基于蘄艾產(chǎn)量和品質(zhì)的氮肥適宜施用量研究

馬 琳，陳昌婕，苗玉煥，郭蘭萍，劉大會(huì)*

（1 湖北中醫(yī)藥大學(xué)中藥資源中心，湖北武漢 430065；2 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心道地藥材國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，北京 100700）

艾葉為菊科植物艾 (Artemisia argyi Lévl.et Van)的干燥葉，其主要成分為揮發(fā)油、酚酸和黃酮等，具有溫經(jīng)止血、散寒止痛、祛濕止癢的功效[1]。干燥艾葉經(jīng)過(guò)反復(fù)曬杵、捶打、粉碎，篩除雜質(zhì)、粉塵，可得到軟細(xì)如棉的“艾絨”，其成分主要為非腺毛。艾絨是艾灸的主要材料，艾絨質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響了艾灸療效。艾葉主產(chǎn)于湖北、河南、河北等省，其中以湖北蘄艾為著名道地藥材。隨著艾葉在臨床和大健康產(chǎn)業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，現(xiàn)已在全國(guó)10余省份進(jìn)行大面積人工栽培，總面積超過(guò)5萬(wàn)hm2，僅湖北蘄春縣蘄艾的人工種植面積就有1.2萬(wàn)hm2，成為促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和老百姓脫貧致富的有效特色產(chǎn)業(yè)。但由于全國(guó)各地艾葉人工栽培歷史較短，田間優(yōu)質(zhì)高效種植管理技術(shù)非常缺乏，導(dǎo)致栽培艾葉產(chǎn)量和質(zhì)量低下，極大影響了農(nóng)戶生產(chǎn)積極性和臨床用藥安全。

氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需元素，顯著影響中藥材的產(chǎn)量和品質(zhì)。肖云華等[2]研究表明，施用氮肥可以明顯提高菘藍(lán)葉片的凈光合速率，增加地上部和地下部干物質(zhì)積累量，但持續(xù)增加氮肥施用量后，菘藍(lán)地上部和地下部干物質(zhì)積累量有所下降。盧麗蘭等[3]發(fā)現(xiàn)廣藿香揮發(fā)油含量隨著供氮水平的提高而增加。隨著施氮量的增加，廣金錢草總黃酮含量和丹參主要酚酸類成分含量先增加后降低[4-5]。王曉軍等[6]在寧夏艾草上開(kāi)展了“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)低氮水平下，隨著施氮量增加寧夏艾草產(chǎn)量逐漸提高，并推薦了最佳效益產(chǎn)量的氮肥用量75.66 kg/hm2。植物非腺毛是植物外表皮細(xì)胞發(fā)育形成的無(wú)腺體的毛狀附屬結(jié)構(gòu)，它存在于許多陸生植物器官表面，是植物長(zhǎng)期進(jìn)化形成的應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境的特殊結(jié)構(gòu)。研究表明栽培金銀花花蕾非腺毛的性狀特征受環(huán)境和遺傳兩因素共同影響[7]，而施肥對(duì)植物非腺毛生長(zhǎng)發(fā)育的影響尚不清楚。目前，關(guān)于施用氮肥對(duì)艾葉葉絨、揮發(fā)油等品質(zhì)指標(biāo)的影響也未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。因此本研究以湖北蘄春縣蘄艾為研究對(duì)象，通過(guò)2年的田間試驗(yàn)研究不同氮肥施用量對(duì)蘄艾產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為蘄艾的規(guī)范化施肥提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

于2018和2019年在國(guó)家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系黃岡綜合試驗(yàn)站蘄春試驗(yàn)示范基地開(kāi)展試驗(yàn)，試驗(yàn)地分別位于湖北省蘄春縣八里湖農(nóng)場(chǎng)和赤東鎮(zhèn)蘄艾種植基地。蘄春屬亞熱帶季風(fēng)氣候，江淮小氣候區(qū)，年平均氣溫為16.8℃，年降雨量為1341.7 mm。兩試驗(yàn)地均為黃棕壤，八里湖試驗(yàn)地土壤肥力狀況為：有機(jī)質(zhì)19.64 g/kg，全氮1. 01 g/kg，堿解氮96.44 mg/kg，全磷1. 30 g/kg，速效磷57.68 mg/kg，全鉀29.63 g/kg，速效鉀120.76 mg/kg，pH 4.55。赤東鎮(zhèn)試驗(yàn)地土壤肥力狀況為：有機(jī)質(zhì)21.8 g/kg，全氮1.12 g/kg，堿解氮123.94 mg/kg，全磷0.56 g/kg，速效磷31.57 mg/kg，全鉀23.04 g/kg，速效鉀197.59 mg/kg，pH 5.12。供試蘄艾種苗為當(dāng)?shù)爻Ｓ闷贩N，由種植基地提供，經(jīng)湖北中醫(yī)藥大學(xué)劉大會(huì)教授鑒定為艾 (Artemisia argyi Lévl. et Vant.)；供試肥料為尿素(N 46%)、過(guò)磷酸鈣 (P2O515%)、氯化鉀 (K2O 60%)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用兩年的田間定位試驗(yàn)，共設(shè)置5個(gè)施氮 (N)處理：0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240(N240) kg/hm2，每個(gè)處理施磷 (P2O5) 120 kg/hm2、鉀(K2O) 120 kg/hm2。每處理設(shè)置4次重復(fù)，共20個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為10 m2(1.5 m × 6.5 m，包含溝距30 cm)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

2018年蘄春縣八里湖農(nóng)場(chǎng)田間試驗(yàn)為新種蘄艾地，選取蘄艾優(yōu)良母株上未發(fā)芽根狀莖作種苗，于2018年1月16日按照株行距20 cm × 30 cm定植于種植基地，3月15日后新栽蘄艾根莖陸續(xù)出苗，試驗(yàn)于3月1日將60%的氮肥、全部的磷肥和鉀肥作為基肥撒施于小區(qū)畦面，并用畦溝土將撒施的肥料淺覆蓋，4月5日和5月5日分兩次平均追施剩余的40%氮肥。2019年蘄春縣赤東鎮(zhèn)田間試驗(yàn)是在二年生蘄艾種植基地進(jìn)行 (蘄艾為多年生宿根植物)，頭年采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方式進(jìn)行施肥，待冬季蘄艾地上部分枯萎清理干凈后，于2019年1月15日將60%的氮肥、全部的磷肥和鉀肥作為基肥撒施于小區(qū)畦面，并用畦溝土將撒施的肥料淺覆蓋，2月10日田間老株陸續(xù)發(fā)新芽，2月25日和3月25日分兩次平均追施剩余的40%氮肥。各試驗(yàn)其余農(nóng)事操作同常規(guī)蘄艾種植。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量測(cè)定與采收 調(diào)研與采收分別于2018年6月10日和2019年6月15日進(jìn)行。在各試驗(yàn)小區(qū)選取具有代表性的30株蘄艾測(cè)定相關(guān)農(nóng)藝性狀，其中株高為近地面基部至蘄艾莖頂端的高度；莖粗為蘄艾莖稈高度二分之一處的直徑；枯葉高為植株莖稈中下部枯葉處的高度；統(tǒng)計(jì)單株蘄艾的主干葉片數(shù)，并測(cè)定每株蘄艾中部3片葉片的寬和長(zhǎng)；每小區(qū)選取2個(gè)長(zhǎng)為1.5 m、寬為1 m的采樣點(diǎn)，對(duì)采樣點(diǎn)內(nèi)的蘄艾進(jìn)行采收，之后進(jìn)行陰干處理并稱量蘄艾葉片干重，計(jì)算單位面積葉片產(chǎn)量；統(tǒng)計(jì)采樣點(diǎn)內(nèi)單位面積蘄艾有效采收株數(shù)，即為蘄艾單位面積出苗數(shù)。

1.3.2 礦質(zhì)元素含量測(cè)定 準(zhǔn)確稱取過(guò)2 mm篩的艾粉0.1000 g于干燥消解管內(nèi)，依次加入3.0 g K2SO4、0.2 g CuSO4·5H2O 和 8 mL H2SO4進(jìn)行石墨爐消解，消解完全后靜置冷卻，用K9860全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定氮 (N) 元素含量[8]。精密稱取過(guò)2 mm篩的艾粉0.1000 g于聚乙烯消化管內(nèi)，加入2 mL H2O2、1 mL HF和10 mL HNO3進(jìn)行微波消解，消解完全后靜置冷卻，定容，采用鉬銻抗比色法測(cè)定磷 (P) 元素含量，采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定鉀 (K)、鎂(Mg)、鈣 (Ca)、鋅 (Zn) 等元素含量，采用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定銅 (Cu) 元素含量[8]。

1.3.3 葉片氮肥利用效率計(jì)算[9-10]葉片氮積累量(kg/hm2) = 葉片氮含量 × 葉片產(chǎn)量；

葉片氮肥偏生產(chǎn)力 (NPFP，kg/kg) = 施氮區(qū)葉片產(chǎn)量/氮肥投入量；

葉片氮肥吸收率 (ARE，%) = (施氮區(qū)艾葉氮積累量－未施氮區(qū)艾葉氮積累量)/氮肥投入量 × 100；

葉片氮肥農(nóng)學(xué)效率 (NAE，kg/kg) = (施氮區(qū)艾葉產(chǎn)量-未施氮區(qū)艾葉產(chǎn)量)/氮肥投入量

1.3.4 葉絨含量測(cè)定 用四分法從每份葉片樣品中抽取10 g干品，置于轉(zhuǎn)速為28 000 r/min的高速萬(wàn)能粉碎機(jī)中粉碎30 s，將粉碎后的混合物置于2 mm篩中，篩凈全部粉末，得到艾絨，稱定質(zhì)量，將艾絨質(zhì)量除以艾葉樣品質(zhì)量，得到出絨率，將出絨率乘以葉片產(chǎn)量，即為葉絨產(chǎn)量。

1.3.5 總揮發(fā)油及揮發(fā)性成分含量測(cè)定 參照2020年版《中國(guó)藥典 (四部)》通則 2204“揮發(fā)油測(cè)定法”測(cè)定揮發(fā)油含量，并運(yùn)用ThermoFisher Trace 1310型氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀 (美國(guó)賽默飛公司)，測(cè)定艾葉揮發(fā)油中桉油精、α-側(cè)柏酮、樟腦、龍腦、α-石竹烯、β-丁香烯、石竹素的含量[11-12]。

1.3.6 黃酮和酚酸類成分含量測(cè)定 取過(guò)一號(hào)篩的艾粉用純甲醇進(jìn)行浸提，并通過(guò)Agilent1260高效液相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司）測(cè)定艾葉粉末中新綠原酸、綠原酸、隱綠原酸、異綠原酸B、異綠原酸A、異綠原酸C、山柰酚、棕矢車菊素、異澤蘭黃素的含量[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010，IBM SPSS Statistics 26軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用GraphPad Prism 8軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

從表1可以看出，2年試驗(yàn)中，隨著氮肥施用量的增加，蘄艾的出苗數(shù)和葉片產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，在2018年是N180處理最高，2019年是N120處理最高，與N0處理相比，蘄艾出苗數(shù)分別增加了108.8% (2018年)和57.1% (2019年)，葉片產(chǎn)量分別提高了159.3% (2018年)和95.5% (2019年)。隨著氮肥施用量的增加，蘄艾株高和葉片數(shù)逐漸增加，2018年莖粗和枯葉高先增加后降低，葉片大小無(wú)顯著差異，2019年莖粗、枯葉高和葉片大小均逐漸增加。為深入分析氮肥施用量與蘄艾葉片產(chǎn)量的關(guān)系，將蘄艾葉片產(chǎn)量 (Y) 與氮肥施用量 (X) 進(jìn)行曲線擬合，得出2018和2019年一元二次氮肥效應(yīng)方程：Y2018= －0.1485X2+ 49.931X + 2832.4 (R2=0.9601)，Y2019= －0.1044X2+ 35.814X + 3129 (R2=0.9853)。由此可以看出，2018、2019年蘄艾葉片產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加呈先提高后降低的趨勢(shì)，在施氮量分別為168和172 kg/hm2時(shí)，蘄艾達(dá)到最高葉片產(chǎn)量7030和6200 kg/hm2。

表1 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾農(nóng)藝性狀及葉片產(chǎn)量的影響Table 1 Effects of N application rates on the agronomic traits and leaf yield of Artemisia argyi

2.2 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾葉片中礦質(zhì)元素含量的影響

由表2可知，隨著氮肥施用量的增加，蘄艾葉片中N和Cu元素含量呈持續(xù)增加趨勢(shì)，N含量上升幅度2018和2019年分別為18.1%～47.9%和12.6%～56.6%，Cu含量上升幅度分別為10.3%～48.0%和28.9%～94.1%；K和Mg元素含量先增加后降低，K元素含量在N60處理最大，較N0處理分別增加了3.7% (2018年)和6.8% (2019年)，Mg元素含量在N120處理最大，較N0處理分別增加了75.0%(2018年)和4.3% (2019年)。P含量在N240處理最高，但2018年未達(dá)顯著水平，2019年顯著高于其它處理。

2.3 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾藥材品質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)蘄艾藥材艾絨產(chǎn)量的影響 由圖1可知，在N60和N120處理蘄艾出絨率最大，2018年 (新地)較N0分別增加了8.5%、5.8% (P ＜ 0.05)，2019年較N0也有增加，但未達(dá)顯著水平；然而，N180和N240處理在2018和2019年均降低了蘄艾的出絨率。

圖1 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾葉片出絨率的影響Fig. 1 Effects of N application rates on the output rate of moxa in the leaves of Artemisia argyi

施氮顯著增加了蘄艾絨產(chǎn)量 (圖2)，2018年蘄艾絨產(chǎn)量在N180處理最高，與N120處理沒(méi)有顯著差異，但顯著高于N60和N240處理；2019年在N120處理最高，且顯著高于其他處理。分別將兩年的蘄艾絨產(chǎn)量 (Y) 與氮肥施用量 (X) 進(jìn)行曲線擬合，得出氮肥效應(yīng)方程分別為：Y2018= －0.0477X2+14.001X+715.82 (R2=0.9832)，Y2019= －0.0325X2+9.2293X+771.26 (R2=0.9358)，依照該方程計(jì)算，2018、2019年氮肥施用量分別為147和142 kg/hm2時(shí)，蘄艾達(dá)到最高絨產(chǎn)量 1743 和 1426 kg/hm2。

圖2 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾絨產(chǎn)量的影響Fig. 2 Effects of N application rates on moxa yield of Artemisia argyi

2.3.2 對(duì)蘄艾藥材總揮發(fā)油及其揮發(fā)性成分的影響

在2018—2019年試驗(yàn)中，隨著氮肥施用量增加，蘄艾葉片總揮發(fā)油含量整體上呈增加趨勢(shì)，分別在N240和N180處理下最大，較N0處理分別增加了6.2%和17.8%。揮發(fā)性成分β-丁香烯和石竹素含量均在N240處理最高，與N0相比β-丁香烯含量分別增加了300.0% (2018年)和169.0% (2019年)，石竹素含量分別增加了16.2% (2018年)和60.5%(2019年)。桉油精、α-側(cè)柏酮、樟腦、龍腦和α-石竹烯的含量均在N180處理達(dá)到最高，2018、2019與N0相比，桉油精含量分別增加了57.3%和56.5%，α-側(cè)柏酮含量分別增加了23.7%和80.1%，樟腦含量分別增加了100.0%和70.0%，龍腦含量分別增加了84.2%和52.9%，α-石竹烯含量分別增加了106.7% 和 52.5% (表3)。

表3 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾總揮發(fā)油及其組分含量的影響Table 3 Effects of different N application rates on the contents of total volatile oil and its components in Artemisia argyi

2.3.3 對(duì)蘄艾藥材酚酸和黃酮類成分的影響 隨著氮肥施用量的增加，蘄艾葉片中酚酸和黃酮類成分含量呈先增加后降低趨勢(shì)，2018和2019年最適宜于蘄艾葉片中黃酮及酚酸類成分積累的氮肥處理為N120、N60(表4)。2018年，N120處理艾葉新綠原酸、隱綠原酸、異綠原酸B和異澤蘭黃素含量較N0處理分別增加了42.6%、26.6%、29.2%、16.7%，N60處理的綠原酸、異綠原酸A、異綠原酸C、山柰酚和棕矢車菊素含量較N0處理分別增加了33.9%、3.2%、68.8%、71.0%和5.2%。2019年試驗(yàn)中，艾葉新綠原酸、綠原酸、隱綠原酸、異綠原酸B、異綠原酸A和異綠原酸C含量在N60處理最高，較N0處理分別增加了22.7%、29.9%、24.4%、22.5%、8.5%和9.8%，山柰酚含量在N180處理最高，較N0處理增加了5.0%，棕矢車菊素和異澤蘭黃素含量在N120處理最高，較N0處理分別增加了22.8%和13.9%。

表4 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾葉片中酚酸和黃酮成分含量 (mg/kg) 的影響Table 4 Effects of N application rates on phenolic acid and flavonoid contents in the leaves of Artemisia argyi

2.4 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾葉片氮肥利用效率的影響

2018年試驗(yàn)中隨著氮肥施用量增加，蘄艾葉片氮積累量呈先增加后減少的趨勢(shì)，在N180處理最高；2019年試驗(yàn)中隨著氮肥施用量的增加，蘄艾葉片氮積累量呈持續(xù)增加趨勢(shì)，在N240處理最高(圖3A)。2年試驗(yàn)中，各施氮處理與N0處理相比均顯著提高了蘄艾葉片氮積累量，增幅分別為114.0%～271.5% (2018年) 和73.8%～191.4% (2019年)。說(shuō)明施氮能顯著提高蘄艾葉片氮積累量。

隨著氮肥施用量的增加，氮肥偏生產(chǎn)力呈降低的趨勢(shì) (圖3B)，各處理間均存在顯著差異，2年試驗(yàn)中，下降幅度分別為40.1%～71.2% (2018年) 和36.4%～70.1% (2019年)，當(dāng)?shù)适┯昧繛?20～180 kg/hm2時(shí)，氮肥偏生產(chǎn)力下降幅度最小。

2018年艾葉氮肥吸收率在氮肥施用量為60～180 kg/hm2時(shí)無(wú)顯著差異，當(dāng)?shù)适┯昧吭黾又?40 kg/hm2時(shí)，艾葉氮肥吸收率顯著降低；2019年艾葉氮肥吸收率在氮肥施用量為60～120 kg/hm2時(shí)無(wú)顯著差異，當(dāng)?shù)适┯昧吭黾又?80～240 kg/hm2時(shí)，艾葉氮肥吸收率顯著降低 (圖3C)。2年試驗(yàn)中蘄艾葉片氮肥吸收率在氮肥施用量為60～120 kg/hm2時(shí)下降幅度最小。

隨著氮肥施用量的增加，氮肥農(nóng)學(xué)效率呈降低的趨勢(shì) (圖3D)，2年試驗(yàn)中，下降幅度分別為28.0%～66.6% (2018年) 和11.1%～60.9% (2019年)，在氮肥施用量分別為120～180（2018年）和60～120 kg/hm2（2019年）時(shí)，下降幅度最小。

圖3 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾葉片氮積累量 (A)、氮肥偏生產(chǎn)力 (B) 和氮肥吸收率 (C) 氮肥農(nóng)學(xué)效率 (D) 的影響Fig. 3 Effects of different N application rates on N accumulation (A), nitrogen partial factor productivity ((B), nitrogen absorption rate (C), and nitrogen agronomic efficiency (D) in leaves of Artemisia argyi

3 討論

3.1 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾生長(zhǎng)和藥材產(chǎn)量的影響

研究表明，適宜的氮肥施用量能顯著促進(jìn)植株根系的伸長(zhǎng)和分支，有利于植株獲取更多的養(yǎng)分和水分[14]，從而對(duì)地上部的生長(zhǎng)產(chǎn)生積極效應(yīng)[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，適量施用氮肥顯著促進(jìn)了蘄艾地下根莖生長(zhǎng)和潛伏芽的萌發(fā)，蘄艾田間單位面積出苗數(shù)顯著增加，株高、莖粗、單株葉片數(shù)和葉片大小均顯著增加，從而提高了蘄艾葉片產(chǎn)量。但隨著氮肥施用量超過(guò)180和120 kg/hm2，過(guò)量施用氮肥，導(dǎo)致蘄艾葉片中K、Ca元素含量降低和N/P、N/K、N/Ca值增加，養(yǎng)分不平衡，植株葉片變薄變嫰，且田間植株下部葉也因通風(fēng)透光不良易焦枯死亡，植株枯葉高增加，最終導(dǎo)致蘄艾葉片產(chǎn)量下降。王曉軍等[6]在寧夏艾草上也發(fā)現(xiàn)隨著氮肥施用量增加，艾葉產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)；只是其通過(guò)回歸分析發(fā)現(xiàn)艾葉最佳效益產(chǎn)量的氮肥用量為75.66 kg/hm2，本研究2年田間試驗(yàn)回歸分析發(fā)現(xiàn)蘄艾葉片最佳效益產(chǎn)量的氮肥用量為168～172 kg/hm2，氮肥用量比寧夏植艾高可能與兩地土壤、氣候和艾葉生育周期不一樣有關(guān)。另外，在藥用菊花種植上，隨著氮肥用量的提高，菊花中N/P、N/K、N/Ca值均逐步升高[16]，本試驗(yàn)結(jié)果與其一致。

3.2 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾藥材品質(zhì)的影響

非腺毛在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，作為植物抵御自然災(zāi)害的一道天然屏障，對(duì)于抵御紫外線輻射、病原菌侵襲及水分過(guò)度蒸騰等方面起著不可或缺的作用[17]。有研究表明，Ca離子有助于非腺毛的生長(zhǎng)發(fā)育[18]，而植物中Ca元素隨著氮肥施用量的增加而降低[16]。在本試驗(yàn)中，隨著氮肥施用量大幅增加，艾葉Ca元素含量下降和N/Ca值呈上升趨勢(shì)，且Ca元素含量和葉片出絨率呈一定程度的正相關(guān)，推測(cè)大量施用氮肥導(dǎo)致艾葉出絨率下降與葉片Ca元素含量下降有關(guān)。邊麗梅等[19]研究表明，施用氮肥能有效提高香青蘭揮發(fā)油含量，但當(dāng)?shù)适┯昧吭黾拥?25 kg/hm2時(shí)，再增加氮肥施用量則揮發(fā)油含量會(huì)下降。薛啟等[20]研究發(fā)現(xiàn)，氮鋅配施能有效提高藿香揮發(fā)油主要化學(xué)成分含量，高氮處理下胡薄荷酮含量較高，而中氮處理下胡椒粉甲醚含量較高。Liu等[21]研究發(fā)現(xiàn)，低氮營(yíng)養(yǎng)有利于藥用菊花中總黃酮和綠原酸成分的積累。魯澤剛等[22]在研究氮磷鉀施用對(duì)燈盞花藥用成分含量的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著氮肥施用量的增加，燈盞花總黃酮含量逐步降低。萜類化合物是揮發(fā)油的主要組成成分，其合成受到礦質(zhì)養(yǎng)分的直接調(diào)控。在本試驗(yàn)中，高氮處理下艾葉Cu元素含量顯著增加，Ca和Zn元素含量顯著降低。葉麗云等[23]研究表明，增加Ca離子濃度能有效促進(jìn)靈芝三萜類化合物的積累。顧永華等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在茅蒼術(shù)的生長(zhǎng)過(guò)程中，降低供給營(yíng)養(yǎng)液中Zn元素的含量，有利于蒼術(shù)醇、β-桉葉醇和芹烷二烯酮的積累，降低Cu元素的含量，能顯著提高蒼術(shù)酮的含量?！吨袊?guó)藥典》(2020年版) 規(guī)定艾葉干燥品中桉油精含量不得少于0.05%，龍腦含量不得少于0.02%，在本試驗(yàn)中各處理艾葉桉油精含量均符合規(guī)定，而2018年N0處理和2019年N0、N60處理下龍腦含量未達(dá)到0.02%，表明缺氮和低氮條件下導(dǎo)致龍腦合成受阻。萜類化合物種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施氮對(duì)其影響的作用機(jī)制還需進(jìn)一步深入研究。根據(jù)碳素/營(yíng)養(yǎng)平衡(carbon-nutrient balance，CNB) 假說(shuō)[25]，施氮能提高光合速率，促進(jìn)以C為基礎(chǔ)的次生代謝物質(zhì) (如酚酸和黃酮類化合物) 的積累，但過(guò)量的N供應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致以N為基礎(chǔ)的次生代謝產(chǎn)物增多，而以C為基礎(chǔ)的次生代謝產(chǎn)物積累會(huì)受到抑制。在本試驗(yàn)中，氮肥對(duì)蘄艾酚酸和黃酮類成分含量的影響與上述研究結(jié)果具有一致性。

3.3 不同氮肥施用量對(duì)蘄艾葉片氮肥利用效率的影響

氮積累量、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥表觀利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率作為衡量氮肥利用效率的指標(biāo)，從不同角度描述了植物對(duì)氮肥的利用效率。在本試驗(yàn)中，隨著氮肥施用量的增加，2018年蘄艾葉片氮積累量呈先增加后降低趨勢(shì)，2019年呈逐漸增加趨勢(shì)，而氮肥偏生產(chǎn)力、葉片氮肥吸收率和氮肥農(nóng)學(xué)效率在2年試驗(yàn)中均呈不同程度的下降。不同氮肥處理對(duì)新艾田和老艾田蘄艾葉片氮肥利用效率影響差異不大。諸多研究表明，隨著施氮量的增加，植物氮素積累量增加，但氮素利用效率降低[26]。這可能是由于在一定范圍內(nèi)植物吸氮量隨著施氮量的增加而增加，但無(wú)法與施氮量完全同步增加，高氮肥施用量時(shí)氮肥的損失量也會(huì)增大。優(yōu)化施氮量可以大幅降低化肥氮的損失，提高氮素利用效率，結(jié)合上述衡量氮肥利用效率的4個(gè)指標(biāo)，當(dāng)?shù)适┯昧繛?20 kg/hm2時(shí)，蘄艾葉片氮肥的利用效率較高，在提高蘄艾葉片產(chǎn)量的同時(shí)降低了對(duì)環(huán)境的污染等問(wèn)題[27]。

4 結(jié)論

不論新老艾田，蘄艾的產(chǎn)量對(duì)氮肥施用量的響應(yīng)基本一致，綜合考慮葉片產(chǎn)量和出絨率，適宜的氮肥施用量為120～180 kg/hm2。在該施氮量下，施用氮肥促進(jìn)了艾葉中總揮發(fā)油、β-丁香烯和石竹素成分的合成，促進(jìn)了蘄艾葉片中桉油精、α-側(cè)柏酮、樟腦、龍腦、α-石竹烯及酚酸和黃酮類成分的積累；而當(dāng)?shù)适┯昧吭?20 kg/hm2左右時(shí)，蘄艾葉片的氮肥利用效率較高。通過(guò)擬合計(jì)算，新蘄艾以葉片產(chǎn)量為目標(biāo)氮肥用量為170 (168～172) kg/hm2。老蘄艾以艾絨產(chǎn)量為目標(biāo)，生產(chǎn)上建議氮肥用量為144 (141～147) kg/hm2；以提取揮發(fā)油及其組分為目標(biāo)，生產(chǎn)上建議氮肥用量在180 kg/hm2左右；以提取酚酸和黃酮類成分為目標(biāo)，生產(chǎn)上建議氮肥用量為 60～120 kg/hm2。