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不同施肥配方對黃土高原金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)及土壤微生態(tài)的影響

2023-06-05 06:24:02劉瑞瑩黃厚鈺翟玉生李衛(wèi)東
核農(nóng)學報 2023年7期
關(guān)鍵詞:酚酸綠原施肥量

郭 然 劉瑞瑩 黃厚鈺 翟玉生 陳 耀 李衛(wèi)東,

(1北京中醫(yī)藥大學中藥學院,北京 102488;2通渭縣清涼沅金銀花產(chǎn)業(yè)扶貧開發(fā)有限公司,甘肅 定西 743300)

中藥材的種植生產(chǎn)處于中藥產(chǎn)業(yè)鏈的最前端環(huán)節(jié),其質(zhì)量優(yōu)劣和產(chǎn)量高低直接影響著廣大藥農(nóng)的經(jīng)濟利益以及藥品的安全性和有效性。肥料作為植物生長發(fā)育所需養(yǎng)分的重要來源,是中藥材優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的必需物質(zhì)條件。氮、磷、鉀是植物生長所需的大量元素,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要通過施用這3 種肥料來滿足植物生長發(fā)育的需要。近年來,有許多學者對施肥與中藥材產(chǎn)量和質(zhì)量之間的相關(guān)性開展了研究,結(jié)果均表明合理施肥對提高藥材產(chǎn)量、改善藥材品質(zhì)、減少肥料浪費、減輕環(huán)境污染有重要意義[1]。但實際生產(chǎn)中仍存在一些不合理的施肥現(xiàn)象。例如,因普遍認為氮肥施用可提升中藥材產(chǎn)量而導致栽培中存在較嚴重的偏施和過量施氮現(xiàn)象[2-3]。研究發(fā)現(xiàn),施氮濃度過高會導致益母草[4]、艾納香[5]等產(chǎn)量和品質(zhì)降低。因此,探究中藥材合理的施肥方式對中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

金銀花(Lonicera japonicaFlos)是忍冬科植物忍冬(Lonicera japonicaThunb.)的干燥花蕾或帶初開的花,具有清熱解毒、疏散風熱的功效,是我國傳統(tǒng)大宗藥材和藥食兼用藥材,也是連花清瘟膠囊、金花清感顆粒等中成藥的重要組成部分,在抗擊新冠病毒疫情中發(fā)揮了重要作用。我國忍冬種植歷史悠久,且栽培忍冬是金銀花藥材的主要來源[6],除平邑、封丘、巨鹿等道地產(chǎn)區(qū)大量種植外,以陜、甘、寧為代表的黃土高原地區(qū)也開始了大規(guī)模種植[7-8]。其中甘肅通渭縣是典型的黃土高原種植區(qū),目前已推廣種植忍冬12 萬畝[9]。忍冬作為一種喜肥的藥用植物,施肥對其生長發(fā)育、產(chǎn)量提升有重要作用[10]。同時,施肥也會對土壤環(huán)境產(chǎn)生較大影響,當土壤環(huán)境發(fā)生改變時,金銀花的次生代謝過程也會相應變化,進而影響金銀花品質(zhì)[11-14]。目前,黃土高原金銀花新產(chǎn)區(qū)的施肥配方研究尚鮮見相關(guān)報道。因此,本研究以地處黃土高原地區(qū)的甘肅省定西市通渭縣為試點。采用“3414”試驗設計,以金銀花產(chǎn)量為指標建立肥料效應模型。同時考察了不同施肥配方對金銀花產(chǎn)量、指標成分含量以及土壤理化性質(zhì)和土壤微生物的影響,并對其可能的相關(guān)性進行探究。旨在為黃土高原金銀花新產(chǎn)區(qū)的施肥配方提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在甘肅省定西市通渭縣李店鄉(xiāng)金銀花種植基地(105°17′E,35°32′N),該地位于黃土高原南部地帶,屬黃土高原丘陵溝壑區(qū),海拔1 600~1 800 m,屬溫帶半干旱大陸性氣候,四季分明,干旱少雨,光照豐富,年降水量為380 mm,年均溫為7.5 ℃,無霜期145 d。試驗前,采集試驗地塊土樣,按《土壤農(nóng)化分析》[15]測得土壤全氮含量為(0.57±0.07)g·kg-1,堿解氮(26.13±4.22)mg·kg-1,有效磷(1.93±0.42)mg·kg-1,速效鉀(109.67±34.96)mg·kg-1,有機質(zhì)(8.36±0.82)g·kg-1,pH值為8.02±0.06。

1.2 試驗材料

供試作物:甘肅省通渭縣李店鄉(xiāng)長勢基本一致的3 年生忍冬,經(jīng)北京中醫(yī)藥大學李衛(wèi)東研究員鑒定為忍冬科植物忍冬(Lonicera japonicaThunb.),品種為北花1號。

試驗肥料:有機肥(有機質(zhì)≥30%),安徽省滁州市亞環(huán)生物科技有限公司;尿素(N≥46%),中國石油天然氣(通遼)股份有限公司;過磷酸鈣(云南省昆明市??诤陮毩追蕪S,P2O5≥16%);硫酸鉀(國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司,K2O≥52%)。

儀器與試劑:高效液相色譜儀(SPD-M20A 光電二極管陣列紫外可見光檢測器,日本島津公司);ME155DU 十萬分之一電子天平(瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司);KQ-400KDE 高功率數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);NanoDrop2000 超微量分光光度計(美國賽默飛世爾科技有限公司);Quantus?熒光計(美國Promega 公司)。乙腈、磷酸(色譜純,美國賽默飛世爾科技有限公司);甲醇(分析純,北京市通廣精細化工公司);純凈水(杭州娃哈哈集團有限公司)。綠原酸(批號:Y22M8K36544)、木犀草苷(批號:Y13J10H93050),購自上海源葉生物科技有限公司;異綠原酸A(批號:PS0066-0025MG/PS001052)、異綠原酸C(批號:PS0068-0025MG/PS001057),購自成都普思生物科技有限公司;以上標品純度均≥ 98%。

1.3 試驗設計

秋施有機肥0.5 kg/株作基肥,并于來年4 月份施入追肥,追肥采用“3414”肥料效應試驗方案,設計N、P2O5、K2O 3 個肥料因素,0、1、2、3 共4 個施肥水平,共計14 個施肥處理。其中,0 水平為不施肥,2 水平為當?shù)刈罴咽┓柿浚? 水平為當?shù)刈罴咽┓柿康?.5 倍,3 水平為當?shù)刈罴咽┓柿康?.5 倍。結(jié)合當?shù)厥┓是闆r及試驗地土壤基本情況,確定當?shù)刈罴咽┓仕綖镹:30 g/株、P2O5:18 g/株、K2O:14 g/株,再結(jié)合所用肥料的養(yǎng)分含量可得試驗方案,如表1 所示。按“3414”試驗方案進行追肥試驗,每個處理6 株忍冬,隨機區(qū)組排列,施肥方式為溝施。

表1 氮、磷、鉀肥“3414”試驗方案(n=6)Table 1 The experiment scheme of‘3414’fertilizer treatment of N、P、K(n=6)/(g/株)

同時設置不施肥(CK)、單施化肥[即僅施氮磷鉀追肥的N2P2K2處理,記為“氮磷鉀肥”組(NPK)]、單施有機肥[即單施有機肥0.5 kg/株的處理,記為“有機肥”組(OF)]、有機肥化肥配施[即基施有機肥0.5 kg/株配合追施化肥N2P2K2的處理,記為“有機肥+氮磷鉀肥”組(OF+NPK)],用于土壤理化性質(zhì)及細菌豐度的檢測。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 產(chǎn)量 在金銀花花蕾由綠變白、上白下綠、上部膨脹、尚未開放時進行采摘。每個處理選擇3 株長勢基本相同的忍冬進行摘花計產(chǎn),一次采完后以第一茬花的產(chǎn)量為單株總產(chǎn)量。

1.4.2 指標成分含量 用高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)進行金銀花指標成分含量測定,具體方法如下:

混合對照品制備:分別精密稱取綠原酸13.94 mg、木犀草苷0.37 mg、異綠原酸A 8.48 mg、異綠原酸C 2.24 mg置于10 mL容量瓶中,加70%甲醇溶解后定容至10 mL,搖勻,即得混合對照溶液,過0.22 μm 微孔濾膜,備用。

供試品溶液制備:精密稱取各處理金銀花粉末0.5 g,置于具塞容器中,加入70%甲醇25 mL,混合均勻,稱定重量,超聲處理45 min,取出,放冷,再稱定重量,用70%甲醇補足其減失的重量,搖勻,離心,取上清液過0.22 μm微孔濾膜,取續(xù)濾液即得。

色譜條件:色譜柱為Diamonsil C18(250×4.6 mm,5 μm);流動相:0.2%磷酸水溶液(A)-乙腈(B),梯度洗脫,洗脫條件如表2 所示。記錄時間為50 min。體積流量:1.0 mL·min-1;柱溫:35 ℃;檢測波長:327 nm(酚酸類)、350 nm(黃酮類);進樣量:10 μL。

表2 HPLC梯度洗脫程序Table 2 HPLC gradient elution procedure

對此方法重復性、精密性、穩(wěn)定性、加樣回收率進行方法學考察,相對標準偏差(relative standard deviation,RSD)均<5%,符合要求,表明方法可行。對照品線性關(guān)系如表3所示。

表3 對照品的濃度范圍、線性方程及相關(guān)系數(shù)Table 3 Concentration range,linear equation and correlation coefficient of reference substance

1.4.3 土壤樣品采集 分別采集CK、OF、NPK、OF+NPK 組的土壤樣品。采樣時先用鏟子將表層2 cm 厚的土層刮除,再取20 cm 深處的土壤,去除雜質(zhì)后放入無菌密封袋中保存。每個取樣點采集10 份土樣,其中6 份用干冰保存運輸,并儲存于-80 ℃冰箱中,用于土壤細菌多樣性檢測,其余4份常溫運輸保存,并于室內(nèi)自然風干后,過2號篩,用于土壤理化性質(zhì)的測定。

1.4.4 土壤理化性質(zhì) 參照《土壤農(nóng)化分析》[15],土壤全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定;堿解氮含量采用堿解擴散法測定;有效磷含量測定采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法;速效鉀含量測定采用乙酸銨浸提—火焰光度法;有機質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法;pH值測定采用電位計法。

1.4.5 土壤微生物豐度 抽提土壤微生物群落總DNA,使用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA 的提取量,使用超微量分光光度計測定DNA 濃度和純度;使用338F(5′ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′)和806R(5′- GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)對16S rRNA基因V3~V4可變區(qū)進行PCR擴增,每個樣本6個重復。將同一樣本的PCR 產(chǎn)物混合后使用2%瓊脂糖凝膠回收PCR 產(chǎn)物,利用DNA 凝膠回收試劑盒(美國Axygen公司)進行回收產(chǎn)物純化,2%瓊脂糖凝膠電泳回收產(chǎn)物,并用熒光計對回收產(chǎn)物進行檢測定量。使用DNA快速建庫試劑盒(美國Bioo 公司)進行建庫。利用Miseq PE300/NovaSeq PE250 平臺(美國Illumina 公司)進行測序。微生物多樣性分析使用上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司云平臺完成。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26、Excel 2020 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)結(jié)果以均值±標準差(xˉ ±s)表示。組間方差分析采用ANOVA 檢驗。P<0.05表示具有統(tǒng)計學差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方法對金銀花單株產(chǎn)量的影響

由表4 可知,在“3414”試驗中,處理6 單株產(chǎn)量最高,為229.26 g,處理1 單株產(chǎn)量最低,為118.86 g,處理6單株產(chǎn)量比處理1高110.40 g。當磷、鉀施用量相同時,處理6 單株產(chǎn)量顯著高于處理2、3、11,處理3 顯著高于處理2,處理11 與處理2 差異不顯著;當?shù)?、鉀施用量相同時,處理6 的單株產(chǎn)量顯著高于處理4、5、7,處理4、5、7 之間無顯著差異;當?shù)?、磷施肥量相同時,處理6的單株產(chǎn)量顯著高于處理8、9、10,而處理8、9、10 之間無顯著差異。以上結(jié)果表明,氮、磷、鉀肥均能促進單株產(chǎn)量的增加,且隨著施肥量的增加,金銀花單株產(chǎn)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

表4 施肥對金銀花單株產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of fertilization on yield per plant of L.japonica Flos

2.2 金銀花產(chǎn)量與氮、磷、鉀的肥料效應模型

對“3414”試驗做進一步肥料效應函數(shù)分析。將金銀花單株產(chǎn)量(Y)與施氮量(N)、施磷量(P)、施鉀量(K)進行回歸分析,可得到以下關(guān)系式:

三元二次肥料效應方程:Y=115.6+63.6N-13.1N2+12.5P-1.7P2-0.6K-8.4K2-16.6NP+5.9NK+14.9PK(R2=0.664),以產(chǎn)量為目標時,每株施N:21.57 g、P2O5:21.32 g、K2O:15.81 g,即施尿素(N≥46%)46.9 g、過磷酸鈣(P2O5≥16%)133.3 g、硫酸鉀(K2O≥52%)30.4 g,可使單株產(chǎn)量達到198.2 g。

二元二次的3個肥料效應方程:

Y=-65.5+163.3N+134.9P-20.6N2-11.1P2-49.2NP(R2=0.869);

Y=-2.3+114.7N+113.4K-20.8N2-16.2K2-25.6NK(R2=0.668);

Y=69.6+53.2P+84.5K-7.9P2-14.8K2-14PK(R2=0.566)。

一元二次的3個肥料效應方程:

Y=155.5+87.4N-27.9N2(R2=0.929);

Y=177.4+47.6P-14.5P2(R2=0.659);

Y=144.2+60K-15.5K2(R2=0.530)。

綜合分析氮、磷、鉀的三元二次、二元二次(表5)、一元二次(表6)肥料效應數(shù)學模型計算結(jié)果可得,黃土高原地區(qū)3 年生忍冬第一茬花的目標產(chǎn)量為單株198.2~223.9 g 時,推薦施肥量分別為每株施N:19.5~30.0 g、P2O5:12.6~18.0 g、K2O:13.3~16.8 g,即每株施尿素(N≥46%)42.4~65.0 g、過磷酸鈣(P2O5≥16%)78.8~113.0 g、硫酸鉀(K2O≥52%)25.6~32.3 g。

表5 二元二次肥料方程推薦的施肥量及目標產(chǎn)量Table 5 Fertilizer amount and target yield recommended by binary quadratic equations/g

表6 一元二次肥料方程推薦的施肥量及目標產(chǎn)量Table 6 Fertilizer amount and target yield recommended by mono basic quadratic equations/g

2.3 不同施肥方式對金銀花品質(zhì)的影響

2.3.1 施肥處理對酚酸類含量的影響 由表7 可知,在“3414”試驗中,處理1 綠原酸含量最高,為4.50%,處理6 異綠原酸A 和異綠原酸C 含量最高,分別為1.77%和0.28%,處理13 的3 種酚酸總含量最高,為6.11%。當磷、鉀施肥量相同時,酚酸類含量均以處理6 最高,其中處理6 的綠原酸和3 種酚酸總含量顯著高于缺氮處理2,但與處理3、11 無顯著差異;當?shù)?、鉀施肥量相同時,酚酸類含量均以處理6 最高,且處理6 的異綠原酸A、異綠原酸C及3種酚酸含量均顯著高于處理4、5、7,綠原酸含量則顯著高于缺磷處理4,但與處理5、7 無顯著差異;當?shù)?、磷施肥量相同時,綠原酸含量以處理9 最高,顯著高于缺鉀處理8,但與處理6、10無顯著差異,不同施鉀水平處理的異綠原酸A 含量無顯著差異,異綠原酸C 含量以處理6 最高,且顯著高于處理8、9、10,3 種酚酸總含量以處理6 最高,且顯著高于缺鉀處理8。上述結(jié)果表明,隨著施肥量的增加,酚酸類含量總體呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。

表7 施肥對金銀花品質(zhì)的影響Table 7 Effect of fertilization on quality of L.japonica Flos/%

2.3.2 施肥處理對木犀草苷含量的影響 在“3414”試驗中,當磷、鉀施肥量相同時,處理11木犀草苷含量最高,為0.15%,顯著高于不施氮肥組,其余處理間無顯著差異;當?shù)?、鉀施肥量相同時,不同施磷水平處理的木犀草苷含量均無顯著差異;鉀肥對木犀草苷含量的影響無明顯規(guī)律。由此可見,氮磷鉀施肥配比對木犀草苷含量無明顯影響。

2.4 不同施肥方式對土壤理化性質(zhì)的影響

按1.4.3 方法采集土壤樣品,進行土壤理化性質(zhì)檢測。結(jié)果表明(表8),OF+NPK 組全氮含量最高,但與其余處理組無顯著差異,堿解氮含量以NPK 組最高,顯著高于CK組,有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量均以OF+NPK組最高,且顯著高于CK組和NPK組(P<0.05),pH值以OF組最高,且顯著高于其他施肥組(P<0.05)。由此可見,有機肥和化肥配施可有效提高土壤養(yǎng)分含量,以有效磷、速效鉀和有機質(zhì)提高效果最為顯著。

表8 施肥對土壤理化性質(zhì)的影響Table 8 Effects of fertilization on soil physical and chemical properties

2.5 不同施肥方式對土壤微生物物種組成的影響

Sobs 指數(shù)可描述群落豐富度的實際觀測值,由圖1-A 可知,有機肥組(OF)、化肥組(NPK)以及有機肥+化肥組(OF+NPK)3個施肥組的土壤細菌Sobs指數(shù)均高于空白對照組(CK)(P<0.001),可見施肥可顯著增加土壤中細菌群落的豐富度,但3 個施肥組間差異不顯著。由圖1-B 可知,各組Coverage 指數(shù)均高于0.97,說明本次測序結(jié)果能反映各樣本中微生物的真實情況。土壤細菌群落組成分析結(jié)果顯示,空白對照和施肥各組間土壤菌群結(jié)構(gòu)存在差異。由圖1-C可知,在門水平上,CK 組的主要優(yōu)勢菌為放線菌門(Actinobacteriota)、變形菌門(Proteobacteria)、藍細菌門(Cyanobacteria),共占群落組成比重的85.81%;OF、NPK、OF+NPK 組的優(yōu)勢菌組成相似,分別為放線菌門(Actinobacteriota)、變形菌門(Proteobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)和酸桿菌門(Acidobacteriota),占3 個施肥組群落組成比重的72.35%、78.78%、77.40%。由圖1-D 可知,在綱水平上,CK 組的主要優(yōu)勢菌為放線菌綱(Actinobacteria)、α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、γ - 變形菌綱(Gammaproteobacteria)、藍細菌綱(Cyanobacteriia);OF、NPK、OF+NPK 組的優(yōu)勢菌組成與CK 組較相似,分別為放線菌綱(Actinobacteria)、α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)、Vicinamibacteria、嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)、酸微菌綱(Acidimicrobiia)、芽單胞菌綱(Gemmatimonadetes)、綠彎菌綱(Chloroflexia)。與CK 組相比,OF、NPK 和OF+NPK 組均提高了土壤中嗜熱油菌綱、芽單胞菌綱和綠灣菌綱的相對豐度,而放線菌綱、γ-變形菌綱、藍細菌綱的相對豐度均有所降低。

圖1 不同施肥處理對微生物群落組成的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on microbial community composition

2.6 不同施肥處理土壤理化性質(zhì)與土壤微生物的關(guān)聯(lián)性分析

將土壤中全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量和pH 值與土壤細菌綱水平相對豐度前30 名的種群進行Spearman相關(guān)分析,結(jié)果如圖2所示,部分土壤細菌相對豐度與土壤理化性質(zhì)有顯著相關(guān)性,其中嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)與全氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量和pH值呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系,脫鹵球菌綱(Dehalococcoidia)、Methylomirabilia 與全氮、有效磷、有機質(zhì)含量和pH 值呈顯著正相關(guān)關(guān)系,且在3 個施肥組中嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)、脫鹵球菌綱(Dehalococcoidia)和Methylomirabilia 的相對豐度較空白對照組升高(圖1-D)。放線菌綱(Actinobacteria)與有效磷和有機質(zhì)含量呈顯著負相關(guān),藍細菌綱(Cyanobacteriia)與全氮、有效磷含量呈顯著負相關(guān),且在施肥組中放線菌綱和藍細菌綱相對豐度減少(圖1-D)。綜上,土壤中營養(yǎng)成分含量與大部分土壤優(yōu)勢菌有顯著正相關(guān)關(guān)系。

圖2 土壤微生物相對豐度與土壤理化因子的相關(guān)性分析Fig.2 Correlation analysis between relative abundance of soil microorganism and soil physicochemical factors

2.7 不同施肥處理金銀花產(chǎn)量、指標成分含量與土壤微生物的關(guān)聯(lián)性分析

將金銀花產(chǎn)量、綠原酸、異綠原酸A、異綠原酸C、3 種酚酸總量和木犀草苷含量與土壤細菌綱水平相對豐度前30 名的種群進行Spearman 相關(guān)分析,結(jié)果如圖3 所示,土壤細菌相對豐度與產(chǎn)量、異綠原酸A、異綠原酸C 和3 種酚酸總量整體顯著相關(guān),與綠原酸和木犀草苷含量相關(guān)性不顯著,其中嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)、脫鹵球菌綱(Dehalococcoidia)、芽單胞菌綱(Gemmatimonadetes)、Vicinamibacteria 相對豐度與產(chǎn)量、異綠原酸A、異綠原酸C 和3 種酚酸總量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系,且在3 個施肥組中嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)、脫鹵球菌綱(Dehalococcoidia)、芽單胞菌綱(Gemmatimonadetes)、Vicinamibacteria 的相對豐度較空白對照組提高(圖1-D)。γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)和藍細菌綱(Cyanobacteriia)的相對豐度與產(chǎn)量、異綠原酸A 和異綠原酸C 呈顯著或極顯著負相關(guān)關(guān)系,且在3 個施肥組中上述兩種菌的相對豐度較CK 組減少(圖1-D)。綜上,嗜熱油菌綱、脫鹵球菌綱、芽單胞菌綱、Vicinamibacteria 等對金銀花的產(chǎn)量和品質(zhì)有正向影響,是土壤中的有益菌。且與CK 組相比,OF、NPK 和OF+NPK 施肥組均能使土壤有益菌的相對豐度升高,其中大部分有益菌富集在OF+NPK施肥組。

圖3 土壤微生物相對豐度與金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性分析Fig.3 Correlation analysis between the relative abundance of soil microorganisms and the yield and quality of L.japonica Flos

3 討論

3.1 施肥對金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

前人研究已知,施肥對金銀花的產(chǎn)量和品質(zhì)有較大影響[16-17],本研究以黃土高原地區(qū)栽培忍冬為試驗對象,在秋施有機肥的基礎上對第一茬花進行追肥試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著氮、磷、鉀施肥量的增加,金銀花產(chǎn)量和酚酸類含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,與翟彩霞等[18]、李琳等[19]的結(jié)論相似。林永群等[20]則發(fā)現(xiàn),當施肥超過一定量時,金銀花單產(chǎn)難以有效提高,同時過量施肥會降低綠原酸含量。這可能與肥料元素間的拮抗作用有關(guān),且在特定土壤條件和施用量下,氮鉀兩種肥料存在相互抑制的作用[21],因此在實際生產(chǎn)中,應當根據(jù)當?shù)赝寥罈l件選擇合適的施肥方式及用量,從而避免盲目施肥造成的損失。

本研究發(fā)現(xiàn),氮、磷、鉀施肥量分別為N:30 g/株、P2O5:18 g/株、K2O:14 g/株(處理6),即每株施尿素(N≥46%)65 g、過磷酸鈣(P2O5≥16%)113 g、硫酸鉀(K2O≥52%)27 g 時的產(chǎn)量最高,同時酚酸類含量顯著高于其他施肥處理。再擬合肥料效應函數(shù)發(fā)現(xiàn),每株施N:19.5~30.0 g、P2O5:12.6~18.0 g、K2O:13.3~16.8 g 可使單株最高產(chǎn)量達198.2~223.9 g/株。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn),本研究篩選出的最佳氮鉀施肥比例與其他產(chǎn)區(qū)相似[22-24],而磷的施用量則高于其他產(chǎn)區(qū),這可能與黃土高原土壤基礎磷肥力較弱有關(guān)[25]。本研究篩選的最佳施肥處理為有機肥與氮磷鉀肥的平衡配施方式,不僅可使產(chǎn)量顯著增加,同時也能促進品質(zhì)的提升,說明該施肥配方符合黃土高原金銀花的生長需求,具有一定可行性。

3.2 施肥對土壤微生態(tài)的影響

施肥是增加土壤肥力的有效措施,其直接作用是影響土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分結(jié)構(gòu),同時還會對土壤微生物造成影響,從而間接影響植物生長及次生代謝物的合成[26-28]。研究表明,有機肥與氮磷鉀化肥平衡配施可顯著改善土壤理化性質(zhì),提升土壤肥力[29-31]。主要原因是,當有機肥和無機肥配合施用時,有機肥中的腐植酸和有機大分子類物質(zhì)可與無機肥中的速效養(yǎng)分螯合,從而避免無機肥的養(yǎng)分過快釋放流失,進而更好地滿足植株整個生長發(fā)育過程對養(yǎng)分的需求[32]。本試驗在秋施有機肥0.5 kg/株的基礎上進行,結(jié)果顯示,有機肥與氮磷鉀肥配合施用(處理6)土壤中有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量最高,且顯著高于CK 組和NPK組。并且該施肥配方能顯著提高金銀花的產(chǎn)量和品質(zhì),說明有機肥與化肥平衡配施可通過提高土壤營養(yǎng)成分含量來促進金銀花保質(zhì)增收。

本研究結(jié)果表明,放線菌門、變形菌門、綠彎菌門和酸桿菌門為土壤中的主要優(yōu)勢菌群,這與李超等[33]的研究結(jié)果相似。施肥土壤中Vicinamibacteria、嗜熱油菌綱、芽單胞菌綱和脫鹵球菌綱的相對豐度高于不施肥的空白對照組,且這些細菌與土壤全氮、有效磷和有機質(zhì)含量以及金銀花產(chǎn)量、異綠原酸A、異綠原酸C和3 種酚酸總量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。研究表明,嗜熱油菌綱是放線菌門下的優(yōu)勢菌綱,可促使土壤形成團粒結(jié)構(gòu),促進作物生長[34]。芽單胞菌綱含有可以控制碳合成的光合反應中心,是養(yǎng)分轉(zhuǎn)換和快速利用根源碳底物的重要貢獻者[35]。脫鹵球菌綱可有效清除土壤中有機氯的污染,對改善土壤環(huán)境有重要作用[36]。由此可見,優(yōu)選出的施肥配方可改善黃土高原地區(qū)土壤理化性質(zhì),主要表現(xiàn)為對有效磷、速效鉀和有機質(zhì)的調(diào)控,同時增加土壤中嗜熱油菌綱、脫鹵球菌綱、芽單胞菌綱等有益菌種的相對豐度,進而提高金銀花產(chǎn)量,改善金銀花品質(zhì)。

4 結(jié)論

黃土高原地區(qū)忍冬推薦施肥配方為:秋施有機肥0.5 kg/株,并于來年開春萌芽時施入N:30 g/株、P2O5:18 g/株、K2O:14 g/株。此配方能有效提高黃土高原地區(qū)土壤中有效磷、速效鉀和有機質(zhì)等養(yǎng)分含量,同時增加土壤中有益菌的相對豐度,進而促進金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。

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