不同生物菌剂对二年生人参生长生理及产量品质的影响

刘清玮，宋宇鹏，高 华

（吉林农业科技学院中药学院·吉林吉林·132101）

人参(Panax ginseng C.A.Mey)为五加科人参属多年生草本宿根植物[1]，《神农本草经》记载，人参具有“补五脏、定魂魄、开心益智，久服轻身延年”[2]等功效，吉林省又是我国人参的主产区，人参产量占我国总产量的90%以上。近几年来，我国已逐渐开展农田栽参，农田栽参已成为人参产业可持续发展的重要途径之一[3～4]。然而农田土壤经过多年耕种，其肥力指标与林地土壤差异巨大，并且农田栽培人参，人参病害高、农残高，如何改良农田栽参土壤，使其肥力指标更加适宜人参的生长，已成为相关专家学者研究的热点科学问题。生物菌剂是有效菌经过工业生产扩繁后，利用多孔的物质如草炭、蛭石等，作为吸附剂，吸附菌体的发酵液加工制成的活菌制剂。生物菌剂能够直接或间接改良土壤、维持植物根际微菌群平衡和降解有毒物质等作用，能够有效增加植物产量、提高有效成分含量以及增加植物抗逆性等[5]。本实验利用靠山多霸、地恩地、益生元、益微、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉6种生物菌剂改良农田栽参土壤，探究靠山多霸等生物菌剂改良农田栽参土壤后，对人参生长情况、产量和有效成分含量的影响，以期能够为农田栽参土壤改良技术的形成提供一些理论依据，进而促进人参产业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 田间处理

实验于2017年4～10月，在吉林农业科技学院左家校区实验田，进行实验前先整地，深翻20cm，除去石块、草根，做20cm高畦进行栽参。在人参开花期前约1周，按照随机区组的实验方法以不同生物菌剂灌根，实验设计施加靠山多霸（A）、地恩地（B）、益生元（C）、益微（D）、枯草芽孢杆菌（E）及哈茨木霉（F）共 6个处理，以清水为对照（CK），每个处理重复3次，共计21个小区，生物菌剂菌按照产品说明书最适使用量施加。每个小区长宽为2m×1.5m，共3m2，畦间距30cm，栽培2年生人参栽子，行距为15cm。适时进行田间管理。

1.1.2 试剂及设备

三氯乙酸、硫代巴比妥酸、NaOH、二氧化硅、磺基水杨酸、酸性茚三酮、冰醋酸、苯酚、硫酸、无水乙醇、丙酮、乙醚均为国产分析纯；脯氨酸、无水葡萄糖、芦丁标准品。益微、哈茨木霉、地恩地（有效活菌数：≧2.0亿/克）、益生元（有效活菌数：≧2.0亿/克）枯草芽孢杆菌（有效活菌数：1000亿孢子/克）、靠山多霸（有效活菌数：≧2.0亿/克）均由吉林参保集团提供。叶绿素仪、电子天平、真空干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）、电热鼓风干燥箱（上海源长实验仪器设备厂）、离心机（TG16K长沙东旺实验仪器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 实验设计

在人参开花期（5月20日前后）、绿果期（7月3日前后）、红果期（8月29前后日）测定人参植株株高、茎粗、叶长、叶宽，并采集叶片测丙二醛和脯氨酸含量；在人参红果期和枯萎期测定净光合速率、蒸腾速率；在人参枯萎期测定产量和有效成分含量。

1.2.2 生长指标测定

人参生理指标叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率测试植株为人参生长情况测试的植株，测试叶片为人参植株最大的叶片，每个小区测试结果取平均值；丙二醛含量、脯氨酸含量测试植株为除去人参生长情况测试植株以外的10棵随机植株的最大叶，每个小区测试结果取平均值。

1.2.3 生理指标测定

人参生理指标叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率测试植株为人参生长情况测试的植株，测试叶片为人参植株最大的叶片，每个小区测试结果取平均值；丙二醛含量、脯氨酸含量测试植株为除去人参生长情况测试植株以外的10棵随机植株的最大叶，每个小区测试结果取平均值。人参植株叶片叶绿素含量采用叶绿素仪测定，三次测量结果取平均值；人参植株叶片丙二醛含量测定参照李子芳等[6]方法；人参植株叶片脯氨酸含量参照史树德等[7]方法。人参植株净光合速率、蒸腾速率采用光合仪测定，选择天气晴朗的时候，上午 10：00～11：30，测定实验数据，调试仪器后，每片人参叶测定3次，测量结果平均值。

1.2.4 产量及有效成分含量的测定

人参产量测定采用称重法，采收后，通过以下公式计算：人参产量（kg/m2）=人参枯萎期产量（kg）-人参栽子重量（kg）/小区面积（m2）

人参多糖含量测定参照王庆喜[8]的方法；人参黄酮含量测定参照骆瀚超等[9]的方法。

2 结果与分析

2.1 不同生物菌剂对二年生人参生长指标的影响

2.1.1 生物菌剂对人参株高的影响

图2 -1生物菌剂对人参株高的影响

如图所示，在人参开花期，仅有B处理株高低于CK，其它处理株高均高于CK，株高最高的处理是C，高于CK株高30.35%；在人参绿果期，C、D、E处理株高于CK，但与CK相比，无显著差异，其它处理株高均低于CK；在人参红果期，仅有C、D处理株高高于CK，最高处理为C，高于CK株高20.51%，且C处理在人参开花期、绿果期、红果期株高均高于其它处理。综上，靠山多霸等生物菌剂处理人参株高与CK相比，无显著差异，仅有益生元、益微生物菌剂对人参开花期、绿果期、红果期株高有促进作用。

2.1.2 生物菌剂对人参茎粗的影响

图2 -2生物菌剂对人参茎粗的影响

如图2-2所示，靠山多霸等生物菌剂对人参茎粗均无显著差异，在人参开花期，仅有A、C处理茎粗高于CK，其中A处理茎粗最大，高于CK茎粗20%；在人参绿果期，A、C处理茎粗相同，高于CK茎粗10%，B、D、E 、F处理茎粗均低于 CK；在人参红果期，A、C处理茎粗相同，高于CK8.33%，B、D、E、F处理茎粗均低于CK。综上，靠山多霸等生物菌剂对人参茎粗无显著影响，与CK茎粗相比，靠山多霸、益生元生物菌剂对人参茎粗增加有促进作用，且在人参开花期、绿果期、红果期均有作用，其它生物菌剂对人参开花期、绿果期、红果期茎粗均无促进作用。2.1.3生物菌剂对人参叶面积的影响

图2 -3生物菌剂对人参叶面积的影响

如图2-3所示，靠山多霸等生物菌剂对人参在开花期、绿果期、红果期叶面积均有显著影响。在人参开花期，A、B、C、E、F处理叶面积均大于CK，其中B处理叶面积最大，显著高于CK叶面积56.31%，A、C处理分别显著高于CK叶面积20.81%、24.02%；在人参绿果期，A、B、C、F处理叶面积均大于CK，但与CK相比无显著差异，其中C处理叶面积最大，高于CK叶面积20.11%；在人参红果期，A、B、C、F处理叶面积均显著大于CK，A处理叶面积最大，高于CK叶面积17.01%。综上，靠山多霸等生物菌剂对人参叶面积均有显著影响，靠山多霸、地恩地、益生元及哈茨木霉生物菌剂对人参开花期、绿果期、红果期叶面积均有作用，其中，地恩地对人参开花期叶面积作用较大，益生元对人参绿果期叶面积作用较大，靠山多霸对人参红果期叶面积作用较大。

2.2 不同生物菌剂对二年生人参生理指标的影响

2.2.1 生物菌剂对人参叶绿素含量的影响

图2 -4生物菌剂对人参叶绿素含量的影响

如图2-4所示，靠山多霸等生物菌剂对人参在开花期、绿果期叶绿素含量均有显著影响。叶绿素是高等植物和其他所有能进行光合作用的生物体含有的一类绿色色素。测定人参不同生长时期叶绿素含量，可以在一定程度上反映出人参的光合作用能力。在人参开花期，生物菌剂处理叶绿素含量均高于CK，C、F处理叶绿素含量显著高于CK，高达49.24%、47.35%；在人参绿果期，生物菌剂处理叶绿素含量均高于CK，B、C、D、F处理叶绿素含量显著高于CK，其中B处理叶绿素含量最高，较CK相比，高达32.66%。综上，靠山多霸等生物菌剂对人参叶绿素含量均有促进作用，益生元和哈茨木霉生物菌剂对人参开花期叶绿素含量促进作用较大，地恩地对人参绿果期叶绿素含量促进作用较大。

2.2.2 生物菌剂对人参丙二醛含量的影响

图2 -5生物菌剂对人参丙二醛含量的影响

如图2-5所示，靠山多霸等生物菌剂对人参在开花期、绿果期、红果期丙二醛含量均有显著影响。在逆境条件下，植物细胞中生物膜常常会发生膜脂过氧化作用，产生丙二醛，丙二醛对生物膜具有毒害作用，其含量常常作为评价植物遭受逆境伤害程度一个重要指标。在人参开花期，仅有E处理人参丙二醛含量显著高于CK，较CK高达5.85%，其它处理丙二醛含量均显著低于CK，A处理丙二醛含量最低，仅为CK的55.03%；在人参绿果期，A、B处理人参丙二醛含量显著高于CK，B处理人参丙二醛含量最高，较CK高达29.53%，E处理丙二醛含量最低，仅为CK的82.28%；在人参红果期，B、D处理人参丙二醛含量显著高于CK，B处理人参丙二醛含量最高，较CK高达43.45%，A处理丙二醛含量最低，仅为CK的80.38%。综上，靠山多霸、地恩地、益生元、益微及哈茨木霉生物菌剂均能增加人参开花期的抗逆性，其中靠山多霸生物菌剂对人参开花期抗逆性的提高促进作用较强；益生元、益微、枯草芽孢杆菌及哈茨木霉生物菌剂均能增加人参绿果期的抗逆性，其中枯草芽孢杆菌生物菌剂对人参绿果期抗逆性的提高促进作用较强；靠山多霸、益生元、枯草芽孢杆菌及哈茨木霉生物菌剂均能增加人参红果期的抗逆性，其中靠山多霸生物菌剂对人参绿果期的抗逆性的提高促进作用较强。

2.2.3 生物菌剂对人参脯氨酸含量的影响

图2 -6生物菌剂对人参脯氨酸含量的影响

如图2-6所示，靠山多霸等生物菌剂对人参在开花期、绿果期、红果期脯氨酸含量均有显著影响。脯氨酸是植物蛋白质的组分之一，并可以游离状态广泛存在于植物体中，可以提高植物的抗寒性，稳定生物大分子结构、降低细胞酸性、解除氨毒以及作为能量库调节细胞氧化还原等方面起重要作用。在人参开花期、绿果期、红果期，A、B、C、D、E、F 处理人参脯氨酸含量均显著高于CK，A处理人参脯氨酸含量均最高，较CK分别高达71.63%、119.18%、80.30%。综上，靠山多霸等生物菌剂对人参在开花期、绿果期、红果期脯氨酸含量均有显著提高作用，靠山多霸生物菌剂对人参开花期、绿果期、红果期脯氨酸含量促进作用最强。

2.2.4 生物菌剂对人参净光合速率的影响

图2 -7生物菌剂对人参净光合速率的影响

如图2-7所示，靠山多霸等生物菌剂对人参在红果期、枯萎期净光合速率均有显著影响。净光合量是指一段时间内植物体内发生光合作用的总量减去呼吸作用的量，测定人参净光合速率可以在一定程度上反映出人参干物质的积累速度。在人参红果期，C、D、E、F处理净光合速率显著高于CK，其中D处理净光合速率最高，较CK，高达86.65%；在人参枯萎期，生物菌剂处理净光合速率均高于CK，其中A、B、D、E、F处理净光合速率显著高于，F处理净光合速率最高，较CK，高达121.19%。综上，靠山多霸等生物菌剂对人参净光合速率显著影响，益微生物菌剂对人参红果期净光合速率促进作用较大，靠山多霸等生物菌剂均能提高人参枯萎期的净光合速率，哈茨木霉对人参枯萎期净光合速率促进作用最大。

2.2.5 生物菌剂对人参蒸腾速率的影响

图2 -8生物菌剂对人参蒸腾速率的影响

如图2-8所示，靠山多霸等生物菌剂对人参在红果期、枯萎期蒸腾速率均有显著影响。蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量，是衡量植物蒸腾作用大小的量，能够反映出植物利用水的效率和促进植物体内无机盐的运输。在人参红果期，A、C、D、E、F 处理人参蒸腾速率高于 CK，其中，A、D、E、F处理人参蒸腾速率显著高于CK，F处理人参蒸腾速率最高，较CK高达36.84%；在人参枯萎期，A、C、D、E、F处理人参蒸腾速率高于CK，A、D、E处理人参蒸腾速率显著高于CK，E处理人参蒸腾速率最高，较CK高达49.96%。综上，靠山多霸、益微、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉生物菌剂能够显著提高人参红果期的蒸腾速率，哈茨木霉生物菌剂对人参红果期蒸腾速率促进作用较大；靠山多霸、益微、枯草芽孢杆菌生物菌剂能够显著提高人参枯萎期的蒸腾速率，枯草芽孢杆菌生物菌剂对人参枯萎期蒸腾速率促进作用较大。

2.3 不同生物菌剂处理对人参产量、品质的影响

2.3.1 产量

图2 -9生物菌剂对人参产量的影响

如图2-9所示，靠山多霸等生物菌剂对人参产量的提高均有显著促进作用。 A、B、C、D、E、F 处理提高人参产量较 CK，高达 83.87%、48.19%、68.29%、19.04%、53.32%、10.33%，A处理促进人参产量增加作用最大，其次为C、E处理，说明施加靠山多霸等生物菌剂均能提高人参产量，靠山多霸生物菌剂对人参产量的提高效果最好，对二年生人参年增产量高达83.87%，其次为益生元、枯草芽孢杆菌生物菌剂，对二年生人参年增产量分别为68.29%、53.32%。

2.3.2 多糖

图2 -10生物菌剂对人参多糖含量的影响

人参多糖是研究较早的多糖类生物活性成分，但其对人体的强壮作用无法与人参皂苷相比，其生物活性主要表现在对免疫功能的影响以及由此产生的免疫性抗肿瘤活性。图10是靠山多霸等生物菌剂对人参多糖含量影响的测定结果，仅有D处理人参多糖含量高于CK，较CK仅提高1.64%，并且无显著差异，其它处理人参多糖含量均低于CK，依次为C、B、F、E、A处理，说明靠山多霸等生物菌剂对人参多糖物质的积累无显著促进作用，仅有益微生物菌剂对人参多糖含量的提高有促进作用，较CK相比，仅提高1.64%。

2.3.3 黄酮

图2-11生物菌剂对人参黄酮含量的影响

图2 -11是靠山多霸等生物菌剂对人参黄酮含量影响的测定结果，A、D处理人参黄酮含量高于CK，但差异不显著，A、D处理人参黄酮含量较CK分别高达1.17%、3.70%，D处理人参黄酮含量最高，其它处理黄酮含量均低于CK，说明靠山多霸等生物菌剂对人参黄酮类物质积累量影响较小，仅有靠山多霸、益微生物菌剂对人参黄酮含量的提高有促进作用，较CK相比，仅提高1.17%、3.70%。

3 结论与讨论

本实验通过施用靠山多霸、地恩地、益生元、益微、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉6种生物菌剂，以探究他们对人参生长、生理、产量和有效成分含量的影响，结果表明对于人参的生长情况，在人参整个生长期，益生元、益微对人参株高均有促进作用，靠山多霸、益生元对人参茎粗增加均有促进作用；在不同生长期，各生物菌剂对人参叶面积的生长有不同表现，开花期时地恩地对人参叶面积促进作用较大，绿果期益生元对人参叶面积促进作用较大，靠山多霸对红果期时人参叶面积促进作用较大。

不同的菌剂对于人参的生理状况的影响有不同表现：在花期时，益生元和哈茨木霉对人参叶绿素含量促进作用较大，绿果期时地恩地对人参叶绿素含量促进作用较大；抗逆性方面，靠山多霸在不同时期对人参抗逆性均表现出较强促进作用，枯草芽孢杆菌生物菌剂在绿果期对人参抗逆性的提高也有较好的表现。

在光合作用及蒸腾速率方面，益微对人参红果期净光合速率促进作用较大，哈茨木霉对人参枯萎期净光合速率促进作用最大；哈茨木霉对人参红果期蒸腾速率促进作用较大，枯草芽孢杆菌对人参枯萎期蒸腾速率促进作用较大。

产量与品质方面，靠山多霸生物菌剂对人参产量的提高效果最好，对二年生人参年增产量高达83.87%，而对多糖及黄酮类的积累无显著促进作用；益微对人参多糖含量的提高有一定促进作用，较CK提高1.64%；靠山多霸、益微生物菌剂对人参黄酮含量的提高有促进作用，较CK分别提高1.17%、3.70%。在实际生产应用中，可以筛选复合生物菌剂，或者搭配有机肥、复合肥、化肥等对人参的增产效果更好。