連作條件下間作模式對當歸生長特性和產量的影響

王田濤，王琦，王惠珍，張恩和＊

（1.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，甘肅 蘭州730070；2.甘肅農業大學農學院，甘肅 蘭州730070；3.甘肅農業大學草業學院，甘肅 蘭州730070；4.甘肅中醫學院，甘肅 蘭州730000）

近些年，我國人工栽培藥材產量約占藥材供應總量的40%，但60%人工栽培根類藥材連作障礙問題較為突出，人工栽培根類藥材如當歸（Angelica sinensis）、人參（Panax ginseng）、三七（Panax notoginseng）、西洋參（Panax quinguefolium）、地黃（Rehmannia glutinosa）、丹參（Savia miltiorrhiza）、貝母（Bulbus Fritillaria）、桔梗（Platycodon grandiforus）等［1］。當歸是傘形科（Umbelliferae）當歸屬（Angelica）多年生草本植物，是常用大宗中藥材之一，有“十藥九歸”之稱［2］。甘肅省岷縣是我國當歸主產區，甘肅岷縣年當歸栽培面積和產量均占全國90%以上［3］。當歸是典型忌連作植物，地域性很強，當歸產區早已出現連作障礙等問題。當歸連作種植易造成根際環境惡劣、麻口病和根腐病等病害的發生與流行，如果麻口病發病率為50%左右，藥農年經濟損失將達到30%～58%，甚至達到60%以上［4］。施用化肥和噴施農藥是農民增加當歸產量和減輕病蟲害發生的重要措施，但施用化肥和噴施農藥導致當歸質量下降，優等歸和特等歸的出成率明顯下降，當歸藥用和經濟價值降低，不僅給藥農造成巨大經濟損失，而且嚴重影響當地藥材的聲譽［5］。

間套種植利用不同作物在空間分布和養分需求等方面進行優勢互補，有效利用光照、水分、養分等來獲得作物增產，在防控病蟲害、抑制雜草、改善作物品質等方面比單作系統更加有效［6，7］。研究證明，輪作和間套作是克服作物連作障礙的有效和根本途徑［8，9］。用豆科牧草與禾本科作物輪作既可以增加牧草和作物的產量及經濟效益，又可以改善土壤環境和緩解作物連作障礙［10］。用番茄（Solanum lycopersicum）、玉米（Zea mays）和小麥（Triticum aestivum）是棉田的較好前茬作物［11］。在連作花生（Arachis hypogaea）田上，花生／茅蒼術（Atractylodes lancea）和花生／京大戟（Euphorbia pekinensis）的花生產量比花生連作分別增加39%和35%［12］。甘肅省岷縣藥農常用小麥、蠶豆（Vicia faba）、馬鈴薯（Solanum tuberosum）、油菜（Brassica campestris）等作物與當歸倒茬輪作，從而減緩當歸連作障礙。輪作雖能緩解當歸連作障礙，但由于當歸適生范圍較窄和耕地面積較小，輪作種植模式不能滿足國內外對當歸日益增長的需求［13］，間作是減緩當歸連作障礙重要技術之一。

本研究通過大田間作種植試驗，研究連作條件下不同間作模式對當歸生長發育和產量形成的影響，探討不同間作模式對當歸連作障礙的生態修復效應，從而為緩解當歸連作障礙和提高當歸產量和質量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2011年4－10月在甘肅省岷縣寺溝鄉白土坡村（103°40′E，34°22′N）進行。該區地處青藏高原邊緣，屬高寒陰濕區，平均海拔2 500m，年均降水量582mm，7－9月降水量約占全年降水量的54.9%，年潛在蒸發量1 158.1mm，年均氣溫5℃，7月份平均氣溫16℃，1月份平均氣溫－6.9℃，≥0℃的年積溫2 593.5℃。全年無霜期108d，年平均日照時數2 214.9h，年平均相對濕度68%。試驗地為河谷臺地，土壤為黑麻土，土壤含有機質9.74%，土壤肥力均勻，地勢平坦，土層深度80～120cm。移栽當歸時0～20和20～40cm土壤含水量分別為6.92%和11.76%。

1.2 試驗設計

選擇連續2年種植當歸的大田作為試驗地。試驗采用完全隨機區組設計，試驗設當歸／小麥、當歸／大蒜（Allium sativum）、當歸／燕麥（Avena sativa）、當歸／蠶豆、當歸／油菜和當歸單作共6個處理，3次重復，小區面積為18m2（3m×6m），小區間保護行寬0.5m。平地上起壟，壟寬80cm，溝寬20cm，每小區3壟和2溝，采用黑色普通地膜覆壟［14］。當歸單作種植方式為：壟作為種植區，溝作為排水區，每壟種植4行當歸，行距20cm，株距25cm，每壟種植96穴，每穴2株；當歸／油菜種植方式為：每壟種植3行當歸，行距20cm，株距25cm，每壟種植72穴，每穴2株，每2行當歸間種植1行油菜，油菜株距16cm；當歸／蠶豆種植方式為：每壟種植2行當歸，行距20cm，株距25cm，每壟種植48穴，每穴2株，每2行當歸間種植1行蠶豆，蠶豆株距20cm；當歸／大蒜種植方式與當歸／油菜種植方式類似，大蒜株距25cm；當歸／小麥種植方式與當歸／蠶豆種植方式相似，小麥株距20cm；當歸／燕麥種植方式與當歸／小麥種植方式類似，燕麥株距20cm。

1.3 種植管理

當歸、油菜、大蒜、小麥、燕麥和蠶豆品種分別為岷歸1號、隴油10號、紫皮大蒜、定西38號、定莜8號和臨蠶5號，當歸種苗由岷縣中藥材生產技術指導站提供，其他作物種子購自岷縣種子站。根據當地農民施基肥經驗，各處理一次性施相同基肥，有機肥、純氮（碳銨，氮含量為16.8%）、純P（過磷酸鈣，含P2O5為46%）和純K（硫酸鉀，含K2O為50%）施用量分別為45 000，220，41和39kg／hm2，基肥于栽植前翻入土壤，在當歸和其他作物生育期不再追肥。選擇當歸苗重1g、蘆頭莖粗0.5cm左右，且生長健壯和莖芽完好的種苗作為移栽苗，于2011年4月4日移栽，移栽后覆土。于2011年4月5日播種其他作物，播種后覆土。于2011年7月7日統計當歸抽薹率，當歸抽薹率統計后，用剪刀齊地剪除地上部。當歸、油菜、大蒜、小麥、燕麥和蠶豆的收獲時間分別為10月24日、7月7日、8月30日、8月15日、8月20日和8月20日。當歸和其他作物生育期采用手工除草。

1.4 測定項目和方法

統計當歸出苗率和抽薹率日期為2011年7月7日。當歸苗期（7月7日）、根膨大期（9月10日）、收獲期（10月24日）取當歸樣10株，分別測定株高、地上鮮干重、地下鮮干重、根長和根莖粗。為了不影響當歸收獲期產量和種植密度，每小區選擇距壟頭0.5m地方集中采樣，當歸收獲期測定產量時除去該采樣面積。當歸收獲期統計麻口病，測定當歸主根長和當歸鮮重，然后當歸室內風干，測定當歸干重，并按衛生部頒《七十六種藥材商品規格標準》對當歸進行等級分類。

1.5 數據分析

采用SPSS 13.0與Excel 2010軟件進行方差分析和顯著性檢驗；方差分析多重比較用Duncan法（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 間作模式對當歸出苗率和抽薹率的影響

間作處理的當歸出苗率均高于當歸單作，處理當歸出苗率次序是當歸／大蒜＞當歸／油菜＞當歸／小麥＞當歸／燕麥＞當歸／蠶豆＞當歸單作，但處理間出苗率差異不顯著（表1）。當歸／油菜的當歸抽薹率顯著高于當歸／燕麥、當歸／大蒜和當歸／小麥，當歸單作的當歸抽薹率與當歸／蠶豆、當歸／燕麥、當歸／大蒜和當歸／小麥間相差不顯著，各處理當歸抽薹率次序是當歸／小麥＜當歸／大蒜＜當歸／燕麥＜當歸單作＜當歸／蠶豆＜當歸／油菜。從提高當歸出苗率和降低抽薹率方面考察，當歸／大蒜、當歸／小麥和當歸／燕麥處理較好。

2.2 間作模式對當歸株高的影響

間作模式在當歸不同生育時期對當歸株高生長具有促進或抑制作用（表2）。在當歸苗期，當歸／大蒜和當歸／蠶豆的當歸株高顯著高于當歸單作和當歸／油菜，當歸／大蒜與當歸／蠶豆、當歸單作與當歸／油菜、當歸／小麥與當歸／燕麥處理間差異不顯著。各處理當歸株高次序是當歸／大蒜＞當歸／蠶豆＞當歸／燕麥＞當歸／小麥＞當歸單作＞當歸／油菜；在根膨大期，當歸單作、當歸／大蒜和當歸／蠶豆的當歸株高顯著高于當歸／油菜和當歸／小麥，當歸／油菜和當歸／小麥的當歸株高顯著高于當歸／燕麥，當歸單作、當歸／大蒜與當歸／蠶豆、當歸／油菜與當歸／小麥處理間差異不顯著。各處理當歸株高次序是當歸／大蒜＞當歸單作＞當歸／蠶豆＞當歸／油菜＞當歸／小麥＞當歸／燕麥。在當歸苗期和根膨大期，當歸／大蒜的當歸株高比當歸單作分別提高14.90%和2.71%，說明當歸／大蒜可以促進當歸植株高度生長，株高越高，莖葉量越大，植株的莖和葉有利于光合，從而增加植株地下生物量。當歸和高稈作物（如小麥和燕麥）間作對當歸生長具有明顯抑制作用，高稈作物遮光明顯阻礙當歸光合作用。

表1 間作模式對當歸出苗和抽薹的影響Table 1 Effect of intercropping patterns on emergence rate and bolting percentage of A.sinensis %

表2 間作模式對不同生育時期當歸株高的影響Table 2 Effect of intercropping patterns on plant height of A.sinensis at different growth stages cm

2.3 間作模式對當歸根莖粗的影響

根莖粗是對藥材質量分級和衡量藥材質量的重要指標［15］。在當歸苗期，當歸／大蒜的當歸根莖粗顯著高于當歸單作（表3），當歸單作的當歸根莖粗顯著高于當歸／蠶豆、當歸／小麥和當歸／油菜，當歸／蠶豆、當歸／小麥和當歸／油菜的當歸根莖粗顯著高于當歸／燕麥，各處理當歸根莖粗次序是當歸／大蒜＞當歸單作＞當歸／蠶豆＞當歸／小麥＞當歸／油菜＞當歸／燕麥；在當歸根膨大期，當歸／大蒜和當歸單作的當歸根莖粗顯著高于當歸／油菜，當歸／油菜的當歸根莖粗顯著高于當歸／蠶豆，當歸／蠶豆的當歸根莖粗顯著高于當歸／燕麥，當歸／大蒜與當歸單作、當歸／小麥與當歸／油菜和當歸／蠶豆的相差不顯著，各處理當歸根莖粗次序是當歸／大蒜＞當歸單作＞當歸／油菜＞當歸／小麥＞當歸／蠶豆＞當歸／燕麥；在當歸收獲期，當歸／大蒜的當歸根莖粗顯著高于當歸／小麥、當歸／蠶豆、當歸／油菜和當歸單作，當歸／小麥、當歸／蠶豆、當歸／油菜和當歸單作的當歸根莖粗顯著高于當歸／燕麥，當歸／小麥與當歸／蠶豆、當歸／油菜和當歸單作的相差不顯著，各處理當歸根莖粗次序是當歸／大蒜＞當歸／蠶豆＞當歸／小麥＞當歸單作＞當歸／油菜＞當歸／燕麥。

在苗期、根膨大期和收獲期，當歸／大蒜的當歸根莖粗高于當歸單作處理，其他間作的當歸根莖粗低于當歸單作，當歸／大蒜的根莖粗比當歸單作處理分別提高12.26%，4.80%和24.38%，說明當歸／大蒜處理可以有效提高當歸的根莖粗，進而提高當歸等級，提高當歸經濟產量和效益。

表3 間作模式對當歸根莖粗的影響Table 3 Effect of intercropping patterns on root stem diameter of A.sinensis cm

2.4 間作模式對當歸地上和地下部分干物質重的影響

在當歸苗期，當歸／大蒜的地上部干物質顯著高于當歸單作（表4），當歸單作的地上部干物質重顯著高于當歸／蠶豆，當歸／蠶豆的地上部干物質重顯著高于當歸／油菜和當歸／燕麥，當歸／小麥的地上部干物質重顯著高于當歸／燕麥，當歸／小麥與當歸／蠶豆、當歸／燕麥與當歸／油菜之間相差不顯著，各處理的地上部干物質重次序是當歸／大蒜＞當歸單作＞當歸／蠶豆＞當歸／小麥＞當歸／油菜＞當歸／燕麥；在當歸根膨大期，當歸／大蒜的地上部干物質重顯著高于當歸／油菜和當歸單作，當歸／油菜和當歸單作的地上部干物質重顯著高于當歸／蠶豆和當歸／小麥，當歸／蠶豆和當歸／小麥的地上部干物質重顯著高于當歸／燕麥，當歸單作與當歸／油菜、當歸／蠶豆與當歸／小麥相差不顯著，各處理地上部干物質次序是當歸／大蒜＞當歸單作＞當歸／油菜＞當歸／蠶豆＞當歸／小麥＞當歸／燕麥。在當歸生長苗期，當歸／大蒜的地下部干物質重顯著高于當歸單作，當歸單作的地下部干物質重顯著高于當歸／蠶豆、當歸／小麥和當歸／油菜，當歸／蠶豆、當歸／小麥和當歸／油菜的地下部干物質重顯著高于當歸／燕麥，當歸／蠶豆與當歸／小麥和當歸／油菜相差不顯著，各處理地下部干物質次序是當歸／大蒜＞當歸單作＞當歸／蠶豆＞當歸／小麥＞當歸／油菜＞當歸／燕麥。在當歸根膨大期，當歸／大蒜的地下部干物質重顯著高于當歸單作，當歸單作的地下部干物質重顯著高于當歸／油菜和當歸／蠶豆，當歸／油菜和當歸／蠶豆的地下部干物質重顯著高于當歸／小麥，當歸／小麥的地下部干物質重顯著高于當歸／燕麥，當歸／油菜與當歸／蠶豆之間相差不顯著，各處理地下部干物質重次序是當歸／大蒜＞當歸單作＞當歸／油菜＞當歸／蠶豆＞當歸／小麥＞當歸／燕麥。在當歸收獲期，當歸／大蒜的地下部干物質重顯著高于當歸／蠶豆，當歸／蠶豆的地下部干物質重顯著高于當歸單作和當歸／小麥，當歸單作的地下部干物質重顯著高于當歸／燕麥，當歸／油菜與當歸／蠶豆和當歸單作、當歸／小麥與當歸單作相差不顯著，各處理地下部干物質重次序是當歸／大蒜＞當歸／蠶豆＞當歸／油菜＞當歸單作＞當歸／小麥＞當歸／燕麥。

在當歸苗期和根膨大期，當歸／大蒜的地上部干物質重比當歸單作處理分別提高31.51%和21.28%。在當歸苗期、根膨大期和收獲期，當歸／大蒜的地下部干物質重比當歸單作處理分別提高25.00%，36.65%和54.75%。在當歸各生育時期，當歸／燕麥和當歸／小麥的地上部干物質重和地下部干物質重最小，說明燕麥和小麥與當歸間作對當歸生長具有抑制作用。燕麥和小麥屬于高稈和禾本科作物，高莖稈遮陰降低當歸光合作用，同時禾本科作物對土壤肥料吸收較多，不利于當歸的地上部干物質和地下部干物質積累。

2.5 間作模式對當歸產量、等級和麻口病的影響

麻口病嚴重影響當歸產量和質量，當歸麻口病防治對當歸生產和產業發展具有重要意義。當歸／油菜和當歸／蠶豆的當歸麻口病發病率顯著低于當歸／大蒜，當歸／大蒜的當歸麻口病發病率顯著低于當歸單作和當歸／小麥，當歸／小麥與當歸／燕麥和當歸單作、當歸／油菜與當歸／蠶豆差異不顯著（表5）。各間作模式均可降低當歸麻口病發病率，當歸／油菜、當歸／蠶豆、當歸／大蒜、當歸／小麥和當歸／燕麥的當歸麻口病發病率分別比當歸單作降低46.05%，43.31%，25.24%，2.34%和12.82%，各處理當歸麻口病發病率次序是當歸單作＞當歸／小麥＞當歸／燕麥＞當歸／大蒜＞當歸／蠶豆＞當歸／油菜，其中當歸／油菜與當歸／蠶豆對防治當歸麻口病效果最好。

當歸主根長反映當歸藥學外部特征，是當歸等級和品質評價指標之一。當歸／油菜、當歸／蠶豆、當歸／大蒜、當歸／小麥和當歸單作的當歸主根長顯著高于當歸／燕麥，當歸／油菜與當歸／蠶豆、當歸／大蒜、當歸／小麥和當歸單作之間相差不顯著，當歸／油菜、當歸／蠶豆、當歸／大蒜、當歸／小麥和當歸單作的當歸主根長比當歸／燕麥分別提高19.19%，17.88%，20.45%，22.09%和24.93%。

通常采用物理和化學方法建立當歸標準。甘肅省岷縣當歸標準根據大小、形狀、顏色、香味及雜質等進行分級。根據衛生部頒《七十六種藥材商品規格標準》對當歸進行分級，分級結果見表5。當歸／大蒜的一等歸出成率顯著高于當歸／蠶豆、當歸／油菜和當歸單作，當歸／蠶豆、當歸／油菜和當歸單作的一等歸出成率顯著高于當歸／小麥，當歸／小麥的一等歸出成率顯著高于當歸／燕麥，當歸／蠶豆與當歸／油菜和當歸單作相差不顯著，各處理一等歸出成率次序是當歸／大蒜＞當歸／蠶豆＞當歸單作＞當歸／油菜＞當歸／小麥＞當歸／燕麥。不同處理間二等歸出成率均差異顯著，各處理二等歸出成率次序是當歸／小麥＞當歸／蠶豆＞當歸單作＞當歸／大蒜＞當歸／油菜＞當歸／燕麥。各處理三等歸出成率和四等歸出成率次序是當歸／燕麥＞當歸／油菜＞當歸單作＞當歸／小麥＞當歸／蠶豆＞當歸／大蒜。當歸／大蒜的一等歸出成率和二等歸出成率比當歸單作分別提高118.62%和27.81%，三等歸出成率比當歸單作下降630.95%，四等歸出成率比當歸單作下降4.84個百分點。

表4 間作模式對當歸地上和地下部分干物質重的影響Table 4 Effect of intercropping patterns on dry matter of root and shoot of A.sinensis g

表5 間作模式對當歸產量和麻口病發病率的影響Table 5 Effect of intercropping patterns on A.sinensis yield and Ditylenchus destructor incidence

3 討論與小結

連作障礙是植物、土壤、微生物3個系統內諸多因素相互綜合作用的結果，其原因錯綜復雜［15］。不同的藥用植物的品種，藥用部位和栽培條件產生連作障礙原因不同［16］。瀧島［17］將引起連作障礙原因歸結總結為土壤養分虧缺、土壤反應異常、土壤理化性狀惡化、植物的有害物質和土壤微生物變化。一般來說，持續單作會引起土壤細菌數量和多樣性減少，導致霉菌數量的增加和真菌種類的減少［18－22］，尤其當歸連作效果更加明顯。多樣性種植（輪作、間作、休閑等）是治理作物連作障礙行之有效的方法，但多數研究停留在作物與作物之間和林果樹與作物之間，采用作物與藥用植物進行間套作解決藥用植物連作障礙報道較少。合理間套作是恢復土壤肥力和減少病蟲害的重要措施之一［23］。品種間套作和混栽對土傳病害具有防治效果［24，25］。大蒜與油菜間作減輕大蒜白腐病發生［26］。金盞花（Cymbopogon citrat）與番茄間作抑制番茄早疫病病原菌孢子萌發，從而減輕番茄早疫病危害［27］；謝慧等［20］通過盆栽試驗表明，茅蒼術、京大戟、黃姜（Dioscorea zingiberensis）、半夏（Pinellia tuber）和闊葉麥冬（Radix Liriopis Platyphyllae）5種藥用植物與花生套種可以有效調節土壤微生物定向發展，對改善連作土壤營養狀況均有一定的促進作用。戴傳超等［28］通過盆栽試驗表明，茅蒼術和京大戟與花生間作均可以調節連作土壤微生物區系，促進花生生長和提高花生產量。大量研究表明大蒜有較好抑菌防病效果［29，30］，大蒜／油菜增大油菜行距，改善田間通風透光條件，油菜植株發育良好，促使油菜增產，且對油菜霜霉病和菌核病均具有明顯的防治效果［31］。大蒜／西瓜（Citrullus lanatus）促進西瓜生長，株高、葉片數、干物重和葉綠素含量，同時顯著提高西瓜總根長、根體積、根干重、根冠比和根系活性［32］。張新慧［4］通過盆栽試驗表明，當歸／大蒜對當歸出苗和出苗率沒有明顯影響，但當歸／大蒜的當歸產量比連茬單作增加52.77%，而麻口病發病率降低25.01%。本研究通過大田試驗表明，各間作模式對當歸出苗和抽薹率有一定的影響，但影響不顯著；當歸／大蒜的當歸產量比當歸單作增加33.47%，麻口病發病率降低25.24%。當歸／燕麥對當歸株高、根莖粗、主根長、產量、一二等歸出成率、地上及地下干物質累積均具有較大抑制作用。燕麥屬于高稈和禾本科作物，高莖稈遮陰降低當歸光合作用，同時禾本科作物對土壤肥料吸收較多，不利于當歸的地上部干物質和地下部干物質積累，使當歸／燕麥的當歸生長特性和干物質積累明顯低于當歸單作。

本研究的目的在于尋找到最適合當歸間作的作物。在各生育期，當歸／大蒜的當歸株高明顯高于當歸單作。在當歸苗期和根膨大期，當歸／大蒜的當歸地上部干物質重比單作當歸分別高31.51%和21.28%；在當歸苗期、根膨大期和收獲期，當歸／大蒜的當歸地下部干物質重比單作當歸分別高25.00%，36.65%和54.75%。在苗期、根膨大期和收獲期，當歸／大蒜的當歸根莖粗分別比單作當歸提高12.26%，4.80%和24.38%。當歸／大蒜的一等歸出成率和二等歸出成率比當歸單作分別提高118.62%和27.82%。當歸／大蒜的當歸產量（1 946.53 kg／hm2）比當歸／油菜、當歸／蠶豆、當歸／小麥、當歸／燕麥和當歸單作分別提高67.29%，143.31%，207.57%，683.06%和34.71%。各間作模式均可以降低當歸麻口病發病率，其中當歸／油菜與當歸／蠶豆對防治當歸麻口病效果最好。綜合考慮，當歸／大蒜可以有效促進當歸生長，提高當歸產量和當歸等級，有效減緩當歸連作障礙問題，是克服當歸連作障礙的新型間作模式。

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