不同生物菌劑對二年生人參生長生理及產量品質的影響

劉清瑋，宋宇鵬，高 華

（吉林農業科技學院中藥學院·吉林吉林·132101）

人參(Panax ginseng C.A.Mey)為五加科人參屬多年生草本宿根植物[1]，《神農本草經》記載，人參具有“補五臟、定魂魄、開心益智，久服輕身延年”[2]等功效，吉林省又是我國人參的主產區，人參產量占我國總產量的90%以上。近幾年來，我國已逐漸開展農田栽參，農田栽參已成為人參產業可持續發展的重要途徑之一[3～4]。然而農田土壤經過多年耕種，其肥力指標與林地土壤差異巨大，并且農田栽培人參，人參病害高、農殘高，如何改良農田栽參土壤，使其肥力指標更加適宜人參的生長，已成為相關專家學者研究的熱點科學問題。生物菌劑是有效菌經過工業生產擴繁后，利用多孔的物質如草炭、蛭石等，作為吸附劑，吸附菌體的發酵液加工制成的活菌制劑。生物菌劑能夠直接或間接改良土壤、維持植物根際微菌群平衡和降解有毒物質等作用，能夠有效增加植物產量、提高有效成分含量以及增加植物抗逆性等[5]。本實驗利用靠山多霸、地恩地、益生元、益微、枯草芽孢桿菌、哈茨木霉6種生物菌劑改良農田栽參土壤，探究靠山多霸等生物菌劑改良農田栽參土壤后，對人參生長情況、產量和有效成分含量的影響，以期能夠為農田栽參土壤改良技術的形成提供一些理論依據，進而促進人參產業的可持續發展。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 田間處理

實驗于2017年4～10月，在吉林農業科技學院左家校區實驗田，進行實驗前先整地，深翻20cm，除去石塊、草根，做20cm高畦進行栽參。在人參開花期前約1周，按照隨機區組的實驗方法以不同生物菌劑灌根，實驗設計施加靠山多霸（A）、地恩地（B）、益生元（C）、益微（D）、枯草芽孢桿菌（E）及哈茨木霉（F）共 6個處理，以清水為對照（CK），每個處理重復3次，共計21個小區，生物菌劑菌按照產品說明書最適使用量施加。每個小區長寬為2m×1.5m，共3m2，畦間距30cm，栽培2年生人參栽子，行距為15cm。適時進行田間管理。

1.1.2 試劑及設備

三氯乙酸、硫代巴比妥酸、NaOH、二氧化硅、磺基水楊酸、酸性茚三酮、冰醋酸、苯酚、硫酸、無水乙醇、丙酮、乙醚均為國產分析純；脯氨酸、無水葡萄糖、蘆丁標準品。益微、哈茨木霉、地恩地（有效活菌數：≧2.0億/克）、益生元（有效活菌數：≧2.0億/克）枯草芽孢桿菌（有效活菌數：1000億孢子/克）、靠山多霸（有效活菌數：≧2.0億/克）均由吉林參保集團提供。葉綠素儀、電子天平、真空干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）、電熱鼓風干燥箱（上海源長實驗儀器設備廠）、離心機（TG16K長沙東旺實驗儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 實驗設計

在人參開花期（5月20日前后）、綠果期（7月3日前后）、紅果期（8月29前后日）測定人參植株株高、莖粗、葉長、葉寬，并采集葉片測丙二醛和脯氨酸含量；在人參紅果期和枯萎期測定凈光合速率、蒸騰速率；在人參枯萎期測定產量和有效成分含量。

1.2.2 生長指標測定

人參生理指標葉綠素含量、凈光合速率、蒸騰速率測試植株為人參生長情況測試的植株，測試葉片為人參植株最大的葉片，每個小區測試結果取平均值；丙二醛含量、脯氨酸含量測試植株為除去人參生長情況測試植株以外的10棵隨機植株的最大葉，每個小區測試結果取平均值。

1.2.3 生理指標測定

人參生理指標葉綠素含量、凈光合速率、蒸騰速率測試植株為人參生長情況測試的植株，測試葉片為人參植株最大的葉片，每個小區測試結果取平均值；丙二醛含量、脯氨酸含量測試植株為除去人參生長情況測試植株以外的10棵隨機植株的最大葉，每個小區測試結果取平均值。人參植株葉片葉綠素含量采用葉綠素儀測定，三次測量結果取平均值；人參植株葉片丙二醛含量測定參照李子芳等[6]方法；人參植株葉片脯氨酸含量參照史樹德等[7]方法。人參植株凈光合速率、蒸騰速率采用光合儀測定，選擇天氣晴朗的時候，上午 10：00～11：30，測定實驗數據，調試儀器后，每片人參葉測定3次，測量結果平均值。

1.2.4 產量及有效成分含量的測定

人參產量測定采用稱重法，采收后，通過以下公式計算：人參產量（kg/m2）=人參枯萎期產量（kg）-人參栽子重量（kg）/小區面積（m2）

人參多糖含量測定參照王慶喜[8]的方法；人參黃酮含量測定參照駱瀚超等[9]的方法。

2 結果與分析

2.1 不同生物菌劑對二年生人參生長指標的影響

2.1.1 生物菌劑對人參株高的影響

圖2 -1生物菌劑對人參株高的影響

如圖所示，在人參開花期，僅有B處理株高低于CK，其它處理株高均高于CK，株高最高的處理是C，高于CK株高30.35%；在人參綠果期，C、D、E處理株高于CK，但與CK相比，無顯著差異，其它處理株高均低于CK；在人參紅果期，僅有C、D處理株高高于CK，最高處理為C，高于CK株高20.51%，且C處理在人參開花期、綠果期、紅果期株高均高于其它處理。綜上，靠山多霸等生物菌劑處理人參株高與CK相比，無顯著差異，僅有益生元、益微生物菌劑對人參開花期、綠果期、紅果期株高有促進作用。

2.1.2 生物菌劑對人參莖粗的影響

圖2 -2生物菌劑對人參莖粗的影響

如圖2-2所示，靠山多霸等生物菌劑對人參莖粗均無顯著差異，在人參開花期，僅有A、C處理莖粗高于CK，其中A處理莖粗最大，高于CK莖粗20%；在人參綠果期，A、C處理莖粗相同，高于CK莖粗10%，B、D、E 、F處理莖粗均低于 CK；在人參紅果期，A、C處理莖粗相同，高于CK8.33%，B、D、E、F處理莖粗均低于CK。綜上，靠山多霸等生物菌劑對人參莖粗無顯著影響，與CK莖粗相比，靠山多霸、益生元生物菌劑對人參莖粗增加有促進作用，且在人參開花期、綠果期、紅果期均有作用，其它生物菌劑對人參開花期、綠果期、紅果期莖粗均無促進作用。2.1.3生物菌劑對人參葉面積的影響

圖2 -3生物菌劑對人參葉面積的影響

如圖2-3所示，靠山多霸等生物菌劑對人參在開花期、綠果期、紅果期葉面積均有顯著影響。在人參開花期，A、B、C、E、F處理葉面積均大于CK，其中B處理葉面積最大，顯著高于CK葉面積56.31%，A、C處理分別顯著高于CK葉面積20.81%、24.02%；在人參綠果期，A、B、C、F處理葉面積均大于CK，但與CK相比無顯著差異，其中C處理葉面積最大，高于CK葉面積20.11%；在人參紅果期，A、B、C、F處理葉面積均顯著大于CK，A處理葉面積最大，高于CK葉面積17.01%。綜上，靠山多霸等生物菌劑對人參葉面積均有顯著影響，靠山多霸、地恩地、益生元及哈茨木霉生物菌劑對人參開花期、綠果期、紅果期葉面積均有作用，其中，地恩地對人參開花期葉面積作用較大，益生元對人參綠果期葉面積作用較大，靠山多霸對人參紅果期葉面積作用較大。

2.2 不同生物菌劑對二年生人參生理指標的影響

2.2.1 生物菌劑對人參葉綠素含量的影響

圖2 -4生物菌劑對人參葉綠素含量的影響

如圖2-4所示，靠山多霸等生物菌劑對人參在開花期、綠果期葉綠素含量均有顯著影響。葉綠素是高等植物和其他所有能進行光合作用的生物體含有的一類綠色色素。測定人參不同生長時期葉綠素含量，可以在一定程度上反映出人參的光合作用能力。在人參開花期，生物菌劑處理葉綠素含量均高于CK，C、F處理葉綠素含量顯著高于CK，高達49.24%、47.35%；在人參綠果期，生物菌劑處理葉綠素含量均高于CK，B、C、D、F處理葉綠素含量顯著高于CK，其中B處理葉綠素含量最高，較CK相比，高達32.66%。綜上，靠山多霸等生物菌劑對人參葉綠素含量均有促進作用，益生元和哈茨木霉生物菌劑對人參開花期葉綠素含量促進作用較大，地恩地對人參綠果期葉綠素含量促進作用較大。

2.2.2 生物菌劑對人參丙二醛含量的影響

圖2 -5生物菌劑對人參丙二醛含量的影響

如圖2-5所示，靠山多霸等生物菌劑對人參在開花期、綠果期、紅果期丙二醛含量均有顯著影響。在逆境條件下，植物細胞中生物膜常常會發生膜脂過氧化作用，產生丙二醛，丙二醛對生物膜具有毒害作用，其含量常常作為評價植物遭受逆境傷害程度一個重要指標。在人參開花期，僅有E處理人參丙二醛含量顯著高于CK，較CK高達5.85%，其它處理丙二醛含量均顯著低于CK，A處理丙二醛含量最低，僅為CK的55.03%；在人參綠果期，A、B處理人參丙二醛含量顯著高于CK，B處理人參丙二醛含量最高，較CK高達29.53%，E處理丙二醛含量最低，僅為CK的82.28%；在人參紅果期，B、D處理人參丙二醛含量顯著高于CK，B處理人參丙二醛含量最高，較CK高達43.45%，A處理丙二醛含量最低，僅為CK的80.38%。綜上，靠山多霸、地恩地、益生元、益微及哈茨木霉生物菌劑均能增加人參開花期的抗逆性，其中靠山多霸生物菌劑對人參開花期抗逆性的提高促進作用較強；益生元、益微、枯草芽孢桿菌及哈茨木霉生物菌劑均能增加人參綠果期的抗逆性，其中枯草芽孢桿菌生物菌劑對人參綠果期抗逆性的提高促進作用較強；靠山多霸、益生元、枯草芽孢桿菌及哈茨木霉生物菌劑均能增加人參紅果期的抗逆性，其中靠山多霸生物菌劑對人參綠果期的抗逆性的提高促進作用較強。

2.2.3 生物菌劑對人參脯氨酸含量的影響

圖2 -6生物菌劑對人參脯氨酸含量的影響

如圖2-6所示，靠山多霸等生物菌劑對人參在開花期、綠果期、紅果期脯氨酸含量均有顯著影響。脯氨酸是植物蛋白質的組分之一，并可以游離狀態廣泛存在于植物體中，可以提高植物的抗寒性，穩定生物大分子結構、降低細胞酸性、解除氨毒以及作為能量庫調節細胞氧化還原等方面起重要作用。在人參開花期、綠果期、紅果期，A、B、C、D、E、F 處理人參脯氨酸含量均顯著高于CK，A處理人參脯氨酸含量均最高，較CK分別高達71.63%、119.18%、80.30%。綜上，靠山多霸等生物菌劑對人參在開花期、綠果期、紅果期脯氨酸含量均有顯著提高作用，靠山多霸生物菌劑對人參開花期、綠果期、紅果期脯氨酸含量促進作用最強。

2.2.4 生物菌劑對人參凈光合速率的影響

圖2 -7生物菌劑對人參凈光合速率的影響

如圖2-7所示，靠山多霸等生物菌劑對人參在紅果期、枯萎期凈光合速率均有顯著影響。凈光合量是指一段時間內植物體內發生光合作用的總量減去呼吸作用的量，測定人參凈光合速率可以在一定程度上反映出人參干物質的積累速度。在人參紅果期，C、D、E、F處理凈光合速率顯著高于CK，其中D處理凈光合速率最高，較CK，高達86.65%；在人參枯萎期，生物菌劑處理凈光合速率均高于CK，其中A、B、D、E、F處理凈光合速率顯著高于，F處理凈光合速率最高，較CK，高達121.19%。綜上，靠山多霸等生物菌劑對人參凈光合速率顯著影響，益微生物菌劑對人參紅果期凈光合速率促進作用較大，靠山多霸等生物菌劑均能提高人參枯萎期的凈光合速率，哈茨木霉對人參枯萎期凈光合速率促進作用最大。

2.2.5 生物菌劑對人參蒸騰速率的影響

圖2 -8生物菌劑對人參蒸騰速率的影響

如圖2-8所示，靠山多霸等生物菌劑對人參在紅果期、枯萎期蒸騰速率均有顯著影響。蒸騰速率是指植物在一定時間內單位葉面積蒸騰的水量，是衡量植物蒸騰作用大小的量，能夠反映出植物利用水的效率和促進植物體內無機鹽的運輸。在人參紅果期，A、C、D、E、F 處理人參蒸騰速率高于 CK，其中，A、D、E、F處理人參蒸騰速率顯著高于CK，F處理人參蒸騰速率最高，較CK高達36.84%；在人參枯萎期，A、C、D、E、F處理人參蒸騰速率高于CK，A、D、E處理人參蒸騰速率顯著高于CK，E處理人參蒸騰速率最高，較CK高達49.96%。綜上，靠山多霸、益微、枯草芽孢桿菌、哈茨木霉生物菌劑能夠顯著提高人參紅果期的蒸騰速率，哈茨木霉生物菌劑對人參紅果期蒸騰速率促進作用較大；靠山多霸、益微、枯草芽孢桿菌生物菌劑能夠顯著提高人參枯萎期的蒸騰速率，枯草芽孢桿菌生物菌劑對人參枯萎期蒸騰速率促進作用較大。

2.3 不同生物菌劑處理對人參產量、品質的影響

2.3.1 產量

圖2 -9生物菌劑對人參產量的影響

如圖2-9所示，靠山多霸等生物菌劑對人參產量的提高均有顯著促進作用。 A、B、C、D、E、F 處理提高人參產量較 CK，高達 83.87%、48.19%、68.29%、19.04%、53.32%、10.33%，A處理促進人參產量增加作用最大，其次為C、E處理，說明施加靠山多霸等生物菌劑均能提高人參產量，靠山多霸生物菌劑對人參產量的提高效果最好，對二年生人參年增產量高達83.87%，其次為益生元、枯草芽孢桿菌生物菌劑，對二年生人參年增產量分別為68.29%、53.32%。

2.3.2 多糖

圖2 -10生物菌劑對人參多糖含量的影響

人參多糖是研究較早的多糖類生物活性成分，但其對人體的強壯作用無法與人參皂苷相比，其生物活性主要表現在對免疫功能的影響以及由此產生的免疫性抗腫瘤活性。圖10是靠山多霸等生物菌劑對人參多糖含量影響的測定結果，僅有D處理人參多糖含量高于CK，較CK僅提高1.64%，并且無顯著差異，其它處理人參多糖含量均低于CK，依次為C、B、F、E、A處理，說明靠山多霸等生物菌劑對人參多糖物質的積累無顯著促進作用，僅有益微生物菌劑對人參多糖含量的提高有促進作用，較CK相比，僅提高1.64%。

2.3.3 黃酮

圖2-11生物菌劑對人參黃酮含量的影響

圖2 -11是靠山多霸等生物菌劑對人參黃酮含量影響的測定結果，A、D處理人參黃酮含量高于CK，但差異不顯著，A、D處理人參黃酮含量較CK分別高達1.17%、3.70%，D處理人參黃酮含量最高，其它處理黃酮含量均低于CK，說明靠山多霸等生物菌劑對人參黃酮類物質積累量影響較小，僅有靠山多霸、益微生物菌劑對人參黃酮含量的提高有促進作用，較CK相比，僅提高1.17%、3.70%。

3 結論與討論

本實驗通過施用靠山多霸、地恩地、益生元、益微、枯草芽孢桿菌、哈茨木霉6種生物菌劑，以探究他們對人參生長、生理、產量和有效成分含量的影響，結果表明對于人參的生長情況，在人參整個生長期，益生元、益微對人參株高均有促進作用，靠山多霸、益生元對人參莖粗增加均有促進作用；在不同生長期，各生物菌劑對人參葉面積的生長有不同表現，開花期時地恩地對人參葉面積促進作用較大，綠果期益生元對人參葉面積促進作用較大，靠山多霸對紅果期時人參葉面積促進作用較大。

不同的菌劑對于人參的生理狀況的影響有不同表現：在花期時，益生元和哈茨木霉對人參葉綠素含量促進作用較大，綠果期時地恩地對人參葉綠素含量促進作用較大；抗逆性方面，靠山多霸在不同時期對人參抗逆性均表現出較強促進作用，枯草芽孢桿菌生物菌劑在綠果期對人參抗逆性的提高也有較好的表現。

在光合作用及蒸騰速率方面，益微對人參紅果期凈光合速率促進作用較大，哈茨木霉對人參枯萎期凈光合速率促進作用最大；哈茨木霉對人參紅果期蒸騰速率促進作用較大，枯草芽孢桿菌對人參枯萎期蒸騰速率促進作用較大。

產量與品質方面，靠山多霸生物菌劑對人參產量的提高效果最好，對二年生人參年增產量高達83.87%，而對多糖及黃酮類的積累無顯著促進作用；益微對人參多糖含量的提高有一定促進作用，較CK提高1.64%；靠山多霸、益微生物菌劑對人參黃酮含量的提高有促進作用，較CK分別提高1.17%、3.70%。在實際生產應用中，可以篩選復合生物菌劑，或者搭配有機肥、復合肥、化肥等對人參的增產效果更好。