两种微生物菌肥对穿心莲生长及其有效成分含量的影响

张金梅　卢红　李明　刘玉连　杨逢春

关键词：微生物菌肥：穿心莲：农艺性状：有效成分含量

中图分类号：S567.2：S144 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（ 2023） 03-0101-08

穿心莲具有清热解毒、凉血、消肿等功效，主产于广西贵港、广东湛江、福建漳州和四川宜宾等地，是“两广”道地药材的典型代表。在穿心莲的传统栽培过程中，种植者依靠大量使用化肥和农药来达到增产的目的，造成药材品质下降、土壤养分流失、环境污染等严重问题。

微生物菌肥是一种环境友好的新型生物肥料，其中的微生物能在土壤中大量繁殖，提高土壤肥力、改善土壤环境，具有固氮、溶磷、解钾的作用，能产生诸如细胞分裂素类植物激素，促进植株生长发育。熊春霞等研究发现，含有细黄链霉菌的微生物菌肥适应延胡索根际土壤环境的效果较好，还可以提升延胡索的产量及品质。任建国等使用微生物菌肥拌种太子参的种根，发现能提高太子参块根的氨基酸、多糖、皂苷及微量元素Mn和Fe的含量，进而改善太子参的品质。祝英等使用微生物菌剂处理增加了一等苗的比例，显著提高当归苗的质量。在实际生产中，种植者栽培穿心莲时施加的化肥多为氮肥，而长期施用不仅无法保证穿心莲对养分的吸收利用，还会使氮素流失，污染土壤环境、破坏土壤结构，严重制约穿心莲药材的可持续发展。因此，本研究通过盆栽试验，综合评价两种菌肥（复合芽孢菌菌肥和菌动力复合微生物菌肥）在穿心莲栽培中的应用效应，为生产绿色、优质的穿心莲提供技术依据。

1材料与方法

1.1试验材料

化肥（云南云天化股份有限公司）氮磷钾（N-P₂O₅-K₂O）含量为15-5-25（A）；复合芽孢杆菌菌肥（山东君德生物科技有限公司）的有效菌数≥200亿／g（F），由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、侧芽孢杆菌等复合而成；菌动力复合微生物菌肥（山东君德生物科技有限公司）的有效菌数≥20亿/g（G），由固氮菌、放线菌、木霉菌、芽孢杆菌、乳酸菌等复合而成。供试穿心莲种子来源于广东省英德市穿心莲规范化种植基地，广东药科大学李明教授鉴定其为爵床科穿心莲属植物穿心莲[Andrographis paniculata（Burn.f.）Nees]的成熟种子。

1.2试验设计

采用盆栽法，先育苗后移栽，培育基质均为园土：营养土：蛭石=3：1：1。每盆装土2 kg，移栽1株。移栽10 d后开始施加不同肥料，每处理20盆。处理设置：不施肥（CK）；化肥（A，0.5 g/kg）；低（SF，0，5 g/kg）、中（MF，1g/kg）、高（LF，2g/kg）复合芽孢杆菌菌肥施肥浓度；低（SG，5g/kg）、中（MG，15 g/kg）、高（LG，25g/kg）菌动力复合微生物菌肥施肥浓度。分别于3个不同时期（移栽后10、40、80 d）施肥，除CK正常浇水外，化肥A和菌肥F分别用250 mL水溶解后浇灌于盆中，避免直接接触根部；菌肥G均匀撒在距离茎5cm处的小穴沟中，每盆浇水250 mL。测定苗期（移栽后40 d）、快速生长期（移栽后70 d）、始花期（移栽后110d）的相关指标。

1.3测定项目及方法

1.3.1农艺性状 在穿心莲苗期、快速生长期和始花期分别用卷尺、游标卡尺、叶面积测量仪（YMJ-C/CH）、便携式叶绿素仪（SPAD-502型）和电子天平测量株高、茎粗（根部距第一节2 cm处）、叶面积、叶绿素含量、鲜重（常温称重法）和根冠比（穿心莲植株地下部与地上部鲜重的比值）。

1.3.2氮代谢关键酶活性 参照张志良的方法测定硝酸还原酶（NR）活性；参考叶利庭等的方法测定谷氨酰胺合成酶（GS）活性。

1.3.3有效成分含量 穿心莲始花期测定其有效成分含量，方法参照2020版《中国药典》。

1.4数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 26.0软件对试验数据进行统计分析。采用隶属函数分析法综合评价微生物菌肥对穿心莲植物学特性的影响。

微生物菌肥对穿心莲影响的综合评价D值的计算：D为某一浓度菌肥处理下某个指标在3个生长期平均隶属函数值的平均值。

2结果与分析

2.1两种菌肥对穿心莲不同生长期株高的影响

表1所示，复合芽孢杆菌菌肥（F）对穿心莲苗期、快速生长期和始花期株高的影响均以低浓度（SF）最明显，较CK和A处理分别增长18.14%、16.56%、40.16%和10.13%、3.33%、15.45%；菌动力复合微生物菌肥（G）在苗期、快速生长期和始花期的最佳处理浓度分别为高、中、中浓度，较CK和A处理分别增长23.76%、18.06%、35.44%和15.37%、4.66%、11.56%，MG处理苗期株高较CK增长23.57%。

2.2两种菌肥对穿心莲不同生长期茎粗的影响

表2所示，菌肥F对穿心莲苗期和快速生长期茎粗的影响均以低浓度最明显，较CK和A处理分别增加25.00%、24.00%和17.65%、6.90%，SF处理下始花期茎粗较CK增加10.00%。菌肥G处理条件下，LG对穿心莲苗期茎粗的影响最大，较CK和A处理分别增加31.25%和23.53%，MG处理下苗期、快速生长期和始花期的茎粗较CK分别增加25.00%、16.00%和6.67%。

2.3两种菌肥对穿心莲不同生长期叶面积的影响

表3所示，菌肥F对苗期、快速生長期和始花期叶面积的影响均以低浓度最明显，较CK和A处理分别增加54.68%、12.76%、16.54%和50.79%、3.20%、3.69%。菌肥G在苗期、快速生长期和始花期对叶面积影响的最佳处理浓度分别为高、低、高浓度，较CK和A处理分别增加13.95%、19.61%、13.15%和11.09%、9.47%、0.67%，MG处理下苗期叶面积较CK增加5.43%。

2.4两种菌肥对穿心莲不同生长期叶绿素含量的影响

表4所示，菌肥F对苗期和快速生长期叶绿素含量影响的最佳处理浓度分别为低和高浓度，较CK和A处理分别增加5.02%、20， 21%和1.25%、6.07%；菌肥G在苗期和快速生长期的最佳处理浓度分别为高和低浓度，较CK和A处理分别增加13.53%、25.44%和9.45%、10.69%；MG处理下苗期叶绿素含量较CK增加4.67%：LG处理下始花期叶绿素含量较CK增加19.03%。

2.5两种菌肥对穿心莲不同生长期鲜重的影响

表5所示，菌肥F对苗期和快速生长期鲜重影响的最佳处理浓度分别为低和中浓度，較CK和A处理分别增加90.29%、49.59%和32.43%、28.12%，SF处理下始花期鲜重较CK增加23.52%。菌肥G在苗期、快速生长期和始花期对鲜重影响的最佳处理浓度分别为中、中、高浓度，较CK和A处理分别增加101.46%、61.26%、38.20%和40.20%、38.12%、3.47%。

2.6两种菌肥对穿心莲不同生长期根冠比的影响

表6所示，菌肥F在苗期和快速生长期对根冠比的影响均以中浓度效果最明显，MF处理下苗期根冠比较CK增95.24%，快速生长期较A处理增18.18%；SF处理下始花期根冠比较CK和A处理分别增13.33%和6.25%。菌肥G在苗期、快速生长期和始花期对根冠的影响最佳处理浓度分别为中、高、中浓度，较CK和A处理分别增133.33%、3.70%、33.33%和6.52%、27.27%、25.00%。

2.7两种菌肥对穿心莲始花期有效成分含量的影响

表7所示，两种菌肥对穿心莲有效成分的影响均以中浓度作用效果最好。MF处理下穿心莲始花期的穿心莲内酯、新穿心莲内酯、14-去氧穿心莲内酯和穿心莲总内酯含量较CK和A处理分别提高65.05%、61.23%、78.73%、61.99%和134.75%、76.98%、48.63%、94.15%；MG处理下4种成分含量较CK和A处理分别提高16.52%、12.92%、30.63%、15.25%和65.72%、23.95%、8.63%、38.12%。F处理下3个肥料浓度对穿心莲有效成分含量影响的效应大小为MF>LF>SF，G处理下3个浓度影响的效应大小为MG>SG>LG。

2.8两种菌肥对穿心莲不同生长期叶片硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影响

如图1所示，MF处理对穿心莲苗期叶片NR活性的影响最大，分别较CK和A处理提高109.91%和49.26%，SF处理下快速生长期的NR活性较CK提高12.50%，LF处理下始花期的NR活性较CK提高15.34%。菌肥G对穿心莲苗期和始花期NR活性的影响较大的处理浓度分别为低和中浓度，较CK和A处理分别提高62.94%、91.20%和15.86%、2.30%，MG处理下穿心莲苗期和快速生长期的NR活性较CK提高44.65%和6.92%。

如图2所示，F处理条件下，MF对穿心莲不同生长期GS活性的影响最大，分别较CK和A处理提升42.72%、49.95%、21.57%和31.96%、13.82%、0.47%。菌肥G对穿心莲苗期和始花期GS活性影响较大的处理浓度分别为低和中浓度，分别较CK提升7.41%和5.88%，LG处理下穿心莲快速生长期的GS活性最高，较CK和A处理分别提升73.01%和31.32%。

2.9隶属函数法综合分析评价两种菌肥对穿心莲各生长时期的影响

采用隶属函数综合评价法评价不同浓度两种微生物菌肥对穿心莲各生长时期不同指标的影响，筛选最佳的微生物菌肥处理及最适浓度。苗期（表8）两种微生物菌肥在不同施用浓度下穿心莲生长效果排序依次为：MG>SF>LF>MF>LG>A>SG>CK;快速生长期（表9）生长效果排序依次为：MF>SF>MG>LG>SG>A>LF>CK；始花期（表10）生长效果排序依次为：MF>MG>LG>A>LF>SF>SG>CK。从3个时期的综合评价来看（表11），MG和MF整体促进效果最好，且以中浓度（15g/kg）的菌动力复合微生物菌肥（MG）效果最优。

3讨论

药用植物生态种植是今后的发展目标，新型绿色、经济、生态的微生物菌肥可以消除化肥带来的很多弊端。微生物菌肥含有大量有益微生物，可以抑制病原微生物，分解土壤有机质，更利于植株的生长发育。

枯草芽孢杆菌菌肥有促进拟南芥、小麦、生菜生长的作用，提高党参的发芽、根长、分枝、叶面积。菌动力复合微生物菌肥含有固氮菌、放线菌、木霉菌、乳酸菌等菌种。有研究表明，固氮菌能够分泌多种维生素，刺激植株的生长发育；田菁茎瘤固氮根瘤菌可促进穿心莲植株的生长并提高穿心莲有效成分含量。放线菌多个种属均能分泌抗生素，对多种病原微生物都有抑制作用。生防木霉菌GYXM-1p1菌株的促生作用能显著促进甘蓝植株的根长和株高的增长，提高根及植株产量。硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）是氮素代谢途径中的关键酶，其活性不仅影响植物对氮素的吸收和转换，同时也影响植物的生长发育、产量和品质，其活性高低反映出植株的氮代谢水平和营养状况。本研究发现，适宜浓度微生物菌肥处理下，穿心莲苗期、快速生长期和始花期的株高、茎粗、叶绿素含量、叶面积、鲜重、根冠比和叶片硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性均优于不施肥和化肥处理，菌动力复合微生物菌肥的作用效果总体好于复合芽孢杆菌菌肥。苗期以低浓度的复合芽孢杆菌菌肥和中浓度的菌动力复合微生物菌肥的整体促进效果最好：快速生长期和始花期以中浓度的复合芽孢杆菌菌肥和中浓度的菌动力复合微生物菌肥的整体促进效果最好。两种菌肥对穿心莲生长发育及关键氮素代谢酶活性的影响以苗期效果最佳，快速生长期效果次之。微生物菌肥对穿心莲植株生长的促进作用可能与其增加土壤微生物群落的丰度及促进养分活化等因素有关，相关研究有待后期开展。

施用微生物菌肥能提升作物品质。有研究报道，丛枝菌根真菌可以提高甜罗勒油中单糖烯醇和苯丙酸含量。含布氏乳杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的微生物菌肥能促进川芎根茎部位水溶性物质的积累。与单施复合肥相比较，施用微生物菌肥可提高白术的总白术内酯含量。含细黄链霉菌的激抗菌968对延胡索有效成分生物碱总产量的促进效果最佳。上述研究结果表明施加微生物菌肥可提高药用植物次生代谢产物含量。Verma、邹碧莹、Helgason等研究发现，土壤微生物的添加（如穿心莲接种芽孢杆菌、AMF等）会影响穿心莲有效成分含量。本研究发现，中、高浓度的复合芽孢杆菌菌肥和低、中、高浓度的菌动力复合微生物菌肥处理的穿心莲内酯含量、新穿心莲内酯含量、14-去氧穿心莲内酯含量均能较不施肥和化肥处理有明显增长。其中，中浓度的复合芽孢杆菌菌肥、菌动力复合微生物菌肥处理对穿心莲内酯和14-去氧穿心莲内酯含量影响最大，穿心莲内酯含量较不施肥和化肥处理分别增加65.05%、134.75%和16.52%、65.72%，14-去氧穿心莲内酯含量较不施肥和化肥处理分别增加78.73%、48.63%和30.63%、8.63%。本研究结论可为微生物菌肥在穿心莲栽培中的应用提供依据，也可为穿心莲生态种植提供参考。后续将对两种微生物菌肥对穿心莲生长及有效成分影响的作用机制做进一步研究。

4结论

本试验条件下，适量的复合芽孢杆菌菌肥和菌动力复合微生物菌肥均能提高穿心莲的株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量、鲜重、根冠比和叶片硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性，且施肥效应高于适量的化肥处理：适量菌肥处理能够增加穿心莲内酯、新穿心莲内酯、14-去氧穿心莲内酯、脱水穿心莲内酯等有效成分含量，且以中浓度（15g/kg）菌动力复合微生物菌肥的效果更为明显。