不同生物菌劑對二年生人參生長生理及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

劉清瑋，宋宇鵬，高 華

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院中藥學(xué)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(nóng)本草經(jīng)》記載，人參具有“補(bǔ)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(chǎn)區(qū)，人參產(chǎn)量占我國總產(chǎn)量的90%以上。近幾年來，我國已逐漸開展農(nóng)田栽參，農(nóng)田栽參已成為人參產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一[3～4]。然而農(nóng)田土壤經(jīng)過多年耕種，其肥力指標(biāo)與林地土壤差異巨大，并且農(nóng)田栽培人參，人參病害高、農(nóng)殘高，如何改良農(nóng)田栽參土壤，使其肥力指標(biāo)更加適宜人參的生長，已成為相關(guān)專家學(xué)者研究的熱點(diǎn)科學(xué)問題。生物菌劑是有效菌經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)繁后，利用多孔的物質(zhì)如草炭、蛭石等，作為吸附劑，吸附菌體的發(fā)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(zhì)等作用，能夠有效增加植物產(chǎn)量、提高有效成分含量以及增加植物抗逆性等[5]。本實(shí)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(nóng)田栽參土壤，探究靠山多霸等生物菌劑改良農(nóng)田栽參土壤后，對人參生長情況、產(chǎn)量和有效成分含量的影響，以期能夠為農(nóng)田栽參土壤改良技術(shù)的形成提供一些理論依據(jù)，進(jìn)而促進(jìn)人參產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 田間處理

實(shí)驗于2017年4～10月，在吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院左家校區(qū)實(shí)驗田，進(jìn)行實(shí)驗前先整地，深翻20cm，除去石塊、草根，做20cm高畦進(jìn)行栽參。在人參開花期前約1周，按照隨機(jī)區(qū)組的實(shí)驗方法以不同生物菌劑灌根，實(shí)驗設(shè)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(fù)3次，共計21個小區(qū)，生物菌劑菌按照產(chǎn)品說明書最適使用量施加。每個小區(qū)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(jìn)行田間管理。

1.1.2 試劑及設(shè)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(chǎn)分析純；脯氨酸、無水葡萄糖、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品。益微、哈茨木霉、地恩地（有效活菌數(shù)：≧2.0億/克）、益生元（有效活菌數(shù)：≧2.0億/克）枯草芽孢桿菌（有效活菌數(shù)：1000億孢子/克）、靠山多霸（有效活菌數(shù)：≧2.0億/克）均由吉林參保集團(tuán)提供。葉綠素儀、電子天平、真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）、電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海源長實(shí)驗儀器設(shè)備廠）、離心機(jī)（TG16K長沙東旺實(shí)驗儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗設(shè)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(chǎn)量和有效成分含量。

1.2.2 生長指標(biāo)測定

人參生理指標(biāo)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(qū)測試結(jié)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(jī)植株的最大葉，每個小區(qū)測試結(jié)果取平均值。

1.2.3 生理指標(biāo)測定

人參生理指標(biāo)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(qū)測試結(jié)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(jī)植株的最大葉，每個小區(qū)測試結(jié)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(jié)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(shí)驗數(shù)據(jù)，調(diào)試儀器后，每片人參葉測定3次，測量結(jié)果平均值。

1.2.4 產(chǎn)量及有效成分含量的測定

人參產(chǎn)量測定采用稱重法，采收后，通過以下公式計算：人參產(chǎn)量（kg/m2）=人參枯萎期產(chǎn)量（kg）-人參栽子重量（kg）/小區(qū)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(jié)果與分析

2.1 不同生物菌劑對二年生人參生長指標(biāo)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(biāo)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(jìn)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(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)作用較大，地恩地對人參綠果期葉綠素含量促進(jìn)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(xì)胞中生物膜常常會發(fā)生膜脂過氧化作用，產(chǎn)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(biāo)。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(dá)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(dá)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(dá)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(jìn)作用較強(qiáng)；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(jìn)作用較強(qiáng)；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(jìn)作用較強(qiáng)。

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(zhì)的組分之一，并可以游離狀態(tài)廣泛存在于植物體中，可以提高植物的抗寒性，穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)、降低細(xì)胞酸性、解除氨毒以及作為能量庫調(diào)節(jié)細(xì)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(dá)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(jìn)作用最強(qiáng)。

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(nèi)植物體內(nèi)發(fā)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(zhì)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(dá)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(xiàn)處理凈光合速率最高，較CK，高達(dá)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(jìn)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(jìn)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(nèi)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(jìn)植物體內(nèi)無機(jī)鹽的運(yùn)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(xiàn)處理人參蒸騰速率最高，較CK高達(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)作用較大。

2.3 不同生物菌劑處理對人參產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

2.3.1 產(chǎn)量

圖2 -9生物菌劑對人參產(chǎn)量的影響

如圖2-9所示，靠山多霸等生物菌劑對人參產(chǎn)量的提高均有顯著促進(jìn)作用。 A、B、C、D、E、F 處理提高人參產(chǎn)量較 CK，高達(dá) 83.87%、48.19%、68.29%、19.04%、53.32%、10.33%，A處理促進(jìn)人參產(chǎn)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(chǎn)量，靠山多霸生物菌劑對人參產(chǎn)量的提高效果最好，對二年生人參年增產(chǎn)量高達(dá)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(chǎn)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(qiáng)壯作用無法與人參皂苷相比，其生物活性主要表現(xiàn)在對免疫功能的影響以及由此產(chǎn)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(jié)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(zhì)的積累無顯著促進(jìn)作用，僅有益微生物菌劑對人參多糖含量的提高有促進(jìn)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(jié)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(dá)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(zhì)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(jìn)作用，較CK相比，僅提高1.17%、3.70%。

3 結(jié)論與討論

本實(shí)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(chǎn)量和有效成分含量的影響，結(jié)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(jìn)作用，靠山多霸、益生元對人參莖粗增加均有促進(jìn)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(xiàn)，開花期時地恩地對人參葉面積促進(jìn)作用較大，綠果期益生元對人參葉面積促進(jìn)作用較大，靠山多霸對紅果期時人參葉面積促進(jìn)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(xiàn)：在花期時，益生元和哈茨木霉對人參葉綠素含量促進(jìn)作用較大，綠果期時地恩地對人參葉綠素含量促進(jìn)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(xiàn)出較強(qiáng)促進(jìn)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(xiàn)。

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(jìn)作用較大，哈茨木霉對人參枯萎期凈光合速率促進(jìn)作用最大；哈茨木霉對人參紅果期蒸騰速率促進(jìn)作用較大，枯草芽孢桿菌對人參枯萎期蒸騰速率促進(jìn)作用較大。

產(chǎn)量與品質(zhì)方面，靠山多霸生物菌劑對人參產(chǎn)量的提高效果最好，對二年生人參年增產(chǎn)量高達(dá)83.87%，而對多糖及黃酮類的積累無顯著促進(jìn)作用；益微對人參多糖含量的提高有一定促進(jìn)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(jìn)作用，較CK分別提高1.17%、3.70%。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，可以篩選復(fù)合生物菌劑，或者搭配有機(jī)肥、復(fù)合肥、化肥等對人參的增產(chǎn)效果更好。