劉政波，劉繼玲，高惠，金橋，王秋霞，李美佳，劉寧，孫海，張亞玉,4※

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所，吉林 長(zhǎng)春 130112；2.吉林省蛟河市木材檢查總站，吉林 蛟河 132500；3.汪清林業(yè)局塔子溝林場(chǎng)，吉林 汪清 133299；4.成都大學(xué)藥學(xué)與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106）

人參（Panax ginseng C.A.Mey.）為五加科人參屬植物，因其較高的食藥用價(jià)值，被譽(yù)為“百草之王”。人參是典型的喜鉀作物，增施鉀肥可以促進(jìn)人參植株的生長(zhǎng)，有利于植株器官的建成，增強(qiáng)養(yǎng)分吸收能力，提高人參產(chǎn)量[1]。大量研究表明，鉀肥是決定人參產(chǎn)量的重要因素[2]。目前提高植物中鉀含量的主要措施之一是增加硫酸鉀（K2SO4）等鉀肥的施用量[3,4]，但如果長(zhǎng)期單一施用某種化學(xué)鉀肥，殘留在土壤中的酸根離子經(jīng)一系列的反應(yīng)后會(huì)導(dǎo)致土壤酸化，從而對(duì)土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生影響[5]。因此，減少硫酸鉀等生理酸性肥料的施用，采用新型鉀肥提高植物鉀含量的研究已成為趨勢(shì)[6]。研究表明，黃腐酸鉀（BSFA）肥料可提高煙草根系干物質(zhì)、地上部干物質(zhì)及礦質(zhì)元素積累量[7]。許永華等[8]研究表明用腐殖酸鉀（KHM）液肥追施4年生人參，增產(chǎn)幅度明顯，并且可提高人參的抗病能力和存苗率。本研究以2 年生人參苗為材料，利用土培方法，以傳統(tǒng)化學(xué)鉀肥為對(duì)照（CK），考察腐殖酸鉀、黃腐酸鉀對(duì)人參根、地上部分以及栽參土壤中多種元素積累規(guī)律的影響，旨在進(jìn)一步揭示不同類型鉀肥對(duì)人參元素積累的影響機(jī)制，為人參鉀肥的合理施用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

2020 年10～12 月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所藥用植物栽培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土培試驗(yàn)和理化指標(biāo)測(cè)定。

1.2 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

土培試驗(yàn)選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致、無病蟲害的2 年生人參苗為試驗(yàn)材料，用2mg/L濃度的赤霉素液浸泡人參蘆頭2 h，待植。供試土壤pH為6.9，全氮含量為0.96 mg/g，全鉀含量為15.46 mg/g，速效鉀含量為121.80 mg/kg，有效鉀含量為251.21 mg/kg，全磷含量為0.46 mg/g。試驗(yàn)共設(shè)3 個(gè)處理，即施K2SO4（CK）、KHM 和BSFA，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室前期篩選出的鉀肥最佳濃度，純鉀施用量為80 mg/kg 土，選擇規(guī)格為21 cm（直徑）、16 cm（高）的避光塑料營(yíng)養(yǎng)缽，每個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽裝土2.5 kg，栽植5 株，每個(gè)處理6 盆，10 月8 日移栽，12 月13 日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

人參移栽1 周后開始取樣，每20 d 取樣1 次，每次取樣6 株，分別于2020 年10 月15 日、11 月3 日、11 月23 日和12 月13 日各取樣1 次，總計(jì)取樣4 次。人參樣品用自來水洗凈，再用蒸餾水沖洗，用濾紙吸干表面水分后，烘干，粉碎過60 目（0.25 mm）篩，備用。P、K 測(cè)定參考鮑士旦方法[9]，采用EURO EA3000 元素分析儀測(cè)定N 含量，利用ICP-OES 儀器（美國(guó)安捷倫公司）測(cè)定其他元素的含量，pH 測(cè)定采用上海雷磁PHS-3E 檢定儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用EXCEL 2010 和SAS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鉀肥處理對(duì)栽參土壤pH及元素含量的影響

隨著人參生育期的延長(zhǎng)，與CK 相比，KHM 處理?xiàng)l件下栽參土壤的pH 呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì)。在人參收獲期，栽參土壤的pH 大小依次為KHM ＞BSFA ＞CK。隨著人參生育期的延長(zhǎng)，栽參土壤中全K、Ca、Zn和As 的含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)；土壤中全P的含量在KHM 和BSFA 處理?xiàng)l件下呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，而CK 則呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；栽參土壤中全C 含量在各處理?xiàng)l件下均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)；栽參土壤中Al、Fe、Mg 和Na各處理?xiàng)l件下均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)；Pb、Cd的含量隨著生育期的延長(zhǎng)未呈現(xiàn)明顯變化規(guī)律；汞（Hg）、Se 元素均未檢出。在人參收獲期，在CK處理?xiàng)l件下栽參土壤中全K 和速效K、Al、Fe、Mg、Na、Pb 和鉻（Cd）的含量最高，其中土壤中全K和速效K 的含量最高，分別為13.38 mg/g 和0.218 4 mg/g；在KHM 處理?xiàng)l件下栽參土壤中Al 含量最低；在BSFA 處理?xiàng)l件下栽參土壤中全N、全P、全C、Ca、Zn 和As 的含量最高，分別為1.06 mg/g、0.43 mg/g、11.09 mg/g、4.32 mg/g、0.052 1 mg/g 和0.009 8 mg/g，與對(duì)照處理差異顯著。

表1 不同有機(jī)鉀肥處理對(duì)栽參土壤pH 以及各元素含量的影響Table 1 Effects of different organic potassium fertilizer treatments on pH and element contents of ginseng soil

2.2 不同鉀肥處理對(duì)人參根中元素積累的影響

不同鉀肥處理?xiàng)l件下，隨著人參生育期的延長(zhǎng)，人參根中K 含量在KHM 處理呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，BSFA和CK處理?xiàng)l件下呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)；在BSFA處理?xiàng)l件下人參根中N 含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，而施用KHM 和CK 處理的人參根中N 的含量則一直呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。各處理?xiàng)l件下人參根中C 的含量呈現(xiàn)先降低后升高趨勢(shì)，人參根中P、Ca、Fe、Mg、Al及Zn 的含量均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，人參根中Se 的含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，人參根中Na 的含量未呈現(xiàn)明顯的變化規(guī)律。收獲期，在KHM 處理?xiàng)l件下人參根中N、P、K、C、Ca、Mg 和Zn 的含量最高，分別達(dá)到24.32 mg/g、2.84 mg/g、21.93 mg/g、365.36 mg/g、2.83 mg/g、1.99 mg/g 和0.012 5 mg/g，與CK 處理差異顯著；在BSFA 處理?xiàng)l件下人參根中Na 和Se 的含量最高，含量分別為0.56mg/g 和0.003 0 mg/g，與CK 處理差異顯著。在CK 處理?xiàng)l件下參根中Fe、Al 的含量最高，與KHM 和BSFA 處理差異顯著。各處理?xiàng)l件下，人參根中Hg、Pb、Cd 及As 元素均未檢出。

表2 不同有機(jī)鉀肥處理對(duì)人參根中各元素含量的影響Table 2 Effects of different organic potassium potassium fertilizer treatments on element contents of ginseng roots單位：mg/g

2.3 不同鉀肥處理對(duì)人參莖葉中各元素積累規(guī)律的影響

隨著人參生育期的延長(zhǎng)，各處理?xiàng)l件下，人參莖葉中N、P、K 的含量均呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。人參莖葉中Fe的含量均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。人參莖葉中Al 的含量在KHA 處理?xiàng)l件下呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，其他處理?xiàng)l件下Al 的含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)；各處理?xiàng)l件下，人參莖葉中Ca 及Mg 的含量在各處理?xiàng)l件下均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)；在各處理?xiàng)l件下人參莖葉中全C、Na、Se 和Zn 的含量未呈現(xiàn)出明顯變化規(guī)律。在人參收獲期，人參莖葉中N、P、K、C、Fe 和Se 的含量在KHM 處理下最高，含量分別為20.85 mg/g、2.22 mg/g、19.66 mg/g、436.71 mg/g、0.11 mg/g 和0.006 5 mg/g，與對(duì)照處理差異顯著；人參莖葉中Mg 含量在BSFA處理?xiàng)l件下最高，含量為0.004 2 mg/g，與對(duì)照處理差異顯著；人參莖葉中Al、Ca 的含量在CK 處理?xiàng)l件下最高，分別為0.085 8 mg/g、11.00 mg/g，與其他處理差異顯著。人參莖葉中Hg、Pb、As 及Cd 等元素在各處理?xiàng)l件下均未檢出。

表3 不同有機(jī)鉀肥處理對(duì)人參莖葉中各元素含量的影響Table 3 Effects of different organic potassium fertilizer treatments on element contents of ginseng stems and leaves單位：mg/g

3 討論

3.1 不同鉀肥處理對(duì)栽參土壤pH及各元素含量變化規(guī)律的影響

李芳明等[7]研究表明，新參林地土壤中的pH 一般為6.5，1 年后會(huì)降至5.8，土壤的pH 與栽參年限呈負(fù)相關(guān)，即隨著栽參年限的增加pH 會(huì)逐漸降低，土壤酸度增大，進(jìn)而引起土壤酸化。在試驗(yàn)條件下，隨著人參生育期的延長(zhǎng)，CK 處理?xiàng)l件下土壤的pH 一直呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，而KHM 和BSFA 處理?xiàng)l件下栽參土壤pH則呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì)，表明使用KHM 和BSFA 可能在一定程度上緩解人參種植導(dǎo)致的土壤酸化。隨著人參生育期的推進(jìn)，各處理?xiàng)l件下栽參土壤中Al 的含量均出現(xiàn)不同程度地升高，尤其以CK 條件處理下在收獲期栽參土壤中Al 的含量最高，據(jù)此本研究推斷Al也是限制人參生長(zhǎng)、導(dǎo)致土壤酸化的因素之一，這與張冉等[10]報(bào)道的一致。在KHM 處理?xiàng)l件下栽參土壤中全K 和速效K 最高含量出現(xiàn)的時(shí)期較CK 處理?xiàng)l件下出現(xiàn)高峰期后移，這可能是因?yàn)镵HM 中含有大量的微生物相關(guān)酶，這些酶可以有效促進(jìn)土壤中K 的轉(zhuǎn)化，對(duì)K 的有效性具有重要的影響，進(jìn)而提升土壤的保水保肥性能[11-13]。在人參的收獲期，土壤中全K 和速效K 的含量均以CK 處理?xiàng)l件下含量最高，表明化學(xué)鉀肥的使用可能在植株生長(zhǎng)后期有盈余，并未得到充分利用；土壤中全C、全N 含量在BSFA 處理?xiàng)l件下最高，與對(duì)照處理差異顯著，表明有機(jī)鉀肥可以在一定程度上增加土壤固C 量，提高土壤C 儲(chǔ)量[13-15]，同時(shí)BSPA本身N 含量較高，養(yǎng)分釋放平穩(wěn)，保證了人參生長(zhǎng)后期仍具有充足氮可吸收。有機(jī)鉀肥的施入能夠提高土壤中全P 的含量，在人參收獲期，BSFA 和KHM處理?xiàng)l件下土壤中全P 的含量均較CK 處理?xiàng)l件下顯著增加，但以BSFA 處理?xiàng)l件下土壤中全P含量最高，但土壤中速效P 的含量則較CK 顯著降低，這可能與不同處理?xiàng)l件下人參植株后期對(duì)速效磷的吸收差異有關(guān)。在人參收獲期，各處理?xiàng)l件下土壤中其他元素的含量也不盡相同，在BSFA 處理?xiàng)l件下土壤中Ca、Zn、As含量最高，與對(duì)照處理差異顯著，這說明BSFA 在一定程度上可能有利于Ca、Zn、As元素的富集；土壤中Al、Fe、Mg、Na、Pb 及Cd 元素的含量在CK 處理?xiàng)l件下含量最高，且各處理間差異顯著，說明在CK 處理?xiàng)l件下提高了土壤中Al、Fe 的富集；綜上所述，與CK 處理相比，KHM 和BSFA 對(duì)人參土壤中元素的富集存在差異，這可能與元素在土壤中的分配與轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制差異相關(guān)，也可能與植物在不同處理?xiàng)l件下啟動(dòng)某些應(yīng)激反應(yīng)造成的差異有關(guān)[16]。

3.2 不同鉀肥處理對(duì)人參根中各元素積累規(guī)律的影響

人參是多年生藥用植物，根是營(yíng)養(yǎng)元素積累的最大器官。在不同鉀肥處理?xiàng)l件下，人參根對(duì)大量元素N和K 的需求量較大，對(duì)P 的需求量相對(duì)較小。隨著人參生育期的延長(zhǎng)，在BSFA 處理?xiàng)l件下，人參根中K的含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，而在KHM 處理?xiàng)l件下，人參根中K 的含量則呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，最高含量出現(xiàn)在第3 次取樣期。在收獲期，人參根中K 的含量在KHM 處理?xiàng)l件下最高，與對(duì)照處理差異顯著，表明KHM 處理可以相對(duì)持續(xù)有效地供給人參根系生長(zhǎng)所需的K 素，促進(jìn)人參根部對(duì)K 的吸收，因此生產(chǎn)中可以嘗試將KHM 作為人參的基肥一次性施入；人參根中N 和P 的含量均較第1 次取樣時(shí)顯著降低，尤其是第3 次取樣期后下降趨勢(shì)顯著，可能是隨著人參的生長(zhǎng)衰老對(duì)N 和P 肥的吸收利用率開始降低，加上人參根系快速膨大，造成人參根中這些元素的“稀釋效應(yīng)”有關(guān)[18]。人參根中的C 含量在不同生育期差異較大，隨著生育期的延續(xù)，C 的含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，KHM 和BSFA 處理?xiàng)l件下參根中C 的含量增加較多，收獲期以KHM 處理?xiàng)l件下參根中C 的含量最高，表明有機(jī)鉀肥能夠有效促進(jìn)C 素在人參根內(nèi)的轉(zhuǎn)化和分配。中量元素Ca 和Mg 在人參生長(zhǎng)過程中需要量較大，但隨著人參生育期的延長(zhǎng)各處理?xiàng)l件下均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，收獲期BSFA 和KHM 處理?xiàng)l件下Ca的含量顯著低于CK 處理；BSFA 處理?xiàng)l件下，Mg 含量顯著低于CK 處理，而土壤中Mg 含量則呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，表明Mg 與K 存在一定的拮抗效應(yīng)。據(jù)此推測(cè)，人參施用有機(jī)肥KHM 和BSFA 條件下應(yīng)該額外補(bǔ)充Ca 肥，才能達(dá)到高品質(zhì)、高產(chǎn)量的目的。Al、Fe、Na、Se和Zn等元素廣泛參與植物體內(nèi)生理和生化代謝過程，是人參營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)所必需的微量元素。結(jié)果表明，隨著人參生育期的延長(zhǎng)，Al、Fe 和Zn 含量在各處理?xiàng)l件下均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，在收獲期，KHM 和BSFA 處理?xiàng)l件下人參根中Al 和Fe 的含量均較CK明顯降低，而栽參土壤中Al、Fe、Pb 及Cd 元素的含量在CK 處理?xiàng)l件下含量最高，表明有機(jī)鉀在維持植物健康、抵御生物和非生物脅迫等的很多復(fù)雜的生理功能有關(guān)[19]；在收獲期，在BSFA 處理?xiàng)l件下Na 含量最高，在CK 處理?xiàng)l件下Na 的含量最低，可能與人參對(duì)有機(jī)鉀肥具有較高的K 利用效率，K+和Na+的協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)能力增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)Na 的吸收或者代謝[20]；Zn 和Se 為人體必需的礦質(zhì)元素，與多種疾病密切相關(guān)。研究結(jié)果表明，在收獲期BSFA處理?xiàng)l件下參根中Se 的含量最高，KHM 處理?xiàng)l件下Zn 的含量最高，本研究推測(cè)有機(jī)K 可以在一定程度上提高人參根內(nèi)Zn 及Se 的吸收和轉(zhuǎn)化，從而在某種程度上提高人參品質(zhì)，由于實(shí)驗(yàn)局限性，關(guān)于這一假設(shè)還需進(jìn)一步開展實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

3.3 不同鉀肥處理對(duì)人參莖葉中各元素積累規(guī)律的影響

人參莖葉吸收的元素主要來源于人參根部，因此人參根和人參莖葉礦質(zhì)元素的吸收積累有著相互促進(jìn)或相互抑制的密切關(guān)系。結(jié)果表明，隨著生育期的延長(zhǎng)，人參莖葉不同鉀肥處理?xiàng)l件下，人參根和人參莖葉對(duì)K 的吸收利用具有一定的相關(guān)性，即人參莖葉中K的含量也呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。在收獲期，人參莖葉中K的含量在KHM 處理?xiàng)l件下最高，與對(duì)照處理差異顯著，表明KHM 處理可以促進(jìn)人參莖葉對(duì)K 的積累，進(jìn)而持續(xù)有效地供給人參根部生長(zhǎng)。在不同K 肥處理?xiàng)l件下，隨著人參生育期的延長(zhǎng)，人參莖葉中N 及P的含量在收獲期均較第1 次取樣時(shí)顯著降低，可能是隨著人參的生長(zhǎng)衰老對(duì)氮磷肥的吸收利用率開始降低的原因。莖葉中C 的含量在BSFA 和KHM 處理下呈現(xiàn)升高、降低、升高的趨勢(shì)，而CK 處理?xiàng)l件下人參莖葉中C 含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，表明人參在生長(zhǎng)過程中，在BSFA 和KHM 處理?xiàng)l件下可以顯著提高地上部分C 的積累。在收獲期，K、N、P、C、Fe 和Se 在KHM 處理下人參莖葉中含量最高，發(fā)現(xiàn)收獲期根中K、N、P和C 的含量也是在KHM 處理下最高，因此推斷人參根和莖葉在大量元素的吸收上具有一定的相關(guān)性，但在微量元素的吸收上存在一定的差異。收獲期，人參莖葉在BSFA 和KHM 處理?xiàng)l件下Al、Ca 的含量均顯著低于CK 處理?xiàng)l件下Al 及Ca 的含量，這與根中結(jié)果相一致，由于人參中Al 代謝積累與土壤中Al 元素富集有相關(guān)性，揭示了BSFA 和KHM 處理?xiàng)l件下可能在一定程度上緩解由于Al 含量增加導(dǎo)致土壤酸化問題，在BSFA 和KHM 處理下人參莖葉中Ca 的含量降低，與人參根中結(jié)果相一致，表明人參莖葉與根中Ca元素的積累代謝具有一定相關(guān)性，提示在應(yīng)用BSFA和KHM過程中應(yīng)通過葉面追肥或根包追肥等方式補(bǔ)充Ca 肥，從而保證人參健康生長(zhǎng)。

綜上所述，KHM 和BSFA 處理可以顯著降低土壤中Al、Fe、Na、Pb 和Cd 等元素的含量，在提高人參根及人參莖葉中N、P、K、C、Ca 和Mg 等元素含量方面以KHM處理效果較好。為此，本研究對(duì)調(diào)控人參根系生長(zhǎng)和提高人參品質(zhì)等具有一定意義，生產(chǎn)中可結(jié)合對(duì)人參品質(zhì)或其他特殊需求選擇性應(yīng)用有機(jī)鉀肥。