‘滁菊’(Chrysanthemum morifolium Tzvel.‘Chuju’)为多年生草本菊科植物菊花的一个栽培品种,属药、茶两用佳品。其味甘、性微寒,可清热解毒、舒筋活血、护肝明目、增强人体免疫等。因其独特而良好的药用功效,名列中国四大药菊之一,2005年被正式确认为国家地理标志产品^[1]。‘滁菊’种植虽有数百年历史,但20世纪90年代以后,由于长期连作,出现了产量逐年降低、品质急剧下降、面积严重萎缩的现象^[2]。连作障碍^[3]主要表现为‘滁菊’生长受到抑制,植株长势弱,花朵数量小,花朵品质差等,并随着连作年限的增加而逐年加重,严重制约了‘滁菊’产业的发展^[4]。

研究发现,土壤有害微生物增加、土传病虫害加重、土壤养分不足等是导致连作障碍的主要原因^[5]。Song等^[6]发现,尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)是菊花枯萎病的主要病原菌,是造成菊花连作障碍的主要原因之一;而汪建飞等^[3]研究发现,‘滁菊’连作土壤中尖孢镰刀菌的数量显著增加。在连作条件下,土壤酶学特征发生改变,土壤健康被打破,致使植物对养分的吸收以及生长受到影响^[7]。有研究表明,有机肥料可以增加菊花产量,改善品质,有利于菊花种植长期稳定、协调发展^[4]。生物有机肥(BOF)含有多种病原菌的高效拮抗菌及植物所需各种大量及微量元素,具有抗青(黄)枯萎病、抗重茬、促进根系发育、改良土壤结构等功能,对于增加作物产量和改善品质有着积极作用^{[8, 9, 10]}。杨娜等^[11]研究发现,苗床育苗和移栽时同时施用生物有机肥不仅能有效抑制药用白菊根际病原菌的数量,而且可以显著提高产量。

黄酮类化合物有降压、散风清热、平肝明目的作用^[12]。‘滁菊’中黄酮类化合物总量比其他菊花高32%~61%,是‘滁菊’发挥药效的主要成分^[13]。本研究分别在育苗基质中和大田定植连作土壤中施用生物有机肥,分析比较不同施用方法对‘滁菊’产量、黄酮含量等主要指标的影响,旨在探究高效、低成本、环保的‘滁菊’连作障碍防控技术方案。 1 材料与方法 1.1 试验条件与材料

试验时间为2013年5月至11月。试验育苗地点为安徽菊泰滁菊草本科技有限公司大柳育苗基地(32°41′94″N,118°0′70″E);田间定植地点为施集滁菊种植示范基地(32°28′51″N,118°11′4″E),该基地连续种植‘滁菊’多年,有明显的连作障碍现象,其土壤pH 6.85,有机质6.71 g · kg^-1,全氮921.34 mg · kg^-1,速效磷71.75 mg · kg^-1,速效钾128.19 mg · kg^-1,试验前土壤中尖孢镰刀菌数量为1.92×10⁴ CFU · g^-1。

试验所用‘滁菊’插穗由安徽菊泰滁菊草本科技有限公司提供,生物有机肥“Bio爸爱我”(有效活菌数≥0.5亿个 · g^-1,有机质≥25%,NPK≥6%,游离氨基酸+活性小肽≥4%,速效氮847.1 mg · kg^-1,pH 7.16,含水量28.3%)由江苏新天地生物肥料工程中心有限公司提供。

1.2 试验设计

试验育苗分为常规土壤(蛭石、珍珠岩、营养土质量比为1 ∶ 1 ∶ 1)穴盘扦插和常规土壤施用1%(质量分数)生物有机肥(BOF)穴盘扦插2种,于2013年5月26日进行。大田定植分为连作土壤定植和连作土壤施用BOF定植2种,BOF施用量为每株25 g,与连作土壤1 ∶ 1(质量比)混合后穴施,于2013年6月13日定植。

试验共设4个处理:1)常规土壤育苗+连作土壤定植(对照,CK_n+CK_f);2)常规土壤育苗+连作土壤施用BOF定植(CK_n+BOF);3)常规土壤施用BOF育苗+连作土壤定植(BOF+CK_f);4)常规土壤施用BOF育苗+连作土壤施用BOF定植(BOF+BOF)。每处理3个小区,每小区定植70株,株距50 cm,行距50 cm,定植后按照常规进行管理。

1.3 测定项目与方法 1.3.1 根系活力的测定

‘滁菊’定植30 d后,从每小区随机取3株,每处理共9株测定其根系活力。采用氯化三苯基四氮唑(TTC)还原法^[14]进行测定。 1.3.2 根际土壤及非根际土壤尖孢镰刀菌计数

‘滁菊’定植30 d后,从每个小区随机取3株,每处理共9株,挖出植株后晃动其根系,收集根系周围掉落的大块土壤并混匀,即为非根际土壤;用毛刷将附着在根系表面的细小土壤颗粒刷落,混匀后即为根际土壤,两者均放入4 ℃冰箱保存备用^[9]。尖孢镰刀菌计数采用稀释平板法,所用选择性培养基参照Komada^[15]的方法。 1.3.3 根际土壤酶活性的测定

土壤蔗糖酶采用滴定法^[16]测定,土壤过氧化氢酶采用滴定法^[16]测定,土壤脲酶采用靛酚比色法^[16]测定。 1.3.4 产量及主要指标的测定

于盛花期从每个小区中随机选取10株,每处理共计30株,记录株高、冠幅、分枝数、茎粗、枯叶数;植株去土洗净,地上部和地下部分别测定鲜质量,并计算根冠比;采收花序统计每株产量,地上、地下部烘干后测定干质量。取相同部位的‘滁菊’叶片,采用TYS-3N植株养分速测仪(浙江托普仪器公司)测定叶绿素含量(SPAD值)及叶片氮素含量。 1.3.5 花序黄酮含量的测定

黄酮含量标准曲线的制作参照王松等^[13]的方法,并稍加改进。芦丁质量浓度(C)和吸光值(A)关系曲线的回归方程为:A=0.011 8C+0.019 3,R²=0.992 2。 黄酮类化合物得率(mg · g^-1)= C×100×10^-3×10 0.5×1 ×100。

以上所有试验均重复3次。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2007对试验所得数据进行统计与整理,采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析和差异性显著检测(SSR法,P<0.05)。

2 结果与分析 2.1 生物有机肥对‘滁菊’根系活力的影响

由图 1-A可见:与对照(CK_n+CK_f)相比,添加BOF的3个处理‘滁菊’的根系活力均有显著提高,CK_n+BOF、BOF+CK_f和BOF+BOF处理的根系活力分别提高46.79%、12.53%和51.6%,其中BOF+BOF处理根系活力最高,为1 416.23 μg · g^-1 · h^-1。表明:育苗期施用少量生物有机肥对根系活力虽有一定促进作用,但定植期施用生物有机肥对根系活力的提高效果最为明显。

	图 1 生物有机肥对‘滁菊’根系活力(A)和土壤尖孢镰刀菌数量(B)的影响 Fig. 1 Effects of bio-organic fertilizer application on root activity(A)and the number of Fusarium oxysporum on rhizosphere and bulk soil(B)of Chrysanthemum morifolium Tzvel.‘Chuju’
图选项

1)CK_n+CK_f:常规土壤育苗+连作土壤定植Both nursery and transplanting soil untreated;CK_n+BOF:常规土壤育苗+连作土壤施用BOF定植BOF was applied in transplanting soil;BOF+CK_f:常规土壤施用BOF育苗+连作土壤定植BOF was applied in only nursery;BOF+BOF:常规土壤施用BOF育苗+连作土壤施用BOF定植BOF was applied in both nursery and transplanting.

2)不同字母表示邓肯氏检验在0.05水平上差异显著。Different letters mean significant difference at 0.05 level by Duncan′s test. The same as follows. 2.2 生物有机肥对‘滁菊’根际及非根际土壤尖孢镰刀菌数量的影响

由图 1-B可见:对照处理根际土壤和非根际土壤尖孢镰刀菌的数量均最高,分别为29.12×10³和25.87×10³ CFU · g^-1,而其他3个处理尖孢镰刀菌数量均有不同程度的降低。BOF+CK_f处理根际土壤尖孢镰刀菌数量显著低于CK_n+CK_f,而非根际土壤尖孢镰刀菌的数量与CK_n+CK_f无显著差异,表明仅在‘滁菊’育苗基质中施用生物有机肥对非根际土壤尖孢镰刀菌数量的抑制作用较小。BOF+BOF处理根际和非根际土壤尖孢镰刀菌数量均最低,分别为7.43×10³和8.56×10³ CFU · g^-1,显著低于其他处理,表明该处理对尖孢镰刀菌的抑制效果最好。

2.3 生物有机肥对‘滁菊’根际土壤酶活性的影响 2.3.1 土壤蔗糖酶活性

如图 2-A所示:CK_n+BOF和BOF+BOF处理土壤蔗糖酶活性分别为1.58和1.68 mL · g^-1 · d^-1,较对照CK_n+CK_f显著提高,而BOF+CK_f处理与对照无显著差异。

	图 2 生物有机肥对‘滁菊’根际土壤蔗糖酶(A)、过氧化氢酶(B)和脲酶(C)活性的影响 Fig. 2 Effects of bio-organic fertilizer application on rhizosphere soil sucrase(A),catalase(B) and urease(C)activities of C.morifolium Tzvel.‘Chuju’
图选项

CK_n+BOF、BOF+CK_f和BOF+BOF处理的根际土壤过氧化氢酶活性比CK_n+CK_f均显著提高,其中CK_n+BOF处理比CK_n+CK_f提高130.85%(图 2-B)。 2.3.3 土壤脲酶活性

如图 2-C所示:对照CK_n+CK_f根际土壤脲酶活性最低,其余3个处理脲酶活性均显著高于CK_n+CK_f,BOF+BOF处理脲酶活性最高,表明生物有机肥能明显提高土壤脲酶活性。 2.4 生物有机肥对‘滁菊’主要生长指标的影响

如表 1所示:施用生物有机肥能不同程度地提高‘滁菊’的株高、茎粗、冠幅、分枝数、地上和地下部鲜质量、生物量以及根冠比,能显著减少枯叶数。其中BOF+BOF处理效果最佳,CK_n+BOF处理次之,除冠幅、地下部鲜质量及生物量显著低于BOF+BOF,其他指标两者均无显著差异;BOF+CK_f的冠幅、茎粗、地上部和地下部鲜质量及生物量与CK_n+CK_f有显著差异,其他指标均无显著差异。

如图 3-A所示:BOF+CK_f处理对‘滁菊’叶片叶绿素含量(SPAD值)影响较小,与CK_n+CK_f无显著差异,而CK_n+BOF和BOF+BOF处理均能显著提高‘滁菊’叶绿素含量,其中BOF+BOF处理效果最佳,较CK_n+CK_f提高了73.76%。

由图 3-B可见:CK_n+BOF和BOF+BOF处理均能显著提高‘滁菊’叶片氮素含量,但二者间无显著差异。BOF+BOF处理‘滁菊’叶片氮素含量比CK_n+CK_f增加了97.22%,而BOF+CK_f与CK_n+CK_f处理之间无显著差异。

	图 3 生物有机肥对‘滁菊’叶片叶绿素含量(A)和氮素含量(B)的影响 Fig. 3 Effects of bio-organic fertilizer application on SPAD value(A)and nitrogen contents(B) of leaves in C.morifolium Tzvel.‘Chuju’
图选项

如图 4-A所示:与CK_n+CK_f相比,3个处理均能提高‘滁菊’产量,但BOF+CK_f处理效果不明显。CK_n+BOF和BOF+BOF处理的‘滁菊’产量分别比对照提高了17.03%和34.71%。

如图 4-B所示:CK_n+BOF和BOF+BOF处理‘滁菊’花序的黄酮含量为26.56和32.41 mg · g^-1,比CK_n+CK_f分别显著提高了60.39%和95.71%,而BOF+CK_f处理与CK_n+CK_f无显著差异。

	图 4 生物有机肥对‘滁菊’产量(A)和花序黄酮含量(B)的影响 Fig. 4 Effects of bio-organic fertilizer application on yield(A)and total flavonoids content(B) of C.morifolium Tzvel.‘Chuju’
图选项

生物有机肥不仅具有培肥土壤肥力,提高作物营养供给,增加作物产量,改善农产品质量的作用,又可以减少土壤残留化肥农药的污染,改善生态环境^[17]。何欣等^[18]研究发现,采用营养钵育苗和移栽时都施用生物有机肥的方法种植香蕉,能显著促进香蕉植株生长,提高其干质量、株高、假茎围和地上部鲜质量;凌宁等^[19]研究发现,育苗时和移栽时都施用生物有机肥能有效防控西瓜枯萎病的发生,促进西瓜生长,缓解西瓜连作障碍。本研究结果与生物有机肥在香蕉、西瓜上的结果一致。本研究结果表明:穴盘扦插育苗和大田移栽时均施用生物有机肥能明显促进‘滁菊’生长,有效防控连作障碍,能显著提高其产量,BOF+BOF处理的‘滁菊’单株平均产量达267.74 g,比对照提高了34.71%;生物有机肥同时能明显提高‘滁菊’花朵中黄酮的含量,提高其茶用及药用价值,其中BOF+BOF处理平均含量最高,达32.41 mg · g^-1,比对照提高95.71%。此外,生物有机肥能显著抑制根际土壤尖孢镰刀菌数量,减少其对‘滁菊’的侵害,提高根际土壤酶活性,促进土壤物质转化,提高土壤肥力。

陈世勇等^[4]研究发现,土壤肥力较低,土壤养分供应不平衡,水分状况不良,连作障碍及栽培管理技术落后是造成‘滁菊’产量低的主要原因。本研究中,仅在穴盘扦插育苗时施用生物有机肥对‘滁菊’产量和黄酮含量等主要指标影响较小,但能显著抑制‘滁菊’根际土壤尖孢镰刀菌的数量,并对‘滁菊’根系活力及地上、地下部鲜质量有显著的提高作用,这可能是由于生物有机肥能有效抑制连作‘滁菊’根际土壤中的尖孢镰刀菌^[3]及真菌的数量,从而促进了其根系的生长。而在大田移栽时施用生物有机肥,能显著提高‘滁菊’产量、叶绿素含量、氮素含量及黄酮含量,表明在大田移栽时施用生物有机肥对滁菊连作障碍具有显著的防控作用。生物有机肥的施用调节了‘滁菊’根际土壤微生物的群落结构,减少了酚酸等自毒物质对‘滁菊’生长的抑制^[20],从而极大地促进了‘滁菊’生长及其品质的提高。

本试验中穴盘扦插土壤施用BOF育苗加连作土壤施用BOF定植,为综合效果最佳的处理,可为今后‘滁菊’实际生产和连作障碍的防控提供理论依据及技术指导。生物有机肥对于不同作物连作障碍防病率已有报道^{[18, 19]},本试验主要是研究BOF施用对‘滁菊’生长指标和土壤理化指标的影响,对植株发病率只做了初步统计与估算,关于‘滁菊’连作障碍土传病害的具体发病条件、发病情况及病原菌与‘滁菊’间的相互作用机制有待今后在长期定位跟踪试验中进一步完善与研究。