目的:当归是甘肃省道地药材,为临床常用中药,素有“十方九归”之称。近年来,随着当归栽培面积的扩大,养分平衡失调,养分利用率下降,已经导致当归品质下降,威胁到当归原药材、饮片、制剂质量及其国际声誉,而K+是植物体内60多种合成酶、氧化酶和转移酶的活化剂,通过影响植物光合能力,促进光合作用,并参与碳水化合物的合成、运输和转化,有利于ATP和有机酸的形成,进而调节植物碳、氮代谢,最终提高作物产量和品质。但钾素对当归品质形成机理的研究还鲜见报道。本研究借助植物生理生态学、植物营养学、作物栽培学、中药化学、中药鉴定学及植物分子生物学等的科学理论和技术手段,深入研究钾素对道地产区当归品质形成的生理机理,以寻求实现优质高产的当归钾素需求规律和利用效率,揭示当归品质形成的生理学本质,为探索营养调控途径、稳定药材产量与提高药材质量提供科学理论基础。方法:通过实地考察、标记、取样,对当归植株形态建成的影响因素进行观察,依照《中国药典》(2015版)所载方法对当归样品进行水分、灰分、浸出物等含量进行测定;利用美国LI-6400/XT便携式光合作用测量系统和6400-2×3 LED红蓝光源叶室活体测定其光合荧光特性;采用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白含量;采用紫外比色法测定葡萄糖、果糖、蔗糖、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、丙酮酸激酶(PK)及苹果酸脱氢酶(MDH)含量;采用比色法测定谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)及总氨基酸含量;采用可见分光光度计法测定硝酸还原酶(NR)活性;采用酶标仪法测定尿囊素酶活性;采用高效液相色谱法建立同时测定当归阿魏酸、藁本内脂、欧当归内酯A、洋川芎内酯I、丁烯基酞内酯、洋川芎内酯A、洋川芎内酯H、阿魏酸松柏酯八类化学成分的测定方法,并对不同施肥方式下,不同钾素营养水平的这八种成分进行含量测定。结果:(1)在两种施肥方式,K300组钾素水平较好地提高了当归株高、根粗、地上鲜重、地下鲜重、根长、归身干重、归身粗、归头干重、生物量等,从而促进了当归的生长,提高了当归产量,其次为K150组。(2)在两种施肥方式,K300组钾素水平较好地促进了当归薄壁细胞、淀粉粒、导管及油室的形成,从而提高了当归产量与品质。(3)在两种施肥方式,K300组钾素水平更好地提高了当归叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、总导度、表观CO2利用效率及光下开放的PSⅡ反应中心的激发能捕获效率、PSⅡ反应中心电荷分离实际量子效率、光化学电子传递的份额、PSⅡ的电子传递活性,光化学途径激发能占进入PSII总激发能的比例,暗反应CO2同化速率,其中表观量子效率以K150组的数值最大,进而促进了当归吸收光能及有机物的积累,提高了当归产量与品质。(4)在两种施肥方式,K300组钾素水平更好地促进当归叶片果糖、蔗糖、总氨基酸等含量的积累及SPS、PK、SS、MDH、GOGAT、GSH、GSH、POD、CAT、SOD、尿囊素酶等酶活性,抑制了当归叶片的GS、NR、磷脂酶D的酶活性及脱落酸和总可溶性蛋白的含量。(5)在两种施肥方式下,K300组钾素水平更好地促进了当归阿魏酸、阿魏酸松柏酯、藁本内酯、欧当归内酯A、洋川芎内酯的含量,从而提升了当归品质。(6)相关分析发现,当归中的八种化学成分与不同的生理生化指标间均具有不同的关系,说明当归药材质量受多种生理生化指标的共同影响。