李燦雯，王康才，吳健，唐曉清

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材研究所，江蘇南京210095)

半夏Pinellia ternata(Thunb．)Breit為天南星科半夏屬多年生草本植物，以其干燥塊莖入藥。半夏為廣布種，主產(chǎn)于四川、湖北、河南、貴州、安徽、江蘇、山東等省?，F(xiàn)代藥理研究表明，半夏除對呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)有不同程度的影響外，還具有抗腫瘤、抗早孕、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜和催眠的作用。其中，生物堿是半夏塊莖的主要生理活性物質(zhì)，具有止嘔、鎮(zhèn)咳、祛痰、降壓、降脂，以及抗腫瘤和提高記憶之功效。生物堿是含氮化合物，氮素的利用對植物體內(nèi)生物堿的合成與積累有重要作用，在藥用植物研究中，已發(fā)現(xiàn)氮素可增加長春花、煙草、白羽扇豆、大麥、苦豆子等植物的生物堿含量［1－2］。同時氮素也是影響作物產(chǎn)量的重要因素［3］，因而施氮是調(diào)控作物生長的重要手段［4］。

目前，關(guān)于半夏的研究主要集中在化學(xué)成分、藥理及生物技術(shù)等方面，而氮素形態(tài)對半夏生長和化學(xué)成分積累的影響尚未見報道。本實(shí)驗(yàn)采用無土栽培方法，研究同一氮素水平下不同銨硝比例對半夏光合特性、氮代謝及相關(guān)化學(xué)成分積累的影響，以期為半夏的合理施氮提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2010年3～8月在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行。供試材料為江蘇省泰州地區(qū)的泰半夏。選擇形態(tài)一致、大小相近的塊莖為繁殖材料，2010年3月22日進(jìn)行盆栽，盆高18 cm×直徑15 cm，基質(zhì)為蛭石，每盆裝基質(zhì)重865 g，每盆播種10個塊莖，播種深度6 cm，置于遮陽棚內(nèi)，管理措施一致。

1.2 測定項(xiàng)目和方法

半夏葉片光合特性和光合生理參數(shù)于5月16～17日測定。光合色素含量的測定采用分光光度計法［5］，于5月16日上午8：00，在各處理長勢一致的成熟植株中，隨機(jī)選擇10株，取其中間葉片進(jìn)行測定。選擇顏色正常，完全展開的三裂葉的中間葉片的中部，用 LI－6400型光合儀，在 1000 μmol/(m2·s)光照強(qiáng)度條件下，測定凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)。各處理隨機(jī)選擇5株，重復(fù)3次。

半夏植株倒苗后，7月23日收獲塊莖，洗凈，105℃殺青10 min，55℃烘干至恒重，打粉過孔徑0.3 mm篩。采用酸性染料比色法［6］測定總生物堿含量，采用電位返滴定法［7］測定總有機(jī)酸含量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，LSD法檢驗(yàn)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

表1 /對半夏葉片光合色素含量的影響Table 1 Effect of /on the contents of Chlorophyll in Pinellia ternata leaves

表1 /對半夏葉片光合色素含量的影響Table 1 Effect of /on the contents of Chlorophyll in Pinellia ternata leaves

注(Note)：數(shù)值后不同字母表示處理間差異達(dá)到5%顯著水平Values followed by different letters mean significant between treatments at the 5%level．

葉綠素Chlorophyll(mg/g，F(xiàn)W)NH+4 －N/NO－3－N 葉綠素a Chl a葉綠素b Chl b葉綠素(a+b)Chl a+Chl b葉綠素a/b Chl a/Chl b類胡蘿卜素Carotenoid(mg/g，F(xiàn)W)0∶100 1.159±0.006 b 0.518±0.022 b 1.676±0.01 022 ab 2.176±0.068 a 0.260±0.016 ab 5 b 2.240±0.062 a 0.235±0.001 b 25∶75 1.378±0.104 ab 0.685±0.043 a 2.064±0.007 ab 2.030±0.007 a 0.248±0.027 ab 50∶50 1.334±0.064 ab 0.620±0.022 ab 1.954±0.085 ab 2.150±0.002 a 0.275±0.017 ab 75∶25 1.516±0.063 a 0.644±0.019 ab 2.159±0.044 a 2.359±0.066 a 0.354±0.012 a 100∶0 1.230±0.003 ab 0.566±0.024 ab 1.796±0.

表2 對半夏相關(guān)光合參數(shù)的影響Table 2 Effect of ratios on photosynthetic parameters in Pinellia ternata leaves

表2 對半夏相關(guān)光合參數(shù)的影響Table 2 Effect of ratios on photosynthetic parameters in Pinellia ternata leaves

注(Note)：Pn—Net photosynthetic rate;Gs—Stomotal conductance to H2O;Ci—Intercellular CO2concentration;Tr—Transpiration rate．?dāng)?shù)值后不同字母表示處理間差異達(dá)到5%顯著水平Values followed by different letters mean significant between treatments at the 5%level．

NH+4 －N/NO－3－N 凈光合速率 Pn［μmol/(m2·s)］)］0∶100 5.967±1.569 b 0.097±0.050 ab 292.658±4氣孔導(dǎo)度Gs［mol/(m2·s)］胞間CO2濃度Ci(μmol/mol)蒸騰速率Tr［mmol/(m2·s.647 ab 0.960±0.099 a 0.968 a 1.295±0.631 a 25∶75 10.086±1.808 a 0.132±0.032 a 266.168±38.067 ab 1.754±0.314 a 50∶50 6.597±1.768 b 0.063±0.039 ab 208.803±59.002 b 0.953±0.517 a 75∶25 8.329±0.788 ab 0.071±0.017 ab 219.642±24.760 ab 1.165±0.245 a 100∶0 5.399±1.514 b 0.056±0.006 b 262.280±33

表3 /對半夏葉片NR活性和－N 含量的影響Table 3 Effect of /on the activities of NR and the contents of nitrate nitrogen in Pinellia ternata leaves

表3 /對半夏葉片NR活性和－N 含量的影響Table 3 Effect of /on the activities of NR and the contents of nitrate nitrogen in Pinellia ternata leaves

注(Note)：數(shù)值后不同字母表示處理間差異達(dá)到5%顯著水平Values followed by different letters mean significant between treatments at the 5%level．

NH+4－N/NO－3－N NR活性Activity of NR［μg/(g·h)，F(xiàn)W］NO－3－N 含量NO－3－N contents(mg/g，F(xiàn)W)0∶100 50.335±0.472 a 1.426±0.055 c 25∶75 42.020±0.182 b 1.590±0.063 b 50∶50 23.221±0.587 c 2.038±0.053 a 75∶25 16.179±0.112 d 1.699±0.061 b 100∶0 17.211±0.355 d 1.587±0.120 b

表4 對半夏塊莖總生物堿和總有機(jī)酸含量的影響(%)Table 4 Effect of on the content of total alkaloidand organic acid in Pinellia ternata tuber

注(Note)：數(shù)值后不同字母表示處理間差異達(dá)到5%顯著水平Values followed by different letters mean significant between treatments at the 5%level．

NH+4－N/NO－3－N總生物堿含量Amount of alkaloid總有機(jī)酸Amount of organic acid 0∶100 0.0433±0.0003 a 0.451±0.001 b 25∶75 0.0334±0.0003 b 0.349±0.005 b 50∶50 0.0346±0.0002 b 0.601±0.001 a 75∶25 0.0321±0.0016 b 0.656±0.003 a 100∶0 0.0257±0.0012 c 0.648±0.001 a

3 討論

氮素被植物吸收利用主要有銨態(tài)氮和硝態(tài)氮兩種形態(tài)。在可選擇的條件下，不同植物或同一植物的不同生育階段，對氮素的吸收量則有明顯差異。單純供應(yīng)－N往往會抑制K+和Ca2+的吸收，并帶來氨毒害，抑制作物的生長［8－10］; 而單純供應(yīng)－N，容易引起根際pH升高，這對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收和利用是不利的，如對鐵的吸收［11］。近年研究結(jié)果表明，多數(shù)植物在同時供應(yīng)－N 和－N 時，其生長量均高于單獨(dú)供應(yīng)－N 和－N 的生長量［11］。

3.1 氮素形態(tài)與半夏光合特性的關(guān)系

葉綠素含量通常是氮素脅迫、光合能力和植物發(fā)育階段(特別是衰老階段)的指示器。曹翠玲等［12］發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)液中－N 和－N 配比相等時，小麥葉片的葉綠素含量達(dá)到最大，兩種氮素形態(tài)單獨(dú)施用時最低。郭培國等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在烤煙生長前、中期，增施銨態(tài)氮施用比例，烤煙的葉綠素含量增加，但達(dá)100%銨態(tài)氮時，葉綠素含量反而下降，低于施用50%和75%銨態(tài)氮的處理;在烤煙生長后期，功能葉片葉綠素含量基本上與施用銨態(tài)氮比例高低一致，以全銨態(tài)氮處理的葉綠素含量最高。李存東等［14］試驗(yàn)結(jié)果表明，混合態(tài)氮素營養(yǎng)與單一－N營養(yǎng)相比，能夠有效提高棉花苗期葉片中葉綠素含量和葉片凈光合速率，適當(dāng)?shù)?比例，有利于促進(jìn)棉苗生長。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，半夏葉片光合色素含量隨－N/－N增大呈先升后降趨勢，－N/－N 為 75∶25 時，葉綠素 a和類胡蘿卜素含量最高;25∶75時，葉綠素b含量最高;半夏凈光合速率和氣孔導(dǎo)度在25∶75為最大。－N/－N 為25∶75 和 75∶25，凈光合速率均高于其他處理，說明不同氮素形態(tài)配施有利于半夏光合效率的提高。

3.2 氮素形態(tài)與半夏葉片中NR活性及－N積累的關(guān)系

硝酸還原酶(NR)存在于植物莖葉和根系中，是植物氮素代謝中的限速酶［15］。NR是一種誘導(dǎo)酶吸收減少，將導(dǎo)致體內(nèi)NR活性降低，葉片NR活性很大程度上決定于木質(zhì)部運(yùn)送至葉片的流量，而與葉片中原有的－N含量關(guān)系不密切［16］。汪建飛等［17］研究發(fā)現(xiàn)，提高營養(yǎng)液中硝態(tài)氮的比例，可以顯著提高菠菜莖葉中的NR活性。李慶余等［18］試驗(yàn)結(jié)果表明，全硝態(tài)氮及銨硝配比處理下果實(shí)NR活性顯著高于全銨態(tài)氮處理。本研究結(jié)果也表現(xiàn)與之同樣的規(guī)律，隨著N比例的增加，半夏葉片中NR活性呈上升趨勢。葉片中累積的－N含量呈先升后降的趨勢，－N/－N 為50∶50 時，葉片中－N 含量最高。

3.3 氮素形態(tài)與半夏塊莖總生物堿和總有機(jī)酸含量的關(guān)系

氮素的利用對植物體內(nèi)生物堿的合成和積累具有重要的意義。孫世芹等［19］對沙培喜樹幼苗進(jìn)行不同形態(tài)氮配比處理，認(rèn)為喜樹堿含量與氮素形態(tài)關(guān)系明顯，銨硝比為25∶75時有利于喜樹堿在幼葉中的合成和積累。范巧佳等［20］研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮比例較高有利于川芎總生物堿含量的積累。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，隨－N比例的增加，半夏塊莖總生物堿呈現(xiàn)上升趨勢，全硝處理下總生物堿含量最高，全銨處理下含量最小。

綜上所述，氮素及不同形態(tài)氮配比對半夏光合作用，氮代謝及主要化學(xué)成分均有不同程度的影響。氮素配比施用較單一形態(tài)氮素有利于半夏植株的生長，較高比例的硝態(tài)氮有利于生物堿的積累，較高比例的銨態(tài)氮有利于有機(jī)酸的累積。

［1］Sreevalli Y，Kulkarni R N，Baskaran K．Increasing the content of leaf and root alkaloids of high alkaloid content mutants of periwinkle through nitrogen fertilization［J］．Ind．Crops Prod．，2004，19：191 －195．

［2］紀(jì)瑛，藺海明，陳垣，等．施氮對苦豆子生物量及生物堿積累的影響［J］．草業(yè)學(xué)報，2008，17(3)：40－46．

Ji Y，Lin H M，Chen Yet al．Nitrogen nutrition effects on character，biomass and alkaloid accumulation ofSophora alopecuroides［J］．Acta Pratac．Sin．，2008，17(3)：40 －46．

［3］李楠，劉淑霞，劉偉，等．草原土壤施用復(fù)混肥的研究［J］．草業(yè)學(xué)報，2002，11(1)：47－50．

Li N，Liu S X，Liu Wet al．Study on complex mixed fertilizer application in grassland soil［J］．Acta Pratac．Sin．，2002，11(1)：47－50．

［4］張旺鋒，王振林，余松烈，等．氮肥對新疆高產(chǎn)棉花群體光合性能和產(chǎn)量形成的影響［J］．作物學(xué)報，2002，28(6)：789－796．

Zhang W F，Wang Z L，Yu S Let al．Effect of nitrogen on canopy photosynthesis and yield formation in high-yielding cotton of Xinjian［J］．Acta Agron．Sin．，2002，28(6)：789 －796．

［5］李合生．植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)［M］．北京：高等教育出版社，2000．125－128，134－137，194－197．

Li H S．Experiments of plant physiology and biochemistry［M］．Beijing：Higher Education Press，2000．122 －123，124 －127，134 －137．

［6］于超，張明，王宇，等．紫外分光光度法測定不同產(chǎn)地半夏中總生物堿的含量［J］．時珍國醫(yī)國藥，2002，13(2)：73－75．

Yu C，Zhang M，Wang Yuet al．Determination of the alkaloids inPinellia ternate(Thunb．)Breit．from varied areas by UV absorption spectroscopy［J］．Lishizhen Med．Materia Med．Res．，2002，13(2)：73－75．

［7］國家藥典委員會．中華人民共和國藥典［S］．北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010．110．

Chinese Pharmacopoeia Commission．Pharmacopoeia ofthe People's Republic of China［S］．Beijing：People's Medical Publishing House，2010．110．

［8］Villa S M，Wood C W，Guertal E A．Effects of nitrogen form，nighttime nutrient solution strength，and cultivar on greenhouse tomato production［J］．J．Plant Nutr．，1999，22(12)：1931－1945．

［9］Mitreva N，Mitova L．Nitrogen form in root nutrition of sunflower［J］．Bulgarian J．Agric．Sci．，1999，5(6)：877 －886．

［10］Xu G H，Wolf S，Kafkafi Uet al．Effect of varying nitrogen form and concentration during growing season on sweet pepper flowering and fruit yield［J］．J．Plant Nutr．，2001，24(7)：1099－1116．

［11］李春儉．高級植物營養(yǎng)學(xué)［M］．北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2008．165．

Li C J．Mineral nutrition of higher plants［M］．Beijing：China Agricultural University Press，2008．165．

［12］曹翠玲，李生秀．氮素形態(tài)對小麥中后期的生理效應(yīng)［J］．作物學(xué)報，2003，29(2)：258－262．

Cao C L，Li S X．Effects of N form on some physiological characteristics and yield of wheat during the vegetative and reproductive growth stage［J］．Acta Agron．Sin．，2003，29(2)：258 －262．

［13］郭培國，陳建軍，鄭艷玲．氮素形態(tài)對烤煙光合特性影響的研究［J］．植物學(xué)通報，1999，16(3)：262－267．

Guo P G，Chen J J，Zheng Y L．Study on the effects of nitrogen forms on photosynthetic characteristics in flue-cured tobacco［J］．Chin．Bull．Bot．，1999，16(3)：262 －267．

［14］李存東，董海榮，李金才．不同形態(tài)氮比例對棉花苗期光合作用及碳水化合物代謝的影響［J］．棉花學(xué)報，2003，15(2)：87 －90．

Li C D，Dong H R，Li J C．Influence of various ratios of nitrogen nutrition on photosynthetic and sugar metabolism of cotton［J］．Cott．Sci．，2003，15(2)：87 －90．

［15］李合生．現(xiàn)代植物生理學(xué)［M］．北京：高等教育出版社，2002．97．

Li H S．Modern plant physiology［M］．Beijing：Higher Education Press，2002．97．

［16］史瑞和．植物營養(yǎng)原理［M］．南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1989．249．

Shi R H．Plant nutrition［M］．Nanjing：Jiangsu Technology Press，1989．249．

［17］汪建飛，董彩霞，沈其榮．氮素不同形態(tài)配比對菠菜體內(nèi)游離氨基酸含量和相關(guān)酶活性的影響［J］．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2007，13(4)：664 －670．

Wang J F，Dong C X，Shen Q R．Effect of NH+4－N/NO－3－N ratios on the free amino acids and three kinds of enzymes of nitrogen metabolism in spinach(Spinacia oleraceaL．)shoot［J］．Plant Nutr．Fert．Sci．，2007，13(4)：664 －670．

［18］李慶余，徐新娟，顧海龍，等．氮素形態(tài)對櫻桃番茄果實(shí)發(fā)育中氮代謝的影響［J］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21(9)：2335－2341．

Li Q Y，Xu X J，Gu H Let al．Effects of applying different nitrogen form on cherry tomato nitrogen metabolism during fruit development［J］．Chin．J．Appl．Ecol．，2010，21(9)：2335 －2341．

［19］孫世芹，閻秀峰．氮素形態(tài)對喜樹幼苗喜樹堿含量及喜樹堿代謝相關(guān)酶類的影響［J］．中國中藥雜志，2008，33(13)：1519－1523．

Sun S Q，Yan X F．Effects of nitrogen forms on camptothecin contentand its metabolism-related enzymes activities inCamptotheca acuminateseedlings［J］．China J．Chin．Materia Med．，2008，33(13)：1519－1523．

［20］范巧佳，張毅，楊世民，等．氮素形態(tài)對川芎生長、產(chǎn)量與阿魏酸和總生物堿含量的影響［J］．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2010，16(3)：720 －724．

Fan Q J，Zhang Y，Yang S Met al．Effect of nitrogen forms on the growth，yield，content of ferulic acid and total alkaloids ofLigusticum chuanxiong［J］．Plant Nutr．Fert．Sci．，2010，16(3)：720－724．

［21］印莉萍，黃勤妮，吳平．植物營養(yǎng)分子生物學(xué)及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［M］．北京：科學(xué)出版社，2006．34．

Yin L P，Huang Q N，Wu P．Molecular biology of plant nutrition and signal transduction［M］．Beijing：Science Press，2006．34．