摘要

过度使用化学肥料不仅降低了药用植物和土壤的质量，还带来了环境污染等一系列问题。近年来，生物有机肥（BOF），包括微生物接种剂和微藻，作为化学肥料的潜在替代品，受到了广泛关注。本研究通过田间试验，探讨了BOF部分替代化学肥料对天冬多糖草药植物多状藓（Polygala tenuifolia）生长和品质的影响。研究测定了植物的生长参数、生物活性成分含量、土壤性质及根际微生物群落组成。结果表明，用微藻替代40%的化学肥料对植物生长促进效果最为显著，地下生物量增加了29.30%，3,6’-二水杨酸鼠李糖（DISS）含量增加了19.72%。用微藻替代20%的化学肥料改善了土壤质量，土壤有机质含量显著增加了15.68%（p<0.05）。微藻的添加显著影响了P. tenuifolia根际细菌群落组成，分别在20%和40%化肥减量下，Cladosporium的相对丰度分别减少了33.33%和57.93%，而Chloroflexi的相对丰度分别增加了31.06%和38.27%。Chloroflexi的相对丰度与地下生物量和DISS含量呈正相关（p<0.05），表明微藻可能通过刺激与碳循环相关的Chloroflexi种群，增强土壤肥力和养分吸收，最终促进P. tenuifolia的生物量积累和生物活性成分的生成。此外，减少化肥用量结合固态微生物接种剂（SMI）和聚谷氨酸微生物接种剂（PMI）与100%化肥处理相比，在地下生长和生物活性成分含量上无显著差异。相关性分析显示，PMI可以通过链霉菌的招募增加土壤磷的可利用性。综上所述，本研究表明，生物有机肥可以部分替代化学肥料，以改善土壤性质和微生物群落，增强P. tenuifolia的生长和品质。这为在减少化学肥料使用下提高药用植物生产力提供了理论基础。

引言

随着农业现代化的发展，化学肥料的广泛使用极大地促进了作物产量的提升。然而，过度依赖化学肥料带来了土壤退化、水体污染及生态环境破坏等问题，迫切需要寻找可持续的农业生产方式。生物有机肥（Bio-Organic Fertilizers, BOFs）作为一种新兴的肥料类型，结合了有机肥料和微生物接种剂的优点，能够改善土壤结构、提高养分利用率、促进植物生长，并减少对环境的负面影响。

多状藓（Polygala tenuifolia）是一种重要的中药材，具有显著的药用价值。其生长质量不仅依赖于适宜的养分供应，还与土壤微生物群落的健康密切相关。传统的化学肥料在提高产量的同时，可能会抑制有益微生物的活性，影响植物的整体健康和药用成分的积累。因此，研究BOF在替代化学肥料中的应用，对于提高多状藓的产量和品质具有重要意义。

材料与方法

实验设计

本研究在某地进行田间试验，选用多状藓作为实验作物。实验设置不同处理组，具体如下：

对照组：100%化学肥料。

BOF替代组：

替代20%化学肥料，添加微藻。

替代40%化学肥料，添加微藻。

替代20%化学肥料，结合固态微生物接种剂（SMI）。

替代20%化学肥料，结合聚谷氨酸微生物接种剂（PMI）。

生长参数与生物活性成分测定

在收获期，测定每个处理组的地下生物量及DISS含量。地下生物量通过干重测定，DISS含量采用高效液相色谱（HPLC）分析。

土壤性质分析

采集根际土壤样品，测定土壤有机质含量、总氮、有效磷等指标，以评估不同处理对土壤质量的影响。

根际微生物群落分析

利用16S rRNA基因测序技术，分析各处理组根际细菌群落的组成与结构，重点关注Cladosporium和Chloroflexi的相对丰度变化。

统计分析

采用ANOVA方法对数据进行统计分析，显著性水平设定为p<0.05。同时，进行相关性分析，探讨微生物群落与植物生长及生物活性成分的关系。

结果与讨论

生长参数与生物活性成分

实验结果显示，用微藻替代40%的化学肥料显著促进了多状藓的生长，地下生物量增加了29.30%，DISS含量提高了19.72%。这一结果表明，微藻不仅提供了必要的养分，还可能通过与植物根系共生，增强了植物的养分吸收能力。

在替代20%的化学肥料组，虽然生物量和DISS含量的提升不如40%组显著，但仍表现出一定的增长趋势。这可能是由于微藻在中等替代比例下，能够更好地平衡养分供应和土壤微生物的活性。

土壤性质

用微藻替代20%的化学肥料显著改善了土壤有机质含量，增加了15.68%（p<0.05）。有机质的增加有助于改善土壤结构，增加土壤保水性和通气性，同时为土壤微生物提供了丰富的碳源，促进有益微生物的繁殖。

根际微生物群落

微藻的添加显著影响了多状藓根际的细菌群落组成。具体表现为Cladosporium的相对丰度分别在20%和40%化肥减量下减少了33.33%和57.93%，而Chloroflexi的相对丰度分别增加了31.06%和38.27%。Cladosporium作为一种真菌，过高的丰度可能与植物病害相关，而Chloroflexi在碳循环中发挥重要作用，其丰度的增加有助于土壤有机质的分解和养分的释放，从而促进植物的生长。

微生物接种剂的作用

在减少20%化肥用量的情况下，结合SMI和PMI处理组在地下生长和生物活性成分含量上与100%化肥组无显著差异。特别是PMI处理组，通过招募链霉菌（Streptomyces），显著提高了土壤磷的可利用性。链霉菌是一类重要的土壤微生物，具有分解有机物和矿化磷的能力，其增加有助于提高植物对磷的吸收效率。

生物有机肥的应用前景

本研究结果表明，生物有机肥，特别是微藻，在部分替代化学肥料方面具有显著优势。微藻不仅能提供必要的营养，还能通过调节土壤微生物群落，增强土壤肥力和植物的养分吸收能力。此外，结合不同类型的微生物接种剂，如SMI和PMI，可以进一步优化土壤环境，提升植物的生长和品质。

结论

本研究通过田间试验系统评估了生物有机肥部分替代化学肥料对多状藓生长、品质、土壤性质及根际微生物群落的影响。结果表明，微藻作为BOF在部分替代化学肥料中表现出显著的生长促进作用和品质提升效果。特别是在替代40%化肥的处理下，地下生物量和DISS含量均有显著增加。同时，微藻的添加改善了土壤有机质含量，并通过调节根际微生物群落，尤其是Chloroflexi的丰度，进一步增强了土壤肥力和植物的养分吸收能力。

此外，结合不同类型的微生物接种剂，如SMI和PMI，也显示出良好的效果，尤其是PMI通过链霉菌的招募，提高了土壤磷的可利用性，为植物生长提供了更为丰富的养分。

综上所述，生物有机肥作为化学肥料的部分替代品，不仅能够有效提高药用植物的产量和品质，还能改善土壤环境，促进可持续农业的发展。本研究为在减少化学肥料使用下提高药用植物生产力提供了科学依据和理论支持，具有重要的实践应用价值。