农业生产中不合理和过量施用化肥会导致作物品质下降，加剧土壤质量退化和微生物区系失衡，并对环境造成污染^[1]。在国家制定了化肥使用量零增长行动方案中，通过合理利用有机养分资源，用有机肥替代部分化肥，实现有机无机相结合是现代农业生产中的重要技术路径。目前，有机肥配施化肥已在大田作物上取得显著效果。大量研究表明，长期配施有机肥可提高土壤酶活性，改善作物根际土壤生物学特性和根系活力，有效促进农产品产量和品质的提升，实现农业的可持续发展^[2-4]。相比于大田作物，保障药用植物有效活性代谢成分的积累是现代中药材栽培体系中的首要任务。但由于中药材农业种植起步晚，时间短，且品种多，生产上大多模仿农作物大肥大水的高产栽培模式，这不但无法有效保障中药材质量和安全，也对产地生态环境及土壤可持续利用带来极大挑战。目前，围绕减量化肥并增施有机肥来开展中药材生产提质增效的研究逐步受到学者青睐。梁琴等^[5]研究发现，增施钾肥和有机肥显著提高川芎的产量。秦梦等^[6]研究表明，化肥与有机肥合理配施较单施氮肥更有助于板蓝根产量的提高。卢丽兰等^[7]在广藿香施肥试验中发现，75% 有机肥 +25% 化肥处理下广藿香产量和含油量更高。这些结果表明，有机肥与化学肥料配施可以有效提高中药材的产量和品质。

玛咖（Lepidium meyenii）是十字花科独行菜属一至二年生草本植物^[8]，其膨大的肉质直根中富含玛咖酰胺类化合物和玛咖烯等活性物质^[9]，因此在强精力、抗疲劳、改善性功能和缓解女性更年期综合症方面具有显著的功效^[10]。通过引种栽培和区域对比试验发现，云南丽江和会泽的高海拔地区是中国最适宜玛咖种植的产区^[11]。然而，由于长期在生产上缺乏优质种源及合理的施肥指导，导致玛咖产质量不稳定，产品功效得不到保障。已有的玛咖施肥试验仅集中在施用化肥或单一化肥增施有机肥上^[12-13]，对增施有机肥与氮磷钾配施缺乏系统研究。此外，目前施肥对玛咖活性物质的影响研究主要局限于不同有机肥能提高玛咖品质^[12，14]。因此，本试验在课题组前期选育的“乌蒙黑玛咖”优良品种基础上，系统研究了增施有机肥与氮磷钾配施对玛咖生长、养分吸收、产量和品质的影响，研究结果可为优质玛咖的规范化种植提供合理施肥技术方案。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地概况

试验材料为乌蒙黑玛咖（Lepidium meyenii wumemghei），良种编号：云 R-SV-LM-045-2017。试验于 2019 年在云南省会泽县大海乡（ 海拔 3237.7 m，26°29′N，103°23′E）进行。试验地土壤为亚高山草甸土，土壤基础肥力见表1。

所用有机肥为云南昆阳中谊化工厂生产的烟渣有机肥，有机质≥ 45%，N+P₂O₅+K₂O ≥ 5%，水分≥ 30%，pH 5.5～8.5。化肥为尿素（N 46%）、普钙（P₂O₅ 16%） 和硫酸钾（K₂O 50%）。玛咖 4 月底采用穴盘漂浮种子育苗，7 月初进行大田移栽种植，移栽前有机肥作为基肥一次性施入，移栽后磷肥、钾肥和 40% 氮肥作为基肥穴施；剩余 60% 氮肥分两次在 8 和 9 月进行穴施追肥，追肥前对植株于 10 和 11 月（ 收获前） 进行植株采样。

1.2 试验设计

以当地常规化肥施用量每公顷施 N 20 kg、P₂O₅ 90 kg、K₂O 120 kg 作为参考，设置 6 个施肥处理（表2）。每个处理设置 3 个小区重复，每小区宽 6 m（畦宽为 1.8 m），长 4 m，按株行距 25 cm×25 cm 开穴定植，每小区定植株数为 336 株，定植覆盖黑色反光防虫地膜。

1.3 测定项目

1.3.1 土壤理化性质测定

在移栽前采用五点取样法在 0～20 cm 土层采集土样 0.5～1.0 kg，合并各点样品，混匀后，用四分法缩减样品，最终留土样 1.0 kg，风干后过筛保存。参考鲍士旦^[15]土壤农化分析的方法测定土壤的有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量及 pH。

1.3.2 玛咖农艺性状及根养分含量测定

在 8、9、10、11 月每个小区选取 6 株玛咖测定株高、冠幅、叶片数、地上部鲜、根粗、根长、根鲜重。玛咖根经烘干、粉碎、过筛后，参考鲍士旦^[15]土壤农化分析的方法测定全氮、磷、钾含量。

1.3.3 玛咖品质指标测定

（1）玛咖烯和玛咖酰胺类化合物测定

分别测定玛咖酰胺类化合物（包括甲氧亚麻酰胺、亚麻酰胺、甲氧亚油酰胺、亚油酰胺、十六烷酰胺）和玛咖烯。样品提取：称取 0.5 g 玛咖地下部干样（粉碎，过 0.45 mm 筛）置于 50 mL 离心管，添加 25 mL 石油醚（沸程 60～90℃），将样品置于 XUB5 超声波清洗机中提取 30 min，以 8000 r/min 离心 10 min，取上清液于 250 mL 锥形瓶中。然后，对离心管中的残留样品重复上述步骤，并将上清液添加到锥形瓶中，过滤上清液，将滤液倒入圆底烧瓶，取上清液于圆底烧瓶进行旋转蒸干 （50℃以下），圆底烧瓶内残留的固体物即为含有杂质的目的提取物，将固体物溶后得到的目的提取物倒入 10 mL 容量瓶中定容，放入 4℃冰箱备用。每个样品重复 2 次。

玛咖酰胺标准曲线制作：取玛咖酰胺对照品间甲氧基-苄基-亚麻酰胺和间甲氧基-苄基-亚油酰胺各 4 mg，玛咖酰胺对照品苄基-亚麻酰胺、苄基-亚油酰胺和苄基-十六烷酰胺各 10 mg，使用乙腈溶解并定容于 100 mL 容量瓶中，为 5 种玛咖酰胺混标的标准使用液。分别取标准使用液 0.1、 0.2、0.4、0.6、0.8 和 1.0 mL，加 0.9、0.8、0.6、0.4、 0.2 和 0 mL 乙腈配置成标准系列各浓度用于液相检测。进样量为 10 μL。

玛咖烯标准曲线制作：用 80% 的色谱级乙腈配置 1 mL 玛咖烯标准溶液，稀释至 0.2、0.4、0.6、 0.8、1、2、3 μg/mL，绘制标准曲线。

高效液相色谱（HPLC）检测：（1）玛咖酰胺 HPLC 检测条件：色谱柱为 ZORBAX Eclipse Plus C8 柱 （5 μm，4.6mm×250mm）；检测波长 210nm；流速 0.6 mL/min；进样量 20 μL；等梯度洗脱：90% 乙腈； （2）玛咖烯 HPLC 检测条件：色谱柱为 ZORBAX Eclipse Plus C8 柱（5 μm，4.6 mm×250 mm）； 检测波长 275 nm；流速 0.6 mL/min；进样量 20 μL； 流动相：90% 乙腈。

（2）玛咖芥子油苷类化合物测定

测定的芥子油苷类化合物主要包括：间羟基苄基芥子油苷、苄基芥子油苷、间甲氧基苄基芥子油苷。称取 1.00 g 玛咖地下部干样（粉碎，过 0.45 mm 筛）至于 10 mL 离心管中，于 75℃水浴下灭酶 5 min，之后加入 8 mL 70% 甲醇提取液水浴（75℃）12 min （期间每隔 2 min 充分振荡 1 次），并在 8000 r/min 离心 10 min，转移上清液至 25 mL 容量瓶中。残渣再提取 2 次，离心合并上清液，将提取液定容至 25 mL，4℃冰箱中保存备用。取 5 mL 样品溶液于 25 mL 试剂瓶中，先加入 0.02 mol/L 乙酸钠缓冲液 15 mL，再加入 1 mL 每毫升活性单位不低于 10 个的硫酸酯酶，于 37℃的恒温培养箱中酶解 16 h 以上至酶解完全。将酶解液转移至 25 mL 容量瓶定容，用 0.22 μm 微孔滤膜过滤，用于高效液相色谱分析。

丙烯基芥子油苷标准品配制：精密称取 4 mg 丙烯基芥子油苷标准品，溶解于 1 mL 水中。重复上述操作步骤，将过滤后的标品溶液分别取 1.0、 0.8、0.6、0.4、0.2、0 mL，并用水补充至 1 mL，用于 HPLC 检测，并绘制标准曲线。

液相色谱-质谱联用分析：使用美国 Agilent 色谱柱 Eclipse XDB-C18（5 μm，4.6 mm×250 mm），流动相流速为 1 mL/min，柱温 30℃，进样 20 μL，紫外检测器检测波长 229 nm，流动相为水和乙腈体系，梯度洗脱：0～1 min 为 100% 水，1～20 min 水梯度变化 100% 降至 80%，20～25 min 水梯度变化 80%～100%。

（3）玛咖灰分测定

将石英坩埚放入高温炉中，并在（550±25）℃ 下烘烤 30 min，冷却至约 200℃，取出，放入干燥器中 30 min，称重。称取 5.000 g 玛咖样品，均匀地分布在坩埚中。首先在电热板上加热小火，以确保样品不会完全冒烟，然后，将其放入烤箱中，并在（550±25）℃条件下燃烧 4 h。冷却至 200℃，取出并放入干燥器中冷却 30 min，然后称重。计算公式：

$\mathrm{X}=\frac{{\mathrm{m}}_1-{\mathrm{m}}_2}{{\mathrm{m}}_3-{\mathrm{m}}_2}\times 100$

式中：X—灰分的含量，单位为 g/100 g；m₁—坩埚和灰分的质量，单位为 g；m₂—坩埚的质量，单位为 g；m₃—坩埚和试样的质量，单位为 g；100— 单位换算系数。

1.4 数据处理

利用 Excel 2010 进行数据整理，运用 SPSS 22.0 统计软件进行单因素方差分析，用 Graphpad 8.0 软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对玛咖农艺性状的影响

2.1.1 不同施肥处理对玛咖地上部农艺性状的影响

在玛咖整个生育期内，各施肥处理与 CK 有显著差异（表3）。8 月，F1+M 与 F1 相比冠幅和地上部鲜重显著增加了 33.2% 和 104.1%，而 F2+M 与 F2 相比冠幅和地上部鲜重显著增加了 42.1% 和 120.9%；9 月，F2+M 与 F2 相比叶片数显著增加了 39.19%；10 和 11 月，不同施肥处理之间地上部农艺性状均无显著差异。

2.1.2 不同施肥处理对玛咖根农艺性状的影响

不同施肥处理在不同时期对玛咖根农艺性状有不同的影响（表4），与 CK 相比存在一定的显著性差异。8 月，F1+M 与 F1 相比根长、根粗和根鲜重显著增加了 23%、17.4% 和 89.2%，而 F2+M 与 F2 相比根长、根粗和根鲜重均显著增加了 28.5%、 37.9% 和 144.2%；10 月，与对应的化肥处理相比， F1+M 仅显著增加了根长，增加了 18.1%，而 F2+M 处理的根长、根粗和根鲜重均显著增加，分别增加了 34.4%、21.7% 和 57.8%；9 和 11 月，F1 与 F1+M、F2 与 F2+M 间无显著性差异。

注：同一列同一时期不同小写字母表示不同处理之间的差异显著性（P<0.05）。下同。

2.2 不同施肥处理对玛咖根养分含量的影响

如表5 所示，8—11 月玛咖根全氮含量整体呈先上升后下降的趋势，其中 10 月达到峰值。与 F1+M 相比，F1 在 10 月全氮含量显著提高了 11%，而在 8、9 和 11 月无显著性差异；与 F2 相比，F2+M 在 8 和 9 月全氮含量显著提高了 12.3% 和 7.1%，而在 10 和 11 月无显著性差异。玛咖根全磷含量在 8 月最高，之后整体呈下降趋势。F1+M 与 F1 相比，8—11 月无显著性差异；F2+M 与 F2 相比，在 10 和 11 月全磷含量显著提高了 50.7% 和 23.7%，而在 8 和 9 月无显著性差异。玛咖根全钾含量在 8 月最高，之后整体呈下降趋势。F1+M 与 F1 相比，在 11 月全钾含量显著减低了 20.2%，而在 8、9 和 10 月无显著性差异；F2+M 与 F2 相比，在 11 月全钾含量显著提高了 8.5%，而在 8、9 和 10 月无显著性差异。

2.3 不同施肥处理对玛咖品质的影响

与 CK+M、F2 和 F2+M 相比，F1 和 F1+M 显著提高玛咖酰胺类化合物和玛咖烯含量，其中 F1+M 与 F1 相比，玛咖酰胺类化合物和玛咖烯分别提高 6.4% 和 7.7%，而 CK+M、F2 和 F2+M 三者间无显著性差异（图1A，B）；在所有处理中，F1 芥子油苷类化合物含量最高，与 F1 相比，F1+M 芥子油苷类化合物降低 11.8%（图1C）；F1 和 F1+M 玛咖灰分含量达到最高，但两者间无显著差异，而 CK+M、F2 和 F2+M 虽比 CK 显著提高玛咖灰分含量，但 3 个处理间无显著差异（图1D）。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。

2.4 不同施肥处理对玛咖产量的影响

与 CK 相比，所有施肥均有效提高玛咖鲜产，根据鲜玛咖市场价格 10 元 /kg 计算，F1+M 的产量及产值最高，增产率达到 189.6%，而其余各处理则分别为 103.8%、119.2%、108.9% 和 151.2%；在同一氮磷钾施肥水平下，F1+M 与 F1、F2+M 与 F2 相比，均表现为配施并增施有机肥显著提高玛咖的产量及产值（表6）。

注：产值 = 鲜产 × 玛咖鲜产单价。

3 讨论

玛咖的产量取决于其肉质直根的膨大，而植株的营养状态直接影响根的膨大和有效成分的积累。本研究发现，在氮磷钾配施并增施有机肥的处理中，玛咖农艺性状均有不同幅度提高，其中以 50% 当地常规施肥量并增施有机肥效果最佳（表3 和表4）。李正强等^[12]研究表明，施用有机肥能有效提高玛咖的农艺性状，这与本研究结果一致。随着玛咖生育期的推进，根中全氮含量整体呈一个单峰曲线变化趋势，在 10 月后呈逐渐下降的趋势，而磷和钾则呈现下降的趋势（表5）。高志红等^[16]在木薯氮磷钾养分积累研究中也表明，随着木薯的生长，植株磷、钾含量均呈下降趋势。另外，张延明等^[17]、刘克礼等^[18]也发现，马铃薯生育前期对磷、钾的需求高于其它时期，这与本研究的结果一致，表明块根块茎类植物可能具有相似的养分吸收规律。

先前的研究表明，有机肥可以提高玛咖粗纤维、粗脂肪、蛋白质、维生素 C、总碳水化合物含量^[12]。然而，这些化合物并不是玛咖的核心品质指标。现有的医学证据表明，玛咖中具有生物活性功能的物质主要为玛咖酰胺类化合物和玛咖烯两大成分^[19]。本研究发现，与 F1 相比，F1+M 能显著提高玛咖酰胺类化合物和玛咖烯含量（图1A），这与胡佳栋等^[20]在党参研究中的结论相似，施用有机肥对党参生物量和次生代谢物的积累最有利。芥子油苷类化合物广泛存在于十字花科植物中，其种类丰富，对昆虫、病原微生物和环境胁迫具有良好防御的效果^[21]。然而，高的芥子油苷类化合物通常导致玛咖辛辣味增强，口感降低。F1+M 与 F1 相比，玛咖中芥子油苷类化合物含量显著降低（图1C）。表明 50% 当地常规施肥量下并增施有机肥能显著提升玛咖品质。

邵敏等^[13] 研究表明，羊粪或复合肥作为玛咖的种植肥料，可提高单产并增加经济效益，但没有作出科学的量化。本试验通过化肥减量配施有机肥，将养分吸收、产量与品质相结合，实现了玛咖种植过程中的减肥和提质增效，量化出的施肥量可在云南省滇东北主产区进行推荐施用。当然，在今后的研究中还应综合考虑不同地力水平下的多年试验、种植时期，病虫害和降水等问题。

4 结论

合理的有机肥与化肥配施能优化玛咖的养分吸收规律，有效提高其产量和品质。其中有机肥 7500 kg/hm²、化肥 N、P₂O₅ 和 K₂O 用量分别为 120、 90 和 120 kg/hm² 时是玛咖种植中较适宜的有机肥和化肥配施组合，可在相似海拔区域开展示范推广。

参考文献