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知母（Anemarrhenaasphodeloides Bge．）为百合科知母属多年生草本植物，以干燥的地下根茎入药，具有清热泻火、润肠滑燥等功效[1]，其主要成分为皂苷、黄酮、木脂素等，其中，芒果苷属于双苯吡酮类黄酮类化合物[2]。现代药理研究表明，芒果苷是知母清热作用的有效成分[3]，具有抗癌[4]、抗肿瘤[5]、抗氧化[6]等作用。近年来，随着医药事业的发展，知母的市场需求量越来越大，随着过渡采挖导致野生资源逐渐减少，人工栽培已成为知母的主要来源。人工栽培知母的产量和品质不仅受气候、土壤等自然因素的影响，还受施肥等人为因素的影响，施肥作为药材规范化栽培的关键技术之一，对改善药材品质、提高药材活性成分含量起着至关重要的作用[7]。目前国内外研究多集中于知母化学成分、药理药效成分的分析[8-11]，有关施肥对知母生长及品质的研究比较匮乏，马春英等[12]研究发现，鸡粪作为基肥，在施肥量为 3750 kg·hm-2 时对知母生长特性及活性成分影响较大。陈娟等[13]通过对移栽知母的氮磷钾吸收转运规律和有效成分累积动态分析得出，氮磷钾吸收主要在 7 月之后，春季根茎的有效成分含量最高。张宏伟[14]研究发现钾肥对知母根系增长效果较好。但前人研究主要在施肥种类和施肥时间对知母产量及品质的影响，未能详细研究氮磷钾不同配比对知母生长和品质的影响。因此，本研究采用“3414”施肥设计方案，分析氮磷钾不同配比对山西省榆社县移栽一年生知母主要生长指标和品质的影响，筛选出知母适宜的氮磷钾肥配比，为知母的规范化人工栽培提供参考依据。
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1 材料与方法
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1.1 试验地概况
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本试验地位于山西省晋中市榆社县，属温带大陆性气候，地处 112.9°E、37.0°N，年均气温为 8.6℃左右，最低海拔 987 m，年降水量 414.6 mm，无霜期 90～150 d。试验地 0～30 cm 土层基础土壤理化性状为 pH 8.04、有机质 13.88 g·kg-1、全氮 0.95 g·kg-1、有效磷 5.25 mg·kg-1、速效钾 105.09 mg·kg-1。
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1.2 试验材料
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供试样品：知母种子购买于安国中药材市场，经山西农业大学资源环境学院杨治平研究员鉴定为知母 Anemarrhenaasphodeloides Bge. 的种子。种苗于 2020 年 4 月 24 日移栽，移栽的株行距为 25 cm×25 cm，种苗由榆社县天生农牧发展有限公司提供，供试种苗单株鲜重（15.24±2.05）g，株高 （20.54±0.89）cm，根茎直径（7.20±0.52）mm，分蘖数（2.13±0.33）小株，叶干重 2.23 g，单株须根干重 3.29 g，单株根茎干重 3.37 g。供试肥料：氮肥为尿素（N 46%），磷肥为颗粒过磷酸钙 （P2O5 16%），钾肥为硫酸钾（K2O 50%），均购买于晋中市森康农业科技有限公司。
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1.3 试验设计
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采用“3414” 施肥方案，即 3 因素（N、P、K），4 水平（0 水平指不施肥、2 水平指当地推荐施肥量、1 水平=2 水平×0.5、3 水平=2 水平 ×1.5），共 14 个处理，重复 3 次，随机区组排列。小区面积 6 m×10 m=60 m2，其中，氮肥 40% 基施、60% 追施，追施时间为 2020 年 7 月 30 日，磷肥和钾肥一次性全部底施。试验方案及氮磷钾施肥量见表1。
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1.4 测定项目
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2020 年 11 月 13 日进行采样调查，每个小区采集植物样方 1 m2 ，并对其主要生长指标进行测定，包括株高、根茎直径、叶干重、根茎干重、须根干重。在采样时记录分蘖数，采用直尺测量株高，用游标卡尺测定根茎直径，之后将植株各部分装入牛皮纸袋，105℃杀青 30 min 后于 75℃ 烘干至恒重，测定知母叶干重、须根干重和根茎干重。
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1.4.1 基础土壤指标测定
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pH：pH 计法；有机质：重铬酸钾容量法-外加热法；全氮：凯氏定氮法；有效磷：碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾：乙酸铵浸提-火焰光度法。
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1.4.2 品质测定
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品质检查：根据《中国药典》（2020 版）0832 水分测定法（烘干法）测定水分、2302 总灰分测定法和酸不溶性灰分测定法测定知母总灰分和酸不溶性灰分。
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含量测定：将知母根茎干燥品粉碎后，过 0.297 mm 孔径筛，采用侯霄[7]的方法测定知母根茎的芒果苷含量。芒果苷标准品（批号 111607-201704；纯度 98.1%）购于中国食品药品检定研究院。采用 Waters 高效液相色谱仪测定，色谱柱为 Phenomene×luna C18（250 mm×4.60 mm，5μm），流动相：乙腈-0.2% 冰醋酸水溶液（15∶85），检测波长为 275 nm，柱温：25℃，流速：1.0 mL·min-1，进样量 10μL，理论板数芒果苷峰计算应不低于 6000。
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1.5 参数计算及数据统计分析
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肥料偏生产力（PFP），指单位投入的肥料所能生产的作物产量，计算公式为：
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PFP=Y/F（1）
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肥料农学效率（AE），指单位施肥量所增加的作物产量，计算公式为：
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AE=（Y-Y0）/F（2）
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式（1）、（2）中，Y0 表示不施肥条件下作物的产量，Y 表示施肥后所获得的作物产量，F 表示肥料的投入量。
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采用 Excel 2010 进行数据统计分析，用 SPSS 24.0 检验差异显著性，采用 Origin 2018 进行绘图。
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芒果苷标准曲线方程为：y=2×10-8x-0.0018， R²=0.9999。
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式中，x 表示峰面积（μV×s）；y 表示浓度（mg·mL-1）。
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2 结果与分析
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2.1 不同肥料配比对知母生长指标的影响
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由表2 可知，各施肥处理的株高、分蘖数、根茎直径较不施肥处理都有一定的增加。在氮肥水平下，随着施氮量的增加，知母的株高、根茎直径、叶干重、须根干重、根茎干重呈先增后减的趋势，其中株高和根茎干重有显著差异，N2 的株高和根茎干重达到最大值，分别为 60.46 cm、10.67 g·株-1； 在磷肥水平下，随着施磷量的增加，知母的株高、根茎直径、根茎干重呈先增后减的趋势，在 P2 水平达到最大值，此外，磷肥对知母分蘖数影响显著，在 P3 水平达到最大值，最大值为每株 4.22 小株；在钾肥水平下，随着施钾量的增加，知母的株高、根茎直径、叶干重、须根干重、根茎干重呈先增后减的趋势，在 K2 水平达到最大值。
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注：同列不同的字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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2.2 不同肥料配比对知母产量互作效应的影响
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通过氮、磷、钾肥两两交互作用进一步分析，结果（图1a）表明，当氮肥施用量从 N1 增加到 N2，在 K2 水平时，P1 水平减产，P2 水平增产，说明一定的磷肥用量可以促进氮肥肥效的发挥，对氮肥具有增效作用；在 P2 水平时，K1 水平增产， K2 水平也增产，说明一定的钾肥用量有利于氮肥肥效的发挥。当磷肥施用量从 P1 增加到 P2，在 K2 水平时，N1 水平减产，N2 水平增产，说明一定的氮肥用量可以促进磷肥肥效的发挥，对磷肥具有增效作用；在 N2 水平时，K1 水平产量略有降低，K2水平增产，说明一定的钾肥用量有利于磷肥肥效的发挥（图1b）。当钾肥施用量从 K1 增加到 K2，在 P2 水平时，N1 水平增产，N2 水平也增产，说明一定的氮肥用量可以促进钾肥肥效的发挥，对钾肥具有增效作用；在 N2 水平时，P1 水平减产，P2 水平增产，说明一定的磷肥用量有利于钾肥肥效的发挥 （图1c）。
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2.3 不同肥料配比对知母肥料利用效率的影响
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在氮肥水平下，随着施氮量的增加知母的氮肥偏生产力逐渐减小，不同施氮量间均有显著差异，最低施氮量 52.50 kg·hm-2 时的氮肥偏生产力为 25.15 kg·kg-1，最高施氮量 157.50 kg·hm-2 时的氮肥偏生产力为 8.74 kg·kg-1，后者相对前者降低了 34.75%，说明氮肥增产效率逐渐降低；随着施氮量的增加知母的氮肥农学效率呈先增加后减小的趋势，在施氮量为 105 kg·hm-2 时，知母的氮肥农学效率最大，为 5.01 kg·kg-1，说明施氮在一定范围内促进知母对氮肥的吸收，提高了氮肥的利用效率，施氮过量则降低了肥料的利用效率。
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图1 氮、磷、钾两两交互效应分析
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在磷肥水平下，随着施磷量的增加知母的磷肥偏生产力逐渐减小，磷肥偏生产力为 8.97～26.99 kg·kg-1，平均为 18.31 kg·kg-1；随着施磷量的增加知母的磷肥农学效率呈先增加后减小的趋势，在施氮量为 90 kg·hm-2 时，知母的磷肥农学效率最大，为 5.41 kg·kg-1，然而，在施氮量为 135.00 kg·hm-2 时的知母磷肥农学效率降低，说明过量施磷肥降低了知母对磷肥的利用效率。
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在钾肥水平下，随着施钾量的增加知母的钾肥偏生产力和钾肥农学效率呈先增后减的趋势，在施钾量为 75.00 kg·kg-1 时，知母的钾肥偏生产力和钾肥农学效率最大，分别为 18.97 和 5.01 kg·kg-1，之后随着施肥量的增加钾肥偏生产力和钾肥农学效率逐渐降低，说明在一定范围内施用钾肥有利于知母对钾肥的吸收，提高了钾肥的利用效率，钾肥过量则降低了知母对钾肥的利用效率。
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2.4 不同肥料配比对知母品质的影响
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由于知母主以根茎入药，所以测定知母的根茎水分、总灰分、酸不溶性灰分进行品质检查，以芒果苷含量来衡量知母品质的指标。由表4 可知，知母根茎中的水分含量在 3.17%～3.87% 之间，符合 《中国药典》（2020 版）规定，且各施肥处理水分含量无显著性差异，说明施肥对知母根茎中的水分含量无显著影响；试验结果表明，总灰分 <9.0%、酸不溶性灰分 <4.0%，除钾肥水平总灰分外，各施肥处理无显著差异，说明施肥对知母根茎中的总灰分和酸不溶性灰分无显著影响；与 N0P0K0 处理相比，施肥可增加知母根茎中芒果苷的含量，在氮肥水平和钾肥水平下，随着施肥量的增加呈先增后减的趋势，且各施肥处理之间有显著差异，其中 N2P2K2 处理的芒果苷含量最大，为 0.98%，而在磷肥水平时各处理间没有显著差异，说明氮肥和钾肥对知母根茎的芒果苷含量有显著影响，而磷肥对其影响较小。
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2.5 知母隶属函数分析
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如表5 所示，对知母的各项指标进行隶属函数分析[15]，综合评价氮磷钾配方施肥处理对知母生长及品质的影响。隶属函数公式如下：
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R（Xi）=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）（3）
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R（Xi）=1-（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）（4）
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式中，R（Xi）为隶属函数值，Xi 为知母指标测定值，Xmax、Xmin 分别为该指标的最大值和最小值。如果为负相关，则用反隶属函数进行转换，即公式 （4）。其中，知母生长指标、根茎产量和根茎芒果苷含量用公式（3）计算隶属函数值，知母根茎水分、总灰分、酸不溶性灰分用公式（4）计算隶属函数值，各隶属函数值在[0，1]最后将各指标的隶属函数值进行平均，得到平均隶属函数值。知母各施肥处理的隶属平均值均远大于不施肥处理，各隶属函数均值从大到小依次为：T6>T7>T12>T14>T10>T11>T13>T5>T3>T9>T4>T8>T2>T1。
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3 讨论
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3.1 不同肥料配比对知母生长指标的影响
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通过对知母的生长指标进行分析可知，不同施肥处理均能促进知母的株高、分蘖数、根茎直径、叶干重、须根干重、根茎干重（表2）。其中，株高是植株生长状况的重要形态指标，植株茎粗的大小可以直观体现植物生长状况的好坏[16]，N2P2K2 处理的株高最大，为 60.46 cm；知母的根茎直径在 N2P2K2 处理时也达到最大，为 20.05 mm；磷肥对知母的分蘖数影响最大，随着施磷量的增加而增加，N2P3K2 处理的分蘖数最大，这可能是由于磷元素作为中药材人工栽培的大量元素，能加速植物的细胞分裂[17]；干物质是作物经济产量的基础，是作物光合作用产物的最终形式，一般认为，作物较高的经济产量依赖于较高的干物质量[18]，知母的叶干重和根茎干重整体趋势一致，随着施肥量的增加呈先增加后减小的趋势，在 N2P2K2 处理时达到最大，知母的须根干重在 N2P2K3 处理达到最大，且氮肥水平和磷肥水平没有显著差异。张宏伟[14]通过正交试验法研究氮、磷、钾配比对知母生长及营养特性的影响时发现，磷肥是影响分蘖数的主要因子，与本研究的结果基本相似。
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3.2 不同肥料配比对知母产量互作效应的影响
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知母的根茎作为知母产量的主要衡量标准，氮磷钾不同配比对其有重要的作用。氮磷钾肥三者不仅在知母生长中发挥着各自的作用，而且氮磷钾肥效的发挥还受三者彼此间互作的影响[19]。通过对知母氮磷钾互作效应可知，氮磷钾三者之间有交互效应，中磷、中钾促进氮肥肥效发挥，中氮、中钾促进磷肥肥效发挥，中氮、中磷利于钾肥肥效发挥，即 N2P2K2 处理有利于氮磷钾肥效的发挥（图1），与陈奇乐等[20]关于氮、磷、钾肥两两互作均在中等水平时对牧草产量产生影响的结果一致。
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3.3 不同肥料配比对知母肥料利用效率的影响
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肥料的利用效率采用偏生产力及农学效率来表征，它们能够较好地评价肥料的（增产）效益[21]。本试验结果表明，随着施肥量的增加，氮肥偏生产力和磷肥偏生产力总体上均逐渐降低，可能是由于在施肥量较低时，植物可以从土壤中吸收矿质元素对其贡献，而钾肥偏生产力随着施肥量的增加呈先增加后减小的趋势，说明过量施用钾肥会降低钾肥的利用效率；随着施肥量的增加，肥料农学效率总体上呈先增加后降低的趋势（表3），与宋红志等[22]的研究一致。总之，肥料偏生产力和农学效率的减小说明了过量施氮磷钾肥会降低肥料的利用效率，因此，只有合理的氮磷钾配比才能在保证知母产量的同时提高肥料的利用效率。
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3.4 不同肥料配比对知母品质的影响
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本试验通过分析知母水分、总灰分、酸不溶性灰分、芒果苷含量来综合评价氮磷钾不同配比对知母品质的影响，结果表明（表4），过高的水分含量不仅会使药材发霉、变质、蛀虫，甚至有可能使药材当中有效成分降解从而降低疗效[23]，而灰分的测定既可以控制药材中泥土、沙土的量，还可以反映生理性灰分的量，由于生理性灰分能在盐酸中溶解，故以酸不溶性灰分来反映外来杂质的量更为准确[24]。研究结果表明，所有氮磷钾不同配比的知母根茎水分、总灰分、酸不溶性灰分、芒果苷含量均符合《中国药典》（2020 版）知母项下水分不超过 12.0%、总灰分不超过 9.0%、酸不溶性灰分不超过 4.0%、芒果苷含量不少于 0.70% 的规定。其中，氮磷钾不同配比对知母水分、灰分、酸不溶灰分无显著影响，与代文洁[25]关于芜菁子药材质量标准的研究一致。不同氮肥水平和钾肥水平对芒果苷有显著影响，随着施肥量的增加呈先增加后减小的趋势，而不同磷肥水平没有显著差异说明施氮肥和钾肥对知母品质有显著影响，且在一定范围内施肥可有效提高知母的品质，而过量施氮肥和钾肥会降低知母的品质，磷肥对知母的品质影响较小。
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4 结论
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氮磷钾不同配比对知母产量和品质影响较大，适宜的氮磷钾配比对知母的产量和品质形成有积极作用，通过对知母各项测定指标进行隶属函数综合评价分析得出，各施肥处理对知母影响大小排序为：N2P2K2>N2P3K2>N1P1K2>N2P1K1>N2P2K3>N3P2K2>N1P2K1>N2P1K2>N1P2K2>N2P2K1>N2P0K2>N2P2K0>N0P2K2>N0P0K0，在此评价体系中最佳处理为 N2P2K2，施肥量为 N 105.00 kg·hm-2、P2O5 90.00 kg·hm-2、K2O 75.00 kg·hm-2，氮、磷、钾肥配比为 1∶0.86∶0.71。
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摘要
为探究氮磷钾不同配比对知母产量及品质的影响，采用“3414”大田试验设计对一年生知母进行生长指标调查、品质检查和芒果苷含量分析。结果表明，施肥处理显著增加知母的株高、分蘖数、根茎直径、叶干重、须根干重和根茎干重；氮、磷、钾肥两两互作均在中等水平时对知母产量影响显著；肥料的农学效率表现为随着施肥量的增加呈先增后减的趋势，氮肥和磷肥的偏生产力随着施氮和施磷量的增加而降低；知母根茎的水分、总灰分、酸不溶性灰分均符合《中国药典》（2020 版）规定，氮肥和钾肥对知母根茎芒果苷含量影响显著，磷肥对其影响较小。将各项指标进行隶属函数综合评价分析得出效果最佳的处理为 N2P2K2，即施肥量为 N 105.00 kg·hm-2、P2O5 90.00 kg·hm-2、K2O 75.00 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O 的比例为 1∶0.86∶0.71。
Abstract
In order to explore the effects of different NPK ratios on the yield and quality of Anemarrhena asphodeloides，the “3414”field experiment were conducted．Growth index survey，quality inspection and mangiferin content analysis were conducted for one-year-old Anemarrhena asphodeloides．The results showed that fertilization treatment significantly increased the plant height，tiller number，rhizome diameter，leaf dry weight，fibrous root dry weight and rhizome dry weight of Anemarrhena asphodeloides．The interaction of nitrogen，phosphorus and potassium had a positive effect on Anemarrhena asphodeloides yield at medium level．The agronomic efficiency of nitrogen，phosphorus and potassium fertilizers were increased first and then decreased with increasing the application amounts of nitrogen，phosphorus and potassium，the partial productivity of nitrogen and phosphorus fertilizer were decreased with increasing the application amounts of nitrogen and phosphorus．The content of moisture，total ash and acid-insoluble ash of the rhizome of Anemarrhena asphodeloides were in line with the Chinese Pharmacopoeia（2020 edition）．nitrogen and potassium fertilizers had a significant effect on the content of mangiferin in the rhizome of Anemarrhena asphodeloides，while P had little effect on it．The comprehensive evaluation and analysis of the membership function of each index showed that the best treatment was N2P2K2，the fertilizer rate were N 105.00 kg·hm-2，P2O5 90.00 kg·hm-2，K2O 75.00 kg·hm-2，and the ratio of N，P2O5 and K2O was 1∶0.86∶0.71．
Keywords
Anemarrhena asphodeloides ； fertilization ； mangiferin ； membership function