硕士论文——氮钾配施对北沙参品质和产量的影响及其生理基础研究

硕士学位论文氮钾配施对北沙参品质和产量的影响及其生理基础研究青岛农业大学硕士学位论文 英文缩写词表目 录摘要1Abstract2前言3材料与方法131.供试材料132.试验设计133.测定项目和方法13结果与分析151.氮钾配施对北沙参生长发育特性的影响151.1氮钾配施处理对北沙参株高的影响151.2氮钾配施对北沙参叶面积的影响161.3氮钾配施对北沙参根长的影响162.氮钾配施对北沙参干物质积累的影响192.1北沙参植株各组分干鲜重的积累192.2氮钾配施对地上部与地下部物质积累的影响253.不同氮钾配施对北沙参生理生化指标的影响283.1不同氮钾配施对北沙参氮代谢的影响283.1.1对叶绿素含量的影响283.1.2对硝酸还原酶（NR）活性的影响293.1.3对叶片中游离氨基酸含量的影响303.1.4对根中游离氨基酸含量的影响313.1.5对叶片中可溶性蛋白质含量的影响323.1.6不同氮钾配施对北沙参叶柄中可溶性蛋白质含量的影响323.1.7不同氮钾配施对北沙参根中可溶性蛋白质含量的影响323.2不同氮钾配施对北沙参碳代谢的影响363.2.1对SPS活性的影响363.2.2对SS活性的影响373.2.3对叶片中可溶性糖含量的影响373.2.4对叶柄中可溶性糖含量的影响403.2.5对根中可溶性糖含量的影响413.2.6对叶片中淀粉含量的影响423.2.7对叶柄中淀粉含量的影响423.2.8不同氮钾配施对北沙参根中淀粉含量的影响443.3不同氮钾配施对北沙参衰老指标的影响463.3.1对SOD酶活性的影响463.3.2对POD酶活性的影响483.3.3对MDA含量的影响484北沙参植株内氮素、磷素、钾素的积累动态494.1北沙参植株内氮素的积累动态494.1.1叶片中氮素的积累动态494.1.2叶柄中氮素的积累动态504.1.3根中氮素的积累动态524.2 北沙参植株内磷素的积累动态524.2.1叶片中磷素的积累动态524.2.2叶柄中磷素的积累动态544.2.3根中磷素的积累动态544.3北沙参植株内钾素的积累动态564.3.1叶片中钾素的积累动态564.3.2叶柄中钾素的积累动态564.3.3根中钾素的积累动态565不同氮钾配施对北沙参产量及品质的影响605.1对北沙参产量的影响605.2对北沙参品质的影响615.2.1对北沙参根中多糖含量的影响615.2.2对总皂甙含量的影响63结论与讨论64参考文献69致谢75ContentsChinese abstract1English abstract2Preface3Material and method131.The material for experiment132.Experimental design133.Determination project and method13Results and analysis151.The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the growth characteristic151.1The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the height.151.2 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the leaf area161.3 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the root length162.The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the dry matter192.1 dry and fresh matter accumulation on Various components192.2 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the dry matter overground and underground253.The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the physiological biochemistry target283.1 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to Carbon metabolism283.1.1 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the chl content283.1.2 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to NR activity293.1.3 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the free amino acid content in the leaf303.1.4 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the free amino acid content in the root313.1.5 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the soluble protein content in the leaf323.1.6 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the soluble protein content in the leafstalk323.1.7 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the soluble protein content in the root323.2 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to nitrogen metabolism363.2.1 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to SPS activity363.2.2 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to SS activity373.2.3 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the soluble sugar content in the leaf373.2.4 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the soluble sugar content in the leafstalk403.2.5 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the soluble sugar content in the root413.2.6 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the starch content in the leaf423.2.7 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the starch content in the leafstalk423.2.8 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the starch content in the root443.3 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to senile target463.3.1The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to SOD activity463.3.2The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to POD activity483.3.3 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to MDA content484.The accumulation dynamic of nitrogen,phosphor and potassium494.1 The nitrogen accumulation dynamic494.1.1 The nitrogen accumulation dynamic in the leaf494.1.2 The nitrogen accumulation dynamic in the leafstalk504.1.3 The nitrogen accumulation dynamic in the root524.2 The phosphor accumulation dynamic524.2.1 The phosphor accumulation dynamic in the leaf524.2.2 The phosphor accumulation dynamic in the leafstalk544.2.3 The phosphor accumulation dynamic in the root544.3 The potassium accumulation dynamic564.3.1 The potassium accumulation dynamic in the leaf564.3.2 The potassium accumulation dynamic in the leafstalk.564.3.3 The potassium accumulation dynamic in the root565.The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the yield and quality.605.1 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the yield605.2 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the quality615.2.1 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the total soap glucoside content615.2.2 The influence of different nitrogenous and potassium fertilizer horizontal to the polysaccharide content63Conclusions and discussion64Peference69Acknoeledgements75符号和缩略词说明NR 硝酸还原酶SPS 磷酸蔗糖合成酶SS 蔗糖合成酶SOD 超氧化物歧化酶POD 过氧化物酶MDA 丙二醛3青岛农业大学硕士论文 摘要氮钾配施对北沙参品质和产量的影响及其生理基础研究摘 要2004-2005年在莱阳市大夼镇三里庄村进行田间试验，选用精选的北沙参农家品种大红袍，系统研究了4个水平的氮肥和4个水平的钾肥配施对北沙参产量和品质的影响及其生理基础，探讨了北沙参高产、优质的最佳施肥量指标。主要结果如下：1.氮钾配施对北沙参植株生长发育的影响在公顷施纯氮0-210kg的范围内，北沙参植株各形态指标和各部分干鲜重积累随施氮量的增加而增加，地上部和地下部协调生长。但公顷施纯氮315kg条件下，北沙参植株地上部生长过旺，地下部生长相对滞后，出现徒长现象。适宜的氮钾配施可协调北沙参地上部和地下部的生长。2.氮钾配施对北沙参生理生化特性的影响适宜的氮钾配施可增加北沙参叶片叶绿素含量，促进北沙参植株的光合作用，增加光合积累产物，增强SPS和SS酶活性，为碳氮代谢提供充足的底物，从而促进根中多糖含量和根产量的提高。而施氮量过多则会降低北沙参叶片中的SPS酶活性和可溶性糖含量，不利于地上部碳水化合物向根中的转移，导致北沙参根中SS活性和多糖含量降低，北沙参产量降低。3.氮钾配施对北沙参产量与品质的影响在公顷施纯氮0-210kg、施氧化钾0-315kg范围内，随施氮量和施钾量的增加，北沙参产量增加，多糖和总皂甙含量也相应增加，品质提高。超过此范围的315kg/hm2的施氮处理条件下，产量以及多糖和总皂甙含量降低。氮钾配施可减缓过多氮肥对北沙参产量和品质产生的负面影响，提高产量。本试验得出：当公顷施用氮肥214.77kg、钾肥203.79kg时，可获得北沙参最高产量为6698.40kg/hm2；当公顷施纯氮139.42kg、氧化钾315kg时，可获得北沙参最高多糖含量为35.32%；当公顷施纯氮159.15kg、氧化钾252.78kg时，可获得北沙参最高皂甙含量为2.80%。综合上述氮钾配施对北沙参产量、多糖含量和总皂甙含量的影响，认为公顷纯氮170 kg左右、施氧化钾260kg左右，是获得高产、优质北沙参的适宜施肥量指标。关键词：北沙参；氮钾配施；产量；品质；生理基础AbstractFrom 2004 to 2005, field experiment was conduted in Laiyang, and the effect of nitrogen and potassium on production and quality of Glehnia littorralis was studied under different four nitrogen and potassium dose amount , and popular cultivar Dahongpao was used for stuied in this experiment, to find the optimal fertilization scheme for Glehnia littorralis for high production and best quality.Main results were as following:1. The influence of nitrogen on the growth of Glehnia littorralis Under 210kg per hectare nitrogen applied amount level, the morphogical indices and dry matter accumulation were all increased with more nitrogen supply, and there was good coordination between the aboveground and underground growth. However, 315kg per hectare nitrogen supply caused that the aboveground parts grew more fast than the underground, and induced the adiposity, so the nitrogen potassium matches could coordinate the growth of the overground and the underground.2. The effects of nitrogen dose on physiological and biochemistrical characteristics of Glehnia littorralis The suitable nitrogen supplied amount could increase leaf chlorophyll content, photosynthesis rate and the dry matter accumulation, and enhance leaf blade SPS and SS activity and the polysaccharide content in the root of Glehnia littorralis and the root production. However, the excessive nitrogen supply induced lower SPS and SS activity and root polysaccharide content, hampered the carbonhyate transport from above ground to root, and caused lower production of Glehnia littorralis.3. The influence of nitrogen potassium matches on Glehnia littorralis prodution and quality Below 210kg nitrogen and 315kg per hectare potassium dose amount, the pruoduction and quanlity of Glehnia littorralis was improved with increased supply of nitrogen and potassium. However, oversupply induced decreased production and quanlity, the nitrogen potassium matches could alliviate the the paasive effect of overdose of nitrogen on Glehnia littorralis. Applies fertilizer the level fertilizer effectiveness response equation through the Glehnia littorralis output to the nitrogen potassium. The highest production (6698.40kg/hm2) of the Glehnia littorralis could be attained when nitrogen 214.77kg/hm2 and potassium 203.90kg/hm2 supplied, and the highest polysaccharide content was 35.32% with nitrogen 139.43kg/hm2 and potassium 315kg/hm2 supplied, when nitrogen 159.15kg/hm2 and potassium 252.78kg/hm2 were applied, the highest soap glucoside content could be reached 2.79%. In conclusion, the best nitrogen and potassium applied amount was 170kg/hm2 and 260kg/hm2 to get high production and high quality in the Glehnia littorralis.Key word: Glehnia littorralis, Nitrogen potassium matches, production, Quality, Physiology foundation青岛农业大学硕士论文 前言前 言1.立题依据及意义随着现代科学技术的发展，人们利用栽培技术培养中草药取得了巨大的进步，并系统研究了各种生态因子对中草药生长和质量的影响。植物体内有效成分的含量受控于基因，但环境条件的影响也不容忽视1,2。土壤是植物生活的基地，也是影响植物生长发育的重要生态因子，而无机元素则是植物生命活动的重要物质基础。由于各种土壤的理化和生物性质构成有其特有的土壤生物作用，影响了药用植物对这些元素的吸收，从而造成了不同栽培条件下中药材质量的差异3,4。近年来，我国耕地的复种指数不断提高，化肥投入日益增多，所以科学施肥，补充营养元素，就成为提高中药材质量的重要措施5,6。北沙参为伞形科植物珊瑚菜（Glehnia litteralis F Schmidtex Miq ）的干燥根7，是中医临床上的常用药材之一。北沙参以根入药，具有养阴清肺、祛痰止咳、养胃舒肝之功效，中医视之为中药珍品8,9。除药用外，北沙参还具有较高的营养和保健价值，人们经常作为保健食品进行利用10,11。北沙参主要分布于山东莱阳、文登，河北秦皇岛，其次，辽宁旅顺、大连等沿海地区也有分布，以山东莱阳栽培历史最为悠久、产量最大、质量最好，故又名“莱阳沙参”12，13。近年来，不仅在沿海地区有大面积栽培，许多内陆地区也有广泛引种。山东省为北沙参主产地，年产量达400吨，行销全国及东南亚和日本，每年出口量为5070吨，药材产量与质量均属上乘14。近几年，市场需求量逐年增加，畅销国内外，远销东南亚、日本、美国、英国等国家和地区，是山东省中药出口创汇的主要品种之一15,16。因此，加强北沙参的研究与开发具有重要的国民经济意义。施肥是提高作物产量的重要途径，因作物施肥不仅可以提高肥效和作物品质，同时还可节省开支，减少资源浪费和环境污染，达到平衡施肥、稳产高产、用地养地的目的17,18。多数作物在中等肥力地块上，当季养分需求的40%60%来自土壤，而土壤养分约50%来自施肥19,20，但施肥过多或施肥方式不当往往造成肥料利用效率降低，生产成本提高，甚至引起土壤环境的污染21。因此，掌握作物的施肥规律是满足生育期内养分的供求平衡，获得作物高产的先决条件。 氮、磷、钾是植物营养元素中最重要的三种元素，也是土壤肥力最重要的三个指标22，因此是栽培中的常用肥料。合理施用氮、磷、钾，能促进营养成分、有效成分的合成和积累。但滥施肥料反而会破坏植物体内各元素的代谢平衡，影响产品质量23。王文杰24等在研究环境条件对伊贝母生物碱含量的影响中发现，不同肥料对贝母鳞茎生物碱含量影响各异。氮肥、磷肥能不同程度地提高其含量，而钾肥则减少其含量。苏氏在对黄芩根部黄芩甙含量的研究中发现，人工栽培黄芩时，单一施用和复合施用氮、磷、钾化肥，在提高黄芩根部产量的同时，不会导致根部黄芩甙的含量下降，尤其是施用磷肥，效果显著。各种施肥处理黄岑甙含量从高到低的排列顺序为P, NPK, N, NP, K, PK、对照、NK。其中NK配合时对黄岑甙含量明显降低，现象特殊，机理尚不明确，有待进一步试验研究25。乌拉尔甘草中的甘草酸和二氢黄酮的含量也因施用氮肥和磷肥而各有不同程度的提高26。 由以上可知，在北沙参栽培过程中，应适当施用无机元素肥料，在增加产量的基础上，还可以提高药物有效成分的含量，起到事半功倍的效果。本试验设置不同氮、钾配比试验，研究氮钾养分对北沙参生理生化特征、品质和产量的影响，探讨氮钾养分对北沙参品质和产量形成的调控机制，找出北沙参最适宜的氮钾配比，为北沙参的合理施肥和科学合理种植提供科学依据。2.文献综述2.1植物营养研究现状2.1.1氮素的营养及代谢作用氮是植物体内许多重要有机化合物的主要成分之一，高等植物组织平均含氮2%-4%。首先，在构成活细胞原生质的主要成份蛋白质、核酸和磷脂中，都含有氮27,28，直接参与每个植物细胞的生命活动。显然，没有氮就没有原生质，也就没有生命现象。其次，植物体内的一切新陈代谢过程，如光合作用、呼吸作用和有机物间的相互转化等，都必须有生物催化剂酶起作用，而酶是蛋白质的一种形式，所以氮素也是酶的结构成份。氮素又是叶绿素的组成成分，叶绿素分子含有四个吡咯环，其中均含有氮原子，因此，氮多时则叶绿素含量高，叶色浓绿，缺氮时则叶绿素含量减少，叶色变黄或失绿29,30,31,32 。因此，氮素的充足与否，会直接影响到植物光合作用的强弱，进而在根本上影响到植物的生长。此外，植物体内的各种植物激素和维生素，也有不少是含氮物质，如维生素B1、B2、茶碱等。其中，细胞分裂素和生长素，具有促进细胞分裂和伸长的作用，可以诱导芽的分化和防止衰老33,34,35。氮素供应不足，就会使植物体内的蛋白质、核酸、叶绿素和激素等的合成受到阻碍，因而产量降低36,37。相反，如果氮素吸收过多，则一方面造成体内形成和积累过多的氨基酸和蛋白质等有机氮化物，甚至因积累过多的氨(NH3)而引起中毒38,39,40；另一方面，由于碳水化物大量用于形成有机氮化物，因而使体内碳水化合物积累不足，使淀粉、纤维素和半纤维素的含量显著降低，产量降低42,43。氮代谢是一切生命活动的基础，也是植物体内糖类、脂类、氨基酸等物质代谢的基础。合理施氮对药用植物尤为重要。施氮有利于西洋参根部的干物质积累，在西洋参生长发育过程中，氮素在参株各器官均有分布。在西洋参需氮的关键时期，供给参株充分的氮肥，可以保证参株生长发育中对氮素的需求，促进西洋参生长44。Park45等用单回归，多重回归和偏回归方法研究人参氮素与皂甙含量的关系表明，人参根中的氮素含量与皂甙含量呈显著负相关性；而在叶片中含氮量与皂甙含量呈显著正相关。所以随着氮肥施用量的增加，人参茎、叶皂甙含量增加，而根中皂甙含量减少46。2.1.2磷素的营养及代谢作用作物体内许多重要有机化合物中都含有磷，磷在植物体内平均含量在0.2%左右。磷是磷脂和核酸的组成部分，磷脂是构成细胞原生质膜和液泡膜的主要物质，而由核酸与蛋白质合成的核蛋白则是细胞原生质和细胞核的主要构成物质47,48。所以，磷对各器官分生组织的细胞分裂和增殖有很大作用，对细胞分离和植物各器官的分化发育，特别是对开花结果有着重要的作用。磷在碳水化合物代谢中也起着重要的作用。第一，磷酸直接参与呼吸和发酵过程。例如，己糖在被氧化时，必须转变为磷酸己糖后，才能被利用；在呼吸时起能量传递作用的ATP(三磷酸腺苷)、ADP (二磷酸腺苷)、COA(辅酶A)等都含有磷酸；呼吸作用的脱氢酶的辅酶如COI(辅酶) COll(辅酶)也含有磷酸。第二，碳水化合物的合成和分解都需要磷酸参加。第三，磷对碳水化合物的运输有促进作用。第四，光合作用和磷酸有直接关系，因为磷酸直接参与光合作用的生化过程。磷对氮代谢也有很大影响，与植物体内氨基酸和蛋白质的形成有密切关系。实践证明，在磷酸吡醛素(维生素B6的衍生物)的影响下，氨基化、脱氨基、氨基转换和脱羧基等作用才能顺利进行，故能提高蛋白质的含量49,49,50。脂肪转变过程中起重要作用的COA也含有磷酸。总之，磷是构成细胞原生质和细胞核的主要物质，而且直接参与三大物质代谢，所以，磷对植株的生长发育和各种生理过程都有促进作用51,52,53。2.1.3钾素的营养作用钾是影响植株产量的主要元素之一，但钾不是植物体内有机化合物的组分，在植物体内具有较强的流动性。高等植物体内含钾1%，钾是细胞内多种酶的活化剂，可以加速多种酶的催化作用，使生化反应加快54,55,56。例如，葡萄糖在呼吸作用中氧化分解成丙酮酸的过程，钾有活化丙酮酸激酶的作用。钾能促进光合作用，在合成核酸和蛋白质的过程中，有些酶也被钾离子所活化57,58,59，因此，能提高作物对氮的吸收和利用，与植株的呼吸作用和蛋白质的合成有密切关系。钾不仅能促进光合产物的运输，而且能促进蛋白质和糖类的合成60,61,62。钾能促进豆科作物根瘤的固氮作用，能促进碳水化合物的转化、蛋白质的合成和细胞分裂。钾能提高作物的抗病性，使用钾肥能减轻诱发水稻的胡麻叶斑病、祷文病、赤枯病、玉米茎腐病、小麦赤霉病、棉花红叶茎枯病等病害的发病率。钾对植株内参与由己糖转变成多糖的一些酶类也有活化作用，因此，钾能促进多糖的形成。所以，增施钾肥，有利于淀粉和糖分的积累，不仅提高产量，而且增强品质63,64,65，如西瓜糖分高、甘薯淀粉多、棉花纤维长、烟草品质好、油菜籽含油量高等。钾离子的水合能力很强，被细胞原生质吸附后，可以增强原生质的水合作用强度。所以，供钾充足可以增强细胞的束缚水含量和保水能力，提高植株的抗旱性和抗寒力66,67,68。钾离子还可以提高细胞的渗透压，增强细胞的吸水能力69。2.2植物吸收氮、磷、钾之间的关系由于植物体内磷代谢和氮代谢有着不可分割的关系，缺磷时老叶中大部分磷转移到正在生长的组织中（用放射性磷研究证明，磷可以相当高速的转移着，所以缺磷时首先表现在老叶）70,71，缺磷时氨化合物的吸收也受到限制，因此在缺磷时，如单施氮肥效果也不会很好72。如氮肥和磷肥配合施用，则可获得良好的效果。钾与氮、磷元素不同，钾不参加植物体内重要有机物的组成，大部分呈游离状态存在植物体内，这些钾都可用水从植物体中抽取出来。植物组织衰老叶片中的钾可转移到幼嫩组织中，所以老叶片含钾很少。当钾的供应充足时，进入植物体中的氮素也较多，形成蛋白质的数量也多。钾加强了碳水化合物的新陈代谢，可使氨基酸形成得较多，使对蛋白质合成有促进作用的蛋白酶的活动加强。钾与植物体中碳水化合物的合成与运输以及单糖转化为双糖、多糖等都有密切关系，把合成或积累的碳水化合物贮存起来（如兰花贮存器官假鳞茎），所以贮存器官中钾的含量都很丰富73,74。钾供应充分时可促进机械组织发育良好，使茎叶纤维素增多、植株坚挺、抗病能力增强。缺钾时，单糖累积在叶内，因而对光合作用的速度发生阻碍，使光合作用强度降低，影响碳水化合物的形成和运输75。由于我国各地土壤普遍缺氮，而磷、钾含量一般都较丰富，因此，以往全国各地三要素肥料试验结果，一般都表现增施氮肥的增产效果最大，磷肥次之，而钾肥的增产效果最小76。但值得注意的是，近几年各地钾肥试验结果，一般都表现有增产效果77，特别是施用氮肥较多的高产田，钾肥增产效果更为显著，即使认为是含钾丰富的土壤，施钾也能获得增产。这些情况表明，随着作物复种指数和产量水平提高，土壤养分平衡也出现了新情况78,79。可见在高水平氮素用量和现代高产品种栽培情况下，任何土壤的磷、钾和硅的含量，迟早总会耗尽或不足的80,81。因此，今后随着我国作物生产的发展，需要施用钾肥的地区和土壤，也会逐渐增多。有研究表明，玉米对氮、磷、钾的吸收高峰期在拔节-吐丝期之间，积累在茎、叶等营养器官中的养分，在器官衰老过程中逐渐向籽粒中转移，但茎秆和穗中的钾含量相对保持稳定82，籽粒含钾量一般低于茎秆84。刘效瑞采用二次回归通用旋转组合设计，多点同步研究了影响地膜玉米高产高效与氮、磷、钾施用配比的关系和效应，认为在区域科学施肥中，在氮肥施用量满足的条件下，增施钾肥是地膜玉米持续高产的新途径，氮与钾之间存在正互作效应，氮、磷、钾合理配施是尽快提高地膜玉米产量的有效措施85,86,87。据研究表明适宜的氮肥可增加北沙参的产量，增施钾肥可有效的增加根长及其品质88,89。但沙参人工栽培的施肥技术还尚未形成完整体系，直接影响着药源基地沙参的产量和品质。而针对某一特定生态条件下的土壤肥力状况，进行沙参高产优质的N、P肥效反应模型及合理肥水管理，特别是施肥技术对北沙参中有机化合物代谢影响的研究甚少。因此，实行配方施肥、规范化种植是目前北沙参人工栽培亟待解决的问题。2.3氮、磷、钾与产量构成作物产量的因素间存在着相互促进和相互制约的内在联系，只有明确各因子对产量贡献的大小，才能调控它们之间的关系，获得优化农艺措施组合方案90,91。有研究表明，氮、磷均对株高产生正效应，其中磷的正效应大于氮；钾对株高产生负效应，即钾对株高有一定的抑制作用；氮钾、磷钾配施对株高亦产生负效应92。李士敏等认为不同肥料用量间存在显著的差异，存在合理搭配比例和用量的问题。在玉米的高产栽培中，除合理的施用氮、磷肥外，还要注意钾肥的提早施用，且要考虑氮、磷、钾肥的合理配比93。有研究表明，施用钾肥不仅可以增加玉米产量，而且还可以提高氮、磷肥的利用率。在常规氮、磷肥施用的基础上，对土壤补钾是玉米高产栽培的主要措施之一94。还有研究表明，栽培人参过程中，采用科学的施肥方法，可显著增加产量，提高质量95；黄芪栽培采用适当的氮、磷、钾作底肥，可改善黄芪根的生长环境，增加根长和根重，从而达到提高产量、改善品质的目的96。2.4氮、磷、钾与品质有研究表明，增施磷、钾肥能使水稻上部三片功能叶增大，从而增加了光合面积和光合产物，且后期绿叶数随磷钾比例的提高而渐增，增施磷钾肥后，能有效地防止早衰，增强根系活力，促进叶片的增长与增宽以及光合面积的增加，从而更有效地增加灌浆物质97,98。经研究发现，施肥水平对黄瓜的品质影响很大。在0-40kg/667m2范围内,施氮越多，干物质含量越高，但可溶性糖含量越低。因为在高氮水平下，碳水化合物大量用于合成蛋白质、叶绿素和其他含氮化合物99，促使蔗糖分解的酸性蔗糖转化酶也会大大提高，致使体内糖积累明显减少，蛋白质与氨基酸含量逐渐增高100,101。因为氮是构成蛋白质的主要成分,增施氮肥，植株对氮的吸收量增加，所以蛋白质的含量亦相应增加。但若氮肥用量过多，植株对氮的吸收和利用率就会降低，蛋白质和氨基酸的含量不再随着施氮量的增加而增加102,103。有研究表明，氮、钾营养水平可以调控青花菜叶片的NR活性，从而影响氮素同化代谢水平。增施氮肥可显著地提高叶片NR活性；氮水平相同时，增施钾肥则降低叶片NR活性104。氮、钾营养协调时，青花菜叶片氮含量和蛋白态氨及构成酶主要成分的酶蛋白增加，C/N降低且可降低CO2在叶内细胞内扩散的阻力，提高CO2的可利用性和RubisCO羧化活性与羧化加氧活性比值，加速碳素同化，提高光合作用105。不同营养元素对中草药的生长发育和产量构成及有效成分亦有重要影响。陈震等106曾采用砂培法，研究了氮源对西洋参生长的影响，证明氮对西洋参生长的影响较大。陈震等还系统地研究了营养元素对丹参生长的影响，发现由于N、P、K的亏缺，导致丹参根主长不良，细根较多，致使根的隐丹参酮含量较高，但产量低，商品价值不高107。在研究N、P、K对根类药用植物怀地黄养分含量的影响时指出，平衡的营养环境有利于怀地黄根的干物质积累。贫瘠的营养环境会限制西洋参的持续生长和产量，参根的总皂甙含量也有所下降。N、P作为植物细胞的组成元素，在西洋参地上部生长过程中消耗固定，由于贫瘠的营养环境不能提供充足的N、P，致使西洋参后期N、P养分很难再向根中运输。而K素不是细胞的组成元索，尽管在植株生长时也固定一些，但是在体内的流动性很大，所以即使K素供应不足，K也可以从茎叶中最大限度地向根中转运和贮存。因此，贫瘠的营养环境对西洋参吸收利用N、P的影响比K大，这也是导致西洋参生长受抑制的主要因素108,109。总之，提高中药材品质的关键措施之一是肥料管理。所以，应根据药用植物的营养特点及土壤肥力状况确定施肥种类、施肥次数、时间及施用数量，有限度地使用化学肥料。根据药材生育阶段的需肥规律，施用一定数量的基肥、追肥、叶面肥，以达到产量最大化，质量最优化。2.5北沙参研究动态2.5.1本草考证 沙参始载于神农本草经，其上记载沙参“补中益肺气，久服利人”。本草从新首次把南沙参与北沙参分别列出，古时的南沙参和北沙参都是沙参属Adenophora植物，只是产地不同110。王健认为“北沙参”名称最早见于本草汇言，在此之前所记载的沙参仅指南沙参111。2.5.2栽培品种目前，北沙参主要有大红袍（紫叶柄）、白条参（绿叶柄）、红条参（淡红色叶柄）三个栽培类型。大红袍的叶柄、茎及花梗均呈紫红色，叶色绿，参株粗壮，根较粗大，产量高，但加工品质不及白条参；白条参的叶柄、茎及花梗均呈绿色，叶革质、光亮，根细长，粉性足，产量不如大红袍，最适于加工出口；红条参的产量和品质基本介于大红袍和白条参之间112，113。在北沙参栽培品种中，根据其开花习性，又可分为一年生开花类型和二年生开花类型两种。前者在种子发芽后的当年即开花结实，习惯称为花参。此类参的参根产量低，品质差，药用价值低，在生产上不宜种植；后者是在种子发芽后当年仅进行营养生长，第二年才开花结实，故在第一年采收的根产量高，品质好，药用价值高114,115。2.5.3栽培管理技术现有北沙参优质高产栽培技术主要有选种、培育、选地、整地、适期播种、田间管理、病虫害防治、收获加工等方面。（1）选种 选择产量高、品质好的栽培品种。（2）选地与整地 选土层深厚，土质疏松、肥沃、向阳、排水良好的沙壤土或砂土。忌连作。选地后，深翻50cm左右，整地要做到深、细、匀、松，否则主根生长不直且容易分叉。（3）播种 可秋播亦可春播。秋播在11月上旬土壤封冻前进行，播前20多日湿润种子，至种仁发软；春播在早春开冻后进行，但必须在冬季将湿润的种子放在室外潮湿处，埋于土中经受低温冷冻处理，使种胚发育成熟。播种有宽幅条播和窄幅条播。宽幅条播，播幅宽15cm左右，行距25cm，开沟深4cm左右，种间距4-5cm，开第二沟时，溢土覆盖前沟，覆土约3cm；窄幅条播，播幅宽6cm，行距15cm左右，方法与宽幅条播相同。播种量因土质而定，砂质土壤5kg/667m2、纯砂地6-7.5kg/667m2、有灌溉条件的肥沃地可播3.5-4kg/667m2，播后随即覆土、镇压116,117，118。（4）田间管理 及时间苗和除草，保持田间洁净。北沙参的病虫害较多而严重，主要有锈病、病毒病、根结线虫病、根瘤病、大灰象甲、钻心虫、黑绒金龟子、蚜虫等，需及时防治 119,120 。施足基肥，应掌握多施磷肥，适量施氮肥，以农家肥为主、化学肥料为辅的原则。北沙参是一种喜钾植物，应重视钾肥的应用。还有研究表明，在北沙参生产上应用植物生长调节剂既可增加产量，又可调节药用成分的含量121。（5）采收 秋播的北沙参一般在第二年9月下旬参叶微黄时收挖（不可过早，否则粉性差）。采收时一般先在参地一端用镢头