枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花生长和品质的影响

王琳，胡凯基，2，及华*，李洪涛，李运朝，李超楠，章丽

（1.河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所，河北 石家庄 050051；2.河北北方学院，河北 张家口 075000）

金银花（Lonicera japonica Thunb.） 为忍冬科忍冬属植物忍冬及同属植物干燥花蕾或带初开的花[1]，是常用的中药材，性味甘、寒，归肺、心、胃经，具有清热解毒、宣散风热的功效[2]。河北省巨鹿县为全国金银花传统三大道地产区之一，先后被命名为“国家级中药材基地县”和“中国金银花道地药材产业之乡”，产量约占全国总量的50%左右。由于近几年连续暴发病毒性疫情，以金银花为主要原料的抗病毒中成药及中药饮片需求量急剧增加，导致金银花种植面积不断增大。而农户在金银花生产中为了追求高产，常大量施肥、灌水和使用农药，致使药材质量普遍下降，二三茬花的药效达不到新版《中国药典》标准，降低了金银花药材合格率，也损害了冀药品牌的公信力。

微生物菌剂是一种新兴的活菌制剂，具有直接或间接改良土壤、恢复地力、预防土传病害、维持根际微生物区系平衡、降解有毒有害物质等作用，其通过促进植物根系对养分的吸收，促进植株生长[3，4]，被广泛应用于农业生产中。前人研究表明，微生物菌剂能够提高蔬菜[5～7]以及粮油作物[8，9]产量和品质，增强果树抗病性[10～12]，减少中药材连作障碍[13，14]，改变土壤微生态环境。作者前期以促进金银花植株生长和提高品质为目标，研究了3 种不同微生物菌剂的作用效果，筛选出最佳菌剂为枯草芽孢杆菌[15]。在此基础上，研究同一菌剂不同施用次数对金银花生长特性和品质的影响，明确该菌剂的作用时效和最佳施用次数，旨为金银花高质量绿色栽培和集约化生产提供技术支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

金银花品种为巨鹿一号。在邢台市巨鹿县慧农农业发展有限公司金银花标准化种植园，选择4 a 生的金银花植株进行试验。

微生物菌剂为枯草芽孢杆菌，有效活菌数≥5.0亿个/g，由中农绿康（北京）生物技术有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 2021 年4 月上旬在金银花标准化种植园，选择金银花植株生长健壮、长势基本相同的地块，平均划分4 个田间试验小区，每小区面积333.5 m2。重复3 次。

将菌剂均匀撒施于金银花植株树冠下周围地面，然后喷水灌溉。2021 年4 月20 日第1 次施用，施用量为150 kg/hm2，标记为T1；之后，每隔20 d 施用1次，每次施用量均为75 kg/hm2，连续施用2 次，依次标记为T2、T3；以不施用枯草芽孢杆菌的地块为对照（CK）。金银花田间管理措施同常规。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 金银花生长指标。每小区均选择长势相近、具有代表性的3 株金银花植株做好标记，在选取的金银花植株上分别选择5 个新梢做标记，6～9 月生长季节每月测定1 次生长指标。其中，叶片光合速率和蒸腾速率，利用CIRAS～3 型便携式光合作用仪测定；叶片叶绿素含量，利用SPAD-502 便携式叶绿素仪测定。

1.2.2.2 金银花品质指标。在金银花大白期，于清晨或上午采集鲜花，带回实验室，置于烘箱内55～60 ℃烘干至恒重，晾至室温后置于密封袋内，冰箱冷藏备用。测定金银花品质指标。

木犀草苷、绿原酸、浸出物和总灰分含量，采用2020 年版《中华人民共和国药典》 （第四部）方法测定[16]。木犀草苷和绿原酸含量按照不同采样日期分别检测，浸出物和总灰分含量按照不同采样日期产量比例混合样品检测。

1.2.2.3 产量指标。每小区均选取长势相近、具有代表性的3 株金银花，做好标记。分别采收单株的每茬大白期鲜花，称重。采收结束后，计算每茬花的单株平均产量。

1.2.2.4 金银花经济效益。根据当年金银花产量、市场价格和附加成本投入（菌剂、人工、水费等），计算金银花的经济效益。

1.3 数据处理与分析

利用Microsoft Office 软件做表和制图；利用SPSS 22.0 软件进行数据分析，以P＜0.05 作为差异显著的判断标准。

2 结果与分析

2.1 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花生长特性的影响

2.1.1 叶片净光合速率 随着金银花生育进程，施用枯草芽孢杆菌处理的叶片净光合速率均呈先升高后降低的变化，与CK 指标值呈降低—升高—降低的变化趋势略有不同。

同一时期，施用枯草芽孢杆菌处理的叶片净光合速率均＞CK，指标值随施用次数的增加而逐渐提高，除9 月7 日T1处理与CK 差异不大外，其他时期各指标值与CK 差异均达到了显著水平；但不同时期，各施用次数处理的指标值差异程度不同，其中，6 月10日和7 月6 日不同施用次数处理的差异均不显著（图1）。7 月6 日以后，不同施用次数处理的叶片净光合速率出现较大差异，其中，8 月5 日T3处理的指标值显著＞T1处理，但二者均与T2处理差异不显著；9 月7日T3处理的指标值显著较高，而T1与T2处理差异不显著。表明施用枯草芽孢杆菌可显著提高金银花叶片净光合速率，效果随着施用次数的增加而逐渐提高，但施用次数仅对7 月6 日以后的叶片净光合速率影响较大，综合分析认为T3处理效果最好、T2处理次之。

图1 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花叶片净光合速率的影响Fig.1 Effect of different application frequency of B. subtilis on the net photosynthetic rate of L. japonica leaves

2.1.2 叶片蒸腾速率 随着金银花生育进程，施用枯草芽孢杆菌处理的叶片蒸腾速率变化趋势与叶片净光合速率变化趋势相同，均呈先升高后降低的变化，且与CK 叶片蒸腾速率的变化趋势相同。

同一时期，施用枯草芽孢杆菌处理的叶片蒸腾速率均＞CK，指标值随施用次数的增加而逐渐提高，除7 月 6 日和 8 月 5 日T1处理与 CK 差异不大外，其他时期各指标值与CK 差异均达到了显著水平；但不同时期，各施用次数处理的指标值差异程度不同，其中，9 月7 日以前不同施用次数处理的差异均不显著（图2）。9 月7 日，不同施用次数处理的叶片蒸腾速率出现较大差异，其中，T3与T2处理差异不显著，但二者均与T1处理差异达到了显著水平。表明施用枯草芽孢杆菌可显著提高金银花叶片蒸腾速率，效果随着施用次数的增加而逐渐提高，但施用次数仅对9 月7日的叶片蒸腾速率影响较大，综合分析认为T2和T3处理效果较好。

图2 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花叶片蒸腾速率的影响Fig.2 Effect of different application frequency of B. subtilis on the net transpiration rate of L. japonica leaves

2.1.3 叶片叶绿素含量 随着金银花生育进程，施用枯草芽孢杆菌处理的叶片叶绿素含量均呈逐渐降低趋势，与CK 指标值的变化趋势相同。

同一时期，施用枯草芽孢杆菌处理的叶片叶绿素含量均＞CK，指标值随施用次数的增加而逐渐提高，除7 月6 日和8 月5 日T1处理与CK 差异不大外，其他时期各指标值与CK 差异均达到了显著水平。生长前期（6～8 月），枯草芽孢杆菌3 个处理的叶绿素含量增幅相对稳定，均＜15.0%；生长后期（9 月7 日）提升效果较好，T1、T2、T3处理的叶绿素含量分别较CK提高40.5%、46.4%和55.1%。但不同时期，各施用次数处理的指标值差异较大，均表现为T3处理的指标值显著＞T1处理，但二者均与T2处理差异不显著（图3）。表明施用枯草芽孢杆菌可显著提高金银花叶片叶绿素含量，效果随着施用次数的增加而逐渐提高，且施用次数对金银花整个测定期的叶片叶绿素含量影响均较大，综合分析认为T2和T3处理效果较好。

图3 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花叶片叶绿素含量的影响Fig.3 Effect of different application frequency of B. subtilis on the net chlorophyll content of L. japonica leaves

2.2 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花产量的影响

金银花的产量主要集中在1 茬花和2 茬花。施用枯草芽孢杆菌处理的1 茬花、2 茬花产量以及总产量均显著＞CK，指标值随施用次数的增加而逐渐提高，较CK 增幅分别为46.6%、56.6%和59.7%；且不同施用次数处理的总产量差异达到了显著水平，其中，T3与T2处理差异不显著，但二者均显著＞T1处理（图4）。表明施用枯草芽孢杆菌可显著提高金银花单株鲜花产量，效果随着施用次数的增加而逐渐提高，施用次数对金银花产量影响较大，其中T2与T3处理的产量水平相当。

图4 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花产量的影响Fig.4 Effect of different application frequency of B. subtilis on the yield of L. japonica

2.3 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花品质的影响

2.3.1 木犀草苷含量 随着金银花生育进程，施用枯草芽孢杆菌处理的木犀草苷含量均呈降低—升高—降低的变化，与CK 指标值的变化趋势一致。

新版《中国药典》规定，金银花木犀草苷含量不得少于0.05%。同一时期，施用枯草芽孢杆菌处理的金银花木犀草苷含量均显著＞CK，除9 月7 日T1处理外，其他采样时期的指标值均达到了药典标准；而CK 的木犀草苷含量除5 月11 日第1 茬花外，其他时期均未达标（图5）。6 月1 日不同施用次数之间未出现显著性差异，以后差异逐渐增加，8 月5 日三者之间差异明显。表明施用枯草芽孢杆菌可显著提高金银花木犀草苷含量，其中T3处理效果较好，T2处理次之。

图5 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花木犀草苷含量的影响Fig.5 Effect of different application frequency of B. subtilis on the luteolin content of L. japonica

2.3.2 绿原酸含量 随着金银花生育进程，施用枯草芽孢杆菌处理的绿原酸含量均呈降低—升高—降低的变化，与CK 指标值的变化趋势基本一致。

新版《中国药典》规定，金银花绿原酸含量不得少于1.5%。同一时期，施用枯草芽孢杆菌处理的金银花绿原酸含量均显著＞CK，整个采样期指标值均达到了药典标准，T1、T2和T3处理的指标平均值分别较CK 提高了43.1%、63.1%和 68.4%；而 CK 在8～9 月绿原酸含量未达到药典规定值（图6）。表明施用枯草芽孢杆菌可显著提高金银花绿原酸含量，整个采样期指标值均达到了药典标准。

图6 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花绿原酸含量的影响Fig.6 Effect of different application frequency of B. subtilis on the chlorogenic acid content of L. japonica

2.3.3 浸出物含量 施用枯草芽孢杆菌处理的金银花浸出物含量均＞CK，指标值随着施用次数的增加而逐渐提高，T1、T2和T3处理的浸出物含量分别较CK 提高了0.38%、21.95%和93.65%，除T1处理外，其他2个处理与CK 差异均达到了显著水平；不同施用次数处理的指标值差异均达到了显著水平（图7）。表明施用枯草芽孢杆菌可提高金银花的浸出物含量，其中T2和T3处理效果显著，以T3处理最佳。

图7 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花浸出物含量的影响Fig.7 Effect of different application frequency of B. subtilis on the extracts content of L. japonica

2.3.4 总灰分含量 新版《中国药典》规定，金银花总灰分含量不得大于10%。所有处理的金银花总灰分含量均达到了药典标准，但施用枯草芽孢杆菌处理的指标值显著＜CK；不同施用次数处理的指标值差异均不显著（图8）。表明施用枯草芽孢杆菌可明显降低金银花总灰分含量，但不同施用次数的效果差异不大。

图8 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花总灰分含量的影响Fig.8 Effect of different application frequency of B. subtilis on the total ash content of L. japonica

2.4 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花经济效益的影响

施用枯草芽孢杆菌处理的金银花增产量为220.80～274.87 kg/hm2，按照 2021 年金银花市场价80 元/kg 计算，效益增加17 664.00～21 989.81 元/hm2；扣除附加成本后净增产效益为17 064.00～20 589.85 元/hm2，但不同施用次数的指标值差异较大，其中T2处理指标值最高，T3处理次之，二者差异不显著，但均显著＞T1处理，均较T1处理提高20.66% （表1）。综合考虑田间操作及成本投入等因素，认为T2处理效果最佳，即枯草芽孢杆菌施用2 次可获得较高的经济效益。

表1 枯草芽孢杆菌不同施用次数对金银花经济效益的影响Table 1 Effect of different application frequency of B. subtilis on the economic benefits of L. japonica

3 结论与讨论

目前，微生物菌剂应用于粮油作物、蔬菜、果树等方面的研究报道较多，但对中药材的应用效果研究很少。本研究结果显示，随着枯草芽孢杆菌施用次数的增加，金银花叶片净光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量均逐渐提高，生长后期提升效果更为明显，并显著提高了金银花产量和经济效益；金银花品质指标检测数据表明，施用枯草芽孢杆菌后显著提高了木犀草苷、绿原酸和浸出物含量，同时明显降低了总灰分含量。本研究结果与施用微生物菌剂提高丹参幼苗根系活力和干物质含量[17]，增加白刺花幼苗叶片淀粉、纤维素和可溶性糖含量[18]，提升人参活性成分皂苷Rg1+Re 和Rb1 含量[19]等研究结果一致。

前人研究表明，绝大多数农作物能与有益微生物形成菌根共生体[20]，从而提高作物的抗逆性和抗病性，具有提高移栽成活率、产量和品质等作用。土壤是中药材植物生长的基础和场所，其物理、化学和生物性质等各因子之间相互作用的结果是中药材质量表现出道地性的主要原因，其优劣将直接影响药材的产量和品质。本研究结果表明，外源施入微生物菌剂（枯草芽孢杆菌）后，可显著促进金银花植株生长发育，明显提高金银花产量和品质。因此，在金银花种植中推行菌根化栽培技术，对促进植物生长发育、土壤生态系统良性循环，提高金银花产量和质量具有重要作用。本研究结果为利用菌根生物技术保证中药材质量安全、有效和稳定探索了一条可行途径。