微肥及炭肥对附子生长及生物碱积累的影响研究

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附子为毛茛科乌头属植物乌头(Aconitum carmichaeli Debx.)的子根,主要分布于中国陕西、四川、云南等地,其关键次生代谢物生物碱的含量是衡量附子品质的重要指标,也是附子最主要的药效成分。附子生长及生物碱的积累除了与自身遗传特性密切相关外,与附子根际土壤养分同样密切相关。然而,附子传统施肥方式主要为过量施加氮肥或复合肥,不仅容易造成土壤养分中氮、磷、钾含量超标和土壤板结,引发土壤和水源污染,而且容易使附子药材灰分超标。筛选环境友好的施肥方式是提高附子药材品质和提升产业质量的重要举措,但目前尚无该方面的报道。本实验室前期大田试验结果表明,与传统施肥方式相比,分别施加合适浓度的炭肥、微肥有利于附子生长及生物碱积累。基于此,本研究在陕西城固县开展大田试验,筛选炭肥与不同微肥的组合对附子产量和生物碱的影响,并探究相关机制,以期筛选出合适的炭肥与微肥组合施肥方案,为附子的规范化生产提供可选的施肥模式。以下为本文研究结果:(1)附子表观性状:铁肥与锌肥对附子生长的促进效果强于硼肥。单独施加生物炭与单独施加黄腐酸对附子生长影响不显著,但生物炭+铁肥、生物炭+锌肥、黄腐酸+铁肥、黄腐酸+锌肥均能显著促进附子生长。其中生物炭与各微肥组合对附子生长及生物碱积累的促进效果强于黄腐酸与微肥组合。(2)附子土壤养分:施加铁肥、锌肥对土壤养分的促进效果强于施加硼肥。单独施加生物炭与单独施加黄腐酸均能够增加土壤养分含量,但未达到显著水平。生物炭+微肥对土壤养分含量的提升效果强于黄腐酸+微肥。(3)附子生物碱含量:单独施加微肥、生物炭和黄腐酸均能够促进附子生物碱含量,但未达到显著水平。三种微肥组合、生物炭与微肥组合对附子生物碱含量提升效果最明显。而黄腐酸与微肥组合虽然能够提升附子生物碱含量,但效果低于三种微肥组合、及生物炭与微肥组合。(4)附子根际土壤细菌群落结构:不同施肥处理的土壤细菌物种组成结果显示,门与纲水平细菌共同的优势菌群数量相差不大。随着物种鉴定水平的提高,不同处理组细菌共同的优势菌群越来越少,其他类菌群所占比例越来越大。多样性指数及主成分分析结果显示,属水平下,不同处理细菌的Simpson指数、Shannon指数、Ace指数及Chao1指数差异未达到显著水平。群落组成结果表明,除生物炭+铁肥、生物炭+锌肥组合聚为一类外,其余处理均为单独聚类。并且,存在14种菌在多个处理中丰度较高但在对照组中丰度较低,4种菌在对照组中丰度较高而在其他组中丰度较低,两种菌在各个处理丰度均较高的现象。同时资料显示这14种菌为潜在有益菌,后6种菌除副伯克霍尔德氏菌(Paraburkholderia)外均为潜在有害菌。(5)附子土壤养分及细菌与附子生物碱及表观性状的相关性分析:不同处理相关性结果表明,土壤磷酸盐、铵态氮、有机质含量、分枝杆菌属(Mycolicibacterium)、Nakamurella、溶菌属(Lysobacter)、副伯克霍尔德氏菌(Paraburkholderia)、古铜属(Cupriavidus)丰度等均与附子表观性状及生物碱正相关。根瘤菌属(Rhizobium)、链霉菌属(Streptomyces)、节杆菌属(Arthrobacter)、肠杆菌属(Enterobacter)等的丰度与部分附子表观性状及生物碱含量显著负相关。
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