王 鑫， 魏帛軒， 吳艾軒， 陳 迪， 趙洪顏， 樸仁哲

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133000)

西洋參(PanaxquenquifoliumL.)屬五加科(Araliacae)多年生藥用植物，東北地區(qū)是我國(guó)西洋參主產(chǎn)區(qū)，栽培面積約占全國(guó)的50%以上[1]。由于西洋參忌地性強(qiáng)，不能連作，我國(guó)最初采用伐林栽參的方式種植西洋參，但伐林栽參嚴(yán)重?fù)p害森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡，隨著退耕還林政策的出臺(tái)和實(shí)施，目前種植西洋參已逐漸從伐林栽參轉(zhuǎn)移成農(nóng)田栽參的生產(chǎn)模式。

農(nóng)田栽參存在許多問(wèn)題，包括由蟲(chóng)害、病原菌侵染引起的病害和土壤養(yǎng)分含量不平衡造成的生理病害，土壤養(yǎng)分供應(yīng)失衡是造成減產(chǎn)的主要原因之一[2]。前人研究發(fā)現(xiàn)，生物菌肥與有機(jī)肥配合使用可以改善參地土壤容重與pH值，提高土壤中有機(jī)質(zhì)與磷、鉀元素含量，人參存苗率上升，并且人參總皂苷含量顯著提高[3-5]。施用生物有機(jī)肥還可以改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，增加有益微生物數(shù)量，并向土壤中添加微量元素[6]，多種土壤酶活性與西洋參產(chǎn)量得到顯著提高。目前土壤改良方法常用有機(jī)肥與化肥或生物菌肥結(jié)合，適量有機(jī)肥的使用可使土壤速效養(yǎng)分增加且產(chǎn)量大幅提升[7]，但沒(méi)經(jīng)過(guò)充分腐熟的糞肥往往會(huì)造成更嚴(yán)重的病害，且西洋參生長(zhǎng)在一個(gè)復(fù)雜的土壤環(huán)境中，單一的改良措施無(wú)法有效解決連作問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)改土種植西洋參，該試驗(yàn)設(shè)計(jì)了6種不同生物有機(jī)肥配施方案進(jìn)行土壤改良，分析了在施用不同生物有機(jī)肥處理下農(nóng)田栽培4年生西洋參根區(qū)土壤養(yǎng)分和土壤酶活性，綜合評(píng)價(jià)土壤改良效果，為今后合理改良農(nóng)田土壤提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

秸稈還田能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)含量并提升土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力[8]，本試驗(yàn)選用豆餅和玉米秸稈2種基礎(chǔ)物質(zhì)，每個(gè)處理均施用0.45 kg/m2豆餅和2 kg/m2玉米秸稈作為基礎(chǔ)添加物，并選用不同生物肥設(shè)計(jì)6個(gè)處理對(duì)土壤進(jìn)行改良，各處理肥料添加量如表1所示。

表1 土壤改良處理方案

注：A-雷力；B-土地樂(lè)；C-帝益菌肥；D-通化人參專(zhuān)用肥；E-廣田旺(人參抗重茬有機(jī)肥)；F-施爾沃；G-青島海大肥(生物有機(jī)肥)；H-青島海大生物肥(微生物菌劑)；I-生石灰。養(yǎng)分含量和微生物數(shù)量見(jiàn)1.2。

經(jīng)課題組大量土壤養(yǎng)分檢測(cè)和文獻(xiàn)調(diào)查推理得出，適合人參生長(zhǎng)的土壤養(yǎng)分含量以全氮2.0 g/kg、全磷0.7 g/kg、全鉀10.0 g/kg為好。上述方案處理后，播種前，對(duì)6組處理的土壤養(yǎng)分進(jìn)行測(cè)量，各處理土壤養(yǎng)分含量如表2所示：

表2 土壤改良處理后土壤養(yǎng)分含量

1.2 生物有機(jī)肥成分含量

A：雷力，有機(jī)肥料，有機(jī)質(zhì)≥45%(其中，海藻有機(jī)質(zhì)≥5%)，N-P2O5-K2O≥6%，海藻酸≥300 mg/kg，北京雷力海洋生物新產(chǎn)業(yè)股份有限公司。

C：帝益菌肥，黃腐酸≥0.2%，有效活菌數(shù)≥0.2億/g，帝益生態(tài)肥業(yè)股份公司。

D：通化人參專(zhuān)用肥-護(hù)參寶，有機(jī)質(zhì)≥45%，N+K+P≥12%，5406菌、光合菌、枯草菌、放線菌，有效活菌≥2億/g，通化市廣田經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司。

E：廣田旺，人參抗重茬有機(jī)肥，有機(jī)質(zhì)≥50%，有益菌≥2億/g，通化市廣田經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司。

F：施爾沃，能降低除草劑殘留藥害及抗重茬，有效成份：腐殖酸≥30%，硼≥3%，鋅≥0.5%，通化市廣田經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司。

G：青島海大肥，生物有機(jī)肥，有效活菌數(shù)≥0.2億/g，有機(jī)質(zhì)≥40%，Ca≥5%，海藻酸≥1 000 ppm，海藻多糖≥500 ppm，青島海大生物集團(tuán)有限公司。

H：青島海大肥，微生物菌劑，有效活菌數(shù)≥5.0億/g，中微量元素(CaO+MgO+B+Fe+Zn+Cu+Mn≥16.1%)有益元素SiO2≥10%，海藻有機(jī)質(zhì)≥20%，青島海大生物集團(tuán)有限公司。

I：生石灰，市售。

依托校企共建生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地，開(kāi)展校企產(chǎn)教融合。結(jié)合專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)基地條件，與通信企業(yè)對(duì)接，在真實(shí)的工作環(huán)境和生產(chǎn)性項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、產(chǎn)、研”一體的生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)，進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)的技能水平和職業(yè)素養(yǎng)。由企業(yè)工程師、專(zhuān)任教師擔(dān)任實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師，將企業(yè)工程案例融入課程內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生分析項(xiàng)目、實(shí)施項(xiàng)目、驗(yàn)收項(xiàng)目等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)校教學(xué)環(huán)境和企業(yè)真實(shí)工作環(huán)境的對(duì)接。利用基地先進(jìn)的設(shè)備和軟件、優(yōu)秀的師資團(tuán)隊(duì)通過(guò)企業(yè)承擔(dān)實(shí)際工程項(xiàng)目，選拔優(yōu)秀學(xué)生共同參與，讓學(xué)生將課堂環(huán)境與企業(yè)真實(shí)工作環(huán)境一致，真正做到學(xué)校教學(xué)內(nèi)容與工作內(nèi)容的零距離結(jié)合。

1.3 試驗(yàn)地概況

青溝子鄉(xiāng)系北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，地處東經(jīng)128°10′～128°32′，北緯43°41′～43°58′，年平均降雨量640 mm，無(wú)霜期105～115 d。年平均氣溫2.6 ℃。

1.4 方法

試驗(yàn)于2014年在敦化試驗(yàn)基地進(jìn)行土壤改良，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)單位面積25.5 m2，2015年種子直播。2018年西洋參開(kāi)花期采集土壤樣品，用于土壤養(yǎng)分含量及酶活性測(cè)定，采收期在田間測(cè)定產(chǎn)量，小區(qū)樣品取樣后實(shí)驗(yàn)室測(cè)定人參皂苷。

1.5 項(xiàng)目測(cè)定

1) 產(chǎn)量測(cè)定 測(cè)量各處理四年生西洋參根部鮮重，每個(gè)處理隨機(jī)選3行，3次重復(fù)取平均數(shù)。

2) 土壤pH值與Ec值測(cè)定 土壤pH值和Ec值按照5∶1的水土比，用雷磁pH計(jì)和電導(dǎo)率儀測(cè)定。

3) 土壤養(yǎng)分成分測(cè)定 土壤全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全磷、速效磷養(yǎng)分采用AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定，全鉀、速效鉀采用火焰光度法[9]。

4) 土壤酶活性分析 土壤脲酶采用靛酚藍(lán)比色法，土壤堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法，過(guò)氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法[10]。

5) 西洋參根部皂甙含量測(cè)定 選擇2018年產(chǎn)量測(cè)定取樣的樣品，每個(gè)處理隨機(jī)取樣10株，經(jīng)前處理混勻后測(cè)定。總皂甙含量使用按照GB19506-2009《地理標(biāo)志產(chǎn)品吉林長(zhǎng)白山人參》方法測(cè)定，單體皂甙含量使用HCLP高效液相色譜法測(cè)定，具體方法詳見(jiàn)[11]。

對(duì)照品西洋參皂苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在98%以上，乙腈、甲醇為色譜純；超純水；其余試劑為分析純。色譜柱為 C18柱( Zorbax Rx-C18色譜柱4.6×250，5 μm)；流動(dòng)相為乙腈-水，梯度洗脫程序：0～20 min，16%乙腈，84%水；20～55 min，40%乙腈，60%水；55～65 min，40%乙腈，60%水；65～75 min，100%乙腈，0%水；75～80 min，16%乙腈，84%水；80～90 min，16%乙腈，84%水；體積流量 1.0 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng) 203 nm；柱溫30 ℃；進(jìn)樣量1 μL。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2007與SPSS 24進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物有機(jī)肥處理對(duì)農(nóng)田栽培西洋參產(chǎn)量的影響

由表3可知，處理3產(chǎn)量最高，達(dá)到15 435.8 kg/hm2，顯著高于其他處理(P<0.05)，處理4產(chǎn)量最低，為9 898.2 kg/hm2，處理3比處理4產(chǎn)量高出55.94%。處理5的存活率最高，表明處理5的施肥方案可以明顯提高西洋參存活率，降低生長(zhǎng)期間病害的發(fā)生，抑制病菌的生長(zhǎng)，但根部干物質(zhì)積累量少，單株鮮重最低；處理3雖然每行存活數(shù)少，但單株鮮重高，有助于促進(jìn)西洋參根部物質(zhì)積累。綜上所述，說(shuō)明處理3的土壤改良方法優(yōu)于其他的方法。

表3 不同處理對(duì)四年生西洋參產(chǎn)量的影響

注：表中數(shù)值為樣品3次重復(fù)的平均值，不同字母表示差異間顯著，即P<0.05，下同。

2.2 不同生物有機(jī)肥處理對(duì)西洋參根部皂苷含量的影響

不同生物有機(jī)肥處理四年生西洋參根部皂苷含量均達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)[12]，其中,以Rb1含量最高；處理3的總皂苷和單體皂苷Rb1、Rb3、Re、Rg2+Rc含量均高于其他處理，說(shuō)明處理3的品質(zhì)最高，同時(shí)證實(shí)處理3土壤改良方法最好(表4)。

2.3 不同生物有機(jī)肥處理對(duì)土壤pH值與EC值的影響

各處理的土壤pH值為5.00～5.35(表5)。

表4 不同處理對(duì)四年生西洋參皂苷含量的影響

表5 不同處理的土壤pH值與EC值比較分析

研究表明適宜西洋參生長(zhǎng)的土壤pH值為4.8～6.8[13]，本研究6個(gè)處理的土壤pH值均在適宜西洋參生長(zhǎng)的范圍內(nèi)，處理6顯著高于其他處理，可能是由于處理6改良配方中加入生石灰調(diào)節(jié)了土壤pH值，使土壤pH值上升。各處理土壤EC值為64.93～96.40 μS/cm；處理1與處理4無(wú)顯著差異，并顯著高于處理2、3、5、6。

2.4 不同生物有機(jī)肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

2.4.1 不同生物有機(jī)肥處理對(duì)土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全氮和有機(jī)質(zhì)含量的影響

土壤有機(jī)質(zhì)含量可作為判斷土壤肥力的指標(biāo)，全氮含量可代表土壤中氮素營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)水平[14]。由表6可知，各處理銨態(tài)氮在6.22～7.57 mg/kg之間，處理5土壤銨態(tài)氮含量顯著高于其他處理；硝態(tài)氮在11.08～21.99 mg/kg之間，6個(gè)處理均存在顯著差異，前人研究證明,硝態(tài)氮與土壤EC值存在極顯著的相關(guān)關(guān)系[15]，在本研究中也得到證實(shí)；全氮在1.83～2.32 g/kg之間，處理1顯著高于其它組，處理1的土壤全氮含量比處理3高出0.49 g/kg；各處理有機(jī)質(zhì)含量在28.91～44.24 g/kg之間，研究表明適宜人參生長(zhǎng)的土壤有機(jī)質(zhì)范圍在10～30 g/kg[16]，僅處理3土壤有機(jī)質(zhì)在適宜生長(zhǎng)范圍內(nèi)，其他處理土壤有機(jī)質(zhì)含量過(guò)高，進(jìn)一步證實(shí)處理3的土壤改良方法更適合西洋參栽培。

表6 不同處理土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全氮和有機(jī)質(zhì)比較分析

2.4.2 不同生物有機(jī)肥處理對(duì)土壤磷素含量的影響

前人研究表明,適量的磷肥能加強(qiáng)光合作用，提高人參干物質(zhì)積累量，并提高曬干率及紅參的成貨率[17]。各處理速效磷在33.57～51.44 mg/kg之間，而且不同處理兩兩比較均有顯著性差異。各處理全磷含量在0.65～0.80 g/kg之間，處理1土壤全磷含量最高，處理5土壤全磷含量最低(表7)。

表7 不同處理土壤速效磷和全磷比較分析

2.4.3 不同生物有機(jī)肥處理對(duì)土壤鉀素含量的影響

研究證實(shí)適量施用鉀肥后作貨參折干率提高[18]。不同處理土壤速效鉀和全鉀比較分析見(jiàn)表8。

表8 不同處理土壤速效鉀和全鉀比較分析

由表8可以看出，不同處理的土壤速效鉀除了處理3和處理4沒(méi)有差異外，其他處理之間存在顯著性差異，各處理速效鉀在194.33～261.00 mg/kg之間，處理3和處理4速效鉀含量低。各處理全鉀含量在8.39～9.14 g/kg之間，處理1全鉀含量顯著低于其他處理。

2.5 不同生物有機(jī)肥處理對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤的一個(gè)重要組分，主要參與包括土壤生物化學(xué)過(guò)程在內(nèi)的自然界物質(zhì)循環(huán)，是土壤生物化學(xué)反應(yīng)的重要指標(biāo)之一[19]。不同處理土壤酶活性比較分析見(jiàn)表9。

表9 不同處理土壤酶活性比較分析

由表9可知，不同土壤處理的過(guò)氧化氫酶活性之間沒(méi)有差異；磷酸酶活性除了處理5和處理6無(wú)差異外，其他處理之間存在顯著性差異；土壤脲酶含量在0.564～0.793 mg/g·d-1，處理5顯著高于其他各組，為0.793 mg/g·d-1；土壤蔗糖酶活性處理6最高,為12.823 mg/g·d-1，處理2最低,為8.430 mg/g·d-1。

3 討論

目前農(nóng)田栽參已成為人參、西洋參產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的必要趨勢(shì)，如何確定適宜西洋參生長(zhǎng)的土壤條件并選擇適合的肥料進(jìn)行改良是當(dāng)今需要攻破的難點(diǎn)。已有研究[4，20-22]利用生物有機(jī)肥改良栽參土壤，既可以增加土壤中有益微生物數(shù)量，又可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量并供給植物生長(zhǎng)所必需的氮、磷、鉀，對(duì)土壤起到保肥作用。張程誠(chéng)[23]的實(shí)驗(yàn)表明，土壤pH值在5.5～6.5，西洋參產(chǎn)量和品質(zhì)較好；張亞玉等[24]測(cè)量了農(nóng)田栽培4年生西洋參的土壤pH值，其中表層、根層、底層范圍在5.21～5.25；欒泰龍等[25]的試驗(yàn)中四年生西洋參土壤pH值在5.02左右；趙楊景[26]認(rèn)為,利于西洋參生長(zhǎng)的土壤pH值范圍在5～5.5。本試驗(yàn)6個(gè)處理4年生西洋參土壤pH值在5.00～5.35，與前人研究相比，6個(gè)不同處理均在適宜西洋參生長(zhǎng)的土壤pH值范圍內(nèi)。鐘均超[27]的試驗(yàn)表明：適宜農(nóng)田栽參的土壤有機(jī)質(zhì)含量在3%～5%，趙楊景[28]認(rèn)為林地栽培西洋參土壤有機(jī)質(zhì)通常在3.65%～4.2%。本試驗(yàn)6個(gè)處理土壤有機(jī)質(zhì)含量在2.89%～4.42%，與前人研究相比處于合理范圍內(nèi)。西洋參栽培過(guò)程中，不同處理對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶影響較小，各處理間無(wú)顯著差異；處理5和處理6土壤中脲酶、磷酸酶與蔗糖酶活性相對(duì)較高，但結(jié)合土壤養(yǎng)分來(lái)看，處理5和處理6硝態(tài)氮與速效磷含量較低，可能是與處理3相比優(yōu)勢(shì)較低的原因之一。

4 結(jié)論

1) 西洋參生長(zhǎng)四年間，土壤逐漸酸化，各處理pH值約下降1個(gè)單位左右。

2) 在6個(gè)處理中，處理3的4年生西洋參產(chǎn)量最高，總皂苷含量最高，單體皂苷Rb1、Rb3、Re、Rg2+Rc含量均高于其他處理，此處理為最佳配方。

3) 處理3 4年生土壤狀況為pH值5.15，有機(jī)質(zhì)28.91 g/kg，銨態(tài)氮6.81 mg/kg，硝態(tài)氮20.41 mg/kg，速效磷44.17 mg/kg，速效鉀194.67 mg/kg，全氮1.83 g/kg，全磷0.66 g/kg，全鉀9.35 g/kg。