不同施肥配方對黃土高原金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)及土壤微生態(tài)的影響

郭 然 劉瑞瑩 黃厚鈺 翟玉生 陳 耀 李衛(wèi)東，

（1北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，北京 102488；2通渭縣清涼沅金銀花產(chǎn)業(yè)扶貧開發(fā)有限公司，甘肅 定西 743300）

中藥材的種植生產(chǎn)處于中藥產(chǎn)業(yè)鏈的最前端環(huán)節(jié)，其質(zhì)量優(yōu)劣和產(chǎn)量高低直接影響著廣大藥農(nóng)的經(jīng)濟(jì)利益以及藥品的安全性和有效性。肥料作為植物生長發(fā)育所需養(yǎng)分的重要來源，是中藥材優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的必需物質(zhì)條件。氮、磷、鉀是植物生長所需的大量元素，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要通過施用這3 種肥料來滿足植物生長發(fā)育的需要。近年來，有許多學(xué)者對施肥與中藥材產(chǎn)量和質(zhì)量之間的相關(guān)性開展了研究，結(jié)果均表明合理施肥對提高藥材產(chǎn)量、改善藥材品質(zhì)、減少肥料浪費、減輕環(huán)境污染有重要意義［1］。但實際生產(chǎn)中仍存在一些不合理的施肥現(xiàn)象。例如，因普遍認(rèn)為氮肥施用可提升中藥材產(chǎn)量而導(dǎo)致栽培中存在較嚴(yán)重的偏施和過量施氮現(xiàn)象［2-3］。研究發(fā)現(xiàn)，施氮濃度過高會導(dǎo)致益母草［4］、艾納香［5］等產(chǎn)量和品質(zhì)降低。因此，探究中藥材合理的施肥方式對中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

金銀花（Lonicera japonicaFlos）是忍冬科植物忍冬（Lonicera japonicaThunb.）的干燥花蕾或帶初開的花，具有清熱解毒、疏散風(fēng)熱的功效，是我國傳統(tǒng)大宗藥材和藥食兼用藥材，也是連花清瘟膠囊、金花清感顆粒等中成藥的重要組成部分，在抗擊新冠病毒疫情中發(fā)揮了重要作用。我國忍冬種植歷史悠久，且栽培忍冬是金銀花藥材的主要來源［6］，除平邑、封丘、巨鹿等道地產(chǎn)區(qū)大量種植外，以陜、甘、寧為代表的黃土高原地區(qū)也開始了大規(guī)模種植［7-8］。其中甘肅通渭縣是典型的黃土高原種植區(qū)，目前已推廣種植忍冬12 萬畝［9］。忍冬作為一種喜肥的藥用植物，施肥對其生長發(fā)育、產(chǎn)量提升有重要作用［10］。同時，施肥也會對土壤環(huán)境產(chǎn)生較大影響，當(dāng)土壤環(huán)境發(fā)生改變時，金銀花的次生代謝過程也會相應(yīng)變化，進(jìn)而影響金銀花品質(zhì)［11-14］。目前，黃土高原金銀花新產(chǎn)區(qū)的施肥配方研究尚鮮見相關(guān)報道。因此，本研究以地處黃土高原地區(qū)的甘肅省定西市通渭縣為試點。采用“3414”試驗設(shè)計，以金銀花產(chǎn)量為指標(biāo)建立肥料效應(yīng)模型。同時考察了不同施肥配方對金銀花產(chǎn)量、指標(biāo)成分含量以及土壤理化性質(zhì)和土壤微生物的影響，并對其可能的相關(guān)性進(jìn)行探究。旨在為黃土高原金銀花新產(chǎn)區(qū)的施肥配方提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在甘肅省定西市通渭縣李店鄉(xiāng)金銀花種植基地（105°17′E，35°32′N），該地位于黃土高原南部地帶，屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)，海拔1 600～1 800 m，屬溫帶半干旱大陸性氣候，四季分明，干旱少雨，光照豐富，年降水量為380 mm，年均溫為7.5 ℃，無霜期145 d。試驗前，采集試驗地塊土樣，按《土壤農(nóng)化分析》［15］測得土壤全氮含量為（0.57±0.07）g·kg-1，堿解氮（26.13±4.22）mg·kg-1，有效磷（1.93±0.42）mg·kg-1，速效鉀（109.67±34.96）mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)（8.36±0.82）g·kg-1，pH值為8.02±0.06。

1.2 試驗材料

供試作物：甘肅省通渭縣李店鄉(xiāng)長勢基本一致的3 年生忍冬，經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)李衛(wèi)東研究員鑒定為忍冬科植物忍冬（Lonicera japonicaThunb.），品種為北花1號。

試驗肥料：有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)≥30%），安徽省滁州市亞環(huán)生物科技有限公司；尿素（N≥46%），中國石油天然氣（通遼）股份有限公司；過磷酸鈣（云南省昆明市?？诤陮毩追蕪S，P2O5≥16%）；硫酸鉀（國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司，K2O≥52%）。

儀器與試劑：高效液相色譜儀（SPD-M20A 光電二極管陣列紫外可見光檢測器，日本島津公司）；ME155DU 十萬分之一電子天平（瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司）；KQ-400KDE 高功率數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；NanoDrop2000 超微量分光光度計（美國賽默飛世爾科技有限公司）；Quantus?熒光計（美國Promega 公司）。乙腈、磷酸（色譜純，美國賽默飛世爾科技有限公司）；甲醇（分析純，北京市通廣精細(xì)化工公司）；純凈水（杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司）。綠原酸（批號：Y22M8K36544）、木犀草苷（批號：Y13J10H93050），購自上海源葉生物科技有限公司；異綠原酸A（批號：PS0066-0025MG/PS001052）、異綠原酸C（批號：PS0068-0025MG/PS001057），購自成都普思生物科技有限公司；以上標(biāo)品純度均≥ 98%。

1.3 試驗設(shè)計

秋施有機(jī)肥0.5 kg/株作基肥，并于來年4 月份施入追肥，追肥采用“3414”肥料效應(yīng)試驗方案，設(shè)計N、P2O5、K2O 3 個肥料因素，0、1、2、3 共4 個施肥水平，共計14 個施肥處理。其中，0 水平為不施肥，2 水平為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚? 水平為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿康?.5 倍，3 水平為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿康?.5 倍。結(jié)合當(dāng)?shù)厥┓是闆r及試驗地土壤基本情況，確定當(dāng)?shù)刈罴咽┓仕綖镹：30 g/株、P2O5：18 g/株、K2O：14 g/株，再結(jié)合所用肥料的養(yǎng)分含量可得試驗方案，如表1 所示。按“3414”試驗方案進(jìn)行追肥試驗，每個處理6 株忍冬，隨機(jī)區(qū)組排列，施肥方式為溝施。

表1 氮、磷、鉀肥“3414”試驗方案（n=6）Table 1 The experiment scheme of‘3414’fertilizer treatment of N、P、K（n=6）/（g/株）

同時設(shè)置不施肥（CK）、單施化肥［即僅施氮磷鉀追肥的N2P2K2處理，記為“氮磷鉀肥”組（NPK）］、單施有機(jī)肥［即單施有機(jī)肥0.5 kg/株的處理，記為“有機(jī)肥”組（OF）］、有機(jī)肥化肥配施［即基施有機(jī)肥0.5 kg/株配合追施化肥N2P2K2的處理，記為“有機(jī)肥+氮磷鉀肥”組（OF+NPK）］，用于土壤理化性質(zhì)及細(xì)菌豐度的檢測。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 產(chǎn)量 在金銀花花蕾由綠變白、上白下綠、上部膨脹、尚未開放時進(jìn)行采摘。每個處理選擇3 株長勢基本相同的忍冬進(jìn)行摘花計產(chǎn)，一次采完后以第一茬花的產(chǎn)量為單株總產(chǎn)量。

1.4.2 指標(biāo)成分含量 用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）進(jìn)行金銀花指標(biāo)成分含量測定，具體方法如下：

混合對照品制備：分別精密稱取綠原酸13.94 mg、木犀草苷0.37 mg、異綠原酸A 8.48 mg、異綠原酸C 2.24 mg置于10 mL容量瓶中，加70%甲醇溶解后定容至10 mL，搖勻，即得混合對照溶液，過0.22 μm 微孔濾膜，備用。

供試品溶液制備：精密稱取各處理金銀花粉末0.5 g，置于具塞容器中，加入70%甲醇25 mL，混合均勻，稱定重量，超聲處理45 min，取出，放冷，再稱定重量，用70%甲醇補(bǔ)足其減失的重量，搖勻，離心，取上清液過0.22 μm微孔濾膜，取續(xù)濾液即得。

色譜條件：色譜柱為Diamonsil C18（250×4.6 mm，5 μm）；流動相：0.2%磷酸水溶液（A）-乙腈（B），梯度洗脫，洗脫條件如表2 所示。記錄時間為50 min。體積流量：1.0 mL·min-1；柱溫：35 ℃；檢測波長：327 nm（酚酸類）、350 nm（黃酮類）；進(jìn)樣量：10 μL。

表2 HPLC梯度洗脫程序Table 2 HPLC gradient elution procedure

對此方法重復(fù)性、精密性、穩(wěn)定性、加樣回收率進(jìn)行方法學(xué)考察，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standard deviation，RSD）均＜5%，符合要求，表明方法可行。對照品線性關(guān)系如表3所示。

表3 對照品的濃度范圍、線性方程及相關(guān)系數(shù)Table 3 Concentration range，linear equation and correlation coefficient of reference substance

1.4.3 土壤樣品采集 分別采集CK、OF、NPK、OF+NPK 組的土壤樣品。采樣時先用鏟子將表層2 cm 厚的土層刮除，再取20 cm 深處的土壤，去除雜質(zhì)后放入無菌密封袋中保存。每個取樣點采集10 份土樣，其中6 份用干冰保存運輸，并儲存于-80 ℃冰箱中，用于土壤細(xì)菌多樣性檢測，其余4份常溫運輸保存，并于室內(nèi)自然風(fēng)干后，過2號篩，用于土壤理化性質(zhì)的測定。

1.4.4 土壤理化性質(zhì) 參照《土壤農(nóng)化分析》［15］，土壤全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷含量測定采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀含量測定采用乙酸銨浸提—火焰光度法；有機(jī)質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法；pH值測定采用電位計法。

1.4.5 土壤微生物豐度 抽提土壤微生物群落總DNA，使用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA 的提取量，使用超微量分光光度計測定DNA 濃度和純度；使用338F（5′ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′）和806R（5′- GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）對16S rRNA基因V3～V4可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，每個樣本6個重復(fù)。將同一樣本的PCR 產(chǎn)物混合后使用2%瓊脂糖凝膠回收PCR 產(chǎn)物，利用DNA 凝膠回收試劑盒（美國Axygen公司）進(jìn)行回收產(chǎn)物純化，2%瓊脂糖凝膠電泳回收產(chǎn)物，并用熒光計對回收產(chǎn)物進(jìn)行檢測定量。使用DNA快速建庫試劑盒（美國Bioo 公司）進(jìn)行建庫。利用Miseq PE300/NovaSeq PE250 平臺（美國Illumina 公司）進(jìn)行測序。微生物多樣性分析使用上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司云平臺完成。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26、Excel 2020 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ ±s）表示。組間方差分析采用ANOVA 檢驗。P＜0.05表示具有統(tǒng)計學(xué)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方法對金銀花單株產(chǎn)量的影響

由表4 可知，在“3414”試驗中，處理6 單株產(chǎn)量最高，為229.26 g，處理1 單株產(chǎn)量最低，為118.86 g，處理6單株產(chǎn)量比處理1高110.40 g。當(dāng)磷、鉀施用量相同時，處理6 單株產(chǎn)量顯著高于處理2、3、11，處理3 顯著高于處理2，處理11 與處理2 差異不顯著；當(dāng)?shù)?、鉀施用量相同時，處理6 的單株產(chǎn)量顯著高于處理4、5、7，處理4、5、7 之間無顯著差異；當(dāng)?shù)⒘资┓柿肯嗤瑫r，處理6的單株產(chǎn)量顯著高于處理8、9、10，而處理8、9、10 之間無顯著差異。以上結(jié)果表明，氮、磷、鉀肥均能促進(jìn)單株產(chǎn)量的增加，且隨著施肥量的增加，金銀花單株產(chǎn)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

表4 施肥對金銀花單株產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of fertilization on yield per plant of L.japonica Flos

2.2 金銀花產(chǎn)量與氮、磷、鉀的肥料效應(yīng)模型

對“3414”試驗做進(jìn)一步肥料效應(yīng)函數(shù)分析。將金銀花單株產(chǎn)量（Y）與施氮量（N）、施磷量（P）、施鉀量（K）進(jìn)行回歸分析，可得到以下關(guān)系式：

三元二次肥料效應(yīng)方程：Y=115.6+63.6N-13.1N2+12.5P-1.7P2-0.6K-8.4K2-16.6NP+5.9NK+14.9PK（R2=0.664），以產(chǎn)量為目標(biāo)時，每株施N：21.57 g、P2O5：21.32 g、K2O：15.81 g，即施尿素（N≥46%）46.9 g、過磷酸鈣（P2O5≥16%）133.3 g、硫酸鉀（K2O≥52%）30.4 g，可使單株產(chǎn)量達(dá)到198.2 g。

二元二次的3個肥料效應(yīng)方程：

Y=-65.5+163.3N+134.9P-20.6N2-11.1P2-49.2NP（R2=0.869）；

Y=-2.3+114.7N+113.4K-20.8N2-16.2K2-25.6NK（R2=0.668）；

Y=69.6+53.2P+84.5K-7.9P2-14.8K2-14PK（R2=0.566）。

一元二次的3個肥料效應(yīng)方程：

Y=155.5+87.4N-27.9N2（R2=0.929）；

Y=177.4+47.6P-14.5P2（R2=0.659）；

Y=144.2+60K-15.5K2（R2=0.530）。

綜合分析氮、磷、鉀的三元二次、二元二次（表5）、一元二次（表6）肥料效應(yīng)數(shù)學(xué)模型計算結(jié)果可得，黃土高原地區(qū)3 年生忍冬第一茬花的目標(biāo)產(chǎn)量為單株198.2～223.9 g 時，推薦施肥量分別為每株施N：19.5～30.0 g、P2O5：12.6～18.0 g、K2O：13.3～16.8 g，即每株施尿素（N≥46%）42.4～65.0 g、過磷酸鈣（P2O5≥16%）78.8～113.0 g、硫酸鉀（K2O≥52%）25.6～32.3 g。

表5 二元二次肥料方程推薦的施肥量及目標(biāo)產(chǎn)量Table 5 Fertilizer amount and target yield recommended by binary quadratic equations/g

表6 一元二次肥料方程推薦的施肥量及目標(biāo)產(chǎn)量Table 6 Fertilizer amount and target yield recommended by mono basic quadratic equations/g

2.3 不同施肥方式對金銀花品質(zhì)的影響

2.3.1 施肥處理對酚酸類含量的影響 由表7 可知，在“3414”試驗中，處理1 綠原酸含量最高，為4.50%，處理6 異綠原酸A 和異綠原酸C 含量最高，分別為1.77%和0.28%，處理13 的3 種酚酸總含量最高，為6.11%。當(dāng)磷、鉀施肥量相同時，酚酸類含量均以處理6 最高，其中處理6 的綠原酸和3 種酚酸總含量顯著高于缺氮處理2，但與處理3、11 無顯著差異；當(dāng)?shù)⑩浭┓柿肯嗤瑫r，酚酸類含量均以處理6 最高，且處理6 的異綠原酸A、異綠原酸C及3種酚酸含量均顯著高于處理4、5、7，綠原酸含量則顯著高于缺磷處理4，但與處理5、7 無顯著差異；當(dāng)?shù)?、磷施肥量相同時，綠原酸含量以處理9 最高，顯著高于缺鉀處理8，但與處理6、10無顯著差異，不同施鉀水平處理的異綠原酸A 含量無顯著差異，異綠原酸C 含量以處理6 最高，且顯著高于處理8、9、10，3 種酚酸總含量以處理6 最高，且顯著高于缺鉀處理8。上述結(jié)果表明，隨著施肥量的增加，酚酸類含量總體呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。

表7 施肥對金銀花品質(zhì)的影響Table 7 Effect of fertilization on quality of L.japonica Flos/%

2.3.2 施肥處理對木犀草苷含量的影響 在“3414”試驗中，當(dāng)磷、鉀施肥量相同時，處理11木犀草苷含量最高，為0.15%，顯著高于不施氮肥組，其余處理間無顯著差異；當(dāng)?shù)?、鉀施肥量相同時，不同施磷水平處理的木犀草苷含量均無顯著差異；鉀肥對木犀草苷含量的影響無明顯規(guī)律。由此可見，氮磷鉀施肥配比對木犀草苷含量無明顯影響。

2.4 不同施肥方式對土壤理化性質(zhì)的影響

按1.4.3 方法采集土壤樣品，進(jìn)行土壤理化性質(zhì)檢測。結(jié)果表明（表8），OF+NPK 組全氮含量最高，但與其余處理組無顯著差異，堿解氮含量以NPK 組最高，顯著高于CK組，有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均以O(shè)F+NPK組最高，且顯著高于CK組和NPK組（P＜0.05），pH值以O(shè)F組最高，且顯著高于其他施肥組（P＜0.05）。由此可見，有機(jī)肥和化肥配施可有效提高土壤養(yǎng)分含量，以有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)提高效果最為顯著。

表8 施肥對土壤理化性質(zhì)的影響Table 8 Effects of fertilization on soil physical and chemical properties

2.5 不同施肥方式對土壤微生物物種組成的影響

Sobs 指數(shù)可描述群落豐富度的實際觀測值，由圖1-A 可知，有機(jī)肥組（OF）、化肥組（NPK）以及有機(jī)肥+化肥組（OF+NPK）3個施肥組的土壤細(xì)菌Sobs指數(shù)均高于空白對照組（CK）（P＜0.001），可見施肥可顯著增加土壤中細(xì)菌群落的豐富度，但3 個施肥組間差異不顯著。由圖1-B 可知，各組Coverage 指數(shù)均高于0.97，說明本次測序結(jié)果能反映各樣本中微生物的真實情況。土壤細(xì)菌群落組成分析結(jié)果顯示，空白對照和施肥各組間土壤菌群結(jié)構(gòu)存在差異。由圖1-C可知，在門水平上，CK 組的主要優(yōu)勢菌為放線菌門（Actinobacteriota）、變形菌門（Proteobacteria）、藍(lán)細(xì)菌門（Cyanobacteria），共占群落組成比重的85.81%；OF、NPK、OF+NPK 組的優(yōu)勢菌組成相似，分別為放線菌門（Actinobacteriota）、變形菌門（Proteobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）和酸桿菌門（Acidobacteriota），占3 個施肥組群落組成比重的72.35%、78.78%、77.40%。由圖1-D 可知，在綱水平上，CK 組的主要優(yōu)勢菌為放線菌綱（Actinobacteria）、α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）、γ - 變形菌綱（Gammaproteobacteria）、藍(lán)細(xì)菌綱（Cyanobacteriia）；OF、NPK、OF+NPK 組的優(yōu)勢菌組成與CK 組較相似，分別為放線菌綱（Actinobacteria）、α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）、γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）、Vicinamibacteria、嗜熱油菌綱（Thermoleophilia）、酸微菌綱（Acidimicrobiia）、芽單胞菌綱（Gemmatimonadetes）、綠彎菌綱（Chloroflexia）。與CK 組相比，OF、NPK 和OF+NPK 組均提高了土壤中嗜熱油菌綱、芽單胞菌綱和綠灣菌綱的相對豐度，而放線菌綱、γ-變形菌綱、藍(lán)細(xì)菌綱的相對豐度均有所降低。

圖1 不同施肥處理對微生物群落組成的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on microbial community composition

2.6 不同施肥處理土壤理化性質(zhì)與土壤微生物的關(guān)聯(lián)性分析

將土壤中全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量和pH 值與土壤細(xì)菌綱水平相對豐度前30 名的種群進(jìn)行Spearman相關(guān)分析，結(jié)果如圖2所示，部分土壤細(xì)菌相對豐度與土壤理化性質(zhì)有顯著相關(guān)性，其中嗜熱油菌綱（Thermoleophilia）與全氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量和pH值呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，脫鹵球菌綱（Dehalococcoidia）、Methylomirabilia 與全氮、有效磷、有機(jī)質(zhì)含量和pH 值呈顯著正相關(guān)關(guān)系，且在3 個施肥組中嗜熱油菌綱（Thermoleophilia）、脫鹵球菌綱（Dehalococcoidia）和Methylomirabilia 的相對豐度較空白對照組升高（圖1-D）。放線菌綱（Actinobacteria）與有效磷和有機(jī)質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)，藍(lán)細(xì)菌綱（Cyanobacteriia）與全氮、有效磷含量呈顯著負(fù)相關(guān)，且在施肥組中放線菌綱和藍(lán)細(xì)菌綱相對豐度減少（圖1-D）。綜上，土壤中營養(yǎng)成分含量與大部分土壤優(yōu)勢菌有顯著正相關(guān)關(guān)系。

圖2 土壤微生物相對豐度與土壤理化因子的相關(guān)性分析Fig.2 Correlation analysis between relative abundance of soil microorganism and soil physicochemical factors

2.7 不同施肥處理金銀花產(chǎn)量、指標(biāo)成分含量與土壤微生物的關(guān)聯(lián)性分析

將金銀花產(chǎn)量、綠原酸、異綠原酸A、異綠原酸C、3 種酚酸總量和木犀草苷含量與土壤細(xì)菌綱水平相對豐度前30 名的種群進(jìn)行Spearman 相關(guān)分析，結(jié)果如圖3 所示，土壤細(xì)菌相對豐度與產(chǎn)量、異綠原酸A、異綠原酸C 和3 種酚酸總量整體顯著相關(guān)，與綠原酸和木犀草苷含量相關(guān)性不顯著，其中嗜熱油菌綱（Thermoleophilia）、脫鹵球菌綱（Dehalococcoidia）、芽單胞菌綱（Gemmatimonadetes）、Vicinamibacteria 相對豐度與產(chǎn)量、異綠原酸A、異綠原酸C 和3 種酚酸總量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，且在3 個施肥組中嗜熱油菌綱（Thermoleophilia）、脫鹵球菌綱（Dehalococcoidia）、芽單胞菌綱（Gemmatimonadetes）、Vicinamibacteria 的相對豐度較空白對照組提高（圖1-D）。γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）和藍(lán)細(xì)菌綱（Cyanobacteriia）的相對豐度與產(chǎn)量、異綠原酸A 和異綠原酸C 呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，且在3 個施肥組中上述兩種菌的相對豐度較CK 組減少（圖1-D）。綜上，嗜熱油菌綱、脫鹵球菌綱、芽單胞菌綱、Vicinamibacteria 等對金銀花的產(chǎn)量和品質(zhì)有正向影響，是土壤中的有益菌。且與CK 組相比，OF、NPK 和OF+NPK 施肥組均能使土壤有益菌的相對豐度升高，其中大部分有益菌富集在OF+NPK施肥組。

圖3 土壤微生物相對豐度與金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性分析Fig.3 Correlation analysis between the relative abundance of soil microorganisms and the yield and quality of L.japonica Flos

3 討論

3.1 施肥對金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

前人研究已知，施肥對金銀花的產(chǎn)量和品質(zhì)有較大影響［16-17］，本研究以黃土高原地區(qū)栽培忍冬為試驗對象，在秋施有機(jī)肥的基礎(chǔ)上對第一茬花進(jìn)行追肥試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著氮、磷、鉀施肥量的增加，金銀花產(chǎn)量和酚酸類含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，與翟彩霞等［18］、李琳等［19］的結(jié)論相似。林永群等［20］則發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施肥超過一定量時，金銀花單產(chǎn)難以有效提高，同時過量施肥會降低綠原酸含量。這可能與肥料元素間的拮抗作用有關(guān)，且在特定土壤條件和施用量下，氮鉀兩種肥料存在相互抑制的作用［21］，因此在實際生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥罈l件選擇合適的施肥方式及用量，從而避免盲目施肥造成的損失。

本研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀施肥量分別為N：30 g/株、P2O5：18 g/株、K2O：14 g/株（處理6），即每株施尿素（N≥46%）65 g、過磷酸鈣（P2O5≥16%）113 g、硫酸鉀（K2O≥52%）27 g 時的產(chǎn)量最高，同時酚酸類含量顯著高于其他施肥處理。再擬合肥料效應(yīng)函數(shù)發(fā)現(xiàn)，每株施N：19.5～30.0 g、P2O5：12.6～18.0 g、K2O：13.3～16.8 g 可使單株最高產(chǎn)量達(dá)198.2～223.9 g/株。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，本研究篩選出的最佳氮鉀施肥比例與其他產(chǎn)區(qū)相似［22-24］，而磷的施用量則高于其他產(chǎn)區(qū)，這可能與黃土高原土壤基礎(chǔ)磷肥力較弱有關(guān)［25］。本研究篩選的最佳施肥處理為有機(jī)肥與氮磷鉀肥的平衡配施方式，不僅可使產(chǎn)量顯著增加，同時也能促進(jìn)品質(zhì)的提升，說明該施肥配方符合黃土高原金銀花的生長需求，具有一定可行性。

3.2 施肥對土壤微生態(tài)的影響

施肥是增加土壤肥力的有效措施，其直接作用是影響土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，同時還會對土壤微生物造成影響，從而間接影響植物生長及次生代謝物的合成［26-28］。研究表明，有機(jī)肥與氮磷鉀化肥平衡配施可顯著改善土壤理化性質(zhì)，提升土壤肥力［29-31］。主要原因是，當(dāng)有機(jī)肥和無機(jī)肥配合施用時，有機(jī)肥中的腐植酸和有機(jī)大分子類物質(zhì)可與無機(jī)肥中的速效養(yǎng)分螯合，從而避免無機(jī)肥的養(yǎng)分過快釋放流失，進(jìn)而更好地滿足植株整個生長發(fā)育過程對養(yǎng)分的需求［32］。本試驗在秋施有機(jī)肥0.5 kg/株的基礎(chǔ)上進(jìn)行，結(jié)果顯示，有機(jī)肥與氮磷鉀肥配合施用（處理6）土壤中有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量最高，且顯著高于CK 組和NPK組。并且該施肥配方能顯著提高金銀花的產(chǎn)量和品質(zhì)，說明有機(jī)肥與化肥平衡配施可通過提高土壤營養(yǎng)成分含量來促進(jìn)金銀花保質(zhì)增收。

本研究結(jié)果表明，放線菌門、變形菌門、綠彎菌門和酸桿菌門為土壤中的主要優(yōu)勢菌群，這與李超等［33］的研究結(jié)果相似。施肥土壤中Vicinamibacteria、嗜熱油菌綱、芽單胞菌綱和脫鹵球菌綱的相對豐度高于不施肥的空白對照組，且這些細(xì)菌與土壤全氮、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量以及金銀花產(chǎn)量、異綠原酸A、異綠原酸C和3 種酚酸總量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。研究表明，嗜熱油菌綱是放線菌門下的優(yōu)勢菌綱，可促使土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促進(jìn)作物生長［34］。芽單胞菌綱含有可以控制碳合成的光合反應(yīng)中心，是養(yǎng)分轉(zhuǎn)換和快速利用根源碳底物的重要貢獻(xiàn)者［35］。脫鹵球菌綱可有效清除土壤中有機(jī)氯的污染，對改善土壤環(huán)境有重要作用［36］。由此可見，優(yōu)選出的施肥配方可改善黃土高原地區(qū)土壤理化性質(zhì)，主要表現(xiàn)為對有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)的調(diào)控，同時增加土壤中嗜熱油菌綱、脫鹵球菌綱、芽單胞菌綱等有益菌種的相對豐度，進(jìn)而提高金銀花產(chǎn)量，改善金銀花品質(zhì)。

4 結(jié)論

黃土高原地區(qū)忍冬推薦施肥配方為：秋施有機(jī)肥0.5 kg/株，并于來年開春萌芽時施入N：30 g/株、P2O5：18 g/株、K2O：14 g/株。此配方能有效提高黃土高原地區(qū)土壤中有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分含量，同時增加土壤中有益菌的相對豐度，進(jìn)而促進(jìn)金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。