滇重楼（Paris polyphylla var.yunnanensis）是名贵的药用植物，其干燥根茎具有止血、抗肿瘤、抗微生物和免疫调节等活性。我国西南地区是栽培滇重楼的主产区，由于制药工业的需求量逐年增长，野生滇重楼资源濒临枯竭，其引种栽培受到人们的广泛重视，重庆地区滇重楼面积逐年增加，已成为当地独具特色的中药材生物资源和特色农业经济支柱产业^[1]。在长期的滇重楼栽培过程中，逐渐出现了病虫害多发、产量降低和品质退化等现象，科学合理的施肥管理是提高滇重楼产量和品质的重要途径^[2]。

钾肥是作物生产中常用的化肥，钾素有“品质元素”之称，是作物生长发育所必需的大量元素之一^[3]，具有促进光合作用，增强抗病性和抗旱性的功能。生产中常用的钾肥品种有氯化钾和硫酸钾，它们能提供植物生长所必需的钾元素、氯元素和硫元素^[4-5]。不同钾肥种类及用量对作物产量和品质的影响研究表明：不同类型钾肥及用量对作物产量及品质效果有明显差异，硫酸钾提高产量和品质的效果优于氯化钾^[6-10]。关于不同钾肥种类及用量对滇重楼根茎及根际土壤矿质元素积累的研究还未见报道。为此，本研究拟通过盆栽试验探明不同钾肥品种与用量对滇重楼养分吸收利用的影响，为滇重楼栽培中钾肥品种选择及施用量提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在重庆市万州区铁峰山国家森林公园（海拔高度 1350 m）进行。供试土壤为未种植过滇重楼的砂质壤土，其基本理化性状见表1。

1.2 供试材料

供试滇重楼（P.polyphyllavar.yunnanensis）新鲜根，采集于贵州省安顺市滇重楼种植基地，经重庆三峡学院周浓教授鉴定为延龄草科重楼属植物滇重楼。

1.3 试验设计

试验采用盆栽法，栽培容器为直径 15 cm、深 18 cm 白色塑料花盆，使用前用 75% 乙醇溶液擦拭，每盆装土量控制在 6.0 kg，设置 2 个钾肥品种：硫酸钾（K₂SO₄）和氯化钾（KCl），试验共设 6 个处理，不施钾肥的对照组（CK）；处理组肥料用量总 N 量 0.15 g/kg、总 P₂O₅ 量 0.12 g/kg、总 K₂O 量 0.30g/kg，总 K₂O 由硫酸钾和氯化钾提供；KCl-K₂SO₄ 比例分别为 100∶0（PE1）、75∶25（PE2）、50∶50 （PE3）、25∶75（PE4）、0∶100（PE5）。每盆种植滇重楼 3 株，3 次重复。

供试钾肥为硫酸钾（K₂O 50%）和氯化钾 （K₂O 60%），磷肥为磷酸二铵（P₂O₅ 17.8%），氮肥为硝酸铵（N 46.2%），购自重庆多来利化肥有限公司。

栽培前采集土样做对照组（CK），收获各样品组，置于恒温干燥箱 45℃烘干至恒重，粉碎，过 0.178 mm 筛备用。收获药材的同时，通过抖根法采集各样品组根际土壤，风干、研磨，过 0.178 mm 筛备用。

1.4 实验主要仪器

EXPEC 7000 型电感耦合等离子体质谱仪，聚光科技（杭州）股份有限公司；Milli-Q Advantage A10 型超纯水机，美国 Millipore 公司；SQP Sartorius 型万分之一电子天平，德国 Sartorius 公司。

1.5 实验试剂

单元素标准溶液 1000 μg/mL：K（批号 GSB04-1733-2004）、Na（批号 GSB04-1738-2004）、Ca（批号 GSB04-1720-2004）、Mg（批号 GSB04-1735-2004）、Al（批号 GSB04-1713-2004）、P（批号 GSB04-1741-2004）、Fe（批号 GSB04-1726-2004）、 Zn（批号 GSB04-1761-2004）、Se（批号 GSB04-1751-2004）、Cu（批号 GSB04-1725-2004）、Co （批号 GSB04-1722-2004）、Ba（批号 GSB04-1717-2004）、Mo（批号 GSB04-1737-2004）、B（批号 GSB04-1716-2004）、Ni（批号 GSB04-1740-2004）、 Mn（批号 GSB04-1736-2004）、Cd（批号 GSB04-1721-2004）、Cr（批号 GSB04-1723-2004）、Pb（批号 GSB04-1742-2004）、As（批号 GSB04-1714-2004）、Hg（批号 GSB04-1729-2004），均购自国家有色金属及电子材料分析测试中心；MOS 级浓硝酸（北京化学试剂研究所）；实验用水为去离子超纯水；其他试剂（成都科龙试剂厂）均为优级纯。实验所用容量瓶、移液管、烧杯等玻璃器皿均采用 10% 硝酸溶液浸泡 24 h，然后用去离子超纯水冲洗干净，备用。

1.6 测定方法

称取滇重楼样品或根际土 0.20 g 于聚四氟乙烯消解罐内，加入浓硝酸 8 mL，密封，盖上消解盖，静置过夜，置于微波消解仪中，按设定的消解程序进行：先经 12 min 由室温升温 150℃，保持 10 min，然后以 8℃ /min 的速率升温 190℃，保持 20 min，待消解完全后，取出消解罐，将消解液转移至 30 mL 容量瓶中并用去离子超纯水定容至刻度，摇匀待测。取 8 mL 浓硝酸置于聚四氟乙烯消解罐内以相同的方法制备空白溶液^[9]。

ICP-MS 参数：功率 1.4 kW，雾化气流量 1.224 L/min，辅助气流量 1.0 L/min、冷却气流量 14.0 L/min，雾化室温度 2.0℃，蠕动泵速 30 r/min，采样深度 3.91 mm，扫描次数 10 次，分析时间 26 s。AFS 参数：汞灯，负高压 290 V，载气流量 400 mL/min，屏蔽器流量 1000 L/min，灯电流 10 mA，重复次数 3 次，读数时间 10 s。

1.7 统计分析

相关数据的统计分析采用 Excel2010 和 SPSS 25.0 进行。

2 结果与分析

2.1 不同钾肥种类及用量对滇重楼 P、B 含量的影响

P、B 是植物生长所必需的两种矿质元素，它们以磷酸盐、硼酸或硼酸盐、硅酸存在于土壤溶液中被植物吸收，与植物体内醇类官能团发生酯化作用生成磷酸酯、硼酸酯等，同时参与磷脂的代谢^[11-12]。不同钾肥品种及用量处理下，滇重楼根茎 P、B 含量存在明显差异（表2）。与 CK 相比，施钾处理均增加了滇重楼根茎 P 含量；单一的硫酸钾处理（PE5）或氯化钾处理（PE1）下，滇重楼根茎中 P 含量没有显著性差异，但与两种钾肥同时施用相比，差异显著；两种钾肥同时施用下，随着硫酸钾比例的提高，滇重楼根茎中 P 含量增加，PE4 与 PE2、PE3 差异达到显著水平。与 CK 相比，施钾处理均降低了滇重楼根茎 B 含量，且差异显著，单一的硫酸钾处理（PE5）或氯化钾处理（PE1）下，滇重楼根茎中 B 含量平均降低了 44%，两种钾肥同时施用下，滇重楼根茎中 B 含量呈“N”型变化， PE3、PE4 与 PE2 处理差异达到显著水平。

注：表中数据为平均值 ± 标准差（n=3），同列数据后不同字母表示处理间差异达 5% 显著水平。下同。

2.2 不同钾肥种类及用量对滇重楼 K、Ca、Mg、 Mn 含量的影响

K、Ca、Mg、Mn 是植物生长所必需的矿质营养元素，在土壤溶液中以离子形式被植物吸收，其主要功能是构成细胞渗透压、活化酶，成为酶和底物之间的桥梁^[13-16]。不同钾肥品种及用量处理下，滇重楼根茎 K、Ca、Mg、Mn 含量存在明显差异（表3）。与 CK 相比，施钾处理均显著增加了滇重楼根茎 K、Ca、Mg、Mn 含量；4 种元素含量呈 “升-降-升-升-升”的变化趋势；两种钾肥同时施用下，随着硫酸钾比例的提高，滇重楼根茎中 K、Ca、Mg、Mn 含量增加，其中各处理下的 Ca 元素含量均有显著差异，单施硫酸钾处理（PE5）下，滇重楼根茎中这 4 种矿质元素含量最高。

2.3 不同钾肥种类及用量对滇重楼 Fe、Cu、Zn、 Mo 含量的影响

Fe、Cu、Zn、Mo 是植物生长所必需的微量矿质营养元素，它们以离子或螯合物存在于土壤溶液中被植物吸收，其主要功能是在植物体内以螯合态存在于辅酶中或通过原子价的变化传递电子^[17-20]。不同钾肥品种及用量处理下，滇重楼根茎 Fe、Cu、Zn、Mo 含量存在明显差异（表4）。与 CK 相比，施钾处理均显著增加了滇重楼根茎 Fe、Cu、Zn、 Mo 含量，4 种元素含量呈“升-降-升-升-升” 的变化趋势；两种钾肥同时施用下，随着硫酸钾比例提高，滇重楼根茎中 Fe、Cu、Zn、Mo 含量增加，单施硫酸钾处理（PE5）下，滇重楼根茎中这 4 种微量矿质元素含量达到最高。

2.4 不同钾肥种类及用量对滇重楼 Na、Al、Se、 Co 含量的影响

Na、Al、Se、Co 虽不是植物生长所必需的矿质元素，但它们是某些植物特定生物反应所必需的，对植物的生长发育具有良好的刺激作用，或者对动物营养具有重要作用^[21-24]。不同钾肥品种及用量处理下，滇重楼根茎 Na、Al 含量存在明显差异，Se、Co 含量没有差异（表5）。与 CK 相比，施钾处理均显著增加了滇重楼根茎 Na、Al 含量，呈“升-降-升-升-升”的变化趋势；两种钾肥同时施用下，随着硫酸钾比例提高，滇重楼根茎中 Na、Al 含量增加，单施硫酸钾处理（PE5）下，滇重楼根茎中这 2 种微量矿质元素含量达到最高。

2.5 不同钾肥种类及用量对滇重楼 Ba、As、Cr、 Hg、Cd、Pb 含量的影响

Ba、As、Cr、Hg、Cd、Pb 是重金属和有害矿质元素，虽然有很多研究表明低剂量的重金属对药用植物的生长及品质具有促进作用，但重金属污染会对中药材产量、品质和商品价值造成不利影响^[25]。由表6 可以看出，与 CK 相比，施钾处理均显著增加了滇重楼根茎 Ba、Cr、Pb 含量，且差异显著，单施硫酸钾处理（PE5）下，滇重楼根茎中3 种微量矿质元素含量达到最高；不同钾肥处理下 As、Hg、Cd 含量与 CK 相比没有差异。对照《中华人民共和国药典（2020 版）》《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》《中医药-中药材重金属限量》以及欧盟、美国、英国、德国、日本、新加坡、马来西亚和韩国等对中草药样品中重金属及有害元素含量的限量标准^[25]，本试验种植滇重楼重金属含量均未超过上述限量标准，各重金属含量处在安全水平范围内。

2.6 不同钾肥种类及用量对滇重楼根际土壤矿质元素含量的影响

由表7 可以看出，与 CK 相比，除 Mo 元素外，施钾处理显著增加了滇重楼根际土壤其他各矿质元素的含量，且差异显著（P<0.05）。不同钾肥种类及用量下，滇重楼根际土壤矿物质元素含量变化范围为 0.001～247.962 mg/kg，两种钾肥配施下滇重楼根际土壤 B、Na、As 3 种元素含量没有差异，PE2（KCl∶K₂SO₄=75∶25）处理下 Ca、Mg 元素含量最高，PE3（KCl∶K₂SO₄=50∶50）处理下 Na、K、 Al、Zn、Fe、Cu、Mn、Ba、Cr、Cd、Co、Se、Pb、As 元素的含量最高。对比单施氯化钾（PE1 处理） 与硫酸钾（PE5 处理）发现，施用硫酸钾比施用氯化钾更能提高土壤矿质元素含量。

2.7 不同钾肥种类及用量下滇重楼及根际土壤矿质元素含量主成分分析

主成分分析是将众多的变量通过降维，重新组合成为数不多的几个因子表示，并且保证原始信息损失最小^[26]。运用 SPSS 20.0 分别对滇重楼药材和根际土壤进行主成分分析，结果见表8、表9。由表8 可知，滇重楼根茎中矿质元素含量信息主要集中在前 4 个主成分，累积贡献率高达 98.799%，说明所提取的 4 个主成分能够较为全面地反映矿质元素的主要特征。其中，主成分 1 的特征值为 13.301，可以解释 66.507% 的原始数据变量信息，除 Co、As、Se、Cd、Hg、Pb、Cr 外，其他矿质元素的载荷值均大于 0.8，说明这些元素对主成分 1 贡献较大；主成分 2 的特征值为 3.496，可以解释 17.482% 的原始数据变量信息，对主成分 2 贡献最大的是 Cr、Co 和 Cd；主成分 3 的特征值为 1.763，可以解释 8.815% 的原始数据变量信息，各元素在主成分 3 中的载荷值比较低，可做为前 2 个主成分变量信息的补充。由表9 可知，滇重楼根际土壤中的 19 种矿物质元素主成分构成信息主要集中在前 2 个主成分，累积贡献率为 94.331%，因此，前 2 个主成分能反映滇重楼根际土壤 19 种矿物质元素含量的基本特征，其中，主成分 1 的特征值为 17.331，可以解释 86.653% 的原始数据变量信息，除 Mo、Hg 外，其他矿质元素的载荷值均大于 0.8，说明这些元素对主成分 1 贡献较大；主成分 2 的特征值为 1.536，可以解释 7.678% 的原始数据变量信息，对主成分 2 贡献最大的是 Mo、Hg，其他各元素在主成分 2 中的载荷值比较低，可做为第 1 主成分变量信息的补充。

3 结论与讨论

本研究采用电感耦合等离子体质谱法测定了不同钾肥种类及用量处理下的滇重楼根茎和根际土壤中 K、P、Mg、Ca、Fe、Cu、Zn、Mn、B、Ba、 Cd、Pb、Mo、As、Co、Hg、Se、Mo 等矿质元素含量，试验研究结果表明，施用钾肥有利于滇重楼根茎及根际土壤矿质元素的积累，且硫酸钾提高滇重楼根茎及根际土壤矿质元素含量幅度较氯化钾大，原因是氯离子对植物吸收其他阳离子有拮抗作用，而硫酸钾属于生理酸性肥料，可以降低土壤 pH 值，提高矿质元素有效性。两种钾肥配施比例结果表明，提高硫酸钾比例或者单施硫酸钾更能促进滇重楼对矿质元素的吸收积累，但单施硫酸钾处理下，滇重楼根茎中 Ba、Cd、Pb、As、Co、Hg、Al 等有毒有害矿质元素积累也明显增加。同时本课题组已有研究结果也表明，氯化钾和硫酸钾按 25∶75 配施对滇重楼根际土壤微生物、酶活性和根系活力均有促进作用^[27]，因此建议重庆地区滇重楼栽培时氯化钾和硫酸钾的施用可按 25∶75 的比例配施，既能改善滇重楼根际土壤环境，又能降低滇重楼吸收积累有害重金属的风险。

本研究目前只对不同钾肥种类及用量处理下的滇重楼根茎和根际土壤中矿质元素含量进行了分析评价，后续将开展不同钾肥种类及用量对滇重楼产量和品质的综合影响研究，为验证滇重楼是否“忌氯”及滇重楼栽培中不同钾肥种类及用量的选用提供科学依据。

参考文献