生物菌肥部分替代化肥在黨參上的應(yīng)用研究

楊薇靖 令鵬 王興政 潘遐 李文珍 韓天鵬

摘要：為探索最優(yōu)微生物菌肥施用量，減少化肥與農(nóng)藥的施用量，推動黨參產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。以黨參為研究對象，采取田間試驗與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，研究了施用生物菌肥部分替代化肥對黨參農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，施用生物菌肥科微健15 kg/hm2+陣地15 kg/hm2（替代常規(guī)施肥10%）處理和生物菌肥科微健45 kg/hm2+陣地45 kg/hm2（替代常規(guī)施肥30%）處理能顯著提高黨參的鮮根重。與常規(guī)施肥相比，施用生物菌肥科微健45 kg/hm2+陣地45 kg/hm2處理黨參顯著增產(chǎn)37.96%；施用生物菌肥科微健60 kg/hm2+陣地60 kg/hm2（替代常規(guī)施肥40%）處理黨參顯著增產(chǎn)33.01%；施用生物菌肥科微健30 kg/hm2+陣地30 kg/hm2（替代常規(guī)施肥20%）處理黨參顯著增產(chǎn)30.66%。在試驗條件下，施用菌肥處理對黨參的等級和品質(zhì)基本無影響。綜合分析認(rèn)為，生物菌肥科微健45 kg/hm2+陣地45 kg/hm2施用效果最佳。

關(guān)鍵詞：黨參；生物菌肥；化肥；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量

中圖分類號：S567；S147.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ?文章編號：2097-2172（2023）02-0168-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.02.015

Study on the Application of Partial Substitution of Biological Bacterial Fertilizers for Chemical Fertilizers on Codonopsis pilosula

YANG Weijing 1， LIN Peng 1， WANG Xingzheng 1， PAN Xia 2， LI Wenzhen 1， HAN Tianpeng 1， 3

（1. Dingxi Academy of Agricultural Sciences， Dingxi Gansu 743000， China; 2. Dingxi Drug Inspection and Testing Centre，

Dingxi Gansu 743000， China; 3. Chankou Forest Farm Test Station， Dingxi Gansu 743000， China）

Abstract： To explore the optimum application amout of biological bacterial fertilizers， to reduce the application amout of chemical ferilizers and pesticides， and to promote the green development of Codonopsis pilosula industry. Taking Codonopsis pilosula as materials， the field experiment and laboratory analysis were conducted to study the effects of partial substitution of biological bacterial fertilizers for chemical fertilizers on agronomic characteristics， yield and quality of Codonopsis pilosula， and to research the optimal application rates of biological bacterial fertilizer， and to provide theoretical basis for the production of Codonopsis pilosula. The results showed that application of biological bacterial fertilizer Keweijian at 15 kg/ha plus Zhendi at 15 kg/ha （10% substitution of chemical fertilizers） and application of biological bacterial fertilizer Keweijian at 45 kg/ha plus Zhendi at 45 kg/ha （30% substitution of chemical fertilizers） could significantly increase the root fresh weight of Codonopsis pilosula. Compared with conventional fertilization， application of biological bacterial fertilizer Keweijian at 45 kg/ha plus Zhendi at 45 kg/ha could significantly increase the yield of Codonopsis pilosula by 37.96%. Application of biological bacterial fertilizer Keweijian at 60 kg/ha plus Zhendi at 60 kg/ha（40% substitution of chemical fertilizers） could significantly increase the yield of Codonopsis pilosula by 33.01%. Application of biological bacterial fertilizer Keweijian at 30 kg/ha plus Zhendi at 30 kg/ha（20% substitution of chemical fertilizers） could significantly increase the yield of Codonopsis pilosula by 30.66%. Under the current experimental conditions， the application of biological bacterial fertilizer had no effect on the grade and quality of Codonopsis pilosula. The comprehensive analysis showed that the biological bacterial fertilizers had the best effect at 45 kg/ha of biological bacterial fertilizer Keweijian plus 45 kg/ha of Zhendi.

Key words： ?Codonopsis pilosula; Biological bacterial fertilizer; Chemical fertilizer; Agronomic trait; Yield

肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)中起著不可替代的作用。施肥能夠增加作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，提升土壤肥力以及提高經(jīng)濟(jì)效益，合理和科學(xué)施肥是保障糧食安全和維護(hù)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的主要手段之一［1 ］。黨參是常用大宗中藥材之一，具有調(diào)節(jié)血糖、促進(jìn)造血機(jī)能、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等諸多作用［2 ］。甘肅省是重要的黨參藥源基地，年總生產(chǎn)量約為7萬t，占全國的60%以上［3 ］，其中定西市黨參產(chǎn)量則占全國的50%［4 - 5 ］。環(huán)境條件及栽培技術(shù)是黨參栽培的重要影響因素。在黨參栽培中肥料結(jié)構(gòu)不合理、過量用化肥農(nóng)藥現(xiàn)象相當(dāng)廣泛；長期大量施用化肥農(nóng)藥導(dǎo)致土壤酸化、耕地板結(jié)，不僅浪費資源、增加成本，還造成土壤菌群失調(diào)及黨參產(chǎn)量和品質(zhì)下降，嚴(yán)重阻礙了甘肅黨參產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

微生物菌肥是以活性（可繁殖）微生物的生命活動促進(jìn)作物得到所需養(yǎng)分的新型肥料，含有較多活性微生物，具有降低土壤容重、增加土壤孔隙度、改善土壤微生態(tài)系統(tǒng)，提高土壤生物肥力水平的作用。微生物菌肥不僅能夠提高土壤肥力、改善土壤理化性質(zhì)，還增加了土壤向植物提供營養(yǎng)的能力，從而發(fā)揮土壤潛在肥力， 提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，還能減少環(huán)境污染，為發(fā)展綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)提供更多可能，具有良好的發(fā)展前景［6 - 10 ］。微生物菌肥主要有微生物菌肥、復(fù)合微生物肥料和有機(jī)生物肥3大類。微生物菌肥本身不直接給予農(nóng)作物提供養(yǎng)分，更多的是通過微生物菌肥的種群生命活動，間接或者直接分解、合成等方式來促進(jìn)農(nóng)作物的生長，增強(qiáng)農(nóng)作物抗病蟲性與抗逆性，從而改善農(nóng)作物品質(zhì)與產(chǎn)量，所以微生物菌肥需要配合有機(jī)肥或化肥施用［11 ］。我們以黨參為研究對象，研究了菌肥與無機(jī)肥配施對黨參產(chǎn)量及生長的影響，以期通過微生物菌肥與無機(jī)肥配合施用來減少化肥與農(nóng)藥的施用量，推動黨參產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗區(qū)概況

試驗于2021年在渭源縣會川鎮(zhèn)南溝村旱川地進(jìn)行。會川鎮(zhèn)地處渭源南部高寒陰濕區(qū)，海拔 ? ? ?2 245 m，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均降水量550 mm，年均氣溫4.7 ℃，年平均日照時數(shù)2 400 h，年平均無霜期140 d。試驗地土壤為黃綿土，肥力中等。

1.2 ? 試驗材料

指示黨參品種為渭黨2號，由定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。選用質(zhì)量符合《中藥材種苗 ?黨參》（DB62/T 2816 — 2017）標(biāo)準(zhǔn)，苗長≥20.0 cm，根直徑≥4.00 mm的一級種苗。供試生物菌肥為科微健（主要菌群為枯草芽孢桿菌和膠凍樣芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥10.0億/g，武漢科諾生物有限公司生產(chǎn)）、陣地（主要菌群為多粘類芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥10.0億/g，武漢科諾生物有限公司生產(chǎn)）。供試常規(guī)肥料磷酸二銨質(zhì)量符合GB/T 10205 — 2009 標(biāo)準(zhǔn)，N-P2O5-K2O總養(yǎng)分≥64.0%，中海石油化學(xué)股份有限公司生產(chǎn)；硫酸鉀質(zhì)量符合GB/T 20406-2017 標(biāo)準(zhǔn)，K2O≥50.0%，三方化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)。

1.3 ? 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)4個生物菌肥與無機(jī)肥配施處理和1個常規(guī)施肥對照，具體見表1。試驗隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，小區(qū)面積32 m2，共15個小區(qū)。采用黑膜覆蓋溝播方式，菌劑與化肥均作基肥施入，其他田間管理措施同大田。

1.4 ? 測定項目

2021年10月下旬收獲時每小區(qū)隨機(jī)抽取30株進(jìn)行農(nóng)藝性狀測定。用卷尺測量根長，用游標(biāo)卡尺測量蘆頭徑粗，采用百分之一天平測定鮮根重。按小區(qū)單收計產(chǎn)，同時進(jìn)行分級。分級標(biāo)準(zhǔn)為：一等品的蘆頭徑粗≥1.0 cm，二等品1.0 cm > 蘆頭徑粗≥0.7 cm，三等品蘆頭徑粗 < 0.7 cm。以水分、總灰分和浸出物作為黨參品質(zhì)測定指標(biāo)，根據(jù)《中華人民共和國藥典》（2020 版）0832 通則第二法進(jìn)行水分含量測定；根據(jù)《中華人民共和國藥典》（2020 版）通則2302總灰分含量測定法測定總灰分含量；根據(jù)《中華人民共和國藥典》（2015 版）2201 浸出物測定法的熱浸法測定浸出物含量 ［8 ］。

1.5 ? 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用DPS 16.5軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性分析，應(yīng)用新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 不同處理對黨參農(nóng)藝性狀的影響

從表 2可知，黨參根長以處理T4和處理T5較高，分別為39.4、39.6 mm，較處理T1（CK）分別增加1.81%和2.33%；處理T2和處理T3均低于處理T1（CK）。施生物菌肥的處理蘆頭徑粗均高于處理T1（CK），較處理T1（CK）增加1.53%～18.24%，其中以處理T2和處理T4較粗。施生物菌肥的處理黨參側(cè)根數(shù)均高于處理T1（CK），隨著生物菌肥施入量逐步增加，黨參側(cè)根數(shù)也隨之增加。處理T5側(cè)根數(shù)最多，為2.6個，較處理T1（CK）增加30%；處理T4、處理T3、處理T2分別較T1（CK）提高了25%、20%、5%。施生物菌肥的處理鮮根重均高于處理T1（CK），其中T4最高，達(dá)51.91 g，較T1（CK） 增加26.52%；處理T2、處理T3、處理T5較T1（CK）分別提高24.18%、16.82%、11.33%。方差分析表明，各處理黨參農(nóng)藝性狀根長、蘆頭徑粗、側(cè)根均差異不顯著。鮮根重處理T2和處理T4顯著高于處理T1（CK），與其余處理差異不顯著，處理T3、處理T5和處理T1（CK）差異不顯著。綜上可見，處理T2和處理T4的黨參農(nóng)藝性狀較好，即施用生物菌肥科微健15 kg/hm2+陣地15 kg/hm2（替代常規(guī)施肥10%）及科微健 45 kg/hm2+陣地45 kg/hm2（替代常規(guī)施肥30%）有利于培養(yǎng)強(qiáng)根。

2.2 ? 不同處理對黨參等級的影響

從表3可知，用生物菌肥替代化肥后，施生物菌肥處理的一等品出成率均低于處理T1（CK），其中以處理T4較高，為55.36%，各處理間均無顯著差異。施生物菌肥處理的二等品出成率處理T5和處理T3高于處理T1（CK），分別為37.95%、31.29%，其余處理均低于T1（CK），處理T5與處理T3、處理T4、處理T1（CK）間差異不顯著，與處理T2差異顯著。施生物菌肥處理的三等品出成率均高于T1（CK），處理T2、處理T3、處理T4、處理T5分別較處理T1（CK）提高12.00、26.19、8.30、7.52個百分點，T3與處理T2、處理T4、處理T5差異不顯著，與處理T1（CK）差異顯著（P ＜ 0.05）。

2.3 ? 不同處理對黨參產(chǎn)量的影響

由表4可知，施生物菌肥處理的黨參產(chǎn)量均高于處理T1（CK），隨著生物菌肥替代化肥比例的增加，黨參產(chǎn)量呈先升后降趨勢。以處理T4的黨參產(chǎn)量最高，達(dá)7 143.8 kg/hm2，較處理T1（CK）增產(chǎn)1 965.7 kg/hm2，增產(chǎn)率37.96%；其次是處理T5，為6 887.5 kg/hm2，較處理T1（CK）增產(chǎn)1 719.4 kg/hm2，增產(chǎn)率33.01%；處理T3排第3，為6 765.6 kg/hm2，較處理T1（CK）增產(chǎn)1 587.5 kg/hm2，增產(chǎn)率30.66%。對產(chǎn)量進(jìn)行方差分析表明，處理T4與處理T5、T3差異不顯著，與處理T2差異顯著（P ?＜ 0.05），與處理T1（CK）差異極顯著（P ?＜ 0.01）；處理T3與處理T2、T1（CK）差異顯著，處理T2與處理T1（CK）差異不顯著。

2.4 ? 不同處理對黨參品質(zhì)的影響

根據(jù)《中華人民共和國藥典》2020年版規(guī)定，黨參“水分不得超過160 g/kg，總灰分不得超過50 g/kg，浸出物不得少于550 g/kg”。從檢測結(jié)果（表5）可知，施生物菌肥處理的黨參品質(zhì)均符合藥典標(biāo)準(zhǔn)。施生物菌肥處理的黨參水分含量均低于處理T1（CK），較處理T1（CK）降低2.5% ～ 3.8%。總灰分含量以處理T2、處理T5和處理T1（CK）最高，均為36 g/kg；其次是處理T4，為34 g/kg，較處理T1（CK）降低2 g/kg；處理T3最低，為29 g/kg，較處理T1（CK）降低7 g/kg。浸出物含量除處理T3高于處理T1（CK）12 g/kg外，其余處理均低于處理T1（CK）。總體來看，施用生物菌肥對以水分、總灰分、浸出物為檢測指標(biāo)的黨參品質(zhì)基本無影響，對黨參其他成分的影響還有待進(jìn)一步研究。

3 ? 討論與結(jié)論

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）是一種在自然界中廣泛存在的革蘭氏陽性細(xì)菌，具有改良土壤、提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)、防治病蟲害的作用，在肥料領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用［12 - 13 ］。膠凍樣芽孢桿菌（Bacillus mucilaginosus） 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)僅可以起到解鉀溶磷的作用，還易形成根系優(yōu)勢種［14 ］。多粘類芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）是一種主要參與固氮溶磷、形成植物激素和抗菌物質(zhì)等， 具有廣譜拮抗活性，能有效預(yù)防各種植物真菌、細(xì)菌和線蟲等病害的發(fā)生，同時促進(jìn)植物生長和提高作物產(chǎn)量， 在農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用的植物促生菌［15 - 16 ］。目前，枯草芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌和多粘類芽孢桿菌在水稻、水稻、小麥、玉米等糧食作物和春茶、香菇、甜菜等經(jīng)濟(jì)作物上取得了良好的應(yīng)用效果，但在中藥材上的應(yīng)用研究不多。本試驗以中藥材黨參為試驗材料，研究這3種微生物菌肥對黨參產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。

試驗結(jié)果表明，在減少化肥施用的基礎(chǔ)上，施用菌肥能夠促進(jìn)黨參生長、提高根鮮重、培育“壯根”、提高黨參產(chǎn)量。就農(nóng)藝性狀而言，整體來看黨參的根長、蘆頭徑粗、側(cè)根數(shù)在用菌肥替代化肥施用后得到了提升，科微健45 kg/hm2+陣地45 kg/hm2（替代常規(guī)施肥30%）處理的黨參根鮮重比常規(guī)施肥顯著提高26.52%，科微健15 kg/hm2+陣地15 kg/hm2（替代常規(guī)施肥10%）處理的黨參根鮮重比常規(guī)施肥提高了24.18%，效果顯著。菌肥配施無機(jī)肥對黨參等級的提升并不明顯。施用菌肥處理的黨參產(chǎn)量均高于對照常規(guī)施肥。施用科微健45 kg/hm2+陣地45 kg/hm2的黨參產(chǎn)量最高，達(dá)7 143.8 kg/hm2，較常規(guī)施肥極顯著增產(chǎn)37.96%；施用科微健60 kg/hm2+陣地60 kg/hm2（替代常規(guī)施肥40%）的黨參產(chǎn)量位列第2，達(dá)6 887.5 kg/hm2，較常規(guī)施肥極顯著增產(chǎn)33.01%；施用科微健30 kg/hm2+陣地30 kg/hm2（替代常規(guī)施肥20%）的黨參產(chǎn)量位列第3，達(dá)6 765.6 kg/hm2，較常規(guī)施肥極顯著增產(chǎn)30.66%。在本試驗條件下，施用菌肥處理的黨參等級和品質(zhì)指標(biāo)的改善均不夠理想。有研究表明，菌肥發(fā)揮作用需要特定的條件，除了適合的土壤溫度和濕度外，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量和氮含量也會影響菌肥效果［9 ］。土壤中缺乏有機(jī)質(zhì)，施入生物菌肥后僅使土壤理化性質(zhì)得到部分改善，雖然提高了產(chǎn)量，但不足以改善黨參等級和品質(zhì)。

綜上所述，施用科微健45 kg/hm2+陣地45 kg/hm2（替代常規(guī)施肥30%）的施肥方案最有利于黨參產(chǎn)量的提高。這是因為含有枯草芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌和多粘類芽孢桿菌的菌肥施用后在土壤中大量、快速繁殖出有益菌群，通過排斥和抑制有害病原微生物種群的建立及生長、將土壤中的無效營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)換為可供植物吸收的有效營養(yǎng)元素、改變土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等方式提升了耕地質(zhì)量，促進(jìn)了黨參生長，提高了黨參產(chǎn)量。菌肥與化肥配施改變了依靠大量投入資源和破壞生態(tài)環(huán)境的生產(chǎn)方式，對黨參生產(chǎn)的安全、高效起到促進(jìn)作用，保護(hù)了農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，達(dá)到了人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，是黨參產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。本試驗并未對有機(jī)肥與微生物菌肥配施替代無機(jī)肥料進(jìn)行探索，將作為下一步研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 勾真真，王海波，張靈瑞. ?有機(jī)肥、生物菌肥替代化肥對蘋果生產(chǎn)的影響［J］. ?河北果樹，2021，50（3）：8-10.

［2］ 蔡 ? 偉，張 ? 妍，杜 ? 弢，等. ?海拔和采種期對黨參種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響［J］. ?甘肅農(nóng)業(yè)科技，2022，53（5）：75-81.

［3］ 邊 ? 芳，宋振華. ?有機(jī)活性肥在白條黨參上的應(yīng)用效果［J］. ?甘肅農(nóng)業(yè)科技，2021，52（1）：54-60.

［4］ 王興政，師立偉，魏琴芳，等. ?甘肅省定西市黃芪化肥農(nóng)藥減施增效生產(chǎn)技術(shù)模式［J］. ?中國農(nóng)技推廣，2021，37（1）：38-40.

［5］ 楊榮洲，荊彥民，王富勝，等. ?施氮量和密度對黨參農(nóng)藝性狀和籽粒產(chǎn)量的影響［J］. ?甘肅農(nóng)業(yè)科技，2021，

52（4）：11-14.

［6］ 魏琴芳，師立偉，王興政. ?基施 4 種菌肥對黃芪產(chǎn)量的影響［J］. ?甘肅農(nóng)業(yè)科技，2020（6）：69-71.

［7］ 劉清瑋，揣騰躍，黃曦漫. ?生物菌劑在藥用植物栽培中的研究進(jìn)展［J］. ?吉林農(nóng)業(yè)，2018（7）：70-71.

［8］ 姚衍芳，王新亮. ?微生物肥料在鹽堿地改良中的應(yīng)用［J］. ?林業(yè)科技通訊，2016（9）：15-17.

［9］ 趙 ? 瑛，羅俊杰，王 ? 方，等. ?微生物菌肥在保護(hù)地黃瓜栽培上的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］. ?甘肅農(nóng)業(yè)科技，2015（6）：62-65.

［10］ 李 ? 圓，趙貴賓，李城德，等. ?禾神元多效微生物菌肥對玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響［J］. ?甘肅農(nóng)業(yè)科技，2022，53（4）：75-78.

［11］ 武興友. ?微生物菌肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及研究趨勢分析［J］. ?中國果菜，2018，38（4）：9-15.

［12］ 張雪玲，臧春華，郭汝悅，等. ?生物菌肥對連作障礙三七根際和根莖內(nèi)細(xì)菌群落的影響［J］. ?河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，50（12）：78-91.

［13］ 邱 ? 月. 枯草芽孢桿菌在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用［J］. ?園藝與種苗，2022，42（7）：81-85.

［14］ 王瀟敏，李戀卿，潘根興，等. ?膠凍樣芽孢桿菌與生物質(zhì)炭復(fù)配及對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］. ?土壤，2016，48（3）：479-485.

［15］ 胡 ? 瓊，任國平. ?多粘類芽孢桿菌在植物生產(chǎn)中的應(yīng)用及作用機(jī)制［J］. ?北方園藝，2020（24）：137-144.

［16］ 王分分，徐 ? 哲，劉 ? 浩，等. ?多粘類芽孢桿菌農(nóng)用菌肥的制備及應(yīng)用研究［J］. ?環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2020，43（10）：132-139.

收稿日期：2022 - 09 - 24

基金項目：甘肅省重點研發(fā)計劃（20YF8NJ167）。

作者簡介：楊薇靖（1981 — ），女，甘肅定西人，高級農(nóng)藝師，主要從事中藥材育種與栽培技術(shù)研究與推廣工作。Email：982364630@qq.com。