四種微生物菌劑對(duì)老參地人參產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

董占梅，杜立財(cái)，程林，楊利民※

(1．吉林省公安廳物證鑒定中心，長(zhǎng)春130051；2．吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院，長(zhǎng)春130118)

人參為五加科植物人參(PanaxginsengC.A.Mey.)的干燥根和根莖，是我國(guó)常用的傳統(tǒng)名貴中藥，具有大補(bǔ)元?dú)?、生津止渴、安神益智等功效[1]。吉林省東北山區(qū)是人參栽培的主產(chǎn)區(qū)，栽培面積大、產(chǎn)值高，人參產(chǎn)業(yè)是當(dāng)?shù)刂еa(chǎn)業(yè)之一[2]。但是，人參栽培忌地性強(qiáng)，連作障礙嚴(yán)重，制約了人參產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3～5]。而傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥防治等措施不但會(huì)對(duì)人參產(chǎn)品質(zhì)量安全造成較大的農(nóng)藥殘留隱患，而且嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。目前，老參地改良措施主要有施用生物有機(jī)肥、生物制劑、輪作等方式[6]。其中，施加微生物菌劑具有增加有益菌數(shù)量、增強(qiáng)土壤肥力、促進(jìn)作物生長(zhǎng)等[7，8]優(yōu)點(diǎn)，備受推崇。然而，關(guān)于微生物菌劑對(duì)老參地栽種人參的研究報(bào)道較少。為此，本試驗(yàn)研究了4種微生物菌劑對(duì)老參地人參產(chǎn)量和質(zhì)量影響，旨在為老參地再利用提供理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)老參地資源的可持續(xù)利用。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)地概況、材料

試驗(yàn)地位于吉林省撫松縣人參規(guī)范化栽培基地，海拔420m，年平均氣溫1.9℃～4.3℃，年降雨量760mm～830mm，屬大陸性高山氣候，全年日照2200h～2500h，無霜期130d，積雪期150d左右[9]。

益生元菌劑(山東京青農(nóng)業(yè)科技有限公司)；哈茨木霉菌劑(美國(guó)拜沃股份有限公司)；“5406”菌劑(青島地恩地生物科技有限公司)；多粘芽孢桿菌菌劑(山西省臨沂市中晉化工有限公司)。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以連續(xù)栽參4年的老參地為供試參床，以益生元菌劑(A)、哈茨木霉菌劑(B)、“5406”菌劑(C)、多粘芽孢桿菌菌劑(D)為供試菌劑。將每種菌劑設(shè)3個(gè)濃度，分別為200g/m2(A1)、400g/m2(A2)、600g/m2(A3)；5g/m2(B1)、8g/m2(B2)、10g/m2(B3)；25g/m2(C1)、50g/m2(C2)、100g/m2(C3)；1g/m2(D1)、2g/m2(D2)、3g/m2(D3)，均勻施入每個(gè)小區(qū)，攪勻。按照每個(gè)小區(qū)30m2劃分，采用隨機(jī)區(qū)組排列，另設(shè)不施菌劑對(duì)照組(CK)，每個(gè)處理重復(fù)3次，共計(jì)39個(gè)小區(qū)。2013年春季移栽3年生人參苗于微生物菌劑處理過的參后地土壤中，試驗(yàn)期間各小區(qū)田間管理一致。于2014年秋季取人參樣品，用于人參產(chǎn)量與質(zhì)量的測(cè)定。

1.3　人參產(chǎn)量的測(cè)定方法

在各處理小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取2m2樣地進(jìn)行取樣，3次重復(fù)，得到各處理樣地人參產(chǎn)量(kg/m2)進(jìn)行比較分析。

1.4　HPLC法測(cè)定人參單體皂苷含量

1.4.1色譜條件的選擇色譜柱：Agilent ZORBAX-C18(250mm×4.6mm，5μm)；流動(dòng)相：乙腈(A)-水(B)梯度洗脫；流速：1.0mL/min；波長(zhǎng)：203nm；柱溫：25℃，每次進(jìn)樣20μL，洗脫條件參照林紅梅等[10]研究結(jié)果。

1.4.2對(duì)照品溶液的配制和標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制將8種單體人參皂苷對(duì)照品分別配制成0.25mg/mL、0.25mg/mL、0.2mg/mL、0.25mg/mL、0.2mg/mL、0.2mg/mL、0.125mg/mL、0.2mg/mL的Rg1、Re、Rf、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd對(duì)照品甲醇混合溶液，過0.22μm微孔濾膜，備用。吸取對(duì)照品溶液3μL、6μL、9μL、12μL、15μL、18μL，按上述色譜條件分別進(jìn)樣，以所測(cè)得物質(zhì)平均峰面積為縱坐標(biāo)(y)、對(duì)照品溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(x)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，建立人參單體皂苷的回歸方程(表1)。

表1人參單體皂苷的回歸方程

Table1Regressionequationswithcorrelationcoefficientsof8ginsenoside

單體皂苷Ginsenoside回歸方程Regressionequation相關(guān)系數(shù)(r)Correlationcoefficient線性范圍(μg)LinerrangeRg1y=35032x+113409994075～45Rey=35557x+172109996075～45Rfy=41319x+35509995063～36Rb1y=29904x+31409994075～45Rcy=34467x+14309995064～36Rb2y=35867x+13909995067～36Rb3y=37314x+02009994037～22Rdy=44320x+05609994069～36

1.4.3人參樣品測(cè)定將人參根于60℃烘干，研磨成粉末并過40目篩，用乙醚以1∶20的比例浸泡3h，除去脂溶性雜質(zhì)后過濾，備用。準(zhǔn)確稱取1.0g人參粉末放入萃取罐，按照設(shè)定的條件提取、過濾、減壓濃縮，濃縮液定容至25mL。然后將濃縮液過0.22μm濾膜，按照上述色譜條件進(jìn)樣，記錄色譜峰面積，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算上述8種人參皂苷單體的含量。

1.5　數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用DPS 7.55數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行顯著性分析。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1　不同菌劑處理對(duì)人參產(chǎn)量的影響(表2)

從表2中可看出，與對(duì)照相比，4種菌劑各濃度處理均提高了人參的產(chǎn)量，并且差異達(dá)到顯著水平，B、C、D 3種菌劑處理產(chǎn)量均呈現(xiàn)中濃度>高濃度>低濃度，而菌劑A變化趨勢(shì)為中濃度>低濃度>高濃度。由此可見，4種菌劑處理中，中濃度處理效果最好，其中，A2處理產(chǎn)量最高，達(dá)到2.46kg/m2；而C2處理產(chǎn)量?jī)H次于A2處理，達(dá)到2.09kg/m2，均較對(duì)照提高顯著。

表2不同菌劑處理對(duì)人參產(chǎn)量的影響

Table2Theinfluenceofdifferentmicrobialagentsontheyieldofginseng(kg/m2)

注：同列不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:Different letters within the same column mean significant difference(P<0.05).

2.2　不同菌劑處理對(duì)人參主要單體皂苷含量的影響(圖1)

從圖1可以看出，除菌劑A1處理外，其他處理8種單體皂苷含量均高于對(duì)照；菌劑B1、B2處理的8種單體皂苷含量均高于對(duì)照；菌劑C1、C2處理的8種人參單體皂苷含量比對(duì)照增加2.12%～18.47%；3種濃度的多粘芽孢桿菌菌劑處理的人參單體皂苷含量排序?yàn)镈2>D3>D1。從總體上看，各處理中皂苷Rg1的含量均有所提高，多粘芽孢桿菌菌劑處理中對(duì)人參根中8種單體皂苷的影響高于哈茨木霉菌劑、“5406”菌劑、益生元菌劑。

2.3　不同處理對(duì)人參皂苷Rg1+Re與Rb1含量的影響

人參皂苷Rg1+Re和Rb1是人參質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要衡量指標(biāo)，《中國(guó)藥典》規(guī)定，人參藥材中人參皂苷Rg1+Re的含量需≥0.30%，人參皂苷Rb1的含量需≥0.20%。

不同處理的人參皂苷Rg1+Re含量的差異如圖2。結(jié)果顯示，除C1、C3外，各處理均顯著高于對(duì)照。益生元菌劑的人參皂苷Rg1+Re含量總和隨菌劑濃度的增加而增大；D2、C2、A3、B1、D3、B3處理的人參根中皂苷Rg1+Re總和均顯著高于對(duì)照(P<0.05)。

不同菌劑處理人參皂苷Rb1含量的差異如圖3，結(jié)果顯示，A1和D3處理Rb1含量最高，除A2、C3處理外，其他各菌劑處理中人參皂苷Rb1含量均顯著高于對(duì)照，為對(duì)照的1.1倍～1.3倍。其中A、B處理菌劑低濃度有利于Rb1含量的積累，而C處理菌劑中濃度和D處理菌劑高濃度有利于Rb1含量的積累。

3　討論

栽種過人參的土地俗稱為老參地，由于人參生長(zhǎng)特性所致，栽種過人參的土地多年間不能重復(fù)栽種，否則會(huì)造成人參產(chǎn)量急劇降低、品質(zhì)下降等問題[11]。由于傳統(tǒng)的毀林栽參模式嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，已被國(guó)家明令禁止；因此，解決老參地資源重復(fù)利用是目前人參栽培技術(shù)中急需解決的問題。隨著近年來人們對(duì)土傳病害的認(rèn)識(shí)加深，在包括施用綠肥、人參專用肥、有機(jī)肥料、微生物菌劑等眾多老參地土壤改良方法中，微生物菌劑越來越受到研究者的重視。曹志強(qiáng)等[12]研究發(fā)現(xiàn)，施用復(fù)合微生物菌劑可以殺死土壤中的致病菌，人參保苗率高、產(chǎn)量高、質(zhì)量好。在利用叢枝菌根菌EM菌、NEB菌劑結(jié)合發(fā)酵玉米秸稈粉等物質(zhì)對(duì)老參地土壤進(jìn)行改良時(shí)，金晶茹等[13]發(fā)現(xiàn)，人參的保苗率提高1倍之多，同時(shí)人參株高、莖粗、葉綠素含量、單只鮮重均有所提高。王繼紅等[11]研究酵素菌肥對(duì)老參地的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，施用酵素菌肥后微生物量碳增加，土壤中放線菌和細(xì)菌的數(shù)量增加，真菌的數(shù)量減少，改善了土壤微生物組成狀況。杜立財(cái)[14]在研究微生物菌劑對(duì)老參地微生物群落的改變中發(fā)現(xiàn)，菌劑改變了參后地土壤中細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)，豐富了土壤中的細(xì)菌種類，但對(duì)真菌群落結(jié)構(gòu)多樣性的改變較小。可見，微生物菌劑對(duì)老參地的改良、提高人參產(chǎn)量和質(zhì)量起到了促進(jìn)作用。

本研究表明，施用不同微生物菌劑對(duì)人參產(chǎn)量和質(zhì)量均有明顯的影響，并且因菌劑濃度差異而影響不同。在對(duì)人參產(chǎn)量研究中發(fā)現(xiàn)，哈茨木霉菌劑、“5406”菌劑、多粘芽孢桿菌菌劑3種菌劑，隨著菌劑濃度的增加，人參產(chǎn)量增加顯著，但施入過高濃度的菌劑卻使人參產(chǎn)量降低。其中，施入益生元菌劑400g/m2和“5406”菌劑50g/m2人參產(chǎn)量較高，與對(duì)照相比，人參產(chǎn)量提高顯著。總體而言，在對(duì)Rg1+Re和Rb1含量分析中可以看出，多粘芽孢桿菌菌劑中濃度效果最好，“5406”菌劑中濃度效果次之，說明多粘芽孢桿菌菌劑和“5406”菌劑有利于提高老參地人參的質(zhì)量。

不同濃度的微生物菌劑對(duì)人參產(chǎn)量和質(zhì)量具有不同的影響，原因可能是不同菌劑中的功能菌定植到老參地土壤后，對(duì)土壤微生物的種群改善和優(yōu)化不同。從人參高產(chǎn)的角度出發(fā)，施用中濃度的益生元菌劑最佳；從人參優(yōu)質(zhì)的角度出發(fā)，施用中濃度的多粘芽孢桿菌菌劑最佳。綜合考慮人參的產(chǎn)量和品質(zhì)，建議生產(chǎn)中施用中濃度的“5406”菌劑，在提高人參產(chǎn)量的同時(shí)保證人參優(yōu)質(zhì)。

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