生物肥料基肥对生姜生长及姜黄素、姜辣素成分含量的影响

摘    要：为探究生姜基肥中施用生物菌肥配合有机肥实现化肥减量对农艺性状、产量、光合指标、土壤养分含量、姜黄素含量、姜辣素含量等的影响，以山东缅姜为供试品种，通过2年试验，结果表明，生物菌肥配合有机肥替代化肥的处理1较其他3个处理提前进入苗期5～11 d，较CK（仅施化肥）提前4 d进入发棵期，在收获期株幅、叶面积、分枝数、净光合速率（Pn）均显著大于CK，土壤的全氮、有效磷、速效钾含量显著高于CK，姜黄素、去甲氧基姜黄素含量高，鲜姜产量较CK增加27.09%，失重率最低（22.14%），化肥使用量减少30.00%

关键词：生物菌肥；生姜；农艺性状；姜黄素；姜辣素

中图分类号：S632.5 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）07-111-06

Effects of bio-fertilizer base fertilizer on ginger growth and composition of curcumin and gingerol

WANG Chunyong LI He WANG Naihong YAN Ying JIN Xiaolei GUAN Yihui SUN Xun

（1. Tangshan Academy of Agricultural Sciences， Tangshan 063000， Hebei， China; 2. Tangshan Institute of Landscape Science， Tangshan 063000， Hebei， China; 3.Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences of Inner Mongolia Autonomous Region， Hohhot， 010000， Inner Mongolia， China ）

Abstract：In order to explore the effects of applying bio-fertilizer combined with organic fertilizer in ginger base fertilizer to achieve fertilizer reduction on agronomic traits， yield， photosynthetic indicators， soil nutrients， curcumin， and gingerol component， Shandong Myanmar ginger was used as the test variety， after two years of testing， the results show that compared with the other three treatments， the treatment 1 of replacing chemical fertilizers with bio-fertilizer and organic fertilizer entered the seedling stage 5 to 11 days earlier， it entered the growing stage 4 days earlier than CK， the plant width， leaf area， branch number， and net photosynthetic rate（Pn）were significantly higher than those of CK. The content of total nitrogen， available phosphorus， and available potassium in the soil was significantly higher than that of CK. The content of curcumin， demethoxycurcumin， was high. The fresh yield increased by 27.09% compared to CK， the lowest weight loss rate was 22.14%， and the amount of used fertilizer decreased by 30.0%.

Key words： Bio-fertilizer; Ginger; Agronomic traits; Curcumin; Gingerol;

生姜（Zingiber officinale Roscoe）又名百辣云、勾装指、因地辛等，起源于热带、亚热带雨林地区，是姜科姜属多年生草本植物，具有较高的药用、食用价值，在我国拥有着悠久的种植历史[1]。近些年由于化肥的施用量过大，造成姜瘟病发病率升高，导致了生姜产量的降低，严重制约了生姜产业发展，并对生态环境造成不良影响，在化肥和有机肥混合使用时能够有效降低姜瘟病的发生，同时提高生姜产量[2]。前人研究结果表明，在农业生产中使用生物菌肥作为辅助肥料，由于其含有大量有益活菌物，不仅可以提高生姜产量，更能够改善土壤肥力和农产品的品质[3-4]。加入生物菌肥并减施化肥已应用于辣椒[5]、黄瓜[6]、花生[7]等作物，前人研究发现加入生物菌肥对上述作物的叶面积、挂果数、根长等或品质的提高有显著促进作用。笔者对生姜基肥中添加生物菌肥配合有机肥进行化肥减量研究，分析基肥以生物菌肥作为辅助肥料配比不同用量化肥、有机肥的各处理对农艺性状、产量、土壤养分含量、姜黄（辣）素成分含量、净光合速率（P_n）、叶绿素值等指标的影响，为冀东地区生姜种植中实现化肥减施增效提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验时间为2021年3月至2022年10月，试验地位于河北省唐山市丰润区新军屯大张各庄村，属暖温带大陆性半湿润气候，四季分明，年平均气温10.8 ℃，年降水量710 mm，无霜期230 d左右，壤土，全氮含量（w，后同）1.25 g·kg^-1、有效磷含量0.09 g·kg^-1，速效钾含量0.20 g·kg^-1，有机质含量14.79 g·kg^-1，pH 8.57[8]。

1.2 试验材料

供试品种为山东缅姜，产量5.00～7.50 t·667 m^-2，具有姜块肥大、抗病性好、稳产、富含多种维生素、胡萝卜素、蛋白质等特性。生物菌肥（枯草芽孢杆菌有效活菌数≥50亿·g^-1）由莱芜农业科学研究院植保所李世东研究员提供。化肥使用撒可富高浓度硫酸钾型通用肥（N、P₂O₅、K₂O质量比为17∶17∶17，总养分含量≥51.0%），由河北省秦皇岛市的中国-阿拉伯化肥有限公司生产。有机肥（w_含氮量≤1.5%，w_有机质≥45%）由湖北省新洋丰农业科技股份有限公司生产。

1.3 试验设计

根据试验地土壤养分情况和当年平均产量6.0 t·667 m^-2，氮肥较磷肥、钾肥对姜辣（黄）素影响大[9]，确定各处理全生育期单位面积施氮总量50 kg·667 m^-2，基肥施氮总量占全生育期的30%[10-12]的方式。为使姜种更好地利用生物菌肥，采用拌种施用[13]的方式，试验设4个处理（表1），每个处理3次重复，共12个小区，小区面积15.0 m²，随机区组。追肥使用化肥，苗期、发棵期、根茎膨大期（简称膨大期）各追肥1次，占比分别为总施氮量的20%、40%、10%。2021年和2022年均为3月中下旬播种，株距0.2 m，行距0.6 m，设置保护行，适时中耕、培土，除所用基肥不同外，其他田间管理均一致。

1.4 调查指标和检测方法

1.4.1 根茎和产量指标测定 2021年和2022年收获当天，每小区选取5株长势相对一致植株，用卷尺测量根茎纵径、根茎横径、须根长，记录须根数，用天平称取单株鲜质量和根茎质量，计算各处理均值。测定各处理产量，计算小区产量均值，然后折算667 m²鲜产量。

收获后的生姜置于16 ℃姜窖经过40 d贮藏测得各处理最终的产量，然后计算小区最终产量均值，折算667 m²最终产量。失重率[14]为单位面积鲜产量与最终产量的差值所占鲜产量百分比，公式如下：

失重率/%=鲜产量-最终产量/鲜产×100。 （1）

1.4.2 农艺性状测定 2022年在4月下旬至6月下旬，每4～7 d调查各小区出苗率、各处理单株平均叶片数、进入发棵期所需时间。各处理出苗率、发棵率达75%记为该处理进入苗期、发棵期；距收获前5 d（此后简称收获期）每小区选取5株长势相对一致植株，记录分枝数，用卷尺测量株高、株幅。游标卡尺测量地上部10 cm处茎粗。使用叶面积仪（YMJ-B托普云农）测量第3片新叶叶面积。

1.4.3 生理指标测定 2022年分别在膨大期和收获期，每小区选取5株长势相对一致植株，使用叶绿素仪（FK-YL04山东方科仪器）、光合仪（SY-1020托普云农）分别测定第3片新叶叶绿素值（SPAD）及净光合速率（P_n）。

1.4.4 土壤理化指标 2022年收获后，立即在各小区垄上取10～20 cm深的土壤，采取五点取样法取样，晾干，混合均匀，送唐山市食品药品综合检验检测中心，检测全氮、有效磷、速效钾、有机质含量。

1.4.5 品质测定 2022年收获后，选取无损伤、大小均匀的根茎进行混合取样，每处理称取1 kg生姜样品送中国农业科学院蔬菜花卉研究所测定姜辣（黄）素各成分含量。

1.5 数据分析软件

采用Excel 2017软件进行数据处理；采用DPS 9.05软件进行方差分析、相关性分析和逐步回归分析。

2 结果与分析

2.1 不同基肥配比对生姜生长的影响

2.1.1 不同基肥配比对出苗及发棵期的影响 由表2可以看出，出苗率在距离播种期（3月18日）的40～47 d迅速提高，经60 d左右（5月中旬），出苗率达到最高，出苗结束；处理1、2的33 d出苗率均显著高于处理3、CK；处理1、2、3的40 d出苗率均显著高于CK，处理2、3间存在显著性差异；处理1、2、3的47 d出苗率均显著高于CK，且处理1显著高于处理3；处理1、2的54 d出苗率均显著高于CK；处理1、2最终出苗率分别为97.7%、100.0%，处理1、2、3均显著高于CK；处理1、2、3进入苗期均早于CK，处理1较CK、处理3、2分别早11、7、5 d；处理1、2进入发棵期均早于处理3、CK。由此可见，基肥中添加生物菌肥的处理1、2提前4～5 d进入发棵期，处理1进入苗期较其他3个处理早5～11 d。

2.1.2 不同基肥配比对苗期叶片数的影响 由表3可以看出，不同处理随叶片数增加所需时间呈逐渐减少的趋势；0～16片叶所需时间最短为处理2 （53 d），处理1 （54 d）次之，最长为处理3和CK（57 d）。

2.2 不同基肥配比对收获期农艺性状、根茎指标及产量的影响

2.2.1 不同基肥配比对农艺性状的影响 如表4所示，各处理间株高没有显著性差异；处理1、2、3株幅均显著大于CK，且处理1显著大于2、3；处理1、2、3分枝数均显著大于CK；处理1主茎粗显著高于处理3；处理1、2、3叶面积均显著大于CK。