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
中国瓜菜
2023，36（7）：
111-116
收稿日期：2022-11-18；修回日期：2023-04-15
基金项目：国家特蔬菜技术体系唐山综合试验站项目（CARS-24-G-02）
作者简介：王春勇，男，硕士研究生，从事特蔬菜育种及栽培研究。E-mail ：***************通信作者：孙
逊，女，研究员，从事瓜类、特蔬菜育种及栽培研究。E-mail ：***************
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
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
王春勇1，李
贺1，王耐红1，闫
颖2，金晓蕾3，关怡卉1，孙
逊1
（1.唐山市农业科学研究院河北唐山
063000；2.唐山园林科学研究所河北唐山
063000；
3.内蒙古自治区农牧业科学院
呼和浩特
010000）
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5~11d ，较CK （仅施化肥）提前4d 进入发棵期，在收获期株幅、叶面积、分枝数、净光合速率（P n ）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 1,LI He 1,WANG Naihong 1,YAN Ying 2,JIN Xiaolei 3,GUAN Yihui 1,SUN Xun 1
（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 com-pared with the other three treatments,the treatment 1of replacing chemical fertilizers with bio-fertilizer and organic fertil-izer entered the seedling stage 5to 11days earlier,it entered the growing stage 4days earlier than CK,the plant width,leaf area,branch number,and net photosynthetic rate （P n ）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%,a
nd the amount of used fertilizer decreased by 30.0%.Key words:Bio-fertilizer;Ginger;Agronomic traits;Curcumin;Gingerol;
·
·111
中国瓜菜第36卷
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710mm，无霜期230d左右，壤土，全氮含量（w，后同）1.25g·kg-1、有效磷含量0.09g·kg-1，速效钾含量0.20g·kg-1，有机质含量14.79g·kg-1，pH8.57[8]。
1.2试验材料
供试品种为山东缅姜，产量5.00~7.50t·667m-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6.0t·667m-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50kg·667m-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15.0m2，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0.2m，行距0.6m，设置保护行，适时
表1不同处理肥料配比及用量
处理
生物菌肥+有机肥（1）
化肥+生物菌肥+有机肥（2）化肥+有机肥（3）
化肥（CK）基肥/（kg·667m-2）
生物菌肥
5.0
5.0
0.0
0.0
有机肥
1000
500
500
化肥
0.0
44.1
44.1
88.2
化肥总量/（kg·667m-2）
205.87
249.98
249.98
294.10
化肥使用量为CK/%
70.00
85.00
85.00
100.00
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667m2鲜产量。
收获后的生姜置于16℃姜窖经过40d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667m2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4~7d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5d（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10cm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10~20cm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1kg生姜样品送中国农业科学院蔬菜花卉研究所测定姜辣
··112
第7期
，等：姜辣素成分含量的影响
（黄）素各成分含量。
1.5数据分析软件
采用Excel2017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40~47d迅速提高，经60d左右（5月中旬），出苗率达到最高，出苗结束；处理1、2的33d出苗率均显著高于处理3、CK；处理1、2、3的40d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47d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54d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、5d；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4~5d进入发棵期，处理1进入苗期较其他3个处理早5~11d。
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（53d），处理1（54d）次之，最长为处理3和CK（57d）。
表3不同处理叶片数增加所需时间对比
d
处理
1
2
3
CK
叶片数
0~4片
27
27
29
30
4~8片
13
15
15
11
8~12片
7
9
7
10
12~16片
7
5
6
6
合计
54
53
57
57
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。
表4不同处理收获期农艺性状比较
处理
1
2
3
CK
株高/cm
108.80a
112.40a
110.50a
112.40a
株幅/cm
77.30a
68.70b
69.90b
45.60c
分枝数
10.20a
9.80a
10.00a
8.80b
主茎粗/mm
14.40a
13.40ab
11.40b
14.00ab
叶面积/cm2
21.00a
19.30a
21.41a
16.40b
2.2.2不同基肥配比对根茎指标和单株鲜质量的影响由表5可知，处理1、2、3的根茎纵径较CK 分别增加22.23%、8.45%、8.27%；处理1、2和3的
表5不同处理收获期根茎指标比较
处理1
2
3
CK
处理1
2
3
CK 年份
2021
2022
2021
2022
2021
2022
2021
2022
年份
2021
2022
2021
2022
2021
2022
2021
2022年5月6日五行穿衣指南2022
根茎纵径/cm
19.65
21.15
16.92
19.28
18.77
17.37
15.97
17.41
根茎质量/kg
1.33
1.61
1.49
1.37
0.99
1.11
1.35
1.13
均值/cm
20.40
18.10
18.07
16.69
均值
1.47
1.43
1.05
1.24
较CK+/%
22.23
8.45
8.27
较CK±/%
+18.55
+15.32
-15.32
根茎横径/cm
30.13
29.27
26.30
27.10
29.89
32.11
22.34
25.46
须根长/cm
14.75
11.45
14.63
16.57
11.62
12.10
9.51
11.77
均值
29.70
26.70
31.00
23.90
均值
13.10
15.60
11.86
10.64
较CK+/%
24.27
11.72
29.71
较CK+/%
23.12
46.62
11.47
单株鲜质量/kg
2.51
4.37
2.72
1.83
3.50
3.71
2.28
1.96
须根数
12.65
15.35
11.40
9.00
10.92
13.08
7.80
10.20
均值
3.44
3.11
2.77
2.14
均值
14.00
10.20
12.00
9.00
较CK+/%
60.75
45.32
29.44
较CK+/%
55.56
13.33
33.30
表2不同处理出苗率随时间变化情况及进入苗期、发棵期
日期
处理
1 2 3 CK 出苗率/%
33d
5.33a
5.41a
2.00b
1.33b
40d
22.00ab
24.00a
16.85b
4.67c
47d
76.00a
70.59ab
66.42b
53.00c
54d
83.33a
86.67a
77.23ab
61.33b
61d
97.70a
100.00a
97.01a
90.02b
苗期
5月1日
5月6日
5月8日
5月12日
发棵期
6月23日
6月23日
6月28日
6月27日
注：同列不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。下同。
王春勇
王春勇，等：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
·
·113
中国瓜菜第36卷
根茎横径较CK 分别增加24.27%、11.72%、29.71%；处理1、2、3单株鲜质量较CK 分别增加60.75%、45.32%、29.44%；处理1、2根茎质量较CK 分别增加18.55%、15.32%、处理3根茎质量较CK 降低15.32%；处理1、2、3须根长较CK 分别增加23.12%、46.62%、11.47%，须根数较CK 分别增加55.56%、13.33%、33.30%。
2.2.3不同基肥配比对产量和失重率的影响
由
表6可知，2021－2022年各处理鲜产量、最终
产量均值由高到低依次分别为处理1（6.68、5.21t ·667m -2）＞处理2（6.41、4.62t·667m -2）＞处
理3（5.88、4.00t·667m -2）＞CK （5.25、3.57t·667m -2），较CK 增加的鲜产量、最终产量为处理
1（27.09%、45.94%）＞处理2（21.86%、29.41%）＞处理3（11.97%、12.04%）；处理1失重率均值最低（22.14%），其余依次为处理2（28.10%）＜处理3（31.96%）＜CK （33.06%）。
2.2.4线性回归分析分别以最终产量为因变量
表6
不同处理产量和失重率比较
处理123CK
年份20212022202120222021202220212022
鲜产量/
（t·667m -2）6.177.195.836.995.536.234.965.54
均值/
（t·667m -2）6.68
6.41
5.88
5.25较CK+/%27.09
21.86
11.97
最终产量/（t·667m -2）4.695.734.085.163.784.223.233.81
均值/
（t·667m -2）5.21
4.62
4.00
3.57较CK+/%45.94
29.41
12.04
失重率/%23.9920.3030.0226.1831.6532.2634.8831.23
均值/%22.14
28.10
31.96
33.06较CK -/%10.92
4.96
1.10
表7
最终产量、鲜产量与农艺性状及根茎指标的相关性分析
指数X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 9X 10X 11X 12Y 2Y 1
X 11.00-0.72-0.73-0.05-0.75-0.88*-0.77-0.65-0.150.06-0.97**0.70-0.58-0.65
X 2
1.000.99**-0.160.93*0.870.850.94*0.320.590.86-0.750.91*0.85
X 3
1.00-0.260.96**0.840.90*0.90*0.210.530.86-0.680.870.79
X 4
1.00
-0.46
0.26-0.540.150.820.10-0.01-0.530.200.38
X 5
1.000.740.98**0.76-0.050.330.86-0.510.700.61
X 6
1.000.670.92*0.540.380.94*-0.94*0.89*0.93*
X 7
1.000.63-0.210.140.84-0.39
0.560.48
X 8
1.000.610.710.79-0.90*1.00**0.97**
X 9
1.000.630.22-0.790.670.76
X 10
1.000.15-0.510.770.66
X 11
1.00-0.770.730.76
X 12
1.00-0.90*
-0.97**Y 2
1.00
0.97**Y 1
1.00
注：*表示在0.05水平显著相关，**表示在0.01水平极显性相关。
Y 1，以鲜产量为因变量Y 2，以收获期农艺性状、根茎指标、失重率等（株高X 1，株幅X 2，分枝数X 3，主茎粗X 4，叶面积X 5，根茎纵径X 6，根茎横径X 7，单株鲜质量X 8、根茎质量X 9、须根长X 10、须根数X 11、失重率X 12）为自变量，剔除与产量相关性不显著的指标，得到逐步线性回归方程：
Y 1=4.78+0.63X 8-0.08X 12，剩余通径系数为0.06329；Y 2=2.92+
1.27X 8-0.04X 11，剩余通径系数0.03。表明单株鲜质量X 8、失重率X 12是影响最终产量的主要性状，单株鲜质量X 8、须根数X 11是影响鲜产量的主要性状。
2.2.5相关性分析通过对收获期农艺性状、根茎指标、单株鲜质量、失重率等与鲜产量、最终产量相关性分析可知（表7），鲜产量与株幅、根茎纵径呈显著正相关，与单株鲜质量、最终产量呈极显著正相
·
·114
第7期
，等：姜辣素成分含量的影响
关，与失重率呈显著负相关；最终产量与根茎纵径、单株鲜质量呈显著或极显著正相关，与鲜产量呈极显著正相关，与失重率呈极显著负相关。
2.3不同基肥配比对根茎膨大期和收获期光合速率（P n）、叶绿素值（SPAD）的影响
由表8可知，各处理根茎膨大期至收获期净光合速率（P n）呈降低趋势，叶绿素值（SPAD）呈升高的趋势；膨大期处理1、2、3净光合速率均显著大于CK，收获期处理1、2显著大于CK、处理3；膨大期处理2叶绿素值显著大于CK，收获期4个处理间差异不显著。
表8膨大期和收获期净光合速率（P n）、
叶绿素值（SPAD）比较
处理
1
2
3 CK 净光合速率（P n）/（μmol·m-2·s-1）
膨大期
14.23a
13.73a
13.67a
6.33b
收获期
10.43a
9.63a
1.20c
4.60b
叶绿素值/SPAD
膨大期
7.87ab
8.77a
4.63c
6.20bc
收获期
15.02a
13.01a
11.96a
12.36a
2.4不同基肥配比对收获期各处理土壤养分含量的影响
由表9可知，收获期处理1全氮含量显著高于CK；处理1、2、3有效磷含量均显著高于CK；处理1速效钾含量显著高于CK；4个处理有机质含量差异不显著。
表9土壤养分指标分析
处理
1
2
3 CK w（全氮）/%
0.14a
0.12ab
0.11ab
0.10b
w（有效磷）/
（mg·kg-1）
70.33a
71.67a
74.50a
59.83b
w（速效钾）/
（mg·kg-1）
187.30a
170.00ab
171.30ab
142.00b
w（有机质）/
（mg·kg-1）
27.30a
28.50a
26.50a
25.77a
2.5不同基肥配比对收获期根茎姜黄素和姜辣素含量的影响
由表10可知，不同处理收获期姜黄素和姜辣素各成分含量表现为，基肥中加入生物菌肥的处理1、2 6-姜酚、8-姜酚含量显著高于处理3、CK，其中处理1姜黄素、去甲氧基姜黄素含量显著高于其他3个处理。
3讨论与结论
在作物种植中需要根据种植地土壤供肥能力来确定生物菌肥与化肥、有机肥的配比[14-15]。生物菌肥对生姜产量、分枝数、叶面积有促进作用[3，16]。笔者研究发现，加入了生物菌肥作为基肥的处理1、2较CK增产27.09%、21.86%，这2个处理收获期叶面积显著大于CK，处理1、2收获期分枝数显著大于CK。添加生物菌肥对玉米[17]、白菜[18]出苗率有显著促进作用，对黄瓜[19]叶片数增加有显著促
进作用。笔者研究发现，施用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，添加生物菌肥的处理1、2叶片数0~16较不添加生物菌肥的处理提前3~4d。前人研究表明，生物菌肥对株高的影响不明显[20-21]，与笔者试验得出4个处理间株高差异不显著结论一致，同时笔者在本研究中发现生姜鲜产量与株幅、根茎纵径呈显著性正相关，与单株鲜质量、最终产量呈极显著正相关，与失重率呈显著负相关，最终产量与根茎纵径、单株鲜质量呈显著或极显著正相关，与鲜产量呈极显著正相关，与失重率呈极显著负相关，失重率越低越有利于生姜的贮藏[22]。前人研究发现，生姜生产中可以利用生物菌肥中的有益微生物对有机物进行降解和转化，进而促进生姜根系对养分的吸收，同时通过生姜有机肥替代化肥，可以有效减少化肥使用量，降低土壤养分流失，缓解过量使用化肥造成的污染问题，从而实现生姜品质的提高[23-26]。土壤中N、P、K含量的增加可促进生姜净光合速率的提高[27-29]，种植中适量加入生物菌肥可提高土壤保肥能力[30]。笔者研究发现，加入生物菌肥作为基肥的处理1、2在膨大期、收获期净光合速率（P n）显著高于CK。土壤养分含量分析表明，处理1的土壤全氮、有效磷、速效钾含量显著高于对照（CK）。姜黄素和姜辣素成分含量检测结果表明，处理1的姜黄素、去甲氧基姜黄素成分含量显著高于其他3个处理，这与邵海南等[31]、赵明等[32]的结论一致。今后有待进一步研究其他种类生物菌肥作为辅助肥料施用于生姜基肥，以实现化肥减量及肥料的合理配比。
综上所述，生姜种植中基肥加入生物菌肥配合有机肥替代化肥的处理1的失重率最低（22.14%），在产量、品质、土壤养分含量、净光合速率等指标优于仅施用化肥的对照，较对照化肥用量减少
表10姜黄素和姜辣素含量分析
处理
1 2 3 CK
w（姜黄素）/
（mg·kg-1）
姜
黄
素
1.41a
0.84b
0.81b
0.29c
去甲氧
基姜黄
素
1.47a
0.65bc
0.85b
0.27c
w（姜辣素）/（mg·g-1）
6-
姜酚
1.60a
1.76a
1.14b
0.91b
8-
姜酚
0.21a
0.27a
0.15b
0.14b
10-
姜酚
0.39b
0.52a
0.28b
0.26b
6-
姜烯酚
0.43a
0.24b
0.38a
0.17b
8-
姜烯酚
0.056a
0.039b
0.053a
0.029b
姜酮
0.015a
0.007b
0.012a
0.006b
王春勇，等：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
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