聚磷酸銨型水溶肥對三七藥材生長和土壤微生物的影響

摘要：為保證三七［Panax notoginseng（Burk）F. H. Chen］藥材的質量穩定與溯源，簡化施肥并提高其種植效率，進行了田間小區肥料替代試驗。以習慣施肥為對照（CK），基于聚磷酸銨型水溶肥（SRF）設計替代施肥（T1）、減量施肥（T2）、配方施肥（T3）3個處理。結果表明，SRF處理下，三七的農藝性狀和氮（N）、磷（P）、鉀（K）營養成分，以及土壤中有機質（SOM）、陽離子交換量（CEC）等土壤理化性質與CK相比無顯著差異；與CK相比，T3沒有改變土壤細菌的物種多樣性和豐富度，也未對土壤真菌的物種豐富度產生影響，但T3提高了土壤真菌的物種多樣性。相比習慣施肥，聚磷酸銨型水溶肥在實現三七節本、增效種植的同時，還可以通過改善土壤菌群結構降低施肥對土壤環境的危害，可大面積推廣應用。

關鍵詞：聚磷酸銨； 水溶肥； 三七［Panax notoginseng（Burk）F. H. Chen］； 土壤微生物

中圖分類號：S567.23+6；S154" " " " "文獻標識碼：A" " " " 文章編號：0439-8114（2025）02-0128-10

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.02.020 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： To safeguard the quality consistency and traceability of Panax notoginseng， while streamlining fertilization practices and enhancing cultivation efficiency， a field plot fertilizer substitution trial was executed. Employing traditional fertilization as the control（CK）， three distinct experimental treatments were crafted utilizing ammonium polyphosphate water-soluble fertilizer （SRF）： Alternative fertilization （T1）， reduced fertilization （T2）， and formula fertilization （T3）. The results showed that under SRF treatment， there were no significant differences in agronomic traits， nitrogen （N）， phosphorus （P）， potassium （K） nutrients， soil organic matter （SOM）， cation exchange capacity （CEC） and other soil physical and chemical properties of Panax Notoginseng compared with CK. Compared with CK， T3 did not change the species diversity and richness of soil bacteria， and did not affect the species richness of soil fungi， but T3 increased the species diversity of soil fungi. Compared with conventional fertilization， ammonium polyphosphate water-soluble fertilizer could not only achieve cost saving and efficiency improvement for the cultivation of Panax notoginseng， but also reduce the harm of fertilization to the soil environment by improving the structure of soil flora， soit could be widely applied.

復方丹參片的主要有效成分三七，為五加科人參屬植物三七［Panax notoginseng（Burk）F. H. Chen］的干燥根及根莖，具有活血化瘀、消腫定痛、增強免疫力等功效［1］，被廣泛應用于治療冠心病、心絞痛、腦血栓等心血管疾病。三七藥材在生產過程中質量差異較大，為保證產品用料的質量均一、穩定，對三七的相關成長與影響因素進行一系列研究。

在三七的傳統種植管理中，農民通常憑經驗施肥，普遍存在施肥不均勻、肥量過高或過低的情況。不合理施肥不僅影響三七的產量和品質，還會為害土壤環境，造成土壤菌群失調、理化性質改變等。研究表明，氮、磷、鉀肥施肥量分別高于300、360、540 kg/hm2時，三七的產量、品質降低，根腐病發病率增加。游琪［2］的研究表明施肥量過低時三七營養供給不足，產量、品質下降，施肥過多時土壤菌群結構發生改變。

聚磷酸銨型水溶肥是一種新型水溶肥原料，易吸收、見效快，可減少肥料在土壤中的富集，進而降低肥料用量［3，4］。其水解后能同時提供正磷酸態磷素和銨態氮素，具有溶解度高、含磷量高、安全高效、施肥簡便等優點，在農作物生產中被廣泛應用。研究表明，聚磷酸銨型水溶肥能提高馬鈴薯、茄子、甜瓜、草莓、小白菜、番茄和大蔥等作物的產量和品質［5-8］。劉昱等［9］、崔秋禹［10］的研究表明聚磷酸銨型水溶肥在作物中的有效吸收率很高，比普通化肥高80%～90%，且能夠促進作物生長，提高品質。張曼麗等［11］的研究發現聚磷酸銨型水溶肥有助于提高哈密瓜種植土壤Proteobacteria（變形菌門）、Acidobacteria（酸桿菌門）、Nitrosomonadales（亞硝化單胞菌目）、Myxococcales（黏球菌目）在物種菌群中的比例。其中Nitrosomonadales（亞硝化單胞菌目）有助于土壤中氮素的轉化［12］，氮素轉化則有利于作物吸收營養物質，從而提高作物產量和品質。施用聚磷酸銨型水溶肥還能改善土壤理化性質，調節土壤氮磷鉀含量、降低土壤pH、增加有機質（SOM）含量［13］。

針對三七生長特性和施肥中存在的問題，開展施肥技術創新對保障藥材安全和保護生態環境意義重大。因此，本研究以典型陰生藥用植物三七為研究對象，開展聚磷酸銨型水溶肥肥效試驗，研究其對三七植株、土壤微生物、土壤理化性狀的影響，為聚磷酸銨型水溶肥在三七規范化種植應用上提供理論依據，從而提高三七的肥料利用率和改善耕地生態環境。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

從2017年1月開始，在文山壯族苗族自治州丘北縣（24°46′70″N、103°56′42″E），以移栽后一年生三七種苗為試驗材料，開展為期2年的肥效替代試驗。當地習慣施肥為氮∶磷∶鉀=1∶1∶3，氮肥（N）年用量150 kg/hm2，磷肥（P2O5）年用量150 kg/hm2，鉀肥（K2O）年用量450 kg/hm2。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 試驗設計

以習慣施肥為對照（CK），基于聚磷酸銨型水溶肥（SRF）設計替代施肥（T1）、減量施肥（T2）、配方施肥（T3）3個處理（表1），3次重復，每個重復面積為13 m2。三七水溶肥配方由山東鑫禾生物科技股份有限公司提供，在替代施肥的基礎上改變N、P、K配比。施肥時間與次數參照當地習慣，于每年的3、4、5、7、8月分別施肥，即1年施肥5次。中耕除草、病蟲害防治、灌溉等其他田間管理措施均參照當地管理方式進行。

1.2.2 樣品采集與制備

2019年1月，采用蛇形采樣法，每個小區采集10株三七（三年生），同方法采集新鮮土樣（地表下5～15 cm）1 000 g，裝入自封袋，做好標記后置于冰盒保存。樣品帶回實驗室，立即用自來水清洗干凈，再用RO水潤洗3遍，快速測量三七的農藝性狀，之后于烘箱中60 ℃烘干，粉碎主根，過0.18 mm篩，用于檢測三七的氮、磷、鉀含量。新鮮土樣過2 mm篩，裝入1.5 mL EP管（10管），液氮速凍后，轉移至-80 ℃冰箱保存，用于檢測微生物多樣性；剩余土樣風干，用于土壤理化性質檢測。

1.2.3 檢測方法

三七全氮、磷、鉀參照NY/T 1017—2011的方法，采用濃硫酸和雙氧水消解方法消解植物樣，凱氏定氮法測定全氮含量（凱氏定氮儀，ZG/KDN-102F型），鉬銻抗比色法測定全磷含量（紫外分光光度計，UV-2600型），火焰分光光度法測定全鉀含量（火焰分光光度計，FP6410型）。土壤pH測定參照NY/T 1377—2007的方法（pH儀，PHS-3C型）。土壤有機質含量測定參照F-HZ-DZ-TR-0046的方法（重鉻酸鉀氧化外加熱法），陽離子交換量測定參照F-HZ-DZ-TR-0029的方法（凱氏定氮儀，ZG/KDN-102F型）。對T3和CK處理的土壤微生物采用高通量測序法測定多樣性，送至上海聯川生物有限公司進行DNA提取和PCR擴增，并采用Illumina MiSeq測序平臺高通量測序，進行微生物多樣性檢測及相關生物信息分析。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2016軟件處理數據，使用SPSS 19.0軟件進行統計分析，通過單因素方差分析（ANOVA）、Duncan’s多重比較法對數據進行分析，采用GraphPad Prism 7軟件畫圖，通過Illumina MiSeq測序平臺進行高通量測序。

2 結果與分析

2.1 聚磷酸銨型水溶肥對三七的農藝性狀和主要養分的影響

2.1.1 聚磷酸銨型水溶肥對三七農藝性狀的影響

由表2可以看出，聚磷酸銨型水溶肥和習慣施肥（CK）處理的三七株高、莖高、莖粗、根粗、根長和葉長之間均無顯著差異。CK處理的主根重與T2、T3處理之間無顯著差異，T3、CK、T2處理的主根重分別為28.03、27.90、27.04 g/株；T2處理的須根數顯著低于其他處理。說明在降低磷、鉀肥用量的情況下，三七主根重不受影響。

2.1.2 聚磷酸銨型水溶肥對三七中氮、磷、鉀含量的影響

與CK處理相比，T2和T3處理三七根中的N、P、K含量均無顯著差異，可見在降低磷、鉀肥用量的情況下，施用聚磷酸銨型水溶肥可以滿足三七對N、P、K的養分需求，主根中3種養分含量降低不顯著（表3）。

2.2 聚磷酸銨型水溶肥對三七種植土壤理化性質的影響

CK處理土壤pH為5.76，T1、T2和T3分別為5.60、5.54和5.58，可見CK處理顯著高于3個聚磷酸銨型水溶肥處理（表4）。不同施肥處理間，土壤SOM含量和CEC（陽離子交換量）無顯著差異。說明使用聚磷酸銨型水溶肥有降低土壤pH的趨勢，但對土壤SOM和CEC無顯著影響。

2.3 聚磷酸銨型水溶肥對土壤微生物多樣性的影響

2.3.1 各處理的alpha多樣性指數

在3個聚磷酸銨水溶肥處理中，T3處理（配方施肥）促進增產效果優于T1處理，促生根效果優于T2處理，故選擇T3處理作為代表，與CK處理土壤對比檢測土壤微生物多樣性與豐富度的變化。基于16S和ITS序列，利用Illumina MiSeq高通量測序技術分析土壤細菌、真菌的多樣性與豐富度。16S結果顯示，T3與CK處理下土壤的預測物種總數指數（chao1）、觀測到的物種指數（observed-species）、Good’s覆蓋度指數（goods-coverage）、辛普森多樣性指數（Simpson）和香農多樣性指數（shannon）之間均無顯著差異，說明兩處理土壤細菌的物種豐富度、低豐度OUT覆蓋情況、物種多樣性和均勻度之間均無顯著差異。ITS結果顯示，T3與CK處理的土壤chao1、observed-species、goods-coverage指數之間無顯著差異，即兩處理土壤真菌的物種豐富度和低豐度OUT覆蓋情況之間無顯著差異；但T3處理shannon和Simpson指數顯著高于CK處理，即T3處理土壤真菌的物種多樣性和均勻度顯著高于CK處理（表5）。表明施用聚磷酸銨型水溶肥與習慣施肥相比，對土壤細菌的物種多樣性和豐富度無顯著影響，雖然沒有對土壤真菌的物種豐富度產生影響，但卻提高了土壤真菌的物種多樣性。

2.3.2 OTU高通量測序

T3處理（配方施肥）下土壤細菌的OTU數量顯著高于CK處理，分別為4 841和4 235（圖1a）；聚磷酸銨型水溶肥T3處理下土壤真菌的OTU數目和CK處理無顯著差異，分別為471和465（圖1b）。表明聚磷酸銨型水溶肥T3處理可促進土壤中細菌OTU數量的升高。

2.3.3 OTUs分布Venn圖

T3處理（配方施肥）和CK處理共有5 540個OTUs，T3處理特有1 550個OTUs，CK處理特有1 366個OTUs。聚磷酸銨型水溶肥T3和CK處理真菌共有447個OTUs，T3和CK處理的OTUs數目分別為769個和730個，T3和CK處理所特有的OTUs分別為322個和283個（圖2）。T3與CK處理在真菌和細菌中均存在共有和特有OTUs，且T3處理的OTUs數大于CK處理，說明聚磷酸銨型水溶肥T3處理能夠促進土壤微生物OTUs數的增加。

2.3.4 PCA分析-主成分分析

由PCA分析（圖3）可知，每個處理3個重復之間很接近，說明3個處理的重復性較好；CK處理與T3處理（配方施肥）的細菌（16S）和真菌（ITS）物種組成相似，說明習慣施肥處理與聚磷酸銨型水溶肥T3處理對土壤細菌和真菌影響之間無顯著差異。

2.3.5 細菌物種分析

T3處理（配方施肥）和CK處理的α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）相對豐度分別為19.58%和19.59%，γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）相對豐度分別為22.61%和16.48%，芽單胞菌綱（Gemmatimonadetes）相對豐度分別為13.93%和15.21%。與CK處理相比，聚磷酸銨型水溶肥T3處理γ-變形菌綱的增幅為37.20%，芽單胞菌綱的降幅為8.42%（圖4）。說明聚磷酸銨型水溶肥T3處理能夠大幅度提高γ-變形菌綱在土壤中比例。γ-變形菌綱屬于土壤中的固氮菌，在植物生長中起到關鍵作用。γ-變形菌綱與土壤pH、SOM、CEC呈顯著負相關，T3處理的γ-變形菌綱顯著大于CK處理（Plt;0.05），而土壤pH表現為CK處理大于T3處理。

T3處理（配方施肥）和CK處理的芽單胞菌目（Gemmatimonadales）相對豐度分別為13.93%和15.21%，黃色單胞菌目（Xanthomonadales）相對豐度分別為20.58%和14.83%，伯克氏菌目（Burkholderiales）相對豐度分別為5.60%和5.63%，根瘤菌目（Rhizobiales）相對豐度分別為6.58%和8.22%。與CK處理相比，T3處理下黃色單胞菌目的增幅為38.77%，芽單胞菌目的降幅為8.42%（圖5）。說明聚磷酸銨型水溶肥T3處理能夠改變土壤細菌在目分類水平上的組成，且能提升黃色單胞菌目在物種中的占比。

T3處理（配方施肥）和CK處理細菌屬的優勢物種是芽單孢菌屬（Gemmatimonas）和羅思河小桿菌屬（Rhodanobacter），其中芽單孢菌屬在T3與CK處理下的屬物種相對豐度分別為13.93%和15.21%，羅思河小桿菌屬在T3與CK處理下的屬物種相對豐度分別為15.15%和9.10%。與CK處理相比，T3處理下的芽單孢菌屬的相對豐度水平降幅為8.42%，而羅思河小桿菌屬的相對豐度水平增幅為66.48%（圖6）。表明聚磷酸銨型水溶肥T3處理能夠顯著增加羅思河小桿菌屬的物種豐富度（Plt;0.05），對芽單孢菌屬無顯著影響。

2.3.6 真菌物種分析

T3處理（配方施肥）和CK處理下，糞殼菌綱（Sordariomycetes）相對豐度分別為48.18%和30.91%，被毛霉菌亞綱（Mucoromycotina_Incertae_sedis）相對豐度分別為7.56%和36.45%，座囊菌綱（Dothideomycetes）相對豐度分別為3.12%和4.04%，子囊菌門（Ascomycota_unclassified）相對豐度分別為24.55%和8.12%，錘舌菌綱（Leotiomycetes）相對豐度分別為7.59%和13.78%，散囊菌綱（Eurotiomycetes）相對豐度分別為4.69%和1.48%。T3處理中，相對豐度最大的為糞殼菌綱。與CK處理相比，T3處理下子囊菌門的增幅為202.34%，被毛霉菌亞綱的降幅為79.26%（圖7）。可見，聚磷酸銨型水溶肥T3處理對土壤真菌綱的物種占比具有顯著影響（Plt;0.05）。

T3處理（配方施肥）和CK處理下，肉座菌目（Hypocreales）相對豐度分別為21.12%和15.56%，被孢霉目（Mortierellales）相對豐度分別為7.12%和36.45%，糞殼菌目（Sordariales）相對豐度分別為25.35%和13.16%，格孢腔菌目（Pleosporales）相對豐度分別為2.13%和1.75%，子囊菌門相對豐度分別為24.55%和8.12%，錘舌菌目（Leotiomycetes_Incertae_sedis）相對豐度分別為2.04%和11.13%。T3處理相對豐度最大的是糞殼菌目。與CK處理相比，T3處理的子囊菌門增幅為202.34%，被孢霉目的降幅為80.47%（圖8）。可見，聚磷酸銨型水溶肥T3處理對子囊菌門和被孢霉目的影響大于其他菌群。

T3處理（配方施肥）和CK處理下真菌屬的優勢物種是被孢霉屬（Mortierella）、子囊菌門和肉座菌屬（Hypocrea），其中，被孢霉屬（Mortierella）的物種相對豐度分別為7.12%和36.45%；子囊菌門的屬物種相對豐度分別為24.55%和8.12%；肉座菌屬的屬物種相對豐度分別為20.26%和14.57%。與CK處理相比，T3處理下的子囊菌門和肉座菌屬的豐度水平增幅分別為202.34%和39.05%（圖9）。說明聚磷酸銨型水溶肥T3處理能夠顯著增加子囊菌門和肉座菌屬的物種豐富度（Plt;0.05）。

T3處理（配方施肥）下土壤各種物種相對豐度較大的分別是變形菌門、酸桿菌門、盤菌亞門、子囊菌門、擬桿菌門、放線菌門、糞殼菌綱、芽單胞菌門、銀耳綱、銀耳目、疣微菌門、柔膜菌目、傘菌目、散囊菌綱，且其在各自物種豐度水平上多數表現為T3處理大于CK處理。說明聚磷酸銨型水溶肥T3處理能夠增加土壤微生物菌群物種豐度，從而改善微生物菌群結構。由表6可知，酸桿菌門（Acidobateria）與土壤SOM、CEC呈正相關，其中Acidobacteria_Gp3和Acidobacteria_Gp6與土壤SOM、CEC呈顯著正相關，說明酸桿菌門在配方施肥土壤生態系統碳和氮的循環中扮演著重要角色。變形菌在氮循環中也扮演著重要角色，特別是在反硝化和氨化作用中，在T3處理土壤微生物中，變形菌門與土壤CEC多呈負相關，變形菌門（Caulobacterales）、γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）、黃色單胞菌目（Xanthomonadales）與土壤CEC呈顯著負相關，而亞硝化單胞菌目（Nitrosomonadales）則相反，與土壤CEC呈極顯著正相關，推測變形菌門在氮代謝中發揮作用可能是通過改變土壤中陽離子交換量來實現的。盤菌亞門（Pezizomycotina_Incertae_sedis）和子囊菌門與土壤CEC、pH均呈負相關，說明聚磷酸銨型水溶肥T3處理中盤菌亞門和子囊菌門微生物可能通過減少陽離子交換量來調節土壤酸堿度。

3 討論

3.1 聚磷酸銨型水溶肥對三七農藝性狀、大量元素養分和種植土壤理化性狀的影響

有研究顯示聚磷酸銨型水溶肥在合理的施肥用量下能夠提高番茄、山藥等農產品的產量和品質［14］。本研究結果表明，三七中的大量元素養分含量表現為聚磷酸銨型水溶肥處理等效于傳統施肥處理；同時，聚磷酸銨型水溶肥T3處理較T1處理能夠增加三七的主根重，較T2處理能促進三七須根的生長，這與岳煥芳等［13］在番茄上的研究結果一致。其原因可能是聚磷酸銨的磷高效供應的特點，能夠提高肥料利用率。施用聚磷酸銨型水溶肥會降低土壤pH，這是由于聚磷酸銨型水溶肥中P2O5原料遇水反應產生磷酸和偏磷酸，能夠使土壤“弱酸化”，從而使土壤pH降低［15，16］。

3.2 聚磷酸銨型水溶肥對微生物的影響

土壤微生物量與土壤肥力、土壤健康關系密切，不僅在一定程度上能夠反映土壤微生物的總量，而且能夠反映土壤微生物的活性［17］。一些水溶肥會改變土壤的有機質和pH，從而影響微生物alpha多樣性指數，使得土壤微生物數量、多樣性等發生變化［18-20］。本研究中不同處理下真菌和細菌的OTU數量均不同，這可能受土壤pH影響［3］。從alpha多樣性指數和PCA分析可見，習慣施肥處理和T3處理下的土壤細菌物種組成相似，說明與習慣施肥相比，T3處理未能顯著影響土壤細菌的多樣性；而T3處理下真菌的shannon和Simpson指數顯著高于習慣施肥處理，說明聚磷酸銨型水溶肥能夠增加土壤真菌的物種多樣性。

土壤微生物極易受外界環境和人類活動的影響，不同的作物、施肥方式和溫度等均會對土壤微生物的數量和群落物種結構產生影響［3］。如氨基酸水溶肥有利于增加土壤微生物數量［18］，生物菌水溶肥能改善微生物菌群結構［3］，聚磷酸銨型水溶肥能夠改善土壤理化性質，從而改善土壤中微生物結構［12］。本研究中，T3處理下土壤真菌目層級中降幅最大的是被孢霉目。γ-變形菌綱與土壤pH、SOM、CEC呈顯著負相關，這說明聚磷酸銨型水溶肥能夠改善土壤理化性質進而改善土壤微生物菌群結構。

4 小結

施用聚磷酸銨型水溶肥有降低土壤pH的趨勢，但對SOM和CEC無顯著影響。其對土壤細菌的物種多樣性無顯著影響，但可增加土壤真菌物種多樣性，且能夠增加真菌和細菌的OTU數量，能夠增加γ-變形菌綱、糞殼菌目、糞殼菌綱等物種在其豐度水平的占比。聚磷酸銨型水溶肥施用后改變了土壤理化性質，影響了土壤微生物多樣性。綜上分析，聚磷酸銨型水溶肥具有代替傳統肥料的潛力，從而實現三七規模化種植的節本、增效，從而保證復方丹參片中三七藥材的質量穩定與可溯性。

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收稿日期：2024-04-23

基金項目：南寧市科學研究與技術開發計劃項目（20212131）；廣西中醫藥適宜技術開發與推廣項目（GZSY2024005）

作者簡介：史玉寶（1967-），男，山東單縣人，高級工程師，碩士，主要從事中藥及其制劑的研究；通信作者，鄧日建，男，副主任藥師，主要從事中藥、民族藥及其制劑的研究，（電子信箱）893515688@qq.com；陳 路，男，副主任藥師，碩士，主要從事中藥、民族藥及其制劑的研究，（電子信箱）150388451@qq.com。