摘要
为探究有机肥配施生物菌肥和土壤调理剂及其施用量对药用植物黄精生长发育、产量品质及根际土壤的影响，在山地田间开展试验，设置对照单施有机肥、有机肥配施生物菌肥、有机肥配施土壤调理剂、有机肥配施 3 种不同施用量的生物菌肥 + 土壤调理剂 6 个试验处理，研究不同施肥处理对黄精农艺性状、物质积累、药用成分、产量和根际土壤养分的影响。结果表明，配施生物菌肥和土壤调理剂的处理组均优于单施有机肥的对照组，联合施肥能提高黄精株高、地径、叶面积和叶片数，有效提高根际土壤质量，增加根茎物质积累，根茎干重最高提高了 83.26%，黄精主效成分黄精多糖提高了 4.86% ～ 24.49%，产量提高了 5.32% ～ 29.39%。综合分析，以有机肥为基肥添加生物菌肥、土壤调理剂可以有效提高黄精品质，增加黄精种植收益，其中施用量以有机肥 37500 kg/hm2 配施 1500 kg/hm2 生物菌肥和 1200 kg/hm2 土壤调理剂处理的效果最好。
Abstract
To investigate the effects of organic fertilizer combined with microbial fertilizers and soil conditioners，as well as their application rates，on the growth，yield，quality，and rhizosphere soil of the medicinal plant Polygonatum sibiricum， field experiments were conducted in mountainous areas. Six treatments were set up：a control group with only organic fertilizer，organic fertilizer combined with microbial fertilizers，organic fertilizer combined with soil conditioners，and organic fertilizer combined with three different application rates of microbial fertilizers + soil conditioners. The study examined the effects of different fertilization treatments on the agronomic traits，biomass accumulation，medicinal components， yield，and rhizosphere soil nutrients of Polygonatum sibiricum. The results showed that the treatment groups with combined application of microbial fertilizers and soil conditioners outperformed the control group with only organic fertilizer. Combined fertilization promoted plant height，ground diameter，leaf area，and leaf number，effectively improved rhizosphere soil quality，increased rhizome biomass accumulation，with the highest dry weight of rhizomes increasing by 83.26%. The main active component，polysaccharides，increased by 4.86% to 24.49%，and the yield improved by 5.32%-29.39%. Comprehensive analysis indicated that adding microbial fertilizers and soil conditioners to organic fertilizer as a base fertilizer could effectively enhance the quality of Polygonatum sibiricum and increase planting profits. Among the treatments，the best comprehensive effect was achieved with an application rate of 37500 kg/hm² organic fertilizer combined with 1500 kg/hm² microbial fertilizers and 1200 kg/hm² soil conditioners.
黄精（Polygonatum sibiricum Red）又名老虎姜、鸡头参、仙人余粮等，属于百合科（Liliaceae） 黄精属（Polygonatum）中的草本植物[1]，是我国名贵中药材之一，其根茎具有益气养阴、健脾运肺之功效，对治疗糖尿病、心血管病，以及抗疲劳、抗炎性反应方面均有较好的作用，是药品、保健品、食品的重要原料[2]。近年来，随着黄精开发利用的范围扩大，野生资源供不应求，为解决供需矛盾，规范黄精人工栽培技术，生产高质量的药材成为亟待解决的问题。根据罗长浩[3]研究发现，科学的施肥措施可以调节药用植物生长发育，促进药效物质的积累，有利于中药材的安全性、有效性和稳定性，是高产、优质生产的关键因素。
生物菌肥是添加特定微生物活体的生物性肥料，经研究表明，具有改善土壤活化性状、提高土壤肥力、增强作物抗病虫害能力的作用，长期使用能培肥地力、提高农作物产量和质量[4-5]。土壤调节剂是现代绿色农业发展中兴起的一种新型肥料，它不仅能防止土壤板结、平衡土壤酸碱度，还能增加土壤有机质，改善土壤物理特性[6-7]。目前生物菌肥和土壤调节剂已广泛应用到马铃薯[8]、番茄[9]、苹果[10] 等蔬菜水果的栽培，关于对黄精产量、品质影响的研究还鲜有详尽报道。因此，本研究通过开展有效的林地试验，明确菌肥配施土壤调节剂对黄精质量和土壤营养的影响，旨在探索黄精合理规范化施肥技术模式，为优化黄精人工栽培和土壤改良提供科学的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验区情况
本试验于 2024 年 2 月在宁波市宁海县桑洲镇创峰农业发展有限公司示范基地（121°31′E， 29°15′N，海拔 300~400 m）进行。该地区属于亚热带季风气候，气候温暖湿润，四季分明，年平均气温 16~17℃，年日照时间 195 h，年平均降水量 1000~1700 mm，无霜期 230 d，试验地为山香灰土，土壤基本理化性质为全氮含量 1.29 g/kg、全磷含量 38g/kg、全钾含量 76 g/kg、碱解氮含量 70.83 mg/kg、有效磷含量 7.35 mg/kg、速效钾含量 91.43 mg/kg、有机质含量 24.58 g/kg、腐殖酸含量 2.865%、pH 值 4.5。
1.2 试验材料
供试作物品种为宁海黄精。供试肥料：有机肥 （腐熟农家肥，羊粪发酵）；生物菌肥（N ＋ P2O5 ＋ K2O ≥ 6%，中微量元素≥ 6%，有效活菌数≥ 2 亿 /g，有机质≥ 45%，含有枯草芽孢杆菌），由山东雄韬生物科技有限公司生产。土壤调理剂：硅钙钾镁型土壤调理剂（CaO ≥ 25%，K2O ≥ 4.0%， MgO ≥ 12%，硅 SiO ≥ 25.0%，黄腐酸钾≥ 10%， pH 值 8~10），由山东阿康农业科技有限公司生产。
1.3 试验设计
试验共设置 6 个处理，每个处理 3 次重复，共 18 个小区，每个小区面积 20 m2，黄精种植株距 30 cm、行距 35 cm，在每小区中随机选取 8株作样本。各个处理情况如表1所示。
表1各试验区施肥处理设计方案
肥料施撒分基肥和追肥处理。在黄精种植前，根据用量结合整地一次性施入有机肥、30% 生物菌肥和 30% 土壤调理剂，深翻土壤 20~30 cm，使肥料和土壤混合均匀。花蕾期在株距间开沟深 10~15 cm 进行 1 次追肥，施入 40% 生物菌肥和 40% 土壤调理剂后覆土。8 月中旬结合中耕除草再追肥 1 次，施入剩下的 30% 生物菌肥和 30% 土壤调理剂。其他日常栽培管理措施按照当地生产习惯统一进行。
1.4 指标测定与方法
1.4.1 黄精农艺性状测定
分别在出苗期、伸长期、果实期、落叶期[11] 测量或采集黄精样品，样品分成地上茎叶部分和地下根茎部分，用直尺、游标卡尺、天平称等测量工具对株高、地径、最大叶面积、叶片数等地上部分和根茎直径、根茎鲜重等地下部分进行测量、称重。单株根茎切片成 0.5 mm 薄片平铺，茎叶对折装入纸袋，放置 105℃烘箱内杀青 30 min，65℃烘至恒重，分别称量各部分干重，测定干物质积累量和根冠干重比值。
最大叶面积公式：S=L×b×K，系数 K=0.6。L 为叶基到叶尖的长度，b 为叶面最宽部位长度，系数 K 计算后结果为 0.6[12]。株高、地径、叶片数等数值测量后取平均值。
1.4.2 黄精产量和品质的测定
于 12 月上旬在每个小区采收 5 m2 的黄精块茎，称重计算各区鲜茎总质量，根据试验样地产量得出每公顷产量及各处理的增产率。
抽取样品进行内含物质测定，黄精多糖含量采用蒽酮比色法测定[13]，黄酮类含量参照《保健食品理化及卫生指标检验与评价指标指导原则》（2020 年版）中的分光光度法测定，黄精游离氨基酸含量采用高效液相色谱法测定[14]。
1.4.3 土壤理化指标测定
在黄精采收期，用抖根法收集每个小区内黄精根际土壤样本，将土壤混合均匀自然晾干，准备根际土壤理化指标测定。其中碱解氮含量用碱解扩散法测定；有效磷含量用钼锑抗比色法测定；速效钾含量用醋酸铵浸提-火焰光度法测定；有机质含量用重铬酸钾容量法测定；腐殖酸总量用巴斯德法， pH 值用酸度计法测定，以上土壤测定方法均参考鲍士旦的《土壤农化分析》[15]。
1.5 数据处理
试验均采用 Excel 2010 整理数据和图表制作， SPSS 20.0 进行方差分析和处理间差异显著性分析 （P<0.05）。
2 结果与分析
2.1 配施生物菌肥及土壤调理剂对黄精植株地上部分生长的影响
从图1可见，施用生物菌肥和土壤调节剂使黄精的株高、地径、叶面积、叶片数相较 CK 有显著提高。从出苗期至落叶期各施肥处理黄精株高增幅率均高于 CK，其中 CF3 处理的黄精株高增幅率最高，达到 80.4%，比 CK 的增幅率 19.2% 高出 61.2 个百分点。从伸长期至落叶期 CK 黄精地径呈下降趋势，各施肥处理黄精地径呈先上升后下降的趋势，至落叶期 CF3 处理的黄精地径增幅率最高，达3 8.3%，CF2 处理次之，为 26%。落叶期各施肥处理黄精叶面积增长率分别高出 CK 10.3%～27.3%，以 CF2 和 CF3 处理表现最为显著（P<0.05），其中 CF3 处理叶面积最大，为 18.2 cm2。从伸长期至落叶期，CK、BM 和 SA 处理黄精叶片数呈下降趋势，CF1、CF2 和 CF3 处理呈现先上升后下降的趋势，至落叶期 CF1 处理的黄精叶片数降幅率最低，为 2.3%，留有叶片数 12.8 片，CF3 处理次之，为 4.4%，留有叶片数 10.9 片。可见施用生物菌肥和土壤调节剂对黄精植株上部分生长均有明显的改善。
图1生物菌肥及土壤调节剂对黄精株高、地径、叶面积、叶片数的影响
2.2 配施生物菌肥及土壤调理剂对黄精根茎物质积累和分配的影响
各生物菌肥配施土壤调理剂处理对黄精根茎长、根茎直径、根茎鲜重、根茎干重、根冠干重比均产生了促进作用，不同处理的影响程度不尽相同。由表2可知，CF3 处理的根茎长、根茎鲜重、根茎干重和根冠干重比最大，分别为 12.89 cm、 64.44 g/ 株、12.94 g/ 株和 9.55，比单施有机肥平均增加了 38.61%、74.06%、83.28% 和 98.5%。其次为 CF2 处理，且根茎直径最大，为 2.01 cm。除根冠干重比之外，CF3 和 CF2 处理间差异性不显著 （P>0.05），但根茎长、根茎直径、根茎鲜重和 CK、 BM、SA、CF1 处理产生显著差异（P<0.05）。可见，黄精地下部分养分积累与分配的变化规律基本和施肥用量变化保持一致，随着施肥量的增加而提高。
2.3 配施生物菌肥及土壤调理剂对黄精根茎内在品质的影响
在测定的各项黄精品质相关指标中发现，施用生物菌肥和土壤调理剂均能提高黄精根茎内活性成分含量。从表3可知，随施肥量的增加和施肥组合的变化，黄精多糖含量在 7.90%～9.88% 之间，其中 CF3 处理黄精多糖含量最高，达 9.88%，与 CK、BM 和 SA 处理相比分别增加了 1.98、1.49 和 1.59 个百分点，显著高于 CK、BM 和 SA 处理（P<0.05）。黄酮类随施肥量增加和施肥组合的变化而上升，各处理组黄酮含量显著高于 CK（P<0.05）， CF3 处理的黄酮类含量最高，达 2.32 mg/g，除 CK 外，各处理组间差异性不显著。游离氨基酸含量在 0.12%~0.19% 之间，CF2 处理的游离氨基酸含量最高，达 0.19%，其次为 CF3 处理，达 0.18%，相较于 CK，CF2 和 CF3 处理游离氨基酸含量分别增高0.07、0.06 个百分点，且差异性显著（P<0.05）。
表2生物菌肥及土壤调节剂对黄精地下部分养分积累与分配影响
注：表中标注相同字母的处理间无显著性差异，标注不同字母的处理间存在显著性差异（P<0.05）。下同。
表3生物菌肥及土壤调节剂对黄精活性成分含量的影响
2.4 配施生物菌肥及土壤调理剂对黄精产量效益的影响
从图2可知，施用生物菌肥和土壤调节剂对黄精的产量有所提高，且与 CK 相比，BM、SA、 CF1、CF2 和 CF3 处理的黄精产量逐渐提高，表明施肥量和产量效益呈正相关，增产率分别为 5.42%、7.84%、16.8%、18.20% 和 29.96%。BM、 SA 处理相较 CK 产量有所增加，但并不显著，其中 BM 处理的产量为 874.38 kg/hm2，增产率最低， CF1、CF2、CF3 处理相较 CK 产量增加显著，分别增产 135、149、243 kg/hm2，其中 CF3 处理的产量为 1078.75 kg/hm2，增产率为 29.96%，显著高于其他处理（P<0.05）。
2.5 配施生物菌肥及土壤调理剂对黄精根际土壤养分含量和 pH 值的影响
在不同生物菌肥和土壤调节剂配施处理下黄精根际土壤养分含量会产生不同变化。从图3可知，各处理组有机质、有效磷、速效钾、碱解氮、腐殖酸含量和 pH 值相较 CK 分别提高了 27.58%～71.5%、15.06%～110.6%、17.79%～61.41%、 8.08%～43.6%、13.43%～29.21% 和 8.36%～24.64%，并且所有处理的有机质、腐殖酸含量和 pH 值均显著高于 CK。其中 CF3 处理的各项土壤养分指标最高，除速效钾外，BM 处理的各项土壤养分指标最低；除碱解氮外，CF2、CF3 处理的有机质、有效磷、速效钾、腐殖酸含量和 pH 值均显著高于 CK、BM 处理（P<0.05），但 CF2 处理的有效磷、速效钾、碱解氮、腐殖酸含量和 pH 值与 CF1 处理均无显著差异。
图2生物菌肥及土壤调节剂对黄精产量效益的影响
注：图中柱上标有相同字母的处理间无显著性差异，标有不同字母的处理间存在显著性差异（P<0.05），下同。
图3生物菌肥及土壤调理剂对黄精根际土壤理化性质的影响
3 讨论
3.1 配施生物菌肥及土壤调理剂对黄精生长性状和生物量积累分配的影响
作物的生长性状是其与环境长期适应的结果，生长状况的差异与作物可利用资源水平差异及对资源的获取方式密切相关，作物生物量的积累和分配则是反映其适应土壤、逆境环境，进行自我调节能力的重要体现[16-17]。多项研究表明，单一肥料已无法满足药用植物生长发育和物质的有效积累，生物菌肥和土壤改良产品配施能较好地表现植株的形态生理特征，增加生物产量的积累。有研究表明，施用多种生物菌肥对延胡索单株鲜重、干重等生物量有提升作用[18]。复合微生物菌肥通过增加穿心莲根际土壤有益细菌，进而增大其叶面积指数，使叶色更为浓绿[19]。生物菌肥配施土壤调理剂能改善丹参形态特征，并且配施处理均优于单施处理[20]。这与本研究的结果基本一致，与单施有机肥比较，添加生物菌肥和土壤调理剂更有助于黄精农艺性状的表达，并且随施用量的增加，同一生长周期的黄精株高、地径、叶面积和叶片数均有不同程度的增加，两者呈正相关。黄精根茎生物量积累情况是衡量黄精药用价值即质量的重要指标之一，有机肥、生物菌肥及土壤调理剂的联合施用不同程度地提高了黄精茎块性状、鲜干重及根冠干重比，其中，三者配施处理的根茎长、根茎直径、根茎鲜重、根冠干重比显著高于单施或两者配施处理，这可能是生物菌肥和土壤调理剂的合理配施有助于土壤形成稳定的土壤团聚体，改善根部土壤结构，活化土壤中的养分，增加植株营养元素的供应量，提高药用植物地下部分物质的能量积累，进一步实现黄精增产。
3.2 配施生物菌肥及土壤调理剂对黄精产量和品质的影响
土壤微环境对药用植物的高产和品质形成有着重要的作用，生物菌肥和土壤调理剂有利于调节植物生长，提高其抗逆性和抗病性，提升药用植物的高产优质和药效成分[21]。前人研究验证，生物菌肥对太子参块根有促生效果，能提升氨基酸、环肽 B 和总多糖等主效成分含量[22]。微生物菌剂和土壤调理剂联合使用能提高白术产量，改善其内在品质[23]。施加根瘤菌菌肥有助于提高黄芪、甘草等根类药材产量[24]。本研究中，各种肥料配施处理的产量均高于有机肥单施处理，同种肥料的不同施用量下产量和增长率也有明显差异，其中有机肥 37500 kg/hm2 + 生物菌肥 1500 kg/hm2 + 土壤调理剂 1200 kg/hm2 处理的黄精产量最高，增产率达 29.96%，与其他处理相比差异显著。黄精中的多糖、黄酮、游离氨基酸等主要化学成分对心血管疾病、糖尿病及抗炎、抗衰老等方面均有较好的作用，其有效成分是评价黄精品质质量的重要指标之一[25-26]。本研究还显示，生物菌肥和土壤调理剂配施均能提高黄精多糖、黄酮、游离氨基酸含量，改善药用块茎品质，并以高施用量处理的效果较好。其中，当生物菌肥用量≤ 1200 kg/hm2，土壤调理剂用量≤ 900 kg/hm2 时，游离氨基酸含量与肥料施用量成正相关关系，反之游离氨基酸含量则略有下降的趋势，可见生物菌肥配施土壤调理剂能有效改善黄精生长性状和营养品质，同种肥料土壤改良产品的不同施用量对作物的影响也不尽相同。
3.3 配施生物菌肥及土壤调理剂对黄精根际土壤肥力的影响
根际土壤具有丰富的营养物质和微生物，是将有机态养分转化为无机态，实现能量转换的重要因素[27]。本研究中，在施用腐熟有机肥基础上添加生物菌肥和土壤调理剂能有效增加黄精根际土壤中的营养成分，平衡根际土壤酸碱性，提高根际土壤有机质含量。其中碱解氮含量受生物菌肥施用量影响明显，其含量随生物菌肥施用量的增加而提高。与单施有机肥相比，配施显著提高了根际土壤中的有机质、腐殖酸含量，迅速有效地改善了土壤酸化问题，使根际土壤 pH 值提高了 1.1，体现了其肥沃土壤、改良土壤的效果。这和郭智妍等[28]关于不同土壤调理剂处理均能优化土豆根际土壤理化指标的研究结果相似；郭翠莲等[29]在研究中也指出，生物菌肥中的活性微生物能释放土壤中的无效固化养分，从而提高油橄榄根际土壤有机质及速效养分含量，平衡 pH 值。分析其原因为生物菌肥自身带有大量有益活性微生物，其中的功能菌起到了活化根际土壤中微量元素和解钾、解磷的功效，如固氮菌可将空气中的氨转化为植物可利用的氮，解磷、解钾菌可把土壤中难以利用的磷和钾转化为可溶性磷钾肥[30]。试验所用硅钙钾镁肥土壤调理剂具有较高的 pH 值，能解决土壤表层酸性问题，硅、钙、钾、镁等矿质元素满足作物生长过程中多方面的需求，两者配施促使土壤根际养分含量增加，也促进作物的健康生长。
4 结论
由本研究结果可知，有机肥基础上配施生物菌肥和土壤调理剂对黄精的农艺性状、产量品质和根际土壤养分影响差异显著。生物菌肥利用有益微生物改善根际土壤营养，土壤调理剂通过调节土壤结构、酸碱度改良其理化性状，两者配施发挥最大效益，形成良性的植物-土壤-微生物生态系统[31]。在各种配施和施肥量处理中，有机肥 37500 kg/hm2 + 生物菌肥 1500 kg/hm2 + 土壤调理剂 1200 kg/hm2 处理的黄精各项生长、品质指标表现最佳，明显提高了黄精的产量和质量，增加了其干物质积累，增长了经济效益，可作为黄精生产栽培中的肥料优化配方推广应用。