased.
3. The extrinsic humic acid experiment showed that, different origins and concentration of humic acid had different effects on growth and accumulation of TanshinoneⅡA, TanshinoneⅠ, and Cryptotanshinone of Salvia Miltiorrhiza. Along with increasing of concentration of humic acid, quantity of Cryptotanshinone, TanshinoneⅠ, TanshinoneⅡ_A and total quantity of three kinds of Tanshione of Salvia Miltiorrhiza in treatments of humic acid (extracted from Wu Zhatu) reduced, while Cryptotanshinone, TanshinoneⅠ, TanshinoneⅡ_A and total quantity of three kinds of Tanshione of Salvia Miltiorrhiza in treatments of humic acid (extracted from Ma Gantu) increased. Generally speaking, in this expeirment, treatments of humic acid (extracted from Wu Zhatu )at concentration of 40 mg·L~(-1) and 80 mg·L~(-1) and treatments of all humic acid (extracted from Ma Gantu) had better hastening action, especially treatments of humic acid (extracted from Ma Gantu) at concentration of 160 mg·L~(-1) and humic acid( extract from Wu Zhatu )at concentration of 40 mg·L~(-1), whose largely promoting action on accumulation of Tanshinone of Salvia Miltiorrhiza's root was more obvious than others. The contents of Cryptotanshinone was the most in treatment of humic acid (extracted from Ma Gantu )at concentrate of 80 mg·L~(-1). Meanwhile, treatments of humic acid (extracted from Ma Gantu) at concentration of 160 mg·L~(-1) were most beneficial to accumulation of TanshinoneⅠand TanshinoneⅡ_A.
引文
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