賀宇鵬 趙念席 田岳等

摘要：通過盆栽試驗(yàn)，研究了外源添加物蚯蚓糞、活性炭、過磷酸鈣對(duì)地黃[Rehmannia glutinosa（Gaert.）Libosch. ex Fisch. et Mey.]在連作（連作一年、連作兩年）土壤中生長(zhǎng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蚯蚓糞，特別是高添加量（30%）的蚯蚓糞可以明顯提高連作地黃的地上部和地下部的生物量，大幅提高連作兩年地黃的成活率，明顯改善地黃的連作障礙；活性炭和過磷酸鈣也可在部分程度上提高連作地黃的生物量和生理指標(biāo)，但總體效果不如蚯蚓糞。

關(guān)鍵詞：地黃[Rehmannia glutinosa（Gaert.）Libosch. ex Fisch. et Mey.]；連作；外源添加物；生長(zhǎng)；影響

中圖分類號(hào)：S567.23+4；S344.4；S14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）14-3442-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.028

Effect of Exogenous Additives on Growth of Rehmannia glutinosa under

Continuous Cropping Conditions

HE Yu-peng1，2， ZHAO Nian-xi3， TIAN Yue1， CAI Shuang1， WANG Ya-zhe1， CHENG Xue-song1， WANG Jin-long1

（1. College of Agronomy & Resources and Environment， Tianjin Agriculture University， Tianjin 300384， China； 2. College of Agriculture & Biotechnology， Zhejiang University， Hangzhou 310029， China； 3. College of Life Science， Nankai University， Tianjin 300071， China）

Abstract： Pot experiment was used to study the effect of exogenous additives on some growth and physiological traits of Rehmannia glutinosa（Gaert.） Libosch. ex Fisch. et Mey. under of continuous cropping conditions. The results indicated that the aboveground and belowground biomass of R. glutinosa and the survival rate of two stubble continuous cropping R. glutinosa could be significantly improved by vermicompost， especially the high dosage （30%）. And addition of wormcast could obviously improve the continuous cropping R. glutinosa. Activated carbon and phosphate could certainly improve the biomass and physiological indexes， but the effect was not as good as wormcast.

Key words：Rehmannia glutinosa（Gaert.）Libosch. ex Fisch. et Mey.；continuous cropping；exogenous additives；growth；effect

地黃[Rehmannia glutinosa（Gaert.）Libosch. ex Fisch. et Mey.]為玄參科（Scrophulariaceae）藥用草本植物，廣泛種植于河南、山西、山東、安徽、吉林等省。地黃的藥用價(jià)值早在中國(guó)最早的藥學(xué)專著《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有記述，現(xiàn)代研究認(rèn)為地黃具有降血糖、保肝、止血、利尿、抗炎、抗真菌等功效，其塊根及其加工品分別作為鮮地黃、生地黃和熟地黃入藥，屬大宗常用的中藥材[1]。地黃忌連作，這已是幾百年來公認(rèn)的事實(shí)；但由于需求量較大，適宜種植區(qū)域又有限，所以地黃連作不可避免，也使得緩解地黃連作障礙已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。根際微生態(tài)失調(diào)可能是引起地黃連作障礙的重要因素，這點(diǎn)得到了很多研究者的認(rèn)同[2-4]。目前，國(guó)內(nèi)很多地黃主產(chǎn)區(qū)土壤普遍缺磷，加之土壤偏堿、鐵元素等的溶解性差，更加重了根際微生態(tài)的失衡。因此，通過改善土壤磷缺乏現(xiàn)狀或者穩(wěn)定土壤微生態(tài)環(huán)境，可能是緩解地黃連作障礙的有效措施，但這方面的報(bào)道十分有限。也有報(bào)道認(rèn)為，活性炭能夠吸附植物根際分泌物中的化感物質(zhì)，從而去除根系分泌物對(duì)環(huán)境的不利影響[5]。還有報(bào)道表明，蚯蚓糞可以緩解黃瓜（Cucumis sativus L.）的連作障礙，原因是它可以影響連作土壤中微生物的數(shù)量，改變土壤中的細(xì)菌/真菌比值，提高土壤肥力[6]；蚯蚓糞能否有效改善地黃連作土壤根際微生物生態(tài)環(huán)境、提高土壤有益菌比例，目前國(guó)內(nèi)外還沒有這方面的研究報(bào)道。為此，試驗(yàn)通過觀測(cè)蚯蚓糞、活性炭、磷肥對(duì)地黃在連作（連作一年、連作兩年）土壤中生長(zhǎng)的影響，試圖篩選出改善連作障礙效果最佳的方案，以期為緩解地黃連作障礙提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)所用的地黃播種材料為北京3號(hào)地黃（R. glutinosa cv. Beijing No. 3）塊根。所用土壤采自山西省運(yùn)城市，包括正茬土、一茬土和二茬土，土壤類型為半砂壤土。外源添加物中的蚯蚓糞購自天津賈立明蚯蚓公司，活性碳購自天津紅巖化學(xué)試劑廠，磷肥過磷酸鈣為市售；殺菌劑多菌靈也為市售。儀器主要有英國(guó)Hansatech公司的Handy PEA非調(diào)制式熒光儀、美國(guó)LI-COR公司的Li-6400 XT便攜式光合作用測(cè)量系統(tǒng)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽方式，試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組處理，第一個(gè)因素為土壤，包括正茬、連作一茬和連作二茬3種土壤；第二個(gè)因素為外源添加物，包括蚯蚓糞、活性炭和過磷酸鈣，每種外源添加物都有低添加量和高添加量2個(gè)水平，其中蚯蚓糞的添加量分別為10%、30%（與土壤重量比，下同），活性炭分別為0.8%、1.6%，過磷酸鈣分別為0.16%、0.32%。每種添加物分別與一茬、二茬土壤均勻混合，正茬土不做任何外源添加處理（CK1），一茬土和二茬土各有1個(gè)處理不與任何外源添加物混合，作為對(duì)照（分別為CK2、CK3），每個(gè)處理均9個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1盆?；ㄅ璧囊?guī)格為18 cm×19 cm，每盆底部墊上剪好的紗布袋以防漏土，每盆土壤（含外源添加物）總重為2.535 kg。將地黃塊根切成大小均勻的小塊，保證每個(gè)小塊上都有2～3個(gè)芽眼，以便每個(gè)小塊都能得到地黃幼苗。用1%多菌靈溶液將切好的地黃塊根浸泡20 min進(jìn)行表面殺菌。將殺菌后的地黃塊根播種在處理好的土壤中，每盆1塊，播種深度為2～3 cm。整個(gè)試驗(yàn)在南開大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)期為2012年10月17日至2013年4月28日。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 幼苗成活率 播種3個(gè)月后，統(tǒng)計(jì)地黃塊根的成活率，統(tǒng)計(jì)之后對(duì)試驗(yàn)各處理不再進(jìn)行補(bǔ)種。

成活率=成活塊根數(shù)/播種塊根數(shù)×100%；

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo) 試驗(yàn)期間，每隔4周統(tǒng)計(jì)1次成活植株的葉片數(shù)和株高，統(tǒng)計(jì)上所用的葉片數(shù)和株高數(shù)據(jù)為最后一次（生長(zhǎng)6個(gè)月后）測(cè)量的數(shù)據(jù)平均值。

1.3.3 光合生理指標(biāo) 選擇晴朗無風(fēng)的上午，利用Handy PEA非調(diào)制式熒光儀測(cè)定不同處理地黃葉片的PSⅡ光化學(xué)效率（Fv/Fm）；每次測(cè)定前，葉片均暗適應(yīng)10 min，測(cè)定時(shí)的作用光強(qiáng)為3 000 μmol/（m2·s），測(cè)定日期在2013年4月19日。同日又用Li-6400 XT便攜式光合作用測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定地黃葉片的凈光合速率[Net photosynthetic rate，Pn；μmol/（m2·s）]、蒸騰速率[Transpiration rate，Tr；mmol/（m2·s）]，每株選擇最新完全展開的向陽葉片進(jìn)行測(cè)定；在測(cè)定光合時(shí)采用人工光源，光強(qiáng)設(shè)定為800 μmol/（m2·s）。

1.3.4 生物量 在2013年4月28日收獲時(shí)，用剪刀沿土表剪掉地黃植株，稱取地上部的鮮質(zhì)量，裝入信封中，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室于65 ℃烘至恒重并稱量其干質(zhì)量。針對(duì)地下部的根，將地黃和土從花盆中倒出，選取根際土壤裝進(jìn)封口袋內(nèi)，洗凈根上的土壤，稱量根的鮮質(zhì)量，然后切取地黃部分片狀塊根自然風(fēng)干（切之前先稱其鮮質(zhì)量），完全風(fēng)干后經(jīng)稱量獲得干質(zhì)量，根據(jù)被切部分的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量去估算整株地黃根的干質(zhì)量。具體計(jì)算公式是：

D=C/（B/A），

式中，A為整株地黃地下部根的鮮質(zhì)量，B為被切部分的鮮質(zhì)量，C為被切部分的干質(zhì)量，D為整株地黃地下部根的干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將所得數(shù)據(jù)輸入Microsft Office Excel 2007和SPSS 19.0軟件中，利用單因素方差分析中的多重比較來分析外源添加物對(duì)地黃生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源添加物對(duì)地黃在連作土壤中幼苗成活率、株高和葉片數(shù)的影響

蚯蚓糞、活性炭和過磷酸鈣3種外源添加物對(duì)地黃在連作土壤中幼苗成活率的影響情況見表1。從表1可見，在沒有外源添加物時(shí)，地黃在正茬土壤里的幼苗成活率為100%（CK1），一茬土壤里的幼苗成活率為77.8%（CK2），而在二茬土壤里的幼苗成活率僅為22.2%（CK3），證明了地黃忌連作的客觀事實(shí)。對(duì)于一茬土來說，3種外源添加物處理的地黃幼苗成活率都低于對(duì)照（CK2，77.8%），說明它們對(duì)地黃幼苗的成活率都沒有促進(jìn)作用；不過相比之下，低添加量的蚯蚓糞（10%）處理在3種外源添加物中的效果最好，僅次于對(duì)照幼苗成活率達(dá)到了66.7%。對(duì)于二茬土而言，除了過磷酸鈣沒有提高地黃的幼苗成活率（22.2%，CK3為22.2%）外，蚯蚓糞和活性炭添加后均產(chǎn)生了明顯的提高作用，特別是蚯蚓糞，無論是10%的蚯蚓糞、還是30%的蚯蚓糞處理，均能大幅度提高地黃在二茬土壤中的幼苗成活率，分別達(dá)到了66.7%、55.6%。

從表1還可見，在沒有外源添加物時(shí)，所有成活的地黃幼苗經(jīng)過6個(gè)月的生長(zhǎng)后，其株高和葉片數(shù)在沒有添加物的正茬土（分別為10.2 cm、13.9片/株）、一茬土（13.9 cm、14.9片/株）和二茬土（9.7 cm、12.0片/株）這3種土壤處理之間都沒有顯著差異（P>0.05）。對(duì)于一茬土，除了低添加量的活性炭處理（8.7 cm、11.0片/株）外，其他外源添加物處理對(duì)地黃株高或葉片數(shù)都沒有顯著作用（P>0.05）；而對(duì)于二茬土，所有外源添加物處理對(duì)地黃株高或葉片數(shù)都沒有顯著作用（P>0.05）。

2.2 外源添加物對(duì)地黃在連作土壤中葉片光合生理指標(biāo)的影響

蚯蚓糞、活性炭和過磷酸鈣3種外源添加物對(duì)地黃在連作土壤中葉片光合生理指標(biāo)的影響情況見表1。從表1可見，沒有外源添加物時(shí)，所有成活的地黃幼苗經(jīng)過6個(gè)月的生長(zhǎng)后，其葉片的光合速率、蒸騰速率和PSII光化學(xué)效率（Fv/Fm）在正茬土處理[分別為3.8 μmol/（m2·s）、1.38 mmol/（m2·s）、0.816]、一茬土處理[4.6 μmol/（m2·s）、1.32 mmol/（m2·s）、0.803]和二茬土處理[4.7 μmol/（m2·s）、1.15 mmol/（m2·s）、0.822]這3種土壤之間都沒有顯著差異（P>0.05）。而對(duì)于一茬土和二茬土處理而言，所有外源添加物處理對(duì)地黃葉片的光合速率、蒸騰速率和PSII光化學(xué)效率（Fv/Fm）都沒有顯著促進(jìn)作用（P>0.05）。

2.3 外源添加物對(duì)地黃在連作土壤中植株生物量的影響

蚯蚓糞、活性炭和過磷酸鈣3種外源添加物對(duì)地黃在連作土壤中植株生物量的影響情況見圖1、圖2、圖3。從圖1、圖3可見，沒有外源添加物時(shí)，二茬土處理的地黃植株的地上部鮮質(zhì)量或干質(zhì)量（CK3）顯著低于一茬土（CK2）處理（P<0.05），平均值不到正茬土（CK1）處理的一半。從圖1還可見，對(duì)于一茬土而言，3種外源添加物處理相比較，添加蚯蚓糞特別是高添加量（30%）的蚯蚓糞處理，其地上部生物量最高；對(duì)于二茬土而言，3種外源添加物處理中，高添加量的蚯蚓糞處理與過磷酸鈣處理均能夠顯著提高地黃的地上部生物量（P<0.05），其他處理（除低添加量的過磷酸鈣外）也有較明顯的效果，但未能達(dá)到顯著水平（P>0.05）。

從圖2、圖3可見，地下部生物量在沒有外源添加物時(shí)，二茬土處理的地黃地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均顯著低于一茬土和正茬土（P<0.05）處理。對(duì)于一茬土和二茬土，3種外源添加物處理相比較，都是高添加量（30%）的蚯蚓糞處理能夠顯著提高地黃的地下部生物量（P<0.05），其他處理也可在一定程度上改變地黃產(chǎn)量，但都未達(dá)到顯著效果（P>0.05）。

3 討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，地黃在二茬土壤中的幼苗成活率和生物量顯著低于正茬土壤和一茬土壤，符合地黃忌連作的事實(shí)，也和其他學(xué)者的研究一致[7]。

地黃是連作障礙表現(xiàn)最嚴(yán)重的植物之一，現(xiàn)有的研究報(bào)道主要集中在地黃根系分泌物的化感作用以及根際微生物生態(tài)環(huán)境兩方面。杜家方[8]認(rèn)為，影響地黃連作障礙的主要因素是其根系分泌的化感物質(zhì)，主要為酚酸類化合物。研究表明，活性炭不僅可以增加土壤中微生物的數(shù)量[5，9，10]，還可以吸附地黃分泌的酚酸類物質(zhì)[11]；過磷酸鈣的追施可以增加土壤中有效磷的含量[12]，從而在根本上減少酚酸類物質(zhì)的含量。試驗(yàn)中，添加活性炭或過磷酸鈣后可以在一定程度上提高地黃的部分生長(zhǎng)和生理指標(biāo)，但總體效果不如蚯蚓糞。蚯蚓糞可以顯著提高地黃在連作土壤中的幼苗成活率及生物量。以往的研究表明，蚯蚓糞可以緩解黃瓜的連作障礙，原因是它可以影響連作土壤中微生物的數(shù)量，提高土壤中細(xì)菌/真菌的比值，從而提高土壤肥力[6]。蚯蚓糞中包含多種氨基酸、有機(jī)質(zhì)和微生物，可以幫助連作土壤重建微生物的多樣性[13]。另外，蚯蚓糞具有良好的孔隙性、通氣性、排水性和高持水量，還有很大的表面積，使得許多有益微生物得以生存，并具有良好的吸收和保持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力以及一定的吸附能力[14]；同時(shí)蚯蚓糞對(duì)土壤有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)控作用和蚯蚓糞中存在的一些拮抗微生物可抑制病原菌的生長(zhǎng)[14，15]。因此，下一步要專門從蚯蚓糞對(duì)地黃連作障礙的影響角度做深入的比較試驗(yàn)。

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