生物炭和黄腐酸钾对连作地太子参生长、产量及品质的影响

赵云青 黄颖桢 刘保财 陈菁瑛 张武君 黄冬寿 陈芬

摘 要：為了筛选适合太子参连作地的土壤改良剂，采用大田试验研究了不同用量生物炭、黄腐酸钾对连作地太子参生长、产量及品质的影响。结果表明：施用不同量生物炭（3000、5250、7500 kg·hm-2）可提高太子参出苗率21.78%、9.32%、14.65%;施用不同量生物炭对萌芽期太子参植株生长无显著影响，但提高了旺长期单株重及叶绿素含量;生物炭施用量为7500 kg·hm-2时产量增加11.51%，块根多糖含量提高44.44%;生物炭施用量为3000 kg·hm-2时皂苷含量提高23.27%。施用不同量黄腐酸钾（525、1125、1725 kg·hm-2）太子参出苗率降低，但提高了太子参旺长期叶片数及叶片大小;施用不同用量黄腐酸钾（525、1125、1725 kg·hm-2）时太子参产量出现不同程度降低，但其块根多糖含量分别提高

51.20%、37.34%、46.84%，皂苷含量分别提高8.04%、5.72%、14.30%。

关键词：太子参;生物炭;黄腐酸钾;农艺性状;产量;品质

中图分类号：S 567.53   文献标志码：A   文章编号：0253-2301（2021）12-0064-08

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2021.12.011

Effects of Biochar and Fulvic Acid Potassium on the Growth， Yield and Qualityof Pseudostellaria Heterophylla in the Continuous Cropping Field

ZHAO Yun-qing1，2， HUANG Ying-zhen1，2， LIU Bao-cai1，2， CHEN Jing-ying1，2*，ZHANG Wu-jun1，2， HUANG Dong-shou3， CHEN Fen1，2

（1. Institute of Agricultural Biological Resources， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou， Fujian

350003， China; 2. Research Center of Medicinal Plants， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou，

Fujian 350003， China; 3. Zherong County Bureau of Agriculture and Rural Areas， Ningde， Fujian 355300， China）

Abstract： In order to select the soil amendments suitable for the continuous cropping of Pseudostellaria heterophylla， the effects of different amounts of biochar and fulvic acid potassium on the growth， yield and quality of Pseudostellaria heterophylla were studied by the field experiments. The results showed that the application of different amounts of biochar （3000， 5250， and 7500 kg·hm-2） could increase the seedling emergence rates of Pseudostellaria heterophylla by 21.78%， 9.32%， and 14.65%; the application of different amounts of biochar had no significant effects on the plant growth of Pseudostellaria heterophylla at the germination period， but increased the single-plant weight and the content of chlorophyll at the vigorous growing period. When the application rate of biochar was 7500 kg·hm-2， the yield increased by 11.51% and the content of polysaccharides in root tuber increased by 44.44%; when the application rate of biochar was 3000 kg·hm-2， the saponin content increased by 23.27 %. The application of different amounts of fulvic acid potassium（525 kg·hm-2， 1125 kg·hm-2， and 1725 kg·hm-2） decreased the seedling emergence rate of Pseudostellaria heterophylla， but increased the leaf number and leaf size of Pseudostellaria heterophylla at the vigorous growing period. When different amounts of fulvic acid potassium （525 kg·hm-2， 1125 kg·hm-2， and 1725 kg·hm-2） were applied， the yield of Pseudostellaria heterophylla decreased in different levels， but the content of polysaccharides in root tuber increased by 51.20%， 37.34% and 46.84%， respectively， and the saponin content increased by 8.04%， 5.72% and 14.30%， respectively.

Key words： Pseudostellaria heterophylla; Biochar; Fulvic acid potassium; Agronomic traits; Yield; Quality

太子参Pseudostellaria heterophylla（Miq.）Pax，又称孩儿参，为石竹科孩儿参属多年生草本药用植物，其块根为常用补益中药，具有益气、健脾生津、润肺、补肾的功效，为历版药典收载的药材，是中成药健胃消食片等的主要原料，可用于治疗肝炎、糖尿病、冠心病等难治病症[1]，卫生部列入“可用于保健食品的中药材名单”。太子参分布广泛，福建、浙江、江苏、安徽、山东等地都有分布，其中福建、贵州和安徽等栽培面积较大，柘荣县为福建主产区，种植面积和产量居全国之首，素有“中国太子参之乡”的美誉。

目前太子参产业存在种植地连作障碍日益严重，土壤酸化加剧，土壤理化性质恶化等问题[2]，在柘荣县太子参老产区，因土壤问题甚至导致部分地块太子参绝产，这已经严重影响太子参生长发育及品质，制约着太子参产业可持续发展。目前解决土壤连作障碍问题的方法主要有连作土壤健康保持和连作障碍土壤高效利用两大类，其中土壤健康保持研究主要是科学增施肥料和生物质技术，连作障碍土壤高效利用研究主要是采用抗性品种或砧木、土壤消毒、有机质施入、轮作等技术[3]。太子参土壤改良方面主要有王忠平等[4]利用石灰、有机肥对土壤进行改良，认为施用生石灰和有机肥能明显增加太子参的产量。吴林坤等

[5]对不同改良措施（水旱轮作及和微生物菌肥）下太子参根际土壤酚酸含量及特异菌群变化进行了研究。研究表明生物炭可改善土壤理化性状，减缓土壤酸化、改善土壤质量、保持并提高土壤肥力，为土壤微生物提供营养元素和栖息场所的潜能，增加作物产量[6-9]。张伟明等[10]研究指出生物炭可提高水稻产量，延缓根系衰老;张哈芝等[11]研究表明生物炭能显著提高玉米地土壤全N、有机碳质量分数;勾芒芒等[12]研究表明种植番茄的土壤中掺加生物炭促进了番茄根系的发育和产量的提高;Van等[13-14]通过试验发现，施加生物炭（10 t·hm-2）小麦、萝卜和番茄的产量增幅均已超过50%。黄超等[15]研究表明在红壤土中施加生物炭量为200 g·kg-1时黑麦草产量增加53%。黄腐酸钾是土壤腐殖酸中活性最强的一种有机物，属于矿物质活性钾肥，速溶速效，易被作物吸收利用，增加作物叶绿素、Vc含量和含糖量等，具有促进作物生长，提高抗旱、抗寒、抗病能力及杀灭各种地下害虫的作用[16-19]。郎晓平等[20]研究表明浙贝母上施用黄腐酸钾1.5～2.25 kg·hm-2产量显著提高。

施用不同用量生物炭及黄腐酸钾对连作地太子参生长、产量及品质的影响未见报道，本试验根据文献资料设计不同用量生物炭及黄腐酸钾施于太子参连作土壤中，考察其对太子参出苗率、萌芽期及旺长期农艺性状、叶绿素含量、产量、品质等方面的影响，为两种土壤改良剂对太子参连作土壤改良作用提供参考依据，同时为太子参生产实践提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以当地主栽品种为试验材料，经福建省农业科学院药用植物研究中心鉴定为石竹科孩儿参属孩儿参Pseudostellaria heterophylla（Miq.）Pax。生物质炭（N-P2O5-K2O，0∶0

∶4，有机质70%，pH值10.5），购自仟亿达集团股份有限公司，黄腐酸鉀生产厂家为萍乡市博新实业有限公司，人参皂苷Rb购自上海源叶生物科技有限公司（色谱纯），全自动酶标仪（Sunrise/Infinite F50）为瑞士帝肯Tecan，恒温电热水浴锅（HH4）为常州市金坛友联仪器研究所生产。

1.2 试验设计

1.2.1 试验地点 于福建省柘荣县田头洋村开展试验，土地为连作2年太子参，属中亚热带山地性气候，土壤为沙壤土，偏酸性，年均温16～19℃，年降雨量在1600～

2100 mm，冬无严寒，夏无酷暑，昼夜温差大，海拔890 m。试验前耕层土壤理化性状为全氮0.143%，碱解氮157.40 mg·kg-1，有效磷114.70 mg·kg-1，速效钾137.00 mg·kg-1，有机质28.60 g·kg-1，pH值5.0。

1.2.2 试验设计 不同土壤改良剂共7个处理，分别为CK，不处理;G1，生物炭3000 kg·hm-2;G2，生物炭5250 kg·hm-2;G3，生物炭7500 kg·hm-2，G4，黄腐酸钾525 kg·hm-2;G5，黄腐酸钾1125 kg·hm-2;G6，黄腐酸钾1725 kg·hm-2，重复3次，共21个小区，土壤处理为翻耕后划小区整畦，周边设保护行，栽种时沟施肥料，各管理同步。

1.3 试验方法

1.3.1 太子参萌芽期出苗率统计 在太子参的出苗期（2020年2月21日）统计出苗率，每个处理统计6个小区，每个小区80株，计算出苗率。太子参生长发育过程划分根据文献

[21]划定，下同。

1.3.2 太子参萌芽期农艺性状与生物量统计 每个处理采集90株统计单株重、茎粗、株高、主分枝数、最大枝叶片数。每30株一组，将地上部分与地下部分分开，分别称量地上鲜重、地下鲜重，然后置于鼓风干燥箱中50℃烘干至含水量一致，统计地上干重、地下干重。

1.3.3 太子参旺长期农艺性状与生物量统计 在太子参生长中期每个处理采集90株统计单株重、株高主分枝数、最大枝叶片数、最大叶片叶长、最大叶片叶宽。取完整植株30株，平均分成3组，分别统计地上鲜重、地下鲜重，然后置于鼓风干燥箱中50℃烘干至含水量一致，统计地上干重、地下干重。

1.3.4 太子参旺长期叶绿素含量测定 太子参叶片避开叶脉及叶缘采用打孔法取0.5 cm直径的叶片，对半剪开，混匀，准确称量0.100 g，加入95%乙醇10 mL，硅胶塞封口，室温避光静止2～5 d，每天摇匀观察，直至叶片基本完全退绿混匀，静止0.5 h左右，在665、649、470 nm下用分光光度计进行测量，每个处理4次重复。

1.3.5 太子参采收期产量与品质测定 产量采用实测法，每个小区的太子参全部采挖后称重，获得产量。收获的太子参块根在鼓风干燥箱中50℃烘干至含水量一致，进行太子参多糖、皂苷含量测定，测定方法参照文献[22-26]的测定。

1.3.6 数据分析 试验数据均使用Excel 2003进行初处理，采用SPSS Statistics 23软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对太子参萌芽期出苗率的影响

由表1可知，G1处理出苗率最高，为57.09%;G6处理的出苗率最低，仅为33.96%;其中G4与G6处理出苗率低于对照;除G6处理外，其他处理间出苗率无显著性差异。

2.2 不同处理对萌芽期太子参植株农艺性状及生物量的影响

由表2可知，不同处理间萌芽期植株的单株重、主分枝数无显著性差异;G3处理的单株重、茎粗、株高及分枝数最大;除G6处理外，其他处理间最大枝叶片数无显著差异。由此可知，在太子参生长萌芽期不同处理间植株幼苗虽生长情况不同，但无显著性差异。

由表3可知，地上鲜重G3处理最大，其次為G2处理，G6处理最小，连作土壤中施加黄腐酸钾的3种处理其地上鲜重均低于对照，不同处理间无显著性差异;地下鲜重G5处理最大，其次为G2处理，G6处理最小，不同处理间无显著性差异;地上干重G3处理最大，G1处理最小，不同处理间无显著性差异。太子参在萌芽期，地下部分尚未萌发块根，主要为须根生长供地上部分生长。两种土壤改良剂对萌芽期太子参生物量的影响无显著性差异。

2.3 不同处理对太子参旺长期植株农艺性状及生物量的影响

由表4可知，生物炭G1、G2、G3处理的单株重均高于对照，其中G3处理的单株重、茎粗、株高、主分枝数最大;G6处理的茎粗、株高、主分枝数均低于对照;生物炭G1、G2、G3处理间无显著性差异，黄腐酸钾G4、G5、G6处理间无显著性差异。不同处理间株高值无显著性差异。

由表5可知，不同处理对太子参旺长期叶片性状影响为生物炭、黄腐酸钾处理的叶片数均大于对照;其中G6处理叶片数最多，显著高于对照;G1、G2、G3处理随着生物炭用量增加叶片数增多。

由表6可知，太子参植株旺长期不同处理间生物量表现为地上鲜重及地上干重无显著差异;G3处理的地下鲜重及地下干重值最大;黄腐酸钾G5、G6处理的生物量低于对照。在太子参旺长期黄腐酸钾G5、G6处理未促进植株生物量增加。

2.4 不同处理对太子参旺长期叶片叶绿素含量的影响

由表7可知，叶绿素含量G3处理最高，显著高于其他处理;其次为G2处理，其叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及叶绿素总量都处于较高水平，与其他处理存在差异显著;生物炭G1、G2、G3处理植株叶片叶绿素含量随炭量增加而增加。黄腐酸钾G4、G6处理叶绿素含量高于对照，G5处理叶绿素含量均低于对照，但差异不显著。

2.5 不同处理对太子参产量及品质的影响

由表8可知，产量G3处理最高，为1235.00 kg·hm-2，较对照增产11.51%;其次为G2处理，增产4.51%，其他处理出现减产现象;其中G6处理产量最低，为970.00 kg·hm-2，低于对照12.42%;不同处理间无显著性差异。

由表9可知，太子参块根多糖含量G4处理最高（21.50%），比对照显著提高51.20%;其次为G6处理（20.88%），比对照显著提高46.82%;G3、G4、G5、G6处理块根多糖含量与对照存在显著差异;CK处理太子参块根多糖含量最低，仅为14.22%。连作地不同土壤处理对太子参块根皂苷含量影响为G1处理最高（0.29 mg·g-1），比对照显著提高23.27%;其次为G6处理（0.26 mg·g-1），比对照（CK）显著提高14.30%;G1、G2、G3处理皂苷含量随生物炭用量增加而减少。

3 结论与讨论

有研究表明施加生物炭提高了作物的产量[12，27]，也有研究表明，生物炭的增产作用有一定适用范围，当生物炭用量在500 kg·hm-2时作物产量有降低趋势[10]。不同作物中生物炭的用量差异较大，本试验在连作地中施加不同用量的生物炭，提高了太子参的出苗率，当生物炭施加量为7500 kg·hm-2时提高了太子参萌芽期单株、茎粗、株高、主分枝数，地上鲜重及地上干重，但差异不显著;旺长期的单株重、茎粗、株高及主分枝数也高于对照;地下鲜重及地下干重、叶绿素含量也处于最高值。当生物炭施加量为5250、7500 kg·hm-2时太子参产量高于对照4.51%、11.51%;施加生物炭均提高了太子参块根的多糖含量及皂苷含量。由此可见施用生物炭可提高连作地太子参生长指标、产量及品质。大量研究表明生物炭具有丰富的多微孔结构，比表面积大，施入大田后可以改善土壤理化性质，调节土壤pH值，同时可吸附营养元素，提高养分利用率，促进作物的生长和发育，提高作物产量[28-32]。在本研究中，生物炭在太子参萌芽期对生长发育影响无显著性差异，在旺长期开始促进太子参生长，其产量及品质也得到提升，但生物质炭在太子参连作土壤中的应用仅进行了一年的短期试验，要获得有规律的、切实应用于生产实践的证据还需要多年多维度的研究。

本研究中施用不同用量的黄腐酸钾没有提高连作地太子参的产量，在施用量525 kg·hm-2与1725 kg·hm-2时出苗率低于对照，在太子参生长苗期植株生长略有优势，但无显著性差异;在太子参旺长期单株重优于对照，叶片数较多，叶片较大;在太子参采收期产量低于对照，出现减产现象;但施加黄腐酸钾显著提高了太子参块根多糖及皂苷含量。已有研究表明黄腐酸钾可以改善作物品质，提高蔬菜、瓜果类糖分，增加Vc含量，降低果质酸度[19，33]。

土壤是优质太子参种植载体，在太子参连作土壤中施加生物炭可促进太子参生长，提高其产量及品质;施加黄腐酸钾在太子参萌芽期及旺长期植株生长没有显著低于对照，但在采收期产量却出现下降，这可能与太子参生长中期严重出现叶斑病有关，叶斑病是太子参旺长期最主要病害，种植区域内的太子参都有叶斑病发生，严重时病株率达70%以上，产量损失达50%以上[34-36]，连作地发生更严重，甚至导致绝产。施加黄腐酸钾后出现太子参产量降低还有可能与施用量有关，不同作物适宜的施用量不同，适合太子参植株生长的施用量还需继续进行探究。

在此研究中未与水旱轮作效果进行比较，本研究认为提高连作土壤太子参产量及品质需要从多方面入手，从套轮作搭配土壤消毒，配施土壤改良剂，种参进行消毒、增施有机肥、喷施诱抗剂等多方面综合研究，建立生态科学的太子参生产体系，助力太子参产业发展。

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（责任编辑：柯文辉）

收稿日期：2021-09-20

作者简介：赵云青，女，1984年生，硕士，助理研究员，主要从事药用种质植物资源及创新利用方面研究。

通信作者：陈菁瑛，女，1966年生，研究员，主要从事要从事药用植物资源利用与规范栽培等研究。

基金项目：国家重点研发计划课题中医药现代化研究（2019YFC1710502）;福建省人民政府中国农科院“5511”协同创新工程（XTCXGC2021003）;福建省农科院十四五创新团队（CXTD2021014-2）;福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项（2021R1035006）;福建省农业科学院自由探索科技创新项目（ZYTS2021003）。