外源锌结合有机肥对白术生长及土壤养分的影响_周武先.pdf

北方园艺 （）：中 草 药第一作者简介：周武先（），男，硕士，助理研究员，现主要从事中药材种质创新与利用等研究工作。：责任作者：张美德（），男，博士，研究员，现主要从事中药材种质创新与利用等研究工作。：基金项目：现 代 农 业 产 业 技 术 体 系 建 设 专 项 资 助 项 目（）；湖 北 省 重 点 研 发 计 划 资 助 项 目（，）；湖北省农业科技创新中心重大科技研发资助项目（）；恩施州科技计划资助项目（，）。收稿日期：外源锌结合有机肥对白术生长及土壤养分的影响周 武 先，李 大 荣，王华，蒋 小 刚，余 爱 冬，张 美 德（湖北省农业科学院 中药材研究所，农业农村部中药材生物学与栽培重点实验室，湖北 恩施 ；马应龙药业集团股份有限公司，湖北 武汉 ）摘要：以白术为试材，开展大田试验，研究了喷施外源锌和有机肥替代部分化肥对白术生长及土壤养分的影响，以期为白术科学施用肥锌肥及有机肥提供参考依据。结果表明：常规施肥组 、和 处理下白术锌含量和土壤速效磷含量较 显著提高了 、；和 处理下土壤碱解氮含量相比 显著提高 、。有机肥组 和 处理下白术叶面积和叶周长均显著高于；处理下叶片干质量较 提高了 ；处理下叶绿素相对含量显著高于其它处理；处理下白术锌含量和速效钾含量显著高于其它处理，相比 分别提高了 、。与 相比，有机肥组土壤碱解氮含量显著增加了 。与常规施肥组相比，有机肥组白术株高、产量、有机质和速效磷含量分别提高了 、。综上所述，锌肥结合有机肥施用对白术生长的促进效果整体要优于单施锌肥，其中 促进效果最好，次之。有机肥替代部分化肥可以活化土壤养分，并在一定程度上提高白术对锌肥的吸收效率。关键词：白术；外源锌；有机肥；生长；土壤养分中图分类号：文献标识码：文章编号：（）锌（）是植物体所必需的营养元素，可作为活化剂参与植物体的光合作用和呼吸代谢，促进生长素的合成，还可以增强植物抗氧化能力，提高抗逆性。孙莲强等研究表明锌肥施用量为 时能促进花生生长，增强品质，提高产量。锌也是一种有毒重金属元素，过量的锌会对植物产生毒害作用。赵晓祥等研究发现过量施锌会降低番茄幼苗光合效率，抑制其生长。因此，合理施用锌肥有利于促进植物生长发育，提升作物 的 产 量 及 品 质，从 而 提 高 作 物 的 经 济效益。有机肥是由生物物质、动植物废弃物和植物残渣等原料加工生产而得，含有丰富的有机质和养分。施用有机肥能改善土壤的理化性质、提高土壤酶活力、增加土壤微生物的多样性，进而提高土壤的肥力和生产力。施用有机肥或有机无机配施还可以提高土壤肥效，改善土壤因长期单一施用无机肥产生的酸化等问题，。等 研究表明有机肥无机肥配施能提高籼 稻“”和粳稻“”的生长和产量。等 研究发现，有机无机肥配施可促进 红阳 猕猴桃的生长，提高其产量和品质。此外，有机肥替代部分化肥还具有减肥增效的作用。白术（）是菊科苍术属的一种多年生草本植物，是四大名贵药材“参、术、苓、甘”中的一种。药用部位是根状茎，性温，味苦且甘，主要有效成分为内酯类、挥发油等，具 有 抗 衰 老、抗 肿 瘤、消 炎 抑菌 的作用；具有健脾益气、止汗安胎 的功效，是健脾补气第一要药。已有研究 表明，在苗期 施每 用 硫酸锌能促进白术生长，增加产量。廖育林等 研究发现施用 硫酸锌可以促进白术对养分的吸收，增加产量。周芳等 研究发现对连作白术施用牛粪有机肥（）可改善其连作障碍，促进生长，提高产量和品质。周武先等 研究发现，有机肥替代部分化肥能促进白术的生长发育，提高产量。但目前对于有机肥替代部分化肥并结合喷施外源锌对白术生长的影响尚鲜见报道。该试验通过设置单独喷施锌肥及锌肥结合有机肥处理，研究单施锌肥及锌肥结合有机肥施用对白术生长的影响和其可能的作用机制，以期为白术科学施用肥锌肥及有机肥提供技术支撑，并为白术高效生产奠定基础。材料与方法 试验地概况试验地为湖北省农业科学院中药材研究所白术规范化种植基地，位于恩施州咸丰县小村乡李子溪村（北纬 ，东经 ，海拔 ），具有北亚热带湿润性季风气候特征，年均降雨量 ，年均温 ，无霜期 ，年日照时数 。试验地为灰色沙壤土，土壤基本性质见表。表试验地灰色沙壤土基本性质 栽培基质 有机质含量 （）碱解氮含量 （）速效磷含量 （）速效钾含量 （）灰色沙壤土 注：有机质；碱解氮；速效磷；速效钾。：；试验材料供试材料为一年生白术根茎，从咸丰李子溪村的当地农户处采购，经湖北省农业科学院中药材研究所张美德研究员鉴定为菊科苍术属草本植物白术。试验所用丰疆有机肥购自金正大国际利川团堡直销店，原料是牛粪、菜饼及米糠等，其中有机 质，。试验方法试验设 置 常 规 施 肥 组（）和 有 机 肥 组（），共个处理。常规施肥组分别为喷施清水（）、喷 施 锌 肥（）、喷 施 锌肥（）、喷施 锌肥（）个处理。有机肥组为有机肥替代部分化肥结合喷施清水（）、锌肥（）、锌肥（）和 锌肥（），个处理。锌肥为硫酸锌水溶液，施用量均以锌元素（）含量计。有机肥的用量及施用方式和小区设计参照之前的 试 验研究 。于 年 白 术 抽 薹 期（月）、现蕾期（月）和开花期（月）分别喷施一次外源锌肥（和 喷施清水），每小区锌肥喷施量为。现蕾期每个小区随机挑选 株白 术 测 定 株 高、叶 片 形 态 特 征 和 值。年 月现场测产采收，收集白术根际土壤，用于后期土壤养分含量的测定。白术根茎洗净烘干用于测定锌含量。北方园艺月月（上上）项目测定采用卷尺测定白术株高。采用作物叶片形态测量仪（，浙江托普云农科技股份有限公司）测定新鲜叶片叶面积。采用叶绿素仪（，浙江托普云农科技股份有限公司）测定叶绿素相对含量（）。采用千分之一天平（，）称量叶片干质量。参考 食品安全国家标准食品中锌的测定（）测定白术总锌含量。参考鲍士旦 的 土壤农化分析 测定土壤养分含量，采用重铬酸钾氧化还原滴定外加热法测定有机质含量；采用 碱解扩散 法 测 定 碱 解 氮 含 量；采 用 浸提钼蓝比色法测定有效磷含量；采用醋酸铵浸提火焰分光光度计法测定速效钾含量。数据分析参照 等 的方法计算白术幼苗对不同处理的生长响应指数（，）以及不同处理对白术幼苗生长的综合效应（，），即：（）（）（），（）（）。式中：为对照值；为处理值。表示生长指标的个数。注：同列不同小写字母表示处理间差异显著（）。下同。：图不同处理下白术叶片形态 第第期期 北方园艺采用 软件对试验数据进行整理，运用 软件对数据进行统计分析，采取单因素方差分析（）对各个指标进行方差分析，采用 氏新复极差法（）进行多重比较，利用 进行相关性分析；用 软件完成制图。图表中数据均以平均值标准偏差表示。结果与分析 不同处理对白术叶片形态的影响由图可知，常规施肥组和有机肥组处理对白术叶长、叶宽和叶长宽比均无显著影响。白术叶面积和叶周长在 及 处理 下 均 较 有 显 著 增 加，增 幅 分 别 为 、和 、。处理下叶片干质量显著大于，增加了 。不同处理对白术生长及锌含量的影响由图可知，与 相比，常规施肥组其它处理对白术叶绿素相对含量无显著影响，有机肥组的 和 处理显著提高了白术叶绿素相对含量，增幅分别为 、。在 和 锌肥处理下，使用有机肥替代部分化肥可以显著提高白术叶绿素相对含量。在常规施肥组和有机肥组内，施用不同锌肥对白术株高和产量无显著影响，但相同锌浓度处理下，有机肥组的白术株高和产量较常规施肥组分别 显 著 提 高 了 、，在 处理下有最大值，分别为 和 。常规施肥组不同锌处理下白术锌含量均显著高于 ，增幅为 。有机肥组 和 处理下锌含量显著高于其它处理，与 相比增幅达到了 和 。且在 和 锌肥处理下，有机肥组的白术锌含量显著高于常规施肥组，分别为 、。不同处理对白术根际土壤养分的影响由图可知，在相同浓度锌肥处理下，与常规施肥组相比，有机肥组白术土壤有机质含量显著 提 高 了 。常规 施 肥 组 和 处理下碱解氮含量均显著高于，增幅为 、；有机肥组不同处理间碱解氮含量无显著差异，但均显著高于 ，增图不同处理下白术生长及锌含量 .北方园艺月月（上上）图不同处理下白术根际土壤养分含量 .幅达到了 。单独喷施锌肥处理下土壤速效磷含量随着锌肥浓度的升高呈现先增加 后 减 少 的 趋 势，较 均 显 著 提 高 了 ，以 处理作用效果最显著，达到了 ，与 相比提高了 。有机肥组不同处理下速效磷含量无显著差异，但相同浓度锌肥处理下均显著高于常规施肥组，增幅为 。处理下土壤速效钾含量为 ，显著高于同组其它处理，较 提高了 。在、锌肥处理下，有机肥组白术速效钾含量显著高于常规施肥组。白术生长指标与土壤根际养分含量的相关性由图可知，有机质含量与白术叶片干质量、和锌含量呈显著正相关关系，与叶长、叶长宽比、叶面积、叶周长、株高和产量呈极显著正相关。碱解氮含量与白术叶面积、叶周长和产量呈显著正相关，与叶片干质量和锌含量呈极显著正相关。速效磷和速效钾含量与除叶宽和叶长宽比之外的其它生长指标均呈极显著正相关关系。由图 可 知，第 排 序 轴 解 释 了 变 量 的 ，第排序轴解释了变量的 。白术根际土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾按照变量贡献率从大到小排序依次为有机质（，）速效磷（，）速效钾（，）碱解氮（，），说明根际土壤有机质、速效磷和速效钾是影响白术生长性状的主要土壤养分因子。不同处理对白术生长的综合效应由表可知，单独喷施外源锌和有机肥替代部分化肥结合喷施外源锌对白术各项生长指标均有不同程度的促进作用，综合效应均表现为促进作用，按促进效果从大到小排序依次为 。常规施肥组处理下，随着喷施锌肥浓度的升高，外源锌肥对白术生长的促进作用呈现先上升后下降的趋势，说明喷施适量锌肥对白术生长具有促生作用，过量喷施锌肥后促进作用减弱。在喷施锌肥的基础上用有机肥替代部分化肥进行处理，能有效增强对白术生长的促进作用。讨论与结论叶功能性状与植物生长代谢息息相关，能第第期期 北方园艺注：叶长；叶宽；叶长宽比；叶面积；叶周长；叶片干质量；株高；叶绿素相对含量；产量；锌。、分别代表在 、水平差异显著。：；，图生长性状与根际土壤养分含量的相关性 图生长性状和根际土壤养分的 分析 表不同处理对白术生长的综合效应 .处理 生长响应指数 叶绿素 株高叶面积 叶周长 叶片干质量 产量综合效应 反映植物的生存对策和资源利用能力。叶绿素作为植物光合作用及同化反应的物质基础，其含量高低在一定程度上能够表明植物光合作用的强弱，间接反映植物生长状况 。索炎炎等 研究发现，施用锌肥能够显著提高花生叶片叶绿素含量，且叶面喷锌和土壤施锌均能达到增产效北方园艺月月（上上）果。索海翠等 研究发现用 和 溶液对马铃薯处理后其叶片叶绿素相对含量和净光合速率显著提高，且增加了薯块鲜质量。侯广欣等 研究表明对无土栽培的番茄增施锌肥能增加番茄植株叶片数，提高光合指标，使单果质量和单株产量显著提高。李海达等 和李蒙等 研究发现，施用生物有机肥可以增加芥蓝和番茄叶片光合色素含量，增强其光合作用能力，促进植株幼苗的生长，进而提高产量。该研究结果显示，与 相比，单纯施用锌肥或有机肥对白术叶功能性状和 均无显著影响，而有机肥（替代部分化肥）结合喷施 和 外源锌显著提高了白术叶面积、叶周长和叶绿素相对含量。此外，有机肥组处理下白术株高和产量均显著提高。说明有机肥替代部分化肥能有效促进白术生长，增加产量，这与周芳等 的研究结果类似。在白术种植生产过程中，使用有机肥替代部分化肥并结合施用适量外源锌肥可以有效促进白术地上和地下部生长，提高白术产量。锌作为微量营养元素，参与植物叶绿素、生长素、蛋白质、碳水化合物等物质的合成与代谢，对植物生长发育具有重要作用。缺锌时，植物会停滞生长发育，致使植株矮小、节间萎缩，而人工施用锌肥能使植株恢复生长。蒋曦龙等 研究发现对玉米喷施适量外源锌可促进其生长，显著提高其籽粒产量和锌含量，改善品质。孙艳军等 研究发现施用 锌肥能增加大蒜产量，且大蒜中锌含量与锌肥施用量呈正相关。该研究中单独喷施外源锌和有机肥替结合喷施外源锌均能显著提高白术锌含量，二者作用效果类似。相比于单纯施用 和 锌肥，在喷施锌肥的基础上结合施用有机肥可以进一步提高白术锌含量，这说明施用有机肥能够强化白术对锌的吸收效率，但其作用机制还有待进一步研究。土壤作为植物生长的载体，与植物生长发育息息相关。植物维持自身的生长所必需的营养物质能通过根系从土壤中获得。因此，土壤养分是影响植物生长发育的关键因素。等 研究表明单施有机肥和有机无机肥配施均显著提高了土壤有机质含量。陈云梅等 研究发现，商品有机肥 替代化肥氮处理能显著改善土壤酸度，提高土壤有机质、全氮和碱解 氮含量。梁路等 研究表明，有机无机肥配施较单施化 肥 能 增 加 土 壤 速 效 养 分 含 量。该 研 究结果表明，与 相比，单独喷施适量锌肥显著提高了白术根际土壤碱解氮和速效磷含量，以喷施 锌肥效果最佳。这可能是由于锌促进了土壤中氮、磷向有效态转化，提高了土壤养分含量。单独施用有机肥显著提高了根际土壤有机质、碱解氮和速效磷含量，说明施用有机肥能显著提高土壤有效养分，这与鲁伟丹等 和温延臣等 的研究结果类似。施用有机肥后土壤中有机质含量增加可能是由于有机肥中大量有机质输入土壤；有机肥的离子交换能力可能会活化土壤中氮、磷、钾，增加土壤中碱解氮和速效磷含量。有机肥结合喷施锌肥提高了白术根际土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量，且在喷施相同浓度锌肥的基础上施用有机肥显著提高了土壤有机质、速效磷和速效钾含量，说明在施用锌肥的基础上结合施用有机肥，能进一步活化土壤养分。相比于单纯施用有机肥（不施锌），有机肥结合喷施锌肥对白术根际土壤中的有机质、碱解氮和速效磷含量无显著影响，但显著增加了白术根际土壤的速效钾含量，说明喷施适量外源锌肥可以促进白术根际土壤中速效钾的进一步形成。相关性分析表明，白术产量与根际土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量显著正相关，说明白术的生长与这些土壤养分含量密切联系。此外，白术锌含量与土壤碱解氮、速效钾和速效磷含量呈极显著正相关关系，说明喷施适量外源锌肥可能会诱导白术根际土壤中碱解氮、速效钾和速效磷的进一步释放，因此推测活化土壤中有效氮、磷、钾是外源锌肥促进白术生长的重要途径。综上所述，单独喷施适量锌肥能提高白术锌含 量、土 壤 速 效 磷 和 碱 解 氮 含 量，以 喷 施 锌肥效果最佳，且白术锌含量与喷施的外源锌浓度显著正相关。有机肥替代部分化肥结合喷施适量锌肥能显著提高白术株高、叶面积、叶周长、叶片干质量及叶绿素相对含量，增加白术产量及锌含量，强化白术对锌的吸收效率，其中以有机肥结合喷施 锌肥的促生效果最好。此外，有机肥结合喷施适量锌肥还能第第期期 北方园艺显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量，说明活化土壤养分可能是外源锌和有机肥促进白术生长的重要因素。参考文献 ，（）：李娟，陈杰忠，黄永敬，等 营养在果树生理代谢中的作用研究进展 果树学报，（）：孙莲强，顾学花，张佳蕾，等锌肥对花生生理特性、产量及品质的影响花生学报，（）：张远兵，刘爱荣，董建国，等 个高羊茅品种种子萌发和幼苗生长对锌胁迫的响应中国生态农业学报，（）：赵晓祥，冯璐，王宇晖 锌、镉单一及复合胁迫下番茄幼苗生理响应及联合毒性的研究安全与环境学报，（）：代燕青，贾小霞，杨维俊，等 锌肥施用对马铃薯品质和产量的影响 土壤与作物，（）：刘纪爱，束爱萍，刘光荣，等 施肥影响土壤性状和微生物组的研究进展 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