生物炭和黃腐酸鉀對連作地太子參生長、產量及品質的影響

趙云青 黃穎楨 劉保財 陳菁瑛 張武君 黃冬壽 陳芬

摘 要：為了篩選適合太子參連作地的土壤改良劑，采用大田試驗研究了不同用量生物炭、黃腐酸鉀對連作地太子參生長、產量及品質的影響。結果表明：施用不同量生物炭（3000、5250、7500 kg·hm-2）可提高太子參出苗率21.78%、9.32%、14.65%;施用不同量生物炭對萌芽期太子參植株生長無顯著影響，但提高了旺長期單株重及葉綠素含量;生物炭施用量為7500 kg·hm-2時產量增加11.51%，塊根多糖含量提高44.44%;生物炭施用量為3000 kg·hm-2時皂苷含量提高23.27%。施用不同量黃腐酸鉀（525、1125、1725 kg·hm-2）太子參出苗率降低，但提高了太子參旺長期葉片數及葉片大小;施用不同用量黃腐酸鉀（525、1125、1725 kg·hm-2）時太子參產量出現不同程度降低，但其塊根多糖含量分別提高

51.20%、37.34%、46.84%，皂苷含量分別提高8.04%、5.72%、14.30%。

關鍵詞：太子參;生物炭;黃腐酸鉀;農藝性狀;產量;品質

中圖分類號：S 567.53?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：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

太子參Pseudostellaria heterophylla（Miq.）Pax，又稱孩兒參，為石竹科孩兒參屬多年生草本藥用植物，其塊根為常用補益中藥，具有益氣、健脾生津、潤肺、補腎的功效，為歷版藥典收載的藥材，是中成藥健胃消食片等的主要原料，可用于治療肝炎、糖尿病、冠心病等難治病癥[1]，衛生部列入“可用于保健食品的中藥材名單”。太子參分布廣泛，福建、浙江、江蘇、安徽、山東等地都有分布，其中福建、貴州和安徽等栽培面積較大，柘榮縣為福建主產區，種植面積和產量居全國之首，素有“中國太子參之鄉”的美譽。

目前太子參產業存在種植地連作障礙日益嚴重，土壤酸化加劇，土壤理化性質惡化等問題[2]，在柘榮縣太子參老產區，因土壤問題甚至導致部分地塊太子參絕產，這已經嚴重影響太子參生長發育及品質，制約著太子參產業可持續發展。目前解決土壤連作障礙問題的方法主要有連作土壤健康保持和連作障礙土壤高效利用兩大類，其中土壤健康保持研究主要是科學增施肥料和生物質技術，連作障礙土壤高效利用研究主要是采用抗性品種或砧木、土壤消毒、有機質施入、輪作等技術[3]。太子參土壤改良方面主要有王忠平等[4]利用石灰、有機肥對土壤進行改良，認為施用生石灰和有機肥能明顯增加太子參的產量。吳林坤等

[5]對不同改良措施（水旱輪作及和微生物菌肥）下太子參根際土壤酚酸含量及特異菌群變化進行了研究。研究表明生物炭可改善土壤理化性狀，減緩土壤酸化、改善土壤質量、保持并提高土壤肥力，為土壤微生物提供營養元素和棲息場所的潛能，增加作物產量[6-9]。張偉明等[10]研究指出生物炭可提高水稻產量，延緩根系衰老;張哈芝等[11]研究表明生物炭能顯著提高玉米地土壤全N、有機碳質量分數;勾芒芒等[12]研究表明種植番茄的土壤中摻加生物炭促進了番茄根系的發育和產量的提高;Van等[13-14]通過試驗發現，施加生物炭（10 t·hm-2）小麥、蘿卜和番茄的產量增幅均已超過50%。黃超等[15]研究表明在紅壤土中施加生物炭量為200 g·kg-1時黑麥草產量增加53%。黃腐酸鉀是土壤腐殖酸中活性最強的一種有機物，屬于礦物質活性鉀肥，速溶速效，易被作物吸收利用，增加作物葉綠素、Vc含量和含糖量等，具有促進作物生長，提高抗旱、抗寒、抗病能力及殺滅各種地下害蟲的作用[16-19]。郎曉平等[20]研究表明浙貝母上施用黃腐酸鉀1.5～2.25 kg·hm-2產量顯著提高。

施用不同用量生物炭及黃腐酸鉀對連作地太子參生長、產量及品質的影響未見報道，本試驗根據文獻資料設計不同用量生物炭及黃腐酸鉀施于太子參連作土壤中，考察其對太子參出苗率、萌芽期及旺長期農藝性狀、葉綠素含量、產量、品質等方面的影響，為兩種土壤改良劑對太子參連作土壤改良作用提供參考依據，同時為太子參生產實踐提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以當地主栽品種為試驗材料，經福建省農業科學院藥用植物研究中心鑒定為石竹科孩兒參屬孩兒參Pseudostellaria heterophylla（Miq.）Pax。生物質炭（N-P2O5-K2O，0∶0

∶4，有機質70%，pH值10.5），購自仟億達集團股份有限公司，黃腐酸鉀生產廠家為萍鄉市博新實業有限公司，人參皂苷Rb購自上海源葉生物科技有限公司（色譜純），全自動酶標儀（Sunrise/Infinite F50）為瑞士帝肯Tecan，恒溫電熱水浴鍋（HH4）為常州市金壇友聯儀器研究所生產。

1.2 試驗設計

1.2.1 試驗地點 于福建省柘榮縣田頭洋村開展試驗，土地為連作2年太子參，屬中亞熱帶山地性氣候，土壤為沙壤土，偏酸性，年均溫16～19℃，年降雨量在1600～

2100 mm，冬無嚴寒，夏無酷暑，晝夜溫差大，海拔890 m。試驗前耕層土壤理化性狀為全氮0.143%，堿解氮157.40 mg·kg-1，有效磷114.70 mg·kg-1，速效鉀137.00 mg·kg-1，有機質28.60 g·kg-1，pH值5.0。

1.2.2 試驗設計 不同土壤改良劑共7個處理，分別為CK，不處理;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，黃腐酸鉀525 kg·hm-2;G5，黃腐酸鉀1125 kg·hm-2;G6，黃腐酸鉀1725 kg·hm-2，重復3次，共21個小區，土壤處理為翻耕后劃小區整畦，周邊設保護行，栽種時溝施肥料，各管理同步。

1.3 試驗方法

1.3.1 太子參萌芽期出苗率統計 在太子參的出苗期（2020年2月21日）統計出苗率，每個處理統計6個小區，每個小區80株，計算出苗率。太子參生長發育過程劃分根據文獻

[21]劃定，下同。

1.3.2 太子參萌芽期農藝性狀與生物量統計 每個處理采集90株統計單株重、莖粗、株高、主分枝數、最大枝葉片數。每30株一組，將地上部分與地下部分分開，分別稱量地上鮮重、地下鮮重，然后置于鼓風干燥箱中50℃烘干至含水量一致，統計地上干重、地下干重。

1.3.3 太子參旺長期農藝性狀與生物量統計 在太子參生長中期每個處理采集90株統計單株重、株高主分枝數、最大枝葉片數、最大葉片葉長、最大葉片葉寬。取完整植株30株，平均分成3組，分別統計地上鮮重、地下鮮重，然后置于鼓風干燥箱中50℃烘干至含水量一致，統計地上干重、地下干重。

1.3.4 太子參旺長期葉綠素含量測定 太子參葉片避開葉脈及葉緣采用打孔法取0.5 cm直徑的葉片，對半剪開，混勻，準確稱量0.100 g，加入95%乙醇10 mL，硅膠塞封口，室溫避光靜止2～5 d，每天搖勻觀察，直至葉片基本完全退綠混勻，靜止0.5 h左右，在665、649、470 nm下用分光光度計進行測量，每個處理4次重復。

1.3.5 太子參采收期產量與品質測定 產量采用實測法，每個小區的太子參全部采挖后稱重，獲得產量。收獲的太子參塊根在鼓風干燥箱中50℃烘干至含水量一致，進行太子參多糖、皂苷含量測定，測定方法參照文獻[22-26]的測定。

1.3.6 數據分析 試驗數據均使用Excel 2003進行初處理，采用SPSS Statistics 23軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對太子參萌芽期出苗率的影響

由表1可知，G1處理出苗率最高，為57.09%;G6處理的出苗率最低，僅為33.96%;其中G4與G6處理出苗率低于對照;除G6處理外，其他處理間出苗率無顯著性差異。

2.2 不同處理對萌芽期太子參植株農藝性狀及生物量的影響

由表2可知，不同處理間萌芽期植株的單株重、主分枝數無顯著性差異;G3處理的單株重、莖粗、株高及分枝數最大;除G6處理外，其他處理間最大枝葉片數無顯著差異。由此可知，在太子參生長萌芽期不同處理間植株幼苗雖生長情況不同，但無顯著性差異。

由表3可知，地上鮮重G3處理最大，其次為G2處理，G6處理最小，連作土壤中施加黃腐酸鉀的3種處理其地上鮮重均低于對照，不同處理間無顯著性差異;地下鮮重G5處理最大，其次為G2處理，G6處理最小，不同處理間無顯著性差異;地上干重G3處理最大，G1處理最小，不同處理間無顯著性差異。太子參在萌芽期，地下部分尚未萌發塊根，主要為須根生長供地上部分生長。兩種土壤改良劑對萌芽期太子參生物量的影響無顯著性差異。

2.3 不同處理對太子參旺長期植株農藝性狀及生物量的影響

由表4可知，生物炭G1、G2、G3處理的單株重均高于對照，其中G3處理的單株重、莖粗、株高、主分枝數最大;G6處理的莖粗、株高、主分枝數均低于對照;生物炭G1、G2、G3處理間無顯著性差異，黃腐酸鉀G4、G5、G6處理間無顯著性差異。不同處理間株高值無顯著性差異。

由表5可知，不同處理對太子參旺長期葉片性狀影響為生物炭、黃腐酸鉀處理的葉片數均大于對照;其中G6處理葉片數最多，顯著高于對照;G1、G2、G3處理隨著生物炭用量增加葉片數增多。

由表6可知，太子參植株旺長期不同處理間生物量表現為地上鮮重及地上干重無顯著差異;G3處理的地下鮮重及地下干重值最大;黃腐酸鉀G5、G6處理的生物量低于對照。在太子參旺長期黃腐酸鉀G5、G6處理未促進植株生物量增加。

2.4 不同處理對太子參旺長期葉片葉綠素含量的影響

由表7可知，葉綠素含量G3處理最高，顯著高于其他處理;其次為G2處理，其葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素及葉綠素總量都處于較高水平，與其他處理存在差異顯著;生物炭G1、G2、G3處理植株葉片葉綠素含量隨炭量增加而增加。黃腐酸鉀G4、G6處理葉綠素含量高于對照，G5處理葉綠素含量均低于對照，但差異不顯著。

2.5 不同處理對太子參產量及品質的影響

由表8可知，產量G3處理最高，為1235.00 kg·hm-2，較對照增產11.51%;其次為G2處理，增產4.51%，其他處理出現減產現象;其中G6處理產量最低，為970.00 kg·hm-2，低于對照12.42%;不同處理間無顯著性差異。

由表9可知，太子參塊根多糖含量G4處理最高（21.50%），比對照顯著提高51.20%;其次為G6處理（20.88%），比對照顯著提高46.82%;G3、G4、G5、G6處理塊根多糖含量與對照存在顯著差異;CK處理太子參塊根多糖含量最低，僅為14.22%。連作地不同土壤處理對太子參塊根皂苷含量影響為G1處理最高（0.29 mg·g-1），比對照顯著提高23.27%;其次為G6處理（0.26 mg·g-1），比對照（CK）顯著提高14.30%;G1、G2、G3處理皂苷含量隨生物炭用量增加而減少。

3 結論與討論

有研究表明施加生物炭提高了作物的產量[12，27]，也有研究表明，生物炭的增產作用有一定適用范圍，當生物炭用量在500 kg·hm-2時作物產量有降低趨勢[10]。不同作物中生物炭的用量差異較大，本試驗在連作地中施加不同用量的生物炭，提高了太子參的出苗率，當生物炭施加量為7500 kg·hm-2時提高了太子參萌芽期單株、莖粗、株高、主分枝數，地上鮮重及地上干重，但差異不顯著;旺長期的單株重、莖粗、株高及主分枝數也高于對照;地下鮮重及地下干重、葉綠素含量也處于最高值。當生物炭施加量為5250、7500 kg·hm-2時太子參產量高于對照4.51%、11.51%;施加生物炭均提高了太子參塊根的多糖含量及皂苷含量。由此可見施用生物炭可提高連作地太子參生長指標、產量及品質。大量研究表明生物炭具有豐富的多微孔結構，比表面積大，施入大田后可以改善土壤理化性質，調節土壤pH值，同時可吸附營養元素，提高養分利用率，促進作物的生長和發育，提高作物產量[28-32]。在本研究中，生物炭在太子參萌芽期對生長發育影響無顯著性差異，在旺長期開始促進太子參生長，其產量及品質也得到提升，但生物質炭在太子參連作土壤中的應用僅進行了一年的短期試驗，要獲得有規律的、切實應用于生產實踐的證據還需要多年多維度的研究。

本研究中施用不同用量的黃腐酸鉀沒有提高連作地太子參的產量，在施用量525 kg·hm-2與1725 kg·hm-2時出苗率低于對照，在太子參生長苗期植株生長略有優勢，但無顯著性差異;在太子參旺長期單株重優于對照，葉片數較多，葉片較大;在太子參采收期產量低于對照，出現減產現象;但施加黃腐酸鉀顯著提高了太子參塊根多糖及皂苷含量。已有研究表明黃腐酸鉀可以改善作物品質，提高蔬菜、瓜果類糖分，增加Vc含量，降低果質酸度[19，33]。

土壤是優質太子參種植載體，在太子參連作土壤中施加生物炭可促進太子參生長，提高其產量及品質;施加黃腐酸鉀在太子參萌芽期及旺長期植株生長沒有顯著低于對照，但在采收期產量卻出現下降，這可能與太子參生長中期嚴重出現葉斑病有關，葉斑病是太子參旺長期最主要病害，種植區域內的太子參都有葉斑病發生，嚴重時病株率達70%以上，產量損失達50%以上[34-36]，連作地發生更嚴重，甚至導致絕產。施加黃腐酸鉀后出現太子參產量降低還有可能與施用量有關，不同作物適宜的施用量不同，適合太子參植株生長的施用量還需繼續進行探究。

在此研究中未與水旱輪作效果進行比較，本研究認為提高連作土壤太子參產量及品質需要從多方面入手，從套輪作搭配土壤消毒，配施土壤改良劑，種參進行消毒、增施有機肥、噴施誘抗劑等多方面綜合研究，建立生態科學的太子參生產體系，助力太子參產業發展。

參考文獻：

[1]肖培根，李大鵬，楊世林.新編中藥志（第一卷）[M].北京：化學工業出版社，2002：191-193.

[2]曾令杰，林茂茲，李振方，等.連作對太子參光合作用及藥用品質的影響[J].作物學報，2012，38（8）：1522-1528.

[3]武春成，王彩云，曹霞，等.不同用量生物炭對連作土壤改良劑黃瓜生長的影響[J].北方園藝，2017（19）：150-154.

[4]王忠平，陳建祥，余彬情，等.土壤改良及種植方式對太子參產量的影響[J].安徽農業科學，2012，40（21）：10833，10933.

[5]吳林坤，吳紅淼，朱銓，等.不同改良措施對太子參根際土壤酚酸含量及特異菌群的影響[J].北方園藝，2017（19）：150-154.

[6]何緒生，耿增超，佘雕，等.生物炭生產與農用的意義及國內外動態[J].農業工程學報，2011，27（2）：1-7.

[7]周志紅，李心清，邢英，等.生物炭對土壤氮素淋失的抑制作用[J].地球與環境，2011，39（2）：278-284.

[8]吳鵬豹，解鈺，漆智平，等.生物炭對花崗巖磚紅壤團聚體穩定性及其總碳分布特征的影響[J].草地學報，2012，20（4）：643-649.

[9]翁福軍，盧樹昌.生物炭在農業領域應用的研究進展與前景[J].北方園藝，2015（8）：199-203.

[10]張偉明，孟軍，王嘉宇，等.生物炭對水稻根系形態與生理特性及產量的影響[J].作物學報，2013，39（8）：1445-1451.

[11]張哈芝，黃云，劉鋼，等.生物炭對玉米苗期生長、養分吸收及土壤化學性狀的影響[J].生態環境學報，2010，19（11）：2713-2717.

[12]勾芒芒，屈忠義.土壤中施用生物炭對番茄根系特征及產量的影響[J].生態環境學報，2013，22（8）：1348-1352.

[13]VAN ZWIETEN L，KIMBER S，MORRISS，et a1.Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill wasteon agronomic performance and soil fertility[J].Plant Soil，2010，327（1/2）：235-246.

[14]HOSSAIN M K，STREZO V，CHAN K Yet a1.Nelsona agronomic properties of wastewater sludge biochar and bioavailability of metals in production of cherry tomato（Lycopersicon esculentum）[J].Chemosphere，2010，78（9）：1167-1171.

[15]黃超，劉麗君，章明奎.生物質炭對紅壤性質和黑麥草生長的影響[J].浙江大學學報（農業與生命科學版），2011，37（4）：439-445.

[16]孫力，馬志軍，肖宇.黃腐植酸在農業中的應用研究[J].黑龍江科學，2013，4（10）：40-41.

[17]邱孟軻，回振龍，黃曉鵬，等.黃腐酸對霧培馬鈴薯幼苗抗旱性的影響[J].干旱地區農業研究，2013，31（3）：155-161.

[18]白志平.腐植酸在農藥中的應用及發展前景[J].生物災害科學，2012，35（2）：149-152.

[19]張敏，胡兆平，李新柱，等.腐植酸肥料的研究進展及前景展望[J].磷肥與復肥，2014，29（1）：38-40.

[20]郎曉平，孫健，沈曉霞，等.黃腐酸鉀對浙貝母產量和品質的影響[J].中國中藥雜志，2020，45（1）：72-77.

[21]晏春耕.藥用植物太子參的研究及其應用[J].現代中藥研究與實踐，2008，22（2）：61-65.

[22]劉訓紅，談獻和，等.不同產地太子參的質量比較研究[J].現代中藥研究與實踐，2007，22（2），36-38.

[23]XI C L，Q P H，SHU X J，et al.Folium? Sennae Protect sagainst Hydroxyl Radical-induced DNAD amagevia Antioxidant Mechanism：Aninvitro Study[J].Botanical studies，2014，55：16.

[24]周國莉，舒柯，聶驪曉，等.不同產地中藥材枸骨葉中總皂苷的含量測定[J].湖南中醫藥大學學報，2010（7）：33-35.

[25]李敏，費曜，李麗霞，等.天冬中總皂苷含量測定方法的探討[J].成都中醫藥大學學報，2004，27（4）：46-48.

[26]王紫燕，李春沁，董佳悅，等.補腎活血方中人參總皂苷含量測定[J].中藥與臨床，2016，7（2）：39-41.

[27]王金星，李高坡，符云鵬，等.施用生物炭、黃腐酸鉀對云煙87烤煙質量的影響[J].山東農業科學，2017，49（6）：83-87.

[28]廖萍，湯軍，曾勇軍，等.生物炭和石灰對酸性稻田水稻產量、土壤性狀和經濟效益的影響[J].中國稻米，2019，25（1）：44-48.

[29]張斌，劉曉雨，鄭金偉，等.施用生物質炭后稻田土壤性質、水稻產量和痕量溫室氣體排放的變化[J].中國農業科學，2012，45（23）：4844-4853.

[30]張晗芝，黃云，謝祖杉，等.生物炭對玉米苗期生長、養分吸收及土壤化學性狀的影響[J].生態環境學報，2010，19（11）：2713-2717.

[31]TOPOLIANTZ S， PONGE J F， BALLOF S.Manioc peel and charcoal：a potential organic amendment for sustainable soil fertility in the tropics[J].Biol Fert Soils，2005，41（1）：15-21.

[32]MAJOR J，RONDON M，LEHMANN J，et al.Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol[J].Plant Soil，2010，333：117-128.

[33]高偉，李明悅，楊軍，等.黃腐酸鉀不同用量對番茄產量、品質及土壤理化性質的影響[J].中國農學通報，2017，33（33）：46-49.

[34]桑維鈞，熊繼文，宋寶安，等.貴州太子參主要真菌病害的調查與防治[J].安徽農業科學，2006，34（14）：3314-3316，3318.

[35]李忠，潘仲萍，孫興旭，等.施秉縣太子參主要病蟲害種類調查及防治[J].中國植保導刊，2013，33（6）：26-29.

[36]徐宏輝.太子參葉斑病發生規律及防治措施[J].植物醫生，2007，20（2）：27-28.

（責任編輯：柯文輝）

收稿日期：2021-09-20

作者簡介：趙云青，女，1984年生，碩士，助理研究員，主要從事藥用種質植物資源及創新利用方面研究。

通信作者：陳菁瑛，女，1966年生，研究員，主要從事要從事藥用植物資源利用與規范栽培等研究。

基金項目：國家重點研發計劃課題中醫藥現代化研究（2019YFC1710502）;福建省人民政府中國農科院“5511”協同創新工程（XTCXGC2021003）;福建省農科院十四五創新團隊（CXTD2021014-2）;福建省科技計劃項目——省屬公益類科研院所基本科研專項（2021R1035006）;福建省農業科學院自由探索科技創新項目（ZYTS2021003）。