太子參殘茬化感作用的初步研究

任永權(quán)++雷蕓++李秋芳++周江菊

摘要：通過添加太子參（Pseudostellaria heterophylla）粉碎莖葉和塊根來模擬殘茬對太子參的影響，從化感作用的角度研究太子參連作障礙的成因。結(jié)果表明，粉碎莖葉能促進(jìn)太子參種子苗和塊根苗的生長；莖葉滅菌對太子參塊根苗的各項(xiàng)指標(biāo)均沒有顯著影響，但能顯著提高種子苗的單根生物量；粉碎塊根對太子參塊根苗生長也有一定的促進(jìn)作用，但各項(xiàng)指標(biāo)與對照的差異不顯著。殘茬對太子參的生長發(fā)育沒有直接的化感自毒作用，化感作用可能不是太子參連作障礙的成因。

關(guān)鍵詞：太子參（Pseudostellaria heterophylla）；連作障礙；化感作用；殘茬

中圖分類號：R282.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）11-2628-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.11.017

A Primary Study on Allelopathy of the Residues in Pseudostellaria heterophylla

REN Yong-quan， LEI Yun， LI Qiu-fang， ZHOU Jiang-ju

（Institute of Environment and Life Science， Kaili University， Kaili 556011， Guizhou， China）

Abstract：Crushed shoot and root were added to test the effects of simulated residues and to evaluate the cause of continuous cropping obstacle in Pseudostellariae heterophylla from the aspect of allelopathy.The results showed that stems and leaves improved the growth of both seed and root seedlings， and there were not significant effects of sterilization on parameters in root seedling，while sterilization improved the single root biomass in seed seedling in P. heterophylla.Crushed root also improved the growth of root seedling to some extend，while differences between treatment of crushed root and CK were not significant.Autotoxicity is not identified in residues，and allelopathy seems not to be a cause of continuous cropping obstacle in P. heterophylla.

Key words： Pseudostellaria heterophylla； continuous cropping obstacle； allelopathy； residue

太子參是民間公認(rèn)的補(bǔ)益中藥，其以石竹科植物異葉假繁縷（Pseudostellariae heterophylla）的干燥塊根入藥，具有益氣健脾、生津潤肺之功效[1]。目前太子參在貴州、福建、安徽、江蘇、山東等省均有大面積栽培，但種植實(shí)踐中連作現(xiàn)象非常普遍，連作障礙問題極其突出，造成產(chǎn)量和品質(zhì)明顯下降[2]。連作障礙是藥用植物栽培中普遍存在的問題，大多數(shù)根類藥材如人參、地黃、三七、黃連、當(dāng)歸等都存在不同程度的連作障礙現(xiàn)象[3]，嚴(yán)重制約著中藥材產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，成為亟待解決的關(guān)鍵問題。連作障礙的成因極其復(fù)雜，它涉及土壤養(yǎng)分和土壤理化性質(zhì)[4，5]、根際微生物[5，6]和化感作用[7，8]等多個(gè)方面。

植物通過分泌、淋溶和分解等方式產(chǎn)生化感物質(zhì)，進(jìn)而影響植物自身或其他植物生長發(fā)育的化學(xué)生態(tài)學(xué)現(xiàn)象稱為化感作用。連作土壤中的化感物質(zhì)不僅對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生直接的自毒作用[7-9]，還可能通過影響土壤微生物而產(chǎn)生間接效應(yīng)[6，10，11]，而藥用植物的活性成分與化感物質(zhì)的同源性更是加重了藥用植物栽培中的連作障礙[3]。

化感作用是造成連作障礙的重要原因，但目前多用秸稈和連作土壤的浸提液來研究化感作用，關(guān)于太子參化感作用的研究也僅見太子參和連作土壤水浸液影響種子萌發(fā)和幼苗生長的報(bào)道[12，13]。本研究考察添加粉碎莖葉和塊根對太子參種子苗和塊根苗的影響，從化感作用的角度探討太子參連作障礙的成因，為太子參產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

太子參種子、莖葉和塊根種參分別于2012年5月、7月和12月購于貴州省黃平縣一碗水鄉(xiāng)石坡村。種子自然風(fēng)干后裝于紙袋中備用，莖葉則曬干備用。所購種參除用于盆栽外，還在大田中進(jìn)行小規(guī)模種植，收獲用于粉碎塊根添加盆栽試驗(yàn)的種參和干燥塊根。栽培用土取自未曾栽培過太子參的地塊，容器為內(nèi)徑18 cm，高15 cm的圓形陶土盆，每盆裝土3 kg。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 莖葉和塊根的粉碎與添加 2012年12月同時(shí)采用種子苗和塊根苗考察添加粉碎莖葉對太子參的影響。用手提式密封粉碎機(jī)粉碎曬干的太子參莖葉，粉碎時(shí)間30 s，將得到的粉末用紙袋分裝，每袋50 g。莖葉添加試驗(yàn)設(shè)置直接添加和滅菌添加2個(gè)處理，以不添加做為對照。直接添加時(shí)，稱量3 kg混勻的栽培用土，加入50 g粉碎莖葉混勻后再裝入盆中。滅菌添加處理中的粉碎莖葉則經(jīng)121 ℃滅菌30 min，與栽培用土混勻后裝盆。2013年12月采用塊根苗考察添加粉碎塊根對太子參的影響。粉碎塊根的添加試驗(yàn)只設(shè)置每盆添加50 g粉碎塊根的處理，以不添加作為對照，粉碎和添加過程同粉碎莖葉添加試驗(yàn)方法。endprint

1.2.2 太子參種子和塊根的播種 盆栽試驗(yàn)在凱里學(xué)院生態(tài)園溫室中進(jìn)行。為考察添加太子參粉碎莖葉對其種子苗和塊根苗的影響，2012年12月16日進(jìn)行種子和塊根的播種。種子播種時(shí)每盆播5粒，淺土覆蓋，塊根播種時(shí)每盆播2根。播種塊根時(shí)先從盆內(nèi)倒出約5 cm厚的一層土，將兩個(gè)種參反向水平放入盆里，然后用倒出的土覆蓋種參。2013年3月10日對太子參間苗，每盆保留長勢相對一致的一株。2013年12月15日，每盆播種2根塊根，考察添加粉碎塊根對太子參塊根苗的影響，播種和間苗方法同前。每個(gè)處理設(shè)5盆重復(fù)，隨機(jī)排列，保持約10 cm的盆間距，使太子參生長過程中互不遮擋。

1.2.3 日常管理與采收 在種植太子參期間，適時(shí)開啟噴灌設(shè)備進(jìn)行噴霧式澆水，打開遮陽網(wǎng)并保持溫室頂窗和側(cè)窗的開放，必要時(shí)開啟風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫。常規(guī)人工除草，及時(shí)噴灑農(nóng)藥進(jìn)行病蟲害防治。2013年7月10日至2014年7月12日，當(dāng)大部分太子參葉片開始變黃時(shí)，采收太子參。將盆中的土倒出，揀出太子參全株，統(tǒng)計(jì)太子參的分根數(shù)。用鼓風(fēng)干燥箱60 ℃烘干24 h后，用電子天平分別稱量太子參地上部分和地下部分的干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2013年7月獲得的莖葉粉碎物添加試驗(yàn)數(shù)據(jù)用單因素方差分析，處理間差異在5%的顯著度上進(jìn)行LSD檢驗(yàn)或Tamhanes T2檢驗(yàn)（方差不齊）。2014年7月獲得的添加粉碎塊根試驗(yàn)數(shù)據(jù)用t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加太子參粉碎莖葉對其種子苗的影響

添加粉碎莖葉對太子參種子苗的總生物量、莖葉生物量、根生物量、分根數(shù)和單根生物量均產(chǎn)生了極顯著的影響（表1，P<0.01）。添加粉碎莖葉后，太子參種子苗的總生物量、莖葉生物量、根生物量、分根數(shù)都顯著高于對照（P<0.05），且粉碎莖葉滅菌與否對太子參種子苗的總生物量、莖葉生物量和根生物量沒有影響。直接添加粉碎莖葉時(shí)，太子參種子苗的分根數(shù)顯著高于添加滅菌粉碎莖葉的處理（P<0.05），而單根生物量則和對照無顯著差別。直接添加處理和對照的單根生物量都顯著低于添加滅菌粉碎莖葉的處理（P<0.05）。

2.2 添加太子參粉碎莖葉對其塊根苗的影響

添加粉碎莖葉對太子參塊根苗的生長也有促進(jìn)作用，對太子參塊根苗的總生物量、根生物量和單根生物量的影響都達(dá)到了顯著水平（表2，P<0.05）。添加粉碎莖葉后，太子參塊根苗的總生物量、根生物量和單根生物量都顯著高于對照（P<0.05），且滅菌與否對太子參塊根苗的各項(xiàng)指標(biāo)的影響均沒有達(dá)到顯著水平。直接添加粉碎莖葉時(shí)，太子參種子苗的分根數(shù)略高于添加滅菌粉碎莖葉的處理，而單根生物量略低于添加滅菌莖葉粉碎物的處理。在分根數(shù)和單根生物量指標(biāo)上，塊根苗和種子苗的趨勢是一致的。

2.3 添加太子參粉碎塊根對其塊根苗的影響

塊根粉碎物對太子參塊根苗生長的促進(jìn)作用不及莖葉粉碎物。添加粉碎塊根后，太子參塊根苗的總生物量、莖葉生物量、根生物量、分根數(shù)和單根生物量均高于對照，但差異都沒有達(dá)到顯著水平（表3，P>0.05）。

3 小結(jié)與討論

本研究通過添加太子參粉碎莖葉和塊根來模擬殘茬對太子參的影響，結(jié)果表明殘茬對太子參的生長發(fā)育并沒有化感自毒作用。太子參莖葉和根的水浸液對種子萌發(fā)和幼苗生長表現(xiàn)出一定的抑制作用[12，13]。太子參塊根和莖葉添加到土壤中以后，一方面可能產(chǎn)生化感物質(zhì)抑制太子參生長，另一方面通過分解轉(zhuǎn)化為養(yǎng)分促進(jìn)生長，而兩方面綜合作用的結(jié)果是對太子參的生長發(fā)育表現(xiàn)出不同程度的促進(jìn)作用。太子參塊根干燥后只有少許須根自然掉落，塊根的生物量基本上等同于產(chǎn)量，而分根數(shù)和單根生物量是產(chǎn)量的構(gòu)成要素。無論是添加粉碎的莖葉還是塊根，都能促進(jìn)太子參產(chǎn)量構(gòu)成要素的提高。

中藥材的化感自毒物質(zhì)存在部位差異性，而活性成分與化感物質(zhì)的同源性造成根類藥材中根的自毒作用最強(qiáng)[3，7]。添加粉碎莖葉對太子參塊根苗的生長產(chǎn)生了顯著的促進(jìn)作用，而添加粉碎塊根對塊根苗的促進(jìn)作用并不顯著，可能與化感物質(zhì)的部位差異性有關(guān)。幼苗期是化感作用的敏感時(shí)期[14]，添加粉碎的莖葉對太子參塊根苗和種子苗都有促進(jìn)作用，但對種子苗的促進(jìn)作用更加明顯，進(jìn)一步說明了至少太子參地上部分殘茬沒有化感自毒作用。滅菌能促進(jìn)殘茬分解轉(zhuǎn)化為養(yǎng)分[15]，與直接添加粉碎的莖葉相比，滅菌后添加能促進(jìn)太子參養(yǎng)分吸收和塊根生長，提高太子參的單根生物量。

化感作用隨著秸稈還田量的增加表現(xiàn)出一定的濃度效應(yīng)，較高濃度才表現(xiàn)出明顯的自毒作用[16]。本試驗(yàn)中每盆太子參莖葉和塊根的生物量均不到2 g，遠(yuǎn)低于每盆50 g的添加量，實(shí)際生產(chǎn)中太子參殘茬的自毒作用基本上可以忽略，化感作用可能不是太子參連作障礙的成因。連作障礙與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的惡化有關(guān)[17，18]，而化感物質(zhì)能促進(jìn)有害微生物的生長[6，10，11]，加重連作障礙。本研究采用新茬土考察太子參莖葉和塊根的化感作用，證實(shí)太子參殘茬沒有直接的自毒作用，但本研究的結(jié)果不能簡單推廣到連作土壤，關(guān)于太子參殘茬對連作土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響還需要進(jìn)一步研究。

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