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菌肥有機肥無機肥配施對燈盞花生長和有效成分的影響

2019-08-30 01:26:22李維蛟許建新
中國土壤與肥料 2019年4期
關(guān)鍵詞:單施菌肥燈盞

古 今,李維蛟,許建新,魏 波,吳 梅*

(1.云南中醫(yī)藥大學(xué),云南 昆明 650500;2.云南省科協(xié)學(xué)會發(fā)展與學(xué)術(shù)交流服務(wù)中心,云南 昆明 650021)

燈盞花Erigeron breviscapus(Vant.)Hand.-Mazz.為菊科Asteraceae植物短葶飛蓬屬ErigeronL.多年生草本植物,又名短葶飛蓬、燈盞細(xì)辛等。主要分布于我國云南、湖南、廣西、貴州、四川及西藏等省區(qū)。燈盞花是云南特有的重點開發(fā)的“五大天然系列”藥物之一,主要用于治療偏癱、冠心病、腦血栓等疾病,也是現(xiàn)在治療閉塞性腦血管疾病和腦溢血后遺癥最為有效的天然藥物,被列為國家中藥保護品種。燈盞花為云南省的優(yōu)勢道地藥材,野生資源已經(jīng)枯竭,主要依靠人工種植。

目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施肥以化肥為主,有機肥因堆制復(fù)雜、施肥勞動強度大而被大量減少。農(nóng)民不重視土壤肥力的可持續(xù)發(fā)展,長期使用無機肥造成土壤pH值明顯下降,作物產(chǎn)量逐年降低[1-2]。有機肥能夠持續(xù)供給作物生長發(fā)育所需的各種養(yǎng)分[3-4],改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)[5]。微生物肥料是以微生物的生命活動及其代謝產(chǎn)物共同作用,提供和改善作物生長和營養(yǎng)條件,使作物得到特定肥料效應(yīng)的一種肥料[6-8]。它在保證食品安全的同時增加了土壤生物多樣性,能防治或減輕作物病蟲害,提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[9-10],不會對土壤造成不良影響[11-12]。當(dāng)前微生物菌肥還沒有被大面積推廣施用,除了因為價格偏貴外,根本原因是作為肥料界的新寵,一方面,有關(guān)微生物菌肥的功效機理、應(yīng)用技術(shù)、應(yīng)用效果、應(yīng)用環(huán)境、生物安全等方面仍存在較大爭議。另一方面,施用方法不清楚,很難達到理想的效果。

有機肥與菌肥配施的研究已經(jīng)開始嘗試,在葡萄[13]、黃瓜[14]、煙草[15]等的產(chǎn)量和品質(zhì)上取得了較好的效果。燈盞花的種植枝術(shù)已經(jīng)推廣,前人對燈盞花施肥措施的研究的相關(guān)報道,還停留在無機肥施用上,而對于有機肥、無機肥、微生物肥配施對燈盞花植株生長和有效成分積累的研究較少。在中草藥推廣種植的過程中,施肥是薄弱環(huán)節(jié),往往產(chǎn)量和有效成分不能兩全,同時不合理施肥,易導(dǎo)致成本增加,不僅影響了高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)目標(biāo)的實現(xiàn),還影響了農(nóng)戶種植的積極性。本試驗以燈盞花為研究對象,研究有機肥、無機肥、微生物肥配施條件下燈盞花生物量和有效成分的變化情況,為燈盞花的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料燈盞花由云南省紅河州瀘西縣千山生物工程有限公司提供。

1.2 試驗地概況

本試驗選擇在云南省紅河州瀘西縣千山生物工程有限公司的燈盞花GAP種植基地進行,海拔1 810 m,平地,紅壤。該縣地處滇東南,位于N 24°15′~24°45′,E 103°30′~104°04′之間,年均氣溫15.4℃,年均日照2 122 h,年均降水量979 mm,無霜期272.7 d,境內(nèi)冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑。

1.3 試驗設(shè)計

試驗以不施任何肥料為對照(CK),設(shè)置菌肥與無機復(fù)合肥配施(處理1),單施無機復(fù)合肥(處理2),菌肥與有機肥配施(處理3),單施有機肥(處理4),共5個處理,各處理施肥量見表1。采用隨機區(qū)組設(shè)計,重復(fù)3次,每個重復(fù)為一個標(biāo)準(zhǔn)墑面(7.8 m2·墑-1),每個處理試驗面積23.4 m2,共15個小區(qū)。在施肥前測得基礎(chǔ)土樣的pH值為6.88,有機質(zhì)為3.05%,速效氮為2.13 mg·kg-1,速效鉀為21.30 mg·kg-1,有效磷為 0.843 mg·kg-1。

表1 肥料組合與施肥量

1.4 測定項目及方法

1.4.1 植株生長情況測定

每次追肥前統(tǒng)一進行植株性狀,即葉長,葉寬,株高,葉片數(shù)的測量。于2016年6月1日進行各種不同種類底肥的施用,在6月14日統(tǒng)一播種,并在播種10 d后進行出苗率的第一次統(tǒng)計,之后每7 d進行測量,共3次,當(dāng)植株長出6~8片葉子進行第一次追肥,以后每隔8~10 d施肥一次,施3次。每次追肥后10 d都要對植株進行統(tǒng)一觀測,直到第一次采收前,共5次,每次追肥后都要注意觀察,植株否有被肥料灼傷的情況,特別是雨天做好排水措施,避免發(fā)生病害。若發(fā)現(xiàn)有病的植株及時清除,防止病情擴散。實時監(jiān)管,避免使燈盞花受病、蟲、草的侵害。

1.4.2 植株干物質(zhì)積累量和有效成分含量

于10月11日進行燈盞花地上部分第一次采收,采收后分別統(tǒng)計各處理中每個重復(fù)的產(chǎn)量。并將每個重復(fù)采收的燈盞花放于大棚中進行晾曬,待其曬干后統(tǒng)計其干重,取平均值。將樣品粉碎后參照《中華人民共和國藥典》(2015版)[16]燈盞花檢測標(biāo)準(zhǔn)檢測燈盞花干品中燈盞乙素含量(%)、總黃酮含量(%)。

1.4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010和SPSS 16.0軟件進行試驗數(shù)據(jù)分析,作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對燈盞花出苗率的影響

常規(guī)下燈盞花的出苗率不高,只有23.16%(CK),施用不同肥料后,燈盞花出苗率都明顯高于對照,但都沒有高出50%。出苗率最高的處理3,為44.97%,其余處理在30%~40%之間,對出苗率的影響表現(xiàn)為處理3>處理1>處理4>處理2>CK,說明燈盞花種子在萌發(fā)時對土壤肥力有要求,但單施無機復(fù)合肥、有機肥的效果,不如配施菌肥的好(圖1)。

圖1 不同處理的燈盞花出苗率

2.2 不同處理對燈盞花植株高度的影響

由圖2可知,在不施肥的情況下,燈盞花長勢較慢,從第1次到第5次測量,40 d的時間里,僅從5.46 cm長至9.96 cm,而施用肥料,植株平均高度表現(xiàn)為處理1>處理3>處理4>處理2,最后都長到20 cm以上,均高于CK,說明施肥對其生長有促進作用。不同施肥處理植株生長速度變化趨勢相同,以處理1效果為最好。

圖2 不同處理的植株高度比較

2.3 不同處理對燈盞花葉片數(shù)的影響

由圖3可知,CK與不同施肥處理葉片數(shù)變化趨勢基本一致。前4次觀察,處理1的葉片數(shù)比其他3個處理有優(yōu)勢,說明菌肥與無機肥配施有利于葉片數(shù)增加。處理2與處理3、4相比,第1次觀察時葉片數(shù)最少;第2次觀察時高于處理3,低于處理4;第3、4次觀察時都高于處理3、4,表明無機肥對葉片數(shù)增加有一定作用,卻不明顯。處理3和4始終相差不大,與其他處理相比葉片數(shù)增加不明顯。第5次觀察時,處理3或處理4葉片數(shù)多于其他處理,而處理2數(shù)量最少;處理1葉片數(shù)高于處理2,表明菌肥和有機肥則對葉片衰老有一定的延緩作用。

圖3 不同處理的植物葉片數(shù)比較

2.4 不同處理對燈盞花葉面積的影響

如圖4所示,在5個處理中,前4次觀察每個處理都對葉面積有增大作用,特別是處理1更為明顯,而處理2、3、4則差別不大,這說明燈盞花的適應(yīng)性比較強。只有到第5次時,對照與第4次觀察相比差別不大,只增大了6.84 cm2,而處理3則增了119.37 cm2,處理4增了114.47 cm2,處理1增了73.43 cm2,處理2增了62.55 cm2。結(jié)果顯示菌肥與有機肥配施比單施有機肥效果明顯,菌肥與無機肥配施比單施無機肥效果明顯。

圖4 不同處理的植物葉面積的比較

2.5 不同處理的燈盞花的SPAD值的比較

SPAD也稱綠色度,根據(jù)植物葉片葉綠素對有色光的吸收特性,通過測量一定波長長度的發(fā)射光強和透過植物葉片后的光強,可測得植物的SPAD值。在3種肥料施用處理中,施用無機肥(處理2)植株葉片最為濃綠,生長態(tài)勢最好,其次表現(xiàn)為處理1>處理3>處理4>CK(圖5)。

圖5 不同處理的燈盞花的SPAD值

2.6 不同處理的燈盞花生物量和有效成分的比較

由圖6所示,不同處理下,對于鮮重,處理3>處理4>處理1>處理2>CK,特別是處理3、4對燈盞花生物量的增長影響最為明顯,鮮重分別平均增長到22.37和20.58 g·株-1,比對照分別高出15.1和13.31 g·株-1,接著是處理1高出7.40 g·株-1,處理2高出3.43 g·株-1。雖然處理3、4對燈盞花鮮生物量的影響較大,但干物質(zhì)的量卻并不明顯,只分別比對照增加1.81和1.71 g·株-1,處理1和處理2相差不大,分別增加1.39、1.10 g·株-1。

對于有效成分,施肥有利于燈盞花的燈盞乙素和總黃酮的增加,但不同處理間對有效成分積累的影響不同。對燈盞乙素含量的影響,表現(xiàn)為處理3>處理4>處理1>處理2>CK,特別是處理3達到了3.22 mg·g-1,處理4達到了3.01 mg·g-1,處理1達到2.84 mg·g-1。多重比較發(fā)現(xiàn),4個施肥處理與對照相比有極顯著差異,處理3和處理1、處理2、處理4相比有顯著差異,處理4、處理1、處理2之間差異不顯著,表明施用肥料有利于燈盞花燈盞乙素含量的提高,特別是有機肥與菌肥配施(處理3)最為明顯。對總黃酮含量的影響,表現(xiàn)為處理3>處理4>處理1>處理2>CK,特別是處理3達到了8.32 mg·g-1,處理4、處理1和處理2差別不大,分別為7.77、7.67、7.55 mg·g-1。多重比較發(fā)現(xiàn),4個施肥處理與對照相比有極顯著差異,但4個處理間無顯著差異,說明施用肥料有利于燈盞花總黃酮含量的積累(圖6),但不同肥料間無明顯差異,仍以有機肥與菌肥配施(處理3)為佳。

圖6 不同處理對生物量與有效成分的影響

3 討論與結(jié)論

燈盞花的種子為小型瘦果,千粒重為0.252 g,種子敗育率極為嚴(yán)重,飽滿度為16.3%。目前播種用的燈盞花種子一般都是未經(jīng)任何處理的毛種,播種后的出苗率在20%左右[17],有學(xué)者發(fā)現(xiàn),通過用1% NaClO預(yù)處理15 min可以提高出苗率[18]。種子萌發(fā)與溫度密切相關(guān),燈盞花種子屬于中溫萌發(fā)型,變溫反而降低萌發(fā)率。在本試驗中,燈盞花的種子播種前未經(jīng)任何處理,萌發(fā)條件與環(huán)境條件一致,因而萌發(fā)率的高低主要受溫度和種子凈度影響。處理3,處理4和處理1中含有有機肥和菌肥,它們提供肥力的同時還有保溫作用,使溫度變幅減小,提供了相對恒定的溫度,有利于種子的萌發(fā)。用1%NaClO對種子進行預(yù)處理目的是對種子進行消毒,微生物肥料中的某些微生物能產(chǎn)抑制病菌類物質(zhì),對病原微生物能產(chǎn)生直接的拮抗作用,起到了消毒作用,這也是含有菌肥處理的出苗率高的原因。

藥用植物人工種植時生物產(chǎn)量取決于初生代謝的積累,而有效成分取決于次生代謝產(chǎn)物的積累,初生代謝也為次生代謝提供了物質(zhì)基礎(chǔ),但兩類代謝對環(huán)境因子的響應(yīng)有很大的不同。施肥是植物栽培常用的增產(chǎn)管理技術(shù)措施之一[19],株高是顯示植物生長速度最直觀的評價指標(biāo),葉片是植物進行光合作用、蒸騰作用和合成有機物質(zhì)的主要器官,而葉面積大小與光合速率有關(guān)。在試驗中,菌肥與無機復(fù)合肥配施(處理1)對株高和葉片數(shù)的增加存在優(yōu)勢,處理3菌肥與有機肥配施對燈盞花生物量的增長的影響最為明顯,鮮重比對照高出15.1 g·株-1,干重卻不明顯,僅高出1.81 g·株-1,這是因為有機肥含有大量的有機物質(zhì)、無機物質(zhì)和有益微生物,施入土壤以后,能迅速提高土壤有機質(zhì)和微生物的數(shù)量,并增強土壤酶的活性,促進土壤難溶性礦物質(zhì)養(yǎng)分的釋放,進一步提高土壤養(yǎng)分的有效性[20],菌肥參與了元素轉(zhuǎn)化。處理4單施有機肥僅次于處理3,可說明菌肥與有機肥配施的互作效應(yīng)對提高產(chǎn)量有促進作用,而同樣含有菌肥的處理1與處理3相比在鮮重和干重的貢獻率并不突出,卻優(yōu)于單施無機復(fù)合肥和單施有機肥處理。通過燈盞花葉面積比較可以看出,在前4次觀察中,處理1菌肥與無機復(fù)合肥配施有利于葉面積增大,一方面無機肥能快速提供幼苗所需的NPK,另一方面微生物菌群參與對NPK等元素轉(zhuǎn)化的驅(qū)動,長勢比較明顯。但無機肥主要成分是NPK,很少含有中、微量元素,雖然速效性好,但利用率偏低,持續(xù)性也差。從生長后期的葉面積來看,有機肥與菌肥對葉面積的增大厚積薄發(fā),葉片數(shù)也高于有機肥單施。更大的葉面積有利于捕獲更多的光能,延長葉齡對光合作用有利,提高了植物具有更快的生長速度和物質(zhì)積累的可能性。

燈盞花有效成分主要以燈盞乙素和總黃酮含量來檢測品質(zhì)。對燈盞乙素含量的影響,4個施肥處理與對照相比有極顯著差異,說明施用肥料有利于燈盞乙素含量的提高,這與前人的研究一致[21]。在4個施肥處理中,特別是有機肥與菌肥配施(處理3)與其他處理間有顯著差異,這主要是因為有機肥與菌肥都能促進緩釋肥料氮的釋放[22],王初華等[23]研究發(fā)現(xiàn)對燈盞乙素含量影響較大的是N>P>K。而同樣具有菌肥的處理1卻沒有單施有機肥(處理4)的效果好,主要是因為微生物本身并不是肥料,要通過消耗土壤中的有機物,才能產(chǎn)生固氮、活化鉀磷礦物的能力,如果土壤中有機質(zhì)含量低則效果差。本試驗基礎(chǔ)土壤有機質(zhì)含量為3.05%,含量較低影響了菌肥的作用,結(jié)果也顯示了單施有機肥優(yōu)于菌肥與無機肥配施。對總黃酮含量的影響,4個施肥處理與對照相比有極顯著差異,說明施肥對總黃酮含量有效,雖然從統(tǒng)計分析看,4個處理間無顯著差異,但含量仍以有機肥與菌肥配施(處理3)較高。通過試驗結(jié)果可以看出,各處理對鮮重、干重、有效成分的影響,都表現(xiàn)出處理3>處理4>處理1>處理2>對照,說明有機肥對于燈盞花的初生代謝和次生代謝有重要作用,而菌肥的添加對有機肥的肥效起放大作用,或通過微生物的活動促進了礦質(zhì)養(yǎng)分的活化,增強了植物對養(yǎng)分的利用率。

葉綠素是衡量葉片光合作用性能的重要指標(biāo),是植物光合作用的主要色素。SPAD值是葉綠素相對含量讀數(shù)值,現(xiàn)有研究均表明SPAD值與葉子的葉綠素含量呈顯著正相關(guān)[24-25],葉綠素在光合作用的光能吸收傳遞和轉(zhuǎn)化中起不可或缺的作用,葉綠素含量增加,有利于增強光合作用能力,植株生長快,提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。在本試驗中,處理3和處理4的SPAD值雖然與處理1和處理2相比較低,但相差不大,且后期植株的產(chǎn)量和含量也較二者高。這和王志遠(yuǎn)等[26]通過4年觀察菌肥與有機肥配施對桃葉片葉綠素含量影響一致,沒有太大影響。這個結(jié)果表明菌肥與有機肥對葉綠素含量的增加沒有明顯作用,而對于燈盞花來說SPAD值不是越高越好,它會對光強發(fā)生趨異適應(yīng),可以預(yù)計處理3的植株所含的葉綠素值更接近其居群原生環(huán)境光照條件下所需的SPAD值。

中藥材是中醫(yī)藥事業(yè)傳承和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),藥用植物栽培提出了無公害中藥材、有機中藥材的要求。從本試驗可以看出,菌肥與其他肥料的配施,不管從植株的出苗率、植株生長形態(tài)、葉綠素相對值、生物量和有效成分的積累量都較肥料單施有較大的優(yōu)勢。雖然施用菌肥在減少化肥施用量、提高肥料利用率、緩解環(huán)境污染等方面具有重要意義,但是土壤微生物種群多樣,有自身的新陳代謝,其作用效果又受土壤環(huán)境的影響很大,因此微生物肥是一種輔助肥料,不能全部代替無機肥和有機肥。不同的生物肥料用途也不相同,在研究中還要進一步細(xì)化,并與當(dāng)?shù)氐耐寥佬再|(zhì)、結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來,這對燈盞花栽培水平的提高是很好的借鑒,也可為其他的中藥材種植提供理論依據(jù)。

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